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Polímeros
Química Geral
Prof. Sérgio Henrique Pezzin
 
UDESC - Joinville
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O que são Polímeros?
Polímeros são macromoléculas compostas pela repetição de uma unidade básica, chamada mero.
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O que são Polímeros?
Por exemplo, o Polietileno (PE), produzido a partir do monômero etileno (ou eteno), é composto pela repetição de milhares de unidades (meros) -(CH2-CH2)- :
Onde n (Grau de Polimerização) normalmente é superior a 10.000. Ou seja, uma molécula de polietileno é constituída da repetição de 10.000 ou mais unidades -(CH2-CH2)-. 
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Porque os polímeros são tão interessantes?
Leveza
Flexibilidade
Baixas Temperaturas de Processamento.
Ajuste Fino de Propriedades através de Aditivação 
Baixas Condutividades Elétrica e Térmica 
Maior Resistência a Corrosão 
Porosidade 
Reciclabilidade 
Alta resistência ao impacto
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Cronologia da Tecnologia dos Polímeros
 1ª Fase - Polímeros, Materiais Naturais 
Por que os polímeros demoraram tanto a surgir, viabilizando-se 
comercialmente apenas nos últimos 50 anos? 
Polímeros são compostos orgânicos, ou seja, baseados em átomos de carbono, produzidos por reações químicas de grau relativamente alto de sofisticação. 
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Cronologia da Tecnologia dos Polímeros
 1ª Fase - Polímeros, Materiais Naturais 
Por isso, até o século passado, os principais materiais estudados eram: 
a borracha, a goma-laca e a gutta-percha, extraídos de vegetais. 
Por volta de 1860, já havia a moldagem industrial de plásticos naturais reforçados com fibras, como a goma-laca e a gutta-percha. 
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Cronologia da Tecnologia dos Polímeros
2ª Fase - Polímeros Naturais Modificados 
1828: WOHLER (Alemanha) sintetiza uréia em laboratório, derrubando a teoria da Força Vital. Com isto, as pesquisas sobre química orgânica se multiplicam, criando a base para o desenvolvimento dos materiais poliméricos, através da alteração de polímeros naturais de modo a torná-los mais adequados a certas aplicações.
1839: GOODYEAR (E.U.A.) descobre a vulcanização da borracha natural.
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Cronologia da Tecnologia dos Polímeros
2ª Fase - Polímeros Naturais e Modificados 
1835-1900: Grande progresso no desenvolvimento de derivados de celulose, tais como o nitrato de celulose (nitrocelulose), celulóide (nitrocelulose plastificada com cânfora) e fibras de viscose. 
1910: Começa a funcionar a primeira fábrica de rayon nos E.U.A. 
1924: Surgem as fibras de acetato de celulose. 
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Cronologia da Tecnologia dos Polímeros
3ª Fase - Polímeros Sintéticos
1838: REGNAULT (França) polimeriza o cloreto de vinila (PVC) com auxílio da luz do sol. O PVC se tornaria comercial apenas em 1927.
1898: EINHORN & BISCHOFF descobrem, sem querer, o policarbonato. Esse material só voltou a ser desenvolvido em 1950.
 
1907: BAEKELAND (E.U.A.) sintetiza resinas de fenol-formaldeído (baquelite). É o primeiro plástico totalmente sintético que surge em escala comercial 
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Cronologia da Tecnologia dos Polímeros
3ª Fase - Polímeros Sintéticos
1924: STAUDINGER desvenda as estruturas do polietileno e da borracha natural.
1928: CAROTHERS (Du Pont) & FLORY sintetizam o neoprene, os poliésteres e as poliamidas.
 
Anos 50: ZIEGLER & NATTA desenvolvem catalisadores eficientes para polimerização por adição, permitindo um grande incremento da produção de PE, PP, POM, PET, PC e copolímeros. 
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Classificação dos Polímeros
Classificação Quanto ao Tipo de Estrutura Química
Classificação Quanto às Características de Fusibilidade
Classificação Quanto ao Comportamento Mecânico
Classificação Quanto à Escala de Fabricação
Classificação Quanto ao Tipo de Aplicação
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Classificação Quanto ao Tipo de Estrutura Química
A composição de um polímero pode apresentar apenas um único tipo de mero (cadeia homogênea) ou dois ou mais meros (cadeia heterogênea)
Quando a cadeia é homogênea, diz-se que o polímero é um homopolímero, caso a cadeia seja heterogênea, o polímero é designado copolímero.
