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Química de Polímeros2017-2

Prof. Iara T. Q. P.dos Santos

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Química de polímerosHistórico;Conceito de polímeros;Terminologia de polímeros;Matérias primas;Estrutura molecular; Propriedades: Características químicas, físicas e mecânicas;Reações de polimerização em cadeia e em etapas (policondensação);Técnicas de medição de DPMDegradação e estabilidade de polímeros;Caracterização da degradação e estabilização

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Polímeros

Os polímeros são material orgânico ouinorgânico, natural ou sintético, de alto pesomolecular, cuja estrutura molecular consistena repetição de pequenas unidades,chamadas meros.Sua composição é baseada em um conjuntode cadeias poliméricas; cada cadeiapolimérica é uma macromolécula constituídapor união de moléculas simples ligadas porcovalência.

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Aplicações

Medicina, Embalagens, Construção civil, Agrícola, Calcados e Vestuários, Laminados, Brinquedos e Descartáveis.Impactos ambientaisNecessidade de reciclá-los, reutilizá-los e reduzi-los utilizando processos mais limpos (resíduo zero).

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Introdução a ?

Moléculas se tornam grande à ppdades mudam e ganham características próprias chamadas de ?? apresentam características próprias maisdominantes do que as resultantes danatureza químicas dos átomos ou dosgrupos funcionais presentes.As ppdades decorrem da interaçãoenvolvendo os segmentos intramoleculares,da mesma macromolécula ouintermoleculares, de outras.

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Introdução a Polímeros

A forma e o comprimento das ramificaçõespresentes na cadeia macromolecular têmpapel importante.

Ligações hidrogênicasInteração dipolo-dipoloForças de Van der Waals,

Criam Maior resistência

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Introdução a PolímerosEm solução, essas interações entremoléculas de alto PM à acarreta umaumento da viscosidade que não se observanas micromoléculas.A solubilidades MA f( estrutura química,solvente)Cadeias ramificadas dispersas em solventeapropriado acarreta um aumento dadificuldade de escoamento das camadas dosolvente, isto é , há um acréscimo naviscosidade, que não é significativo quandoas moléculas são de BPM.

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Introdução a Polímeros

A presença de Ramificações à aumento daresistência ao fluxo à aumento daviscosidade.Evaporação do solvente dessas soluçõesviscosas à formação de filmesSoluções de substâncias sólidas de BPM àgeram cristais ou pós.Meio mais simples e imediato para oreconhecimento das macromoléculas : suacapacidade de formação de películas oufilmes.

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Origem das MacromoléculasNatural: polissacarídeos, polihidrocarbonetos, ptn, ácidos nucléicos, amido, algodão, madeira, lã, cabelo, couro , seda natural, chifre, unha, borracha de seringueira etcSíntese: diamante, grafite, sílica e asbestos (inorg) e PE, PP, PVC etcO que são MA? São moléculas grandes deelevada MM tendo uma complexidade químicapodendo ou não ter unidades repetidas.Polímeros à várias partesde