Apostila Lab Polimeros-1bim

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LABORATÓRIO DE
MATERIAIS POLIMÉRICOS
Profa. Dra. Patrícia Schmid Calvão
Depto de Engenharia de 
Materiais 
Aula 1- Introdução
2
•Normas de segurança
•Esta disciplina não tem relatório
•Questionários dirigidos (sem gabarito)
•2 provas: PL1 e PL 2 (última aula antes da semana de provas P1 e P2 )





 
2
21 PPPL
Informações Gerais
2
Objetivos da Disciplina
Interpretar dados experimentais, utilizando conceitos físicos, químicos, 
mecânicos, térmicos, reológicos e óticos
Comparar os comportamentos observados com as propriedades dos 
materiais poliméricos
Selecionar materiais poliméricos para aplicações em engenharia 
3
3
Ensaios de Materiais
- Para que serve? 
•Avaliar a qualidade de um produto
•Controle do processo de fabricação ou de transformação;
•Obter novas informações sobre um produto conhecido;
•Desenvolver novos produtos.
Antigamente  avaliação da qualidade pelo próprio uso
Hoje  métodos padronizados 4
Tipos de esforços que afetam os materiais:
Ensaios de Materiais
5
4
Ensaios de Materiais
Na realização dos ensaios são utilizadas técnicas próprias para cada tipo de 
propriedade requerida. 
Transferência de estímulo Resposta do material
•carga (força, tensão, pressão) (dados quantitativos ou qualitativos)
•deformação (elástica ou plástica)
•calor
•luz
•condições climáticas
•tempo
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Ensaios Mecânicos
• Os ensaios mecânicos dos materiais são 
procedimentos padronizados que compreendem 
testes, cálculos, gráficos e consultas a tabelas, em 
conformidade com normas técnicas.
• Realizar um ensaio consiste em submeter um objeto 
já fabricado ou um material que vai ser processado 
industrialmente a situações que simulam os esforços 
que eles vão sofrer nas condições reais de uso, 
chegando a limites extremos de solicitação.
7
5
Podem ser feitos em:
• Protótipo (versão preliminar do produto, 
obtida em pequena quantidade);
• Corpos de prova (amostra do material com 
dimensões e forma especificada em normas 
técnicas).
Ensaios Mecânicos
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Mudança de Propriedade dos Materiais
• Químicas : mudança da composição do 
material.
• Físicas : material sofre deformação.
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6
Tipos de ensaios mecânicos
• Ensaios destrutivos:
Tração, compressão, cisalhamento, flexão, 
torção, dureza, fluência, fadiga impacto etc
• Ensaios não-destrutivos:
Visual, densidade, microscopia, infravermelho
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É a especificação ou padronização do método experimental, condições de ensaio e 
formas de obtenção dos corpos de prova.
Itens que devem constar da norma para que haja reprodutibilidade na realização 
dos ensaios:
• Precisar o princípio do ensaio e definir a terminologia empregada;
• Descrever o equipamento, suas características e calibração;
• Definir o corpo de prova: dimensões, métodos de preparação, número;
• Condições de acondicionamento;
• Descrição do procedimento experimental e medição do corpo de prova;
• Especificar os cálculos a serem realizados, unidades empregadas e a precisão a ser obtida.
Normalização
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7
Normas mais utilizadas em materiais:
ASTM – American Society for Testing and Materials (USA)
ISO – International Organization for Standardization
DIN – Deustsche Industrie Normum (Alemanha)
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas (Brasil)
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Fatores que influenciam no resultado dos 
ensaios
• Acondicionamento
• Velocidade de ensaio
• Método de obtenção do corpo de prova
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8
Como decidir qual polímero deve ser utilizado em uma determinada 
aplicação?
Definir qual será a função do produto e identificar o ambiente de serviço.
Quais as características que este produto deve ter em termos de:
• Propriedades mecânicas: resistência, rigidez, fadiga, tenacidade e a influência de altas ou 
baixas temperaturas nestas propriedades;
• Suscetibilidade à corrosão e degradação;
• Resistência ao rasgo e propriedades friccionais;
• Propriedades especiais como, térmicas, elétricas, óticas e magnéticas;
• Métodos de fabricação;
• Custo.