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Homopolímero
Se considerarmos A como o 
mero presente em um 
homopolímero, sua estrutura 
será:
~ A - A - A - A - A - A ~
 	É o polímero constituído por apenas um tipo de unidade estrutural repetida. Ex.: Polietileno, poliestireno, poliacrilonitrila, 
poli(acetato de vinila)
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Copolímero
É o polímero formado por dois ou mais tipos de meros. Ex.: SAN, NBR, SBR
Os copolímeros podem ser divididos em:
Copolímeros estatísticos (ou randômicos)
Copolímeros alternados
Copolímeros em bloco
Copolímeros grafitizados (ou enxertados)
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Copolímeros Estatísticos ou Randômicos
Nestes copolímeros
os meros estão 
dispostos de forma 
desordenada na 
cadeia do polímero
~ A - A - B - A - B - B ~
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Copolímeros Alternados
Nestes copolímeros 
os meros estão 
ordenados de forma 
alternada na cadeia 
do polímero
~ A - B - A - B - A - B ~ 
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Copolímeros em Bloco
O copolímero é 
formado por 
sequências de 
meros iguais de 
comprimentos variáveis
~ A - A - B - B - B - A - A ~
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Copolímeros Graftizados ou Enxertados
A cadeia principal do copolímero é formada por um tipo de unidade repetida, enquanto o outro mero forma a cadeia lateral (enxertada)
~ A – A – A – A – A – A ~
  
 B B
  
 B B 
  
 B B
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Propriedades e Aplicações dos Termoplásticos e Termorrígidos
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Polipropileno - PP
Monômero : H2C=CHCH3 Propileno (gás)
Polímero: -(H2C-CHCH3)n- Polipropileno
Densidade: 0,90 a 0,92 g/cm3
Espessura: 0,3mm a 20mm
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Polipropileno - PP
Características: 
Resistência química a ácidos,álcalis,graxas,óleos;
Alta resistência a abrasão;
Peso específico baixo;
Atóxico;
Absorve pouco a umidade;
Baixo custo;
Fácil moldagem e coloração;
Alta resistência a fratura por flexão ou fadiga;
Boa resistência ao impacto acima de 150oC;
Boa estabilidade térmica;
Sensibilidade a agentes de oxidação e a luz UV
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Polipropileno - PP
Aplicações:
Pára-choques de automóveis
Brinquedos
Recipientes para alimentos
Tubos para cargas de caneta
Peças de interior de automóveis
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Polipropileno - PP
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Poliestireno - PS
Monômero : H2C=CHC6H5 Estireno (líquido)
Polímero : -(H2C=CHC6H5)n Poliestireno
Densidade : 1,04 a 1,07 g/cm3
Espessura : 0,14mm a 10mm
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Poliestireno - PS
Aplicações:
PS cristal: amorfo, duro, com brilho e elevado índice de refração. Usado em artigos de baixo custo.
PS resistente ao calor: difícil processamento. Usado em gabinetes de rádio e TV, grades de ar condicionado, ventiladores e exaustores, eletrodomésticos.
PS de alto impacto: contém borracha. Usado para gavetas de geladeira e brinquedos.
PS expandido: é conhecido como isopor. Usado como protetor de equipamentos, isolante térmico, pranchas de flutuação, geladeiras isotérmicas.
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Poliestireno - PS
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Polietileno - PE
Monômero : H2C-CH2 Etileno (gás)
Polímero: -(CH2-CH2)n Polietileno
Densidade : 0,94 a 0,98 g/cm3
Espessura: 0,3mm a 20mm
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Polietileno - PE
Aplicações:
Objetos de uso doméstico;
Embalagens;
Revestimento de frigorífico;
Material hospitalar;
Brinquedos;
Peças automobilísticas;
Garrafas flexíveis
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Polietileno - PE
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Poli (cloreto de vinila) - PVC
Monômero : H2C=CHCl
Cloreto de vinila (gás)
Polímero : -(CH2 – CHCl)n Poli (cloreto de vinila)
Densidade : 1,4 g/cm3 
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Poli (cloreto de vinila) - PVC
Características:
Resistente à ação de fungos, bactérias, insetos e roedores; 
Resistente à maioria dos reagentes químicos; 
Bom isolante térmico, elétrico e acústico;
Impermeável a gases e líquidos;
Resistente a intempéries;
Durável;
Não propaga chamas;
Baixo custo
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Poli (cloreto de vinila) - PVC
Aplicações:
PVC rígido: duro e tenaz. Usado em tubos, carcaças de utensílios domésticos, baterias, instalações elétricas, cartões de crédito, construção civil
PVC flexível: revestimento de fios e cabos elétricos, cortinas de banheiro, bandejas, cintos, mangueiras de jardim, artigos infláveis, garrafas de água mineral, frascos de cosméticos.
