Estrutura e Propriedades de Polímeros - Marcelo Rabello

Tg e Tgo são as temperaturas de transição vítrea do polímero reticulado e não reticulado, 
respectivamente, e Mc a massa molar entre as reticulações, que é inversamente proporcional ao grau 
de reticulação. O efeito da reticulação na rigidez pode ser exemplificado com os produtos à base de 
elastômeros: 
 luvas cirúrgicas – macias e flexíveis – 100-150 meros entre as reticulações; 
 luvas domésticas – mais rígidas – 50-80 meros entre as reticulações; 
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 pneus – borracha rígida – 10-20 meros entre as reticulações; 
 ebonite – borracha extremamente dura – até 5 meros entre as reticulações. 
 
 
 
 
Sugestões de atividades práticas 
 
Efeito da massa molar. Selecione diversos grades de uma petroquímica, correspondentes a uma série 
de produtos sintetizados do mesmo polímero. Como as petroquímicas, em geral, não informam as 
massas molares dos seus grades, isso geralmente é refletido por diferenças no índice de fluidez4. 
 
4 O índice de fluidez (melt flow index, MFI) é um parâmetro amplamente adotado pela indústria petroquímica 
para diferenciar os vários grades produzidos. Expresso em g/10min, o MFI é uma medida do escoamento do 
polímero fundido através de um capilar em temperatura e pressão pré-estabelecidos. Quanto maior a massa 
molar, menor o índice de fluidez. Um exemplo de procedimento pode ser visualizado nesse link. 
Transição vítrea na prática 
 
Existem diversas situações práticas em que a presença de solventes interfere na Tg do polímero e, 
portanto, na sua aplicabilidade. Por exemplo, um selo de carta (outrora bastante utilizado) ao ser 
umedecido adquire características adesivas. Isso ocorre pois o selo possui uma película de 
poli(álcool vinílico) que, sendo solúvel em água, reduz a sua Tg original de ~50°C para uma 
temperatura abaixo da ambiente, tornando-o pegajoso. Caso semelhante, mas não tão intenso 
ocorre com as fibras de algodão (celulose). Para passar a ferro um tecido de algodão sugere-se 
umedecê-lo para facilitar a “deformação”. A umidade atua entre as moléculas polares e rígidas de 
celulose, aumentando a sua mobilidade e, assim, permitindo um passar a ferro mais suave. Essa 
também é a razão pela qual produtos à base de poliamidas têm tenacidade superior em ambientes 
com maior umidade atmosférica. Tanto no caso da celulose quanto dos náilons, a água não chega a 
solubilizar o polímero, mas reduz um pouco as interações intermoleculares das regiões amorfas, 
reduzindo a Tg e, assim, afetando o comportamento. Em todos os exemplos acima tem-se 
polímeros e solvente com ligações por pontes de hidrogênio. 
https://www.youtube.com/watch?v=XhsWsM3XQZU
http://www.uckg.org/pt/wp-content/uploads/2015/02/DENTROO.png
https://static1.casapraticaqualita.com.br/articles/8/53/8/@/573-alguns-ferros-de-passar-possuem-mais-fun-article_content_img-2.jpg
https://lh3.googleusercontent.com/proxy/-su4LWZN4mx2gawcRqEnd71bHyNyVsYTOtZ9ipBLtZGcO1j6YLwR3eHfSG62r3c4qR-S0lspl0TiyrGAEw
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Prepare corpos de prova e avalie as diferenças nas curvas tensão-deformação ou na resistência ao 
impacto. Atente que, como os grades também podem variar em termos de distribuição de massas 
molares e composição, a diferença de comportamento pode não ter uma única explicação. Claro, o 
ideal seria medir a massa molar das amostras para correlacionar com as propriedades mecânicas. 
Comportamento térmico de termoplásticos e termofixos. Aqueça uma peça à base de polímero 
termoplástico (como PE ou PP), observando o amolecimento/fusão. Em seguida, resfrie e observe a 
solidificação/cristalização. Realize o mesmo procedimento com uma peça de termofixo (uma borracha 
ou uma resina epóxi endurecida) observando que, nesse caso não ocorre amolecimento. Caso o 
aquecimento prolongue, haverá decomposição do material. 
Anisotropia pelo aquecimento. Um produto com orientação molecular tende a sofrer retração após 
atingir a temperatura vítrea ou de fusão. Ao aquecer um copinho descartável até acima de 100°C, 
observe a direção de retração predominante. Isso é resultado de uma orientação molecular 
preferencial gerada durante a fabricação. 
Anisotropia por propriedades. Existem diversas maneiras de observar esse efeito. Por exemplo, 
comparando as propriedades mecânicas de do PP na forma de fibras e na forma moldada. Observe-se 
uma diferença significativa nas curvas tensão-deformação e nas propriedades finais, como resistência 
tênsil, alongamento máximo e módulo elástico. O copinho descartável também pode ilustrar esse 
comportamento, onde o rasgamento do copinho é mais fácil em uma das direções. 
Emaranhados moleculares. Uma analogia simples para se verificar a influência do tamanho da cadeia 
nos emaranhados moleculares e, por consequência, na coesão mecânica do material, seria desenovelar 
completamente um carretel de linha – ou vários carreteis, com cores diferentes. Observe que 
facilmente as linhas tornam-se entrelaçam, comportando-se como uma grande massa interconectada 
mecanicamente. Compare essa situação com o mesmo tipo de linha, mas com os fios cortados em 
pequenos comprimentos, digamos 10cm. Nessa última situação o nível de inter-dependência é muito 
menor, resultando em menos coesão mecânica – assim como ocorre com as moléculas poliméricas. 
Transição vítrea. Os exemplos comparativos citados na seção 2.5 podem ser observados pelas técnicas 
de DSC, TMA ou DMA. Uma maneira mais simples, e sem o rigor científico, pode ser realizado pelo 
aquecimento de uma amostra em uma placa, observando-se, com a ajuda de um termômetro 
infravermelho, a faixa de temperatura em que o material deixa de ser vítreo/rígido e passa a 
borrachaso/flexível. Esse último procedimento é mais recomendado para polímeros totalmente 
amorfos, onde essa transição térmica é mais evidente. 
 