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Exemplo : Farol de carros
Requisito principal: 
Transparência
Candidatos: 
PMMA (poli(metacrilato de metila))
PC (policarbonato)
PMMA: não tem temperatura de amolecimento suficientemente alta ou resistência 
à fratura.
PC: Polímero mais adequado:
Transparente e com propriedades mecânicas adequadas ao uso.
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9
Programa da Disciplina:
•Aula 1: Apresentação da disciplina, Programa, Normas Técnicas
•Aula 2: Características físico-químicas dos materiais poliméricos;
•Aulas 3 a 8: Ensaios Mecânicos (dureza, abrasão, tração, impacto, flexão, resiliência)
•Aulas 9 e 10: Ensaios Térmicos (amolecimento Vicat e deflexão ao calor)
•Aula 11: Ensaios Reológicos (índice de fluidez, injeção)
•Aula 12: Envelhecimento de Polímeros
Referências
CALLISTER, William D. - Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução. LTC Editora, 5a
ed., 2002.
CANEVAROLO Jr, Sebastião V. - Ciências dos Polímeros, Artliber Editora, 1a ed., 2002/2006.
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Aula 2 – Classificação
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DEFINIÇÕES - REVISÃO
POLÍMERO
Material de alta massa molecular (acima de dez 
mil), cuja estrutura consiste na repetição de 
pequenas unidades (meros). Macromolécula 
formada pela união de moléculas simples, ligadas 
por ligação covalente
Macromoléculas é uma molécula de alta massa molecular, que não 
tem necessariamente em sua estrutura uma unidade de repetição
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11
Molécula de polietileno
Monômero, Mero e Polímero
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Petróleo
Destilação
Gás Gasolina, 
Óleo diesel
Nafta Outros
Craqueamento
Etileno Propileno Butileno
Outros 
HidrocarbonetosMonomeros
Polímeros
Modificação e Polimerização Polimerização
70%
20%
10%
12
22
Microestrutura
Não há ordem entre cadeias, e as
distâncias intercadeias são irregulares
Região Cristalina: Cadeias dispostas de forma
ordenada (cristais lamelares), próximas entre
si e com intensa força de interação
intermolecular.
(tamanho médio dos cristais é maior do que
metade do comprimento de onda da luz
incidente)
Semi-cristalino apresenta regiões cristalinas e 
amorfas
Pigmento X Corante 23
13
Anotações:
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CLASSIFICAÇÃO
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Classificação dos polímeros quanto ao
comportamento mecânico
POLÍMEROS
FIBRAS PLÁSTICOS BORRACHAS 
TERMOFIXOS TERMOPLÁSTICOS
Convencionais Especiais de Engenharia de Engenharia especiais
(Commodities)
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• TERMOPLÁSTICOS
São polímeros capazes de serem repetidamente amolecidos pelo
aumento de temperatura e endurecidos pela diminuição da
temperatura. Esta alteração reversível é física e não química, mas
pode provocar alguma degradação no termoplástico para um
número elevado de ciclos de aquecimento e resfriamento.
Estrutura dos termoplásticos
– Polímeros com cadeias lineares ou ramificadas, sem ligações
cruzadas. Entre as cadeias poliméricas existem apenas ligações
secundárias.
PLÁSTICOS
29
15
Anotações:
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• TERMOFIXOS 
São materiais plásticos que quando curados, com ou sem aquecimento,
não podem ser reamolecidos por aquecimento. As matérias-primas
para os termofixos são resinas oligoméricas (pré-polímeros), com
capacidade de fluxo, que na moldagem em produtos, são curadas e
transformadas irreversivelmente em termofixos, insolúveis e infusíveis.
Exemplos: baquelite , resina epóxi, resina de poliéster insaturado
Estrutura dos termofixos
Polímeros com alta quantidade de ligações cruzadas
PLÁSTICOS
32
16
Anotações:
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ELASTÔMEROS
 BORRACHAS OU ELASTÔMEROS
São materiais poliméricos que exibem elasticidade em
longas faixas de deformação, na temperatura ambiente.