PVC de alto impacto: utilizado em exteriores como perfis de janelas, pavimentos, revestimentos de fachadas
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Poli(cloreto de vinila) - PVC
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Poli(tetrafluoretileno) - PTFE
Características:
Boa resistência mecânica, térmica e química;
Fácil reciclabilidade;
Baixo coeficiente de fricção;
Baixa aderência;
Boa resistência ao impacto
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Poli(tetrafluoretileno) - PTFE
Aplicações:
Garrafas para óles vegetais e produtos de limpeza;
Na forma de fibras(roupas) não amassa e tem lavagem e secagem rápidas;
Películas cinematográficas;
Fitas magnéticas;
Filmes;
Placas para radiografia;
Carburadores e componentes elétricos de carros
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Poli(tetrafluoretileno) - PTFE
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Poli(metacrilato de metila) - PMMA
Características: 
Semelhante ao vidro;
Conhecido como acrílico;
Propriedades mecânicas boas;
Resistência ao impacto boa;
Resistência a intempéries elevada;
Tranparente
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Polimetacrilato de metila - PMMA
Aplicações:
Painéis;
Letreiros;
Vidraças;
Fibras ópticas;
Visores;
Lentes;
Vidros de relógio
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Poli(metacrilato de metila) - PMMA
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Policarbonato - PC
Características:
Semelhante ao vidro (transparência);
Excelente resistência ao impacto;
Excelente propriedades mecânicas;
Boa estabilidade dimensional;
Resistência a intempéries;
Resistência a chama;
Bom isolamento térmico;
Boa usinabilidade
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Policarbonato - PC
Aplicações:
Compact-Discs(CD´s)
Janelas de segurança;
Óculos de segurança;
Bandejas, jarros de água, tigelas, frascos;
Escudos de proteção;
Aquários;
Garrafas retornáveis;
Visores de máquinas
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Policarbonato - PC
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Copolímero Acrilonitrila-butadieno-estireno - ABS
Aplicações:
Cartões telefônicos;
Malas de viagem;
Capacetes;
Brinquedos;
Peças automobilísticas
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Acrilonitrila-butadieno-estireno ABS
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Poliamidas - Nylon
Características:
Boas propriedades mecânicas;
Resistente a abrasivos;
Baixo coeficiente de atrito;
Absorve água e outros líquidos
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Poliamidas - Nylon
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Resinas Fenólicas - Termorrígidos
Laminado Industrial Termofixo , obtido da combinação de tecidos de algodão ou papéis especiais com resinas do tipo Fenólica. O resultado desta combinação é um produto que pode ser fornecido de várias formas: chapas , tarugos, tubos , peças usinadas e moldadas em geral
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Resinas Fenólicas - Termorrígidos
Baixo peso específico : 1,3 - 1,4; 
Baixo coeficiente de atrito : normal 0,22 / grafitado 0,07; 
Resistente a altas temperaturas (até 150oC); 
Excelente resistência mecânica; 
Baixa absorção de água; 
Resistente a óleos e graxas minerais; 
Isolante elétrico;
Fácil de ser trabalhado;
Resistente a água do mar; 
Resistente a agentes corrosivos (ácidos);
Estabilidade dimensional 
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Resinas Fenólicas - Termorrígidos
Aplicações:
buchas, mancais, polias, guias para laminadores, flanges etc. 
peças frezadas torneadas , plainadas , furadas tais como : engrenagens(modulo 2 - 5 ), anéis de vedação , polias , etc. 
mini-engrenagens, palhetas para bombas de vácuo, etc..