 
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Sugestões para estudo complementar 
 
Akcelrud, L. 2007. Fundamentos da ciência dos polímeros (Manole: São Paulo). 
Billmeyer, F.W. 1984. Textbook of Polymer Science (Wiley: New York). 
Canevarolo Jr., S.V. 2010. Ciência dos Polímeros (Artliber: São Paulo). 
Elias, Hans-Georg. 1987. Mega Molecules (Springer: Berlin). 
Gedde, U. W. 1995. Polymer Physics (Chapman & Hall: London). 
Rudin, A. 2014. Ciência e Engenharia de Polímeros (Elsevier: São Paulo). 
Tager, A. 1978. Physical Chemistry of Polymers (Mir Publishers: Moscow). 
 
 
Referências 
Ahmed, D.; Hongpeng, Z.; Haijuan, K.; Liu Jing; Yu, M. 2014. 'Microstructural developments of poly (p-
phenylene terephthalamide) fibers during heat treatment process: a review', Mat.Res., 17. 
Auhl, D., J. Ramirez, A. E. Likhtman, P. Chambon, and C. Fernyhough. 2008. 'Linear and nonlinear shear 
flow behavior of monodisperse polyisoprene melts with a large range of molecular 
weights', Journal of Rheology, 52: 801-35. 
Billmeyer, F.W. 1984. Textbook of Polymer Science (Wiley: New York). 
Birley, A. W., B. Haworth, and J. Batchelor. 1992. Physics of Plastics (Hanser: Munich). 
Biron, M. 2014. Thermosets and Composites (Elsevier: Oxford). 
Bower, D. I. 2002. An Introduction to Polymer Physics (Cambridge University Press: New York). 
Curtis, J. W. 1970. 'The effect of pre-orientation on the fracture properties of glassy polymers', Journal 
of Physics D: Applied Physics, 3: 1413-22. 
Elias, Hans-Georg. 1987. Mega Molecules (Springer: Berlin). 
Gedde, U. W. 1995. Polymer Physics (Chapman & Hall: London). 
Gursel, Ali,