Para as borrachas tradicionais esta característica é obtida
após a vulcanização
- possuem baixa quantidade de ligações cruzadas.
34
17
Anotações:
35
FIBRAS POLIMÉRICAS
 FIBRAS
São materiais definidos pela condição geométrica de alta
relação entre o comprimento e o diâmetro da fibra. Em
muitos polímeros, considera-se que o quociente
comprimento da fibra / diâmetro da fibra, denominado
razão de aspecto, deve ser igualou maior a cem.
Estrutura das Fibras
Os polímeros, empregados na forma de fibras, são termoplásticos,
com cadeias lineares, orientadas no sentido do eixo da fibra
(longitudinalmente).
Exemplos de fibras poliméricas
Poliamida (náilons), politereftalato de etileno (PET), 
poliacrilonitrila (PAN) e fibras poliolefinicas.
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Aula 3- Dureza e Abrasão
Ensaio de Dureza
Dureza é a medida da resistência oposta à penetração de uma 
superfície (ou risco) por um instrumento de dimensões 
determinadas, sob carga também determinada.
Diferentes instrumentos projetados para medir a dureza não estão 
normalmente de acordo com outro, devido a várias razões:
• Definição de escalas e pontos;
• Forma e tamanho do ponto indentor;
• Carga aplicada;
• Taxa e tempo da aplicação da carga (comportamento 
viscoelástico - fluência)
Desta forma, é importante, ao expressar os resultados de dureza, 
definir qual Durômetro foi utilizado.
38
19
Anotações:
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• Dureza Shore A e D
O Durômetro Shore (ASTM D2240 ou NBR7456) é largamente 
utilizado. 
Escala Shore:
Shore A : materiais moles. Até a leitura de 90. Acima de 90, utilizar o 
durômetro Shore D.
Shore D: materiais mais duros.
• Dureza Barcol
Plásticos rígidos, reforçados e não reforçados e compósitos
 0 100 
 líquidos superfície plana dura (vidro) 
Ensaio de Dureza - Polímeros
41
20
Comparação de Escalas – Dureza Shore
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Exemplos: 
• fôrro de mangueira (resistência a abrasão, 
resistência à óleos e à intempéries)
• gaxeta para aplicação em flanges (este é 
um dos poucos casos em que a penetração da 
superfície tem alguma significação, e isso 
porque a indentação produzida pela agulha do 
instrumento é semelhante, dentro dos limites, 
às perfurações que podem ser causadas na 
gaxeta pelas saliências das superfícies 
vedadas).
Ensaio de Dureza
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Dureza x Rigidez
As duas são medidas de tensão-deformação, porém 
para dois tipos de deformação completamente 
diferentes.
Regras:
• a dureza , apesar de tão divulgada é apenas uma 
medida aproximada, sem precisão e por vezes sem 
significação, só em casos especificos tolerâncias 
inferiores a  5 são observados.
• A dureza não é uma medida adequada da capacidade 
de suporte de carga (rigidez).
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A Dureza de polímeros pode ser influenciada por:
• Carga mineral;
• Plastificantes;
• Densidade de reticulação;
• Cristalinidade;
• Viscoelasticidade.
Portanto, a dureza é uma propriedade que pode 
variar em função da mudança de concentração dos 
componentes do material, além da natureza do 
polímero puro em questão.
Ensaio de Dureza
49
Ensaio de Abrasão
Resistência à Abrasão: resistência oferecida pelas 
composições de borracha ao desgaste pelo contato 
com superfícies abrasivas em movimento.
• A resistência à abrasão é medida sob condições 
definidas de carga e velocidade, sendo expressa em 
porcentagem após comparação com uma composição 
padrão.
Resistência à Abrasão 100
amostradavolumedeperda
padrãodovolumedeperda
 
50
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• Métodos para verificação da resistência à abrasão de elastômeros:
ASTM D394 e D1630 e DIN 53516.
