24 Materiais Poliméricos

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Materiais Poliméricos
Prof. Dr. José Henrique Alano
Polimerização
✓ O termo polímeros significa
“muitos meros” → mero é o
bloco de montagem da
molécula.
✓ Polimerização por adição:
envolve uma reação rápida entre
monômeros quimicamente
ativados.
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Polimerização
✓ Polimerização por condensação: envolve reações químicas
individuais entre pares de monômeros reativos.
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Primeiro estágio da formação do fenol-formaldeído → crescimento em estágios.
Polimerização
✓ A molécula de fenol é polifuncional → pode gerar uma
estrutura molecular em rede tridimensional → mais rígidos
que os polímeros lineares.
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Estrutura 
polimérica em rede 
tridimensional
Bifuncional forma ...?
Polimerização
✓ Copolímero: se uma solução com diferentes tipos de
monômeros for polimerizada, o resultado é um copolímero
→ semelhante à liga de uma solução sólida de sistemas
metálicos.
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Aleatório
Alternado
Em blocos
Enxertado ou grafitizado
Polimerização
✓ Blenda: é uma forma de liga em que diferentes tipos de
moléculas poliméricas já formadas são misturadas.
✓ Semelhante às ligas metálicas com solubilidade limitada.
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Características Estruturais dos Polímeros
Grau de polimerização
▪ n em representa o grau de polimerização,
e está relacionado com o comprimento da molécula;
▪ É normalmente determinado por propriedades físicas,
como: viscosidade e espalhamento de luz.
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O peso molecular é o grau 
de polimerização vezes o 
peso molecular do mero 
individual
Características Estruturais dos Polímeros
Comprimento molecular para estruturas lineares
▪ Pode ser dado por:
▪ Onde l é o comprimento de uma ligação
simples e m é o número de ligações.
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Características Estruturais dos Polímeros
Comprimento molecular estendido
▪ É dado por:
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Estrutura “dente de serra” de uma molécula totalmente estendida.
Características Estruturais dos Polímeros
Efeito nas propriedades
✓ Em geral, a rigidez e o ponto de fusão dos polímeros
aumentam com o grau de polimerização.
✓ De outra forma → a rigidez e o ponto de fusão aumentam
com a complexidade da estrutura molecular.
▪ Exemplo: fenol-formaldeído → rígido e frágil; ao
contrário do polietileno linear.
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Características Estruturais dos Polímeros
Taticidade
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PE
Polímero isotático
Polímero sindiotático
Polímero atático
Afeta a complexidade/simetria da cadeia polimérica
Características Estruturais dos Polímeros
Taticidade
▪ A medida que os grupos laterais tornam-se maiores a
rigidez e o ponto de fusão tende a aumentar → pois
servem como barreira para o deslizamento das cadeias.
▪ Os grupos laterais também aumentam as forças de
atração intermoleculares.
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Características Estruturais dos Polímeros
Ramificação
▪ Uma extensão do conceito da inclusão de grandes
grupos laterais é a adição de uma molécula polimérica à
lateral da cadeia→ chamado de ramificação.
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Características Estruturais dos Polímeros
Estrutura em Rede
▪ A transição da estrutura linear para a estrutura em rede
é produzida pela formação de ligações cruzadas.
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Vulcanização da 
borracha → S forma 
ligações cruzadas com 
meros de poliisopreno.
A teor de S define o grau de entrelaçamento e, 
consequentemente, o comportamento da borracha.
Características Estruturais dos Polímeros
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Características Estruturais dos Polímeros
Grau de Cristalinidade
✓ Diminuirá com o aumento da complexidade estrutural.
▪ Exemplo 1: Polietileno ramificado possui grau de
cristalinidade de ≈40% contra ≈90% do PE linear;
▪ Exemplo 2: Um PP isotático pode ser 90% cristalino e um
atático é quase todo amorfo.
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Características Estruturais dos Polímeros
Grau de Cristalinidade
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Representação detalhada da estrutura de 
um esferulito.
Polímeros Termoplásticos
✓ Se tornam moles no aquecimento → característico de
moléculas lineares e ramificadas.
✓ Com o aquecimento as moléculas deslizam umas sobre as
outras (similar à fluência).
