Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
AULA 5 – POLÍMEROS MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO I UNIVERSIDADE FEDERAL R. DO SEMI ÁRIDO CAMPUS ANGICOS DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL Prof. Ma. Janaina Salustio Definição Polímeros são materiais compostos de origem natural ou sintética que apresentam massa molar elevada, formadas pela repetição de um grande número de unidades estruturais básicas, chamadas de mero, dando origem a macromoléculas. POLI = MUITAS MERO = UNIDADES DE REPETIÇÃO Definição Polímeros naturais são originados de plantas e animais. Ex: madeira, borracha, algodão, lã, couro, seda, proteínas, amido, etc. Polímeros sintéticos: plásticos, borrachas sintéticas e fibras. São compostos basicamente de hidrocarbonetos, isto é, compostos formados por átomos de carbono e de hidrogênio. Definição N = nº de meros existentes na cadeia ou grau de polimerização (tamanho da molécula) Monômeros: composto químico que reage para formar polímeros. Meros: unidade de repetição da cadeia polimérica A ligação entre os monômeros é feita através de átomos ou grupo de átomos do monômero, capazes de efetuar uma nova ligação química, seja pelo rompimento de insaturações, seja pela eliminação de moléculas simples. Onde os polímeros são usados na construção civil? Tubulações, reservatórios, cabos elétricos... Instalações hidrossanitárias, forro (revestimento), preenchimento (lajes)... Coberturas Estrutura das macromoléculas Homopolímero: polímero constituído por apenas um tipo de monômero. Copolímero: polímero constituído por mais de um tipo de monômero. Monômero: cloreto de vinila Monômeros: estireno e butadieno mero: buna-S Polímero: SBR Estrutura das cadeias poliméricas Cadeias lineares: podendo admitir conformação em zigue -zague Cadeias com ramificações: Cristalinidade dos polímeros Embora difícil, a cristalização dos polímeros pode ocorrer. O grau de cristalinidade pode variar desde completamente amorfo até quase totalmente cristalino. Classificação dos polímeros em função de suas características de fusibilidade Polímeros termoplásticos: são aqueles que amolecem e fluem quando submetidos a uma dada temperatura e pressão, podendo ser moldados. Uma vantagem desse tipo de material diz respeito à possibilidade de remoldagem quando da reaplicação de novas temperaturas e pressões, sendo, portanto, recicláveis. Os termoplásticos são caracterizados por possuírem ligações químicas intermoleculares fracas, tipo van der waals, de maneira que podem ser facilmente rompidas com a introdução de energia. Dessa forma, quando tais materiais são aquecidos, as ligações são rompidas, permitindo que haja maior facilidade de movimentação das cadeias poliméricas umas em relação às outras. A capacidade das cadeias de fluírem com a aplicação de temperatura garantem a esses materiais suas características de fácil re-processabilidade. Classificação dos polímeros em função de suas características de fusibilidade Classificação dos polímeros em função de suas características de fusibilidade Polímeros termofixos: são materiais que amolecem e fluem quando submetidos a uma dada temperatura e pressão adquirindo a forma do molde com a formação de ligações cruzadas entre as cadeias e com subsequente solidificação. Novas aplicações de temperatura e pressão leva à degradação do material (queima), por isso tais materiais são de difícil reciclagem. Os termofixos apresentam suas cadeias conectadas uma às outras através da formação de ligações cruzadas. Essas ligações químicas primárias, covalente, responsáveis pelas ligações cruzadas, somente são rompidas com elevadas quantidades de energia, que, usualmente, levam também ao rompimento de ligações das cadeias poliméricas e à consequente degradação da macromolécula. Classificação dos polímeros em função de suas características de fusibilidade Matéria prima – Obtenção dos polímeros Matéria prima – Obtenção dos polímeros nafta produtos básicos polímeros produtos de consumo Matéria prima – Obtenção dos polímeros Aditivos Plastificantes: melhora a flexibilidade e ductilidade dos polímeros. As moléculas de plastificantes ocupam posições entre as macromoléculas dos polímeros, aumentando a distância entre as cadeias e reduzindo a intensidade das ligações intermoleculares. Pigmentos: servem basicamente para colorir e dar opacidade a um polímero. Estabilizadores: evita a degradação dos polímeros quando expostos à radiação ultravioletas. Aditivos Retardadores de chama: aumentam a resistência à inflamabilidade dos polímeros, através da diminuição da temperatura no local da queima. Cargas: melhora as propriedades dos polímeros a um custo reduzido, como por exemplo adição de cargas (materiais inertes) para diminuir o custo de produção dos