• Todo os métodos comprimem o corpo de prova sob carga determinada, 
contra um abrasivo (geralmente esmeril ou papel lixa), montado num 
disco ou tambor rotativo.
• A superfície abrasiva gira à velocidade especificada, prosseguindo o 
ensaio durante tempo determinado ou até que se tenha desgastado 
uma certa quantidade do corpo de prova.
Considerações:
O ensaio não pretende reproduzir as condições de serviço. Nenhum 
ensaio isolado seria capaz de reproduzir todos os tipos de abrasão 
sofridos por artefatos tão diferentes quanto as bandas de rodagem dos 
pneumáticos, as capas de correias de transportadoras, as solas de 
saltos de sapatos, os materiais para revestimentos de assoalhos, etc.
Ensaio de Abrasão
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Abrasão (V), em mm3, é o volume perdido, por um 
corpo de prova cilíndrico passado através de um papel 
lixa, de poder abrasivo definido, com uma força definida 
de aplicação, em uma distância também definida. (DIN 
53516 )
S
Som
V



Ensaio de Abrasão
V = abrasão (perda de volume em mm3); 
m = Variação da massa (mfinal-minicial) 
 = densidade em mg/mm3; 
So = valor nominal do poder abrasivo (200 mg); 
S = média do poder abrasivo, em mg. 
52
24
Aula 4- Comportamento 
Mecânico de Termoplásticos
Ensaio de Tração
Os ensaios de tração constituem a principal forma de 
avaliação das propriedades mecânicas dos polímeros, em 
ensaios de curta duração e com solicitações estáticas.
Normas:
ASTM D638 (ensaios de tração em plásticos)
ASTM D412 (ensaios de tração em borrachas)
54
25
Ensaio de Tração
Características dos ensaios de tração:
• Solicitação: taxa de deformação constante (velocidade do ensaio)
• Resultado ou resposta do ensaio: tensão axial de estiramento (tensão de tração) em 
função da deformação.
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Anotações:
(relembrar conceitos vistos na disciplina “Princípios de ciência dos Materiais”)
56
26
Tensão de tração (nominal): é a razão 
entre a carga ou força de tração e a área 
mínima da seção transversal do corpo de 
prova (A0)
0A
F

Deformação 
(% de deformação – Alongamento): 
L
Lo
  100
Lo
L
% 

F: força ou carga aplicada;
Lo: comprimento inicial entre as marcas;
L = L - Lo : variação do comprimento entre marcas;
A0 : área inicial da seção transversal do corpo de prova;
Ensaio de Tração
57
Ponto no escoamento: é o primeiro ponto da 
curva tensão-deformação no qual um aumento 
na deformação ocorre sem aumento de tensão.
Resistência à tração: é a máxima tensão de 
tração suportada pela amostra durante o ensaio 
de tração.
Quando a resistência à tração ocorrer no ponto do 
escoamento, a resistência à tração deverá ser 
designada como "resistência à tração no 
escoamento".
Quando a resistência à tração ocorrer na ruptura, a 
resistência à tração deverá ser designada como 
"resistência à tração na ruptura".
Ensaio de Tração
58
27
Módulo de elasticidade em tração ou módulo de Young (E): é a 
razão entre a tensão de tração (nominal) e a deformação 
correspondente*.


E
Apesar do módulo de elasticidade não ser sinônimo de rigidez, ele está 
diretamente relacionado com este comportamento mecânico. Isto é, quanto 
maior for E, maior será sua rigidez.
Ensaio de Tração
* Lembrar que os polímeros apresentam o 
comportamento viscoelástico!
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Uma simples e prática classificação em  x , distingue o comportamento 
frágil do comportamento dúctil.
Comportamento frágil: 
Não existe ponto de escoamento;
O polímero não se deforma plasticamente.
Comportamento dúctil:
Um ponto de escoamento é observado;
O material polimérico tem limite elástico, além do qual ocorre deformação 
permanente.
Ensaio de Tração
60
28
Ductibilidade é a deformação plástica total sofrida pelo material até o 
ponto de ruptura, sendo avaliada, usualmente, pelo alongamento.
