Curso: Tecnologia em Produção de Materiais e Produtos de PlásticoDisciplina: Degradação de PolímerosProfessora: Ms. Lucilene Betega de Paiva

1. ASPECTOS GERAIS SOBRE DEGRADAÇÃO DE POLÍMEROS

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O que é degradação e estabilização?2

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Degradação é importante?3

Problema da disposição de resíduos

demoram 100 a 200 anos para se decomporem nos aterros sanitários

moléculas podem demoraram até 1000 anos para se degradarem nos elementos básicos,

e o mundo produz cerca de 500 bilhões destas sacolas por ano

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Definição de polímero4

Monômero

Polímero

Monômero

Polímero

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Homopolímeros5

MONÔMERO POLÍMERO

EtilenoCH2=CH2

Polietileno (PE)

PropilenoCH2=CHCH3

Polipropileno (PP)

EstirenoCH2=CHC6H5

Poliestireno (PS)

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Homopolímeros6

C C

H H

H Hn

nH CH

H H

C C

3

C C

H H

H n

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Homopolímeros7

MONÔMERO POLÍMERO

Cloreto de vinilaCH2=CHCl

Poli(cloreto de vinila) (PVC)

Elileno glicolHO-CH2CH2-OH

e ácido tereftálicoHOOC-C6H4-COOH

Poli(tereftalato de etileno) (PET)

AcrilonitrilaCH2=CHCN

Poliacrilonitrila (PAN)

C C

H H

H Cln

C C O C C O

H H O O

H H n

nH CN

H H

C C

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Ramificações em homopolímeros8

Linear

Ramificada

Reticulada

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Isômeros conformacionais em homopolímeros

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Unidades repetitivas (meros) do poli(cis-isopreno) e do poli(trans-isopreno)

poli(cis-isopreno) = homopolímero da borracha naturalpoli(trans-isopreno) = gutapercha

Cis Trans

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Taticidade em homopolímeros10

Grupos metileno

PP isotático , grupos metileno tem a mesma orientação

PP sindiotático , grupos metileno tem a orientação alternada para frente e para trás

PP atático , grupos metileno tem a orientação ao acaso

Todos tem C terciário

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Copolímeros11

copolímero alternado

copolímero em bloco

copolímero aleatório

copolímero graftizado

terpolímero aleatório

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Copolímeros12

SBR poli(estireno-co-butadieno)

NBR poli(acrilonitrila-co-butadieno)

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Copolímeros13

SAN poli(estireno-co-acrilonitrila)

ABS poli(acrilonitrila-co-butadieno-co-estireno)

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Blendas14

Poliamida Poliamida – Poliéster Poliaminda-Poliéster 90/10 85/15

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Compósitos15

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Como os polímeros são formados?16

POR REAÇÕES DE POLIMERIZAÇÃO

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Reação usando catalisador Ziegler-NattaIniciação: sal de titânio é ativado pelo co-catalisador

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Composto organometálico

de alumínio

Catalisador

Monômero Composto intermediário

Rearranjo da molécula

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Reação usando catalisador Ziegler-NattaPropagação: inserção de outras moléculas de monômero entre a ligação Ti-CH2

Inserção das moléculas de monômero é estéreo-seletiva e dá origem a uma cadeia polimérica c/ estereoquímica

controlada

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Reação usando catalisador Ziegler-NattaTerminação: quebra da ligação Ti-C

Formação de ligação C=C

= podem ser atacadas por radicais ou O e enfraquecem ligações C-H adjacentes, podendo iniciar a degradação

Catalisador é regenerado

Catalisador é decomposto nos reagentes iniciais

Resíduos de Ti e Al também podem iniciar a

degradaçãoTi oxida c/ ar gerando um óxido que catalisa degradação oxidativa de hidrocarbonetos

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Polimerização por condensaçãoPolimerização do PET (reação de 2 monômeros difuncionais

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Éster dimetílico do Ácido p-tereftálico

Diálcool etilenoglicol

+ - +-

PETmetanol

Ligação éster pode ser rompida por hidrólise gerando ácido

carboxílico e álcool

Sais de antimônio e germânico são usados como

catalisadores, e seus resíduos também serão contaminações

que iniciam a degradação

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Grau de cristalinidade

Transparência Coeficiente de difusão dos gases Migração de aditivos Difusão de líquidos Degradação na superfície

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Moldagem por compressão22

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Termoformagem 23

Aquecimento da chapa do material a ser moldado

Aplicação do vácuo no interior do molde

Abertura do molde e retirada da peça Peça acabada

Tempo de residência e temperatura do molde podem causar a degradação térmica

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Calandragem24

Calandra em L invertido

Rolos para homogeneização

Bobinamento

Exposição a altas temperaturas por um período de tempo relativamente longo e presença de

O2 pode iniciar a degradação térmica oxidativa

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Extrusão25

Alimentação Rosca e canhão

Cabeçote e matriz

Aquecimento e cisalhamento podem causar degradação

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Extrusão e sopro26

ExtrusoraSopro

Estiramento do balão

Bobinamento do filme

Alinhamento das cadeias poliméricas aumenta grau de

cristalinidade que pode levar a migração de aditivos ou cargas e alterar a estabilidade do polímero

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Injeção27

Alimentação Injeção com a rosca

Abertura do molde e liberação da peça

Durante resfriamento da peça no molde é produzido um gradiente de

temperatura que pode causar distribuição heterogênea dos componentes ou gradiente de

cristalinidade

Migração de aditivos pode deixar regiões da peça desprotegidas

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Rotomoldagem28

Enchimento dos moldes

Colocação dos moldes no forno

Rotomoldagem dentro do forno Retirada das peças depois de resfriadas

Tempos de residência longo podem iniciar degradação termo-oxidativa

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Efeitos do processamento29

PROCESSAMENTO T P A C O2

Moldagem por compressão ++ ++ ++ -- ++

Termoformagem ++ + ++ -- ++

Calandragem + -- + -- ++

Extrusão -- + ++ ++ -

Injeção -- + ++ ++ -

Rotomoldagem ++ -- ++ -- ++

T = tempo; P = pressão; A = aquecimento; C = cisalhamento++ = forte; + = moderado; - = fraco; -- = quase inexistente