polímeros. Massa Específica Os materiais poliméricos apresentam uma massa pequena, o que confere a estes materiais uma leveza apreciável, tornando- se por vezes uma vantagem em relação a outros materiais utilizados na construção civil. Material Densidade (g/cm³) Madeira 10 – 11,8 Metal 2,6 – 11,45 Polímeros 0,9 – 1,5 Cerâmicos 3,3 Propriedades dos polímeros Comportamento mecânico Propriedades dos polímeros Polímeros com elevado grau de cristalinidade: ruptura frágil; Conforme se aumenta o grau de amorfismo: os polímeros tendem a serem dúcteis. Corpo de prova de material polimérico empregado no ensaio de tração Ensaio de tração – alongamento de cp próximo a ruptura Comportamento mecânico Propriedades dos polímeros A temperatura tb tem um efeito significativo no comportamento mecânico dos materiais poliméricos. Com o aumento da temperatura, as forças de van der waals se tornam mais fracas e o deslizamento entre cadeias adjacentes ocorre com mais facilidade. Isso acarreta em diminuição da rigidez e aumento da ductilidade. Plástico Resistência à tração (Mpa) Resist. à Compressão (Mpa) Resist. à flexão (Mpa) Poliestireno 36 - 51,7 82,8 - 89,7 69 - 100,7 Polietileno 21 - 38 21 - 35 21 - 42 Poliuretano 69 - 76 86,2 131 Silicone 2,4 - 6,9 - - Resinas fenólicas 34 - 62 83 - 103 76 - 117 Comportamento mecânico Propriedades dos polímeros Resistência ao impacto Propriedades dos polímeros O estudo do comportamento dos materiais poliméricos sob impacto é importante, pois há um grande número de situações em que estão sujeitos a tal tipo de solicitação (choques mecânicos em quedas, batidas). A resistência ao impacto é variável. Existem plásticos que conseguem absorver energia e deformar-se sem quebrar e outros se mostram bastante quebradiços, sem qualquer capacidade de oposição ao choque. No entanto, tanto os materiais poliméricos cristalinos quanto os amorfos são frágeis a baixas temperaturas, apresentando pequenos valores de resistência ao impacto. Características Térmicas As características térmicas dos materiais poliméricos estão intimamente relacionadas com a sua estrutura e composição molecular. Os polímeros são frágeis e quebradiços a temperaturas baixas, porém com o aumento da temperatura adquirem certa plasticidade. Contudo, para temperaturas acima do limite recomendado, os plásticos se liquidificam, ou seja, se tornam fluidos. Propriedades dos polímeros Características Elétricas Os materiais poliméricos possuem boas propriedades de isolamento elétrico. Características Acústicas Alguns polímeros como,por exemplo, o poliestireno expandido e o poliestireno extrudido, apresentam boas características de isolamento acústico. Resistência à Corrosão A maior parte dos polímeros apresenta superfície lisa e sem poros, o que impede a penetração e a acumulação de impurezas. Isto confere a esses materiais a capacidade de serem imunes a corrosão e resistentes a absorção de água (impermeabilidade). No geral os polímeros apresentam baixa permeabilidade. Resistência a Degradação A resistência desses materiais a degradação varia de polímeros para polímeros. Fatores como o clima (seco ou úmido), ação dos raios solares e a temperatura podem provocar degradação e envelhecimento do material, desta forma, nem todos os polímeros podem ser usados em aplicações exteriores. Os polímeros, de maneira geral, são sensíveis aos raios ultravioletas. PORQUE UTILIZAR O POLÍMERO NA CONSTRUÇÃO CIVIL? Pequeno peso específico; Aparência agradável; Resistência mecânica adequada a um conjunto considerável de aplicações; Elevada resistência a corrosão; Isolamento elétrico e térmico; Fácil utilização; Possibilidade de coloração como parte integrante do material. Vantagens: PORQUE UTILIZAR O POLÍMERO NA CONSTRUÇÃO CIVIL? Fraca resistência ao fogo; Baixa resistência ao calor e as intempéries; Dificuldade de reparação quando danificados; Termicamente instáveis; Perda da cor resultante da deterioração provocada pelos raios ultravioletas Desvantagens: É o quarto termoplástico mais vendido no mundo; Fácil de ser trabalhado Isolante elétrico Sensível a radiação solar Permeável a certos gases Boa resistência ao choque e à tração Polietileno Aplicações: Utilizado como lonas para proteção temporária de paredes contra chuvas, coberturas de materiais depositados ao ar livre, proteção contra poeiras em obras de construção, isolamento de cabos elétricos e canalizações de água e esgoto. Tipos de polímeros Mais conhecido pelo nome comercial isopor; É uma espuma rígida oriunda da expansão da resina de poliestireno por meio do emprego de um agente químico com grande qtd de bolhas de ar em seu interior; Muito Leve; Isolante térmico; Amortecedor de impacto; Resistente ao envelhecimento Poliestireno Expandido(EPS) Aplicações: Utilizado para isolamento