Tenacidade: é a quantidade de energia absorvida pelo material 
necessária para rompê-lo ("energia absorvida antes da quebra").
Um material dúctil, com a mesma resistência à tração de um material frágil 
irá requerer mais energia para ser rompido. Portanto, é mais tenaz.
Ensaio de Tração
61
Ensaio de Tração - Polímeros
No caso dos polímeros as respostas às tensões e deformações dependem de fatores 
estruturais e variáveis externas:
Fatores estruturais:
• Peso molecular;
• Ramificações e ligações cruzadas;
• Cristalinidade, incluindo morfologia cristalina;
• Copolimerização;
• Blendas poliméricas;
• Orientação molecular;
• Reforços, cargas, plastificantes, entre outros aditivos.
Variáveis externas:
• Temperatura;
• Tempo;
• Velocidade de deformação;
• Nível de solicitação mecânica;
• Tipo de solicitação;
• Natureza da atmosfera vizinha (umidade; agentes químicos agressivos ao polímero 
avaliado, etc).
62
29
Anotações: O que acontece com a microestrutura do 
polímero no ensaio de tração?
63Anotações:
64
30
Influência da temperatura e da velocidade de ensaio, nos ensaios de 
tração de polímeros.
O efeito do aumento da velocidade de ensaio (deformação) é equivalente ao 
efeito da diminuição da temperatura.
Nos diagramas  x , o tempo está apenas embutido na velocidade de 
ensaio, que é constante para cada ensaio.
Explicações
O aumento da velocidade de ensaio impede o escorregamento e o 
acomodamento das moléculas, diminuindo a deformação e aumentando E.
Quando se aumenta a temperatura a partir de T<Tg para T> Tg é observado o 
seguinte comportamento:
A deformação é baixa a menores temperaturas e não há escoamento.
Em temperaturas superiores, há um ponto de escoamento e a deformação 
aumenta grandemente.
Ensaio de Tração
65
Ensaio de Tração
66
31
Ensaio de Tração
67
PEAD (semicristalino) Tg = -90°C C = 90%
PEBD (semicristalino) Tg = -90°C C = 40 a 60%
PP (semicristalino) Tg = -10°C C = 70%
PMMA (amorfo) Tg =105°C C = 0
PC (amorfo) Tg =150°C C = 0
68
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Aula 5- Elastômeros 
Revisão:
Elastômeros são polímeros, que na temperatura 
ambiente podem ser alongados até duas ou mais 
vezes seu comprimento e retornam rapidamente 
ao seu comprimento original ao se retirar a 
pressão. Possuem, portanto, a propriedade da 
elasticidade.
Elastômeros
70
33
Requisitos para ser considerado uma 
borracha:
• Ser um polímero de elevado peso molecular, já que a 
elasticidade da borracha é devida principalmente ao 
emaranhamento e desemaranhamento das longas cadeias. 
• O polímero deve estar acima de sua temperatura de 
transição vítrea, Tg (-50 C a -80 C), quando em uso, para 
permitir o livre desemaranhamento e emaranhamento das 
cadeias, conseqüência de elevada mobilidade segmental.
• O polímero deve ser amorfo no seu estado não estirado, já 
que a cristalinidade restringirá os movimentos moleculares, 
necessários para que ocorra elasticidade da borracha.
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Exemplos
Poliisopreno ou borracha natural, polibutadieno, poliisobutileno 
e poliuretanas são elastômeros.
As cadeias poliméricas podem ser representadas de 2 maneiras:
como uma peça de elástico
emaranhada
alta entropia
esticada ou ordenada 
baixa entropia 72
34
Requisito aplicado somente às borrachas 
vulcanizadas:
• O polímero deve conter uma rede de ligações cruzadas 
para restringir a mobilidade de suas cadeias, já que 
estas poderiam deslizar umas sobre as outras ao ser 
aplicada tensão, e a recuperação seria incompleta.
• As ligações cruzadas devem ser relativamente poucas e 
amplamente separadas, de forma que o estiramento até 
grandes extensões possa ser realizado sem a ruptura 
das ligações primárias.