Alongamento para motores;
telefones;
Instalações elétricas 
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Resinas Fenólicas - Termorrígidos
Produtos:
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Epoxis - Termorrígidos
Automotiva 
Embalagens de bebidas e alimentos (enlatados) 
Construção civil (revestimentos de pisos, adesivos) 
Naval e Nautico 
Eletrodomésticos 
Autopeças 
Eletroeletrônicos 
Manutenção anti-corrosiva 
Móveis 
Transformadores de distribuição 
Buchas Isoladoras, Disjuntores 
Transformadores de medição de corrente e potencial 
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Epoxis - Termorrígidos
Produtos:
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Poliésteres - Termorrígidos
Alta resistência mecânica;
Alta resistência elétrica;
Estabilidade dimensional;
Resistência ao UV;
Auto-extinção;
Resistência química;
Resistência a temperatura
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Poliésteres - Termofixos
Chaveiros, Crachás, Placas Indicativas;
 Relógios;
Eletro-eletrônicos;
Automobilístico;
Móveis escolares;
Capacetes
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Como se Faz um Polímero ?
A reação química que conduz à formação de polímeros chama-se polimerização. 
As reações de polimerização foram divididas, a princípio, em dois grupos conhecidos como polimerização por condensação e por adição. 
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Polimerização por Condensação
Ocorre a eliminação de uma pequena molécula (por exemplo, H2O, HCl, etc.). 
Forma polímeros cujas unidades repetitivas possuem um número de átomos menor que os monômeros de partida.
As policondensações seguem o mecanismo de reação em etapas, e termina quando um dos reagentes é completamente consumido.
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Polimerização por Adição
As reações de adição são aquelas que formam polímeros com unidades repetitivas de fórmula molecular idêntica aos monômeros. 
Quase todas as poliadições envolvem um mecanismo em cadeia.
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Polimerização em Etapas
Reações sem distinção quanto à taxa e natureza da iniciação, propagação e terminação.
Crescimento aleatório das cadeias
altos graus de conversão necessários para se obter altos graus de polimerização.
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Polimerização em Cadeia
O centro ativo é uma insaturação e não há formação de subprodutos.
Tipos: radicalar, catiônica e aniônica.
crescimento rápido das cadeias com altos graus de conversão.
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Polimerização por Etapa
(“condensação”)
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Polimerização por Etapa
(“condensação”)
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Polimerização por Etapa
(“condensação”)
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Polimerização em Etapas
Fatores importantes:
Temperatura e tempo de reação
Adição de catalisador
Esteoquimetria
Funcionalidade dos monômeros
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Polimerização em Etapas
Maneiras de se terminar uma polimerização em etapas:
Adição não estequiométrica dos reagentes.
Adição de um reagente monofuncional.
Redução da temperatura.
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Polimerização Vinílica em Cadeia
(adição - radicais livres)
Iniciadores :
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Polimerização Vinílica em Cadeia
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Polimerização Vinílica em Cadeia
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Polimerização Vinílica em Cadeia
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Polimerização Vinílica em Cadeia
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Polimerização Vinílica em Cadeia
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Polimerização Vinílica em Cadeia
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Polimerização Vinílica 
Ziegler-Natta
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Polimerização Vinílica 
Ziegler-Natta
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Polimerização Vinílica 
Ziegler-Natta
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Polimerização Vinílica 
Ziegler-Natta
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Compostos Vinílicos
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Polimerização Vinílica 
Ziegler-Natta
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Polimerização Vinílica 
Ziegler-Natta
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Polimerização Vinílica 
Ziegler-Natta
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Polimerização Vinílica 
Ziegler-Natta
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Polimerização Vinílica 
Ziegler-Natta
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Polimerização Vinílica 
Ziegler-Natta
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Características próprias das Macromoléculas
Emaranhamento de cadeias
Grande somatória de forças intermoleculares
Baixa velocidade
de deslocamento
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Distribuição de Massa Molar
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Distribuição de Massa Molar
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Polímeros Não Lineares
 Cadeias ramificadas Cadeias entrecruzadas
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Polímeros Não Lineares
 Cadeias micelares Dendrímeros
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Vulcanização: Um exemplo de reticulação de polímeros
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A Transição Vítrea
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A Transição Vítrea
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Cristalinidade em Polímeros
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Cristalinidade em Polímeros
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Cristalinidade em Polímeros
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Cristalinidade em Polímeros
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Cristalinidade em Polímeros
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Cristalinidade em Polímeros
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Taticidade
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Taticidade
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Fibras
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Elastômeros Termoplásticos
Ionômeros
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Elastômeros Termoplásticos
Copolímeros Bloco
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Elastômeros Termoplásticos