térmico da cobertura, no preenchimento de juntas de dilatação, lajes nervuradas e na fabricação de concretos leves. Tipos de polímeros Boa resistência química; moderada resistência mecânica; Sensível aos raios ultravioleta; Polipropileno (PP) Aplicações: É utilizado na fabricação de tubos e conexões roscáveis e soldáveis para condução de água, bem como sob a forma de fibras empregadas no concreto, a fim de minimizar as fissuras de retração plástica em pavimentos e aumentar a resistência à tração do concreto projetado. Tipos de polímeros Polipropileno (PP) Leve e versátil; 100% reciclável Resistente a choques e a corrosão Impermeável a líquidos e gases; Boa resistência à abrasão e a ação de fungos e outros microoganismos; Bom isolamento térmico, elétrico e acústico; Baixa combustibilidade*. Policloreto de vinila (PVC) *O PVC apresenta a característica de auto extinção, quando a fonte de calor entra em contato com o material, ele entra em combustão. Contudo, com a retirada dessa fonte, o pvc deixa de propagar a chama. Tipos de polímeros Aplicações: É utilizado na fabricação de tubulações, perfis de janela, revestimento de cabos, etc Acrílico As principais características deste plástico são a transmissão de luz (92%), leveza, não estilhaça, é brilhante, resistente a intempérie, pode fissurar sob tensão. Aplicações: É usado como vidros sintéticos Polimetacrilato de Metila (Acrílico) Tipos de polímeros Boa resistência química; Grande poder de aderência; Elevada dureza e boa resistência a abrasão; Boa resistência a temperatura e boa resistência a umidade. Resinas Epóxi Aplicações: Utilizadas em tintas e vernizes, para proporcionar uma formação uniforme da película colorida, na pavimentação devido a sua grande resistência à abrasão, na injeção de fissuras e trincas, união de concretos com diferentes idades em reforços Tipos de polímeros Boa estabilidade térmica, podendo suportar temperaturas até 250ºC; Bons isolantes elétricos; Elevadas resistências químicas; Resistência ao intemperismo; Repelência à água; Silicone (Polidimetil-siloxano) Aplicações: São aplicados para colagem de bancadas, pias e vedação de juntas, fissuras e esquadrias. Tipos de polímeros Boa resistência à abrasão; Boa durabilidade; Bom isolante térmico e acústico; Apresenta uma textura de uma espuma; Poliuretano Aplicações: Utilizado principalmente em coberturas para melhorar seu conforto térmico e acústico e na fixação de janelas e caixas de porta. Tipos de polímeros Tintas, vernizes e esmalte Produtos poliméricos Composição Veículo resina (não volátil) solvente (volátil) pigmentos aditivos Impermeabilização Produtos poliméricos Impermeabilização Produtos poliméricos São consideradas impermeabilização rígida por apresentarem baixa capacidade de absorver deformações. Podem ser usados em banheiros, varandas, reservatório de água, ou seja, em qualquer situação em que os pisos não estão sujeitos a movimentação excessiva da base. Impermeabilização Membranas são produtos impermeabilizante, moldado no local, como ou sem material estruturante, cujo produto impermeável básico é um polímero. A aplicação de membranas é realizada por meio de uma imprimação da região a ser impermeabilizada, como o próprio produto diluído ou com produtos especiais. Em seguida é feita a aplicação de várias demãos da emulsão intercalada com um material estruturante, normalmente aplicado a partir da segunda demão. Impermeabilização - Membranas Membrana asfáltica e aplicação do estruturante Membrana acrílica aplicada sobre laje de cobertura. Impermeabilização São materiais impermeáveis do tipo flexível, industrializados. São indicadas na impermeabilização de praticamente qualquer tipo de componente, tais como lajes, piscinas, reservatórios, etc. Isolamento térmico Produtos poliméricos O polímero mais utilizado como isolante térmico é o poliestireno expandido (isopor).É produzido na forma de placas de várias espessuras; Usado em painéis sanduíches para paredes divisórias e isolamento acústico e térmico em lajes nervuradas. Telhas isotérmicas Aditivos químicos Produtos poliméricos Mastiques e selantes Produtos poliméricos Selante a base de borracha em junta de dilatação de arquibancadas de ginásio. Exemplo de polímeros usados: silicones e poliuretano. Eletrodutos e materiais elétricos Produtos poliméricos PVC utilizado na fabricação de caneletas de embutir fiação elétrica. Eletrodutos e materiais elétricos Produtos poliméricos PVC utilizado para revestimento de fios elétricos. PEAD em eletrodutos flexíveis. Poliestireno – espelhos e tomadas elétricas. Tubulações e conexões hidrossanitárias Produtos poliméricos PVC – tubulação de água. PVC – conexão de esgoto. Tubulações e conexões hidrossanitárias Produtos poliméricos Coberturas Produtos poliméricos
Compartilhar