• Geralmente, essas ligações cruzadas são obtidas por 
meio da adição de enxofre ou peróxido, sendo a reação 
acelerada com aquecimento e aditivos adequados. 
73
• O processo de VULCANIZAÇÃO consiste de reações químicas entre
cadeias do elastômero e o enxôfre (ou outro agente), adicionado na
proporção de 1 a 5 %, gerando ligações cruzadas entre cadeias
conforme esquematizado abaixo:
• BORRACHA NÃO-VULCANIZADA: mais macia, pegajosa e com baixa
resistência à abrasão.
• BORRACHA VULCANIZADA: valores maiores de módulo de elasticidade,
resistência à tração e resistência à degradação oxidativa.
Vulcanização
74
35
Principal Rota de Produção
75
EPDM Poli-(etileno-propileno-dieno).Excelentes na extrusão,permite altas cargas.Vedações porta automotivas e janelas residenciais
NR Natural Folhas defumadas ,Crepes e Látices Uso Geral
IR Polisopreno Borracha “Natural “ Polimerizada . Adesivo /Correias,Gaxetas extrudadas
BR Polibutadieno Amortecedores de Vibração, Batentes,Buchas
SBR Copolimero do Estireno 25% -Butadieno 75% Pneu
NBR Poli-(acrilonitrila-butadieno)Também resistente abrasão,calor,baixa permeabilidade gases Retentores,Mangueiras para 
Solventes,Revestimentos tanques e cilindros,anéis e gaxetas, Artefatos têxteis
CR Policloropreno Resistente a Óleo minerais moderada.O cloro é extinguível. Revestimentos eixos e cilindros
MQ Siliconas. Faixa trabalho de –100ºC até 315ºC.Excelentes condições de trabalho nos extremos.Isolamento perfeito.Resistente a 
fungos.Gaxetas,tubos,isolamento fios aeronaves,aparelhos eletrônicos,artigos farmacêuticos,implantes cirúrgicos
ACM (Acrilato Etila,Butila, Metoxi-etila). Isentas de dupla ligação livre.Temperatura trabalho 200ºC.Resistência à óleos alta Temp
CFM/FPM Borrachas Fluoradas.Resistente Baixas e AltasTemperaturas,Retentores, Mangueiras especiais,Diafragma.Produtos químicos
Aplicações
76
36
BORRACHA NITRÍLICA ( Buna N ou NBR )
Excelente resistência aos derivados de petróleo. 
Fabricação de peças e componentes das indústrias 
automobilística, gráfica, de petróleo e petroquímica (mangueiras 
para óleos e solventes, gaxetas, juntas, anéis de vedação e 
revestimento de cilindros de impressão, vasos e tanques 
industriais). 
77
SBR ( Buna S )
Boas propriedades físicas; excelente resistência à abrasão; 
não possui resistência a óleo, ozônio ou a intempéries; 
propriedades elétricas boas, porém não excepcionais.
Aplicações em Pneus e tubos, solas, juntas, gaxetas
78
37
ETILENO PROPILENO DIENO - EPDM
Alta resistência ao envelhecimento. 
Peças externas de automóveis, como molduras de 
vedação de janelas e portas de veículos, batentes, frisos 
e palhetas de limpador de pára-brisas.
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NEOPRENE (Policloropreno)
• Utilizada com excelente desempenho em sistemas 
pneumáticos e situações sujeitas à intempéries.
• É usado em uma variedade larga dos ambientes, como em roupas 
de mergulho, da isolação elétrica, nas correias de ventilador do 
carro, adesivos; correias transportadoras; revestimentos de 
tanques para produtos químicos; vedações e gaxetas.
80
38
Formulação de Elastômeros
Formas de expressar uma formulação:
Partes
% - Partes por 100
PHR - Parts per Hundred Rubber
Componentes de uma Formulação
1-Elastômeros
2-Cargas (reforço/custo)
3-Agentes de Processamento: Ex: plastificantes (facilita processamento)
4-Ativadores de Vulcanização ( velocidade de vulcanização)
5-Agentes de proteção (oxigênio/luz/calor/frio etc)
6-Agentes de Vulcanização (acelerantes)
7-Materiais Específicos
Comportamento Mecânico
De Elastômeros
39
Ensaio de Tração - Elastômeros
Nos elastômeros, a tensão 
não é linear com a 
deformação. 