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Polímeros Termoplásticos
Polímeros de Engenharia
✓ Buscam resistência e rigidez para aplicações estruturais;
▪ Exemplo: Náilon,
Polietileno
✓ É o termoplástico mais comum e divide-se em:
▪ Polietileno de baixa densidade (LDPE); polietileno de alta
densidade (HDPE); e polietileno de ultra-alto peso
molecular (UHMWPE).
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Depende das ramificações e tamanho 
de cadeias.
Polímeros Termoplásticos
Polietileno
✓ O aumento da linearidade e do comprimento da cadeia
tende a aumentar o ponto de fusão e melhorar as
propriedades físicas e mecânicas do polímero, devido à
maior cristalinidade possível na morfologia do polímero.
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Polímeros Termoplásticos
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Polímeros Termoplásticos
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Polímeros Termoplásticos
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Exemplo importante 
de copolímero por 
enxerto
Polímeros Termoplásticos
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polímeros com 
comportamento mecânico 
semelhante à borracha 
natural Vantagem → processamento e 
reciclagem
Poliacetal
Polímeros Termofixos
✓ Se tornam rígidos com o aquecimento → característico das
estruturas moleculares em rede → formadas no
crescimento em estágios.
✓ Categorias:
▪ Termofixos: resistência e dureza significativa (metais) →
não são recicláveis.
▪ Elastômeros: são copolímeros termofixos → aplicados
em espumas, filmes, revestimentos e adesivos.
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Polímeros Termofixos
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Polímeros Termofixos
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Comportamento Mecânico dos Polímeros
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Comportamento tensão-deformação frágil, 
plástico e elástico.
Tensão-deformação do poliéster.
Comportamento Mecânico dos Polímeros
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Comportamento Mecânico dos Polímeros
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Aditivos
✓ Aditivos são utilizados nos polímeros para fornecer
características específicas.
▪ Plastificante: tem a função de amolecer o polímero →
excesso de plastificante produz um líquido (ex: tinta);
▪ Material de enchimento ou carga: utilizado para reforçar
um polímero pela restrição do movimento das cadeias.
• Fornecem estabilidade dimensional;
• Redução de custo.
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Aditivos
✓ Aditivos são utilizados nos polímeros para fornecer
características específicas.
▪ Reforços: aumentam a resistência e a rigidez →
competem com os metais em algumas aplicações
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Fibra de vidro e resina.
Até 50 % em volume o 
material ainda é considerado 
um polímero, acima disso é 
chamado de compósito.
Aditivos
▪ Estabilizadores: usados para reduzir a degradação do
polímero (oxidação, térmica e ultravioleta).
• Exemplo: látex de borracha natural contém grupos
fenólicos complexos, que retardam as reações de
oxidação em temperatura ambiente.
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Aditivos
▪ Retardadores de chama: usados para reduzir a
combustibilidade inerente a certos polímeros, como o
polietileno.
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reagentes
que contém cloro, bromo e fósforo.
Aditivos
▪ Corantes: são aditivos usados para fornecer cor a um
polímero.
• Pigmentos: materiais insolúveis e coloridos
acrescentados em forma de pó.
• Tinturas: são corantes solúveis, orgânicos, que
podem fornecer cores transparentes.
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Processamento de Polímeros
✓ Principais métodos de processamento de polímeros:
▪ Moldagem por injeção
▪ Moldagem por extrusão
▪ Moldagem por insuflação
▪ Moldagem por compressão
▪ Moldagem por transferência
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Termoplásticos
Termofixos
Processamento de Polímeros
✓ Moldagem por injeção
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A moldagem por injeção envolve a fusão do 
polímero antes da injeção.
Grânulos
Rosca 
Molde
Polímero Fundido
Processamento de Polímeros
✓ Moldagem por injeção
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A moldagem por injeção envolve a fusão do 
polímero antes da injeção.
Processamento de Polímeros
✓ Moldagem por injeção
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A moldagem por injeção envolve a fusão do 
polímero antes da injeção.
Peça Injetada
Processamento de Polímeros
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Processamento de Polímeros
✓ Moldagem por injeção
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Processamento de Polímeros
✓ Moldagem por extrusão
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Processamento de Polímeros
✓ Moldagem por extrusão
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Processamento de Polímeros
✓ Moldagem por insuflação
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Processamento de Polímeros
✓ Moldagem por compressão
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Processamento de Polímeros
✓ Moldagem por transferência
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