O módulo não é uma razão 
nem uma inclinação 
constante, mas designa um 
ponto na curva 
tensão/deformação.
83
84
• Quando submetidos a tensão, os elastômeros se deformam, mas voltam 
ao estado inicial quando a tensão é removida.
• Os elastômeros apresentam baixo módulo de elasticidade.
• São polímeros amorfos ou com baixa cristalinidade (obtida sob tensão).
• Apresentam geralmente altas deformações elásticas, resultantes da 
combinação de alta mobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de 
interação intermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligações 
covalentes cruzadas entre cadeias ou reticuladas).
(b)
(a)
Ensaio de Tração - Elastômeros
84
40
Ensaio de Tração - Elastômeros
Polímero frágil
Polímero dúctil
Elastômeros
85
86
Comportamento tensão - deformação até elongação de 600% para uma borracha 
natural vulcanizada e sem vulcanizar.
Ensaio de Tração - Elastômeros
86
41
As cargas reforçantes, como o negro de fumo, modificam as 
propriedades mecânicas dos elastômeros vulcanizados
Ensaio de Tração - Elastômeros
87
A histerese é a tendência de um material ou sistema de conservar suas 
propriedades na ausência de um estímulo que as gerou.
Ensaio de Tração - Histerese
Curvas de deformação e de relaxação não coincidem
88
42
A área encerrada por ambas as curvas é proporcional a energia 
dissipada no interior do material elástico. A grande histerese 
elástica de algumas borrachas as fazem especialmente apropriadas 
para absorver vibrações.
Somente parte da deformação volta a forma original, o resto da 
deformação volta à forma apósalgum tempo (reação viscoelástica)
A resposta viscoelástica e as perdas por histerese são grandemente 
melhoradas pelo uso de cargas.
Ensaio de Tração - Histerese
89
Curiosidade:
• Pneus com baixa resistência à rolagem: não perde tanta
energia por histerese. Quando um pneu está parado, ele
tem uma distribuição de pressão simétrica, porém, 
quando está rolando, devido à compressão, o pneu
perde energia por histerese, o que acaba afetando a 
distribuição de pressão, causando um momento
contrário ao aplicado no pneu, daí o nome de resistência
à rolagem.
90
43
Viscoelasticidade dos Elastômeros:
Fatores principais (externos) que afetam as 
propriedades viscoelásticas dos elastômeros (e
dos polímeros em geral):
1) Temperatura – quanto maior a temperatura
mais fácil é o rearranjo das macromoléculas.
2) Frequencia dos ciclos de carregamento -
quanto maior a frequência, mais rígido fica o
material, ele perde elasticidade, não há tempo 
para as moléculas se reajeitarem.
91
Ensaio de Deformação 
Permanente à Compressão (DPC)
É uma medida da razão entre os componentes elásticos e viscosos da 
resposta de um elastômero a uma dada deformação. 
Mediante barras de aço, aplica-se uma deformação especificada de 25% 
em relação á altura inicial do corpo de prova em determinado tempo e 
temperatura. 
Submete-se a amostra à uma determinada compressão e após um tempo 
de repouso faz-se novas medidas para determinar em percentagem a 
deformação sofrida durante o ensaio. 
Relaxação de tensão é a mudança na tensão com o 
tempo quando o elastômero é mantido sob 
deformação constante. 
92
44
Ensaio de Deformação 
Permanente à Compressão (DPC)
93
94
45
Resistência ao rasgamento
Capacidade de resistir a propagação de 
um rasgamento, após iniciado. 
Ensaio para teste de resistência ao rasgamento. (a) Teste com rasgamento em tira, (b) Teste com 
rasgamento trapezoidal, (c) Teste mono-axial com rasgamento central. Fonte: SHAEFFER (1996)
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Borrachas vulcanizadas muitas vezes falham em serviço 
devido à geração e propagação de um tipo especial de 
ruptura chamado (rasgo). Este método de ensaio mede 
a resistência à ação do rasgo.
Para fins de remoção de peças moldadas de um molde, 
ou para determinar a facilidade de iniciar e propagar um 
rasgo durante aplicação, a resistência ao rasgamento se 
torna uma propriedade importante. 
• Normas: ISO 34, 816 ASTM D624 
Resistência ao rasgamento
96
46
Neste teste a força aplicada não é distribuída 
por todo o corpo de prova, mas concentrada na 
posição do corte. 
O teste mede a energia necessária para rasgar 
o corpo de prova numa velocidade específica de 
separação (depende das propriedades 
viscoelásticas do material mas principalmente 
da velocidade empregada). 
Resistência ao rasgamento
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a) Bastão; b) Calcas; c) Angular; d) Entalhe.
Tipos de corpos de prova/resistência ao rasgamento
Os diferentes ensaios utilizam formatos e métodos diferentes na 
aplicação de uma força de rasgamento. 
Resistência ao rasgamento
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47
Resistência ao rasgamento
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• CR: carga de rasgamento (N/mm) 
• c: carga máxima de rasgamento (N)
• e: espessura do c.p (mm) 
c
CR
e

Resistência ao rasgamento
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48
Resiliência é a capacidade de um material voltar ao seu 
estado normal depois de ter sofrido tensão.
É medida normalmente em percentual da energia 
recuperada e fornece informações sobre o caráter 
elástico do material. 
Nos elastômeros, a resiliência é determinada pela 
quantidade de energia devolvida após o impacto do 
material com uma massa conhecida, sendo medida pelo 
ricochete resultante. 
Um material perfeitamente elástico tem uma resiliência 
de 100% e um perfeito absorvedor de 0%.
Resiliência
101
Quando um pêndulo impacta um corpo de prova de borracha a partir 
de uma certa distância ou um certo ângulo, o grau ou a distância que o 
pêndulo não retorna é uma indicação da energia dissipada durante a 
deformação. 
Resiliência
102
49
Resumo:
103
Aula 6 - Resistência ao 
Impacto
104
50
Resistência ao Impacto
107Charpy Izod
A resistência ao impacto pode ser expressa por:
RI = energia absorvida = E (J/m)
espessura do corpo de prova e
RI = energia absorvida = _E_ (J/m2)
área do corpo de prova A.e
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Resistência ao Impacto
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Influência do Entalhe na Resistência ao Impacto
• O entalhe do corpo de prova atua concentrando tensões,
minimizando a deformação plástica.
• Portanto, a RI de um polímero com corpo de prova entalhado é
menor que a RI com um corpo de prova não entalhado.
• A concentração de tensão é maior para entalhes mais agudos, com
pequenos raios de curvatura de sua ponta.
• Outro motivo que afeta a sensibilidade do material ao entalhe é
decorrente de que a fratura é um processo que envolve iniciação
da trinca e sua propagação.
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Influência do Entalhe na Resistência ao Impacto
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Influência da Temperatura na Resistência ao Impacto
• A resistência ao impacto aumenta com o aumento da
temperatura.
• Para polímeros amorfos, a RI aumenta drasticamente
quando a temperatura se aproxima de Tg ou é maior que
Tg.
• A temperaturas próximas ou superiores a Tg, os
movimentos moleculares são grandes o suficiente para
aliviar as concentrações de tensão, muito mais energia
pode ser dissipada na forma de calor pelo alto
amortecimento mecânico.
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Influência da Temperatura na Resistência ao 
Impacto
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Influência de Fatores Estruturais na Resistência ao 
Impacto
Massa Molar:
A RI aumenta com a massa molar até um valor assintótico acima da
qual a RI torna-se praticamente independente do MM.
Cargas, reforços, plastificantes
• Plastificantes abaixam a Tg, e portanto, aumentam a RI de um
polímero se a Tg está próxima à temperatura de ensaio.
• Cargas rígidas em um polímero rígido geralmente diminuem a RI do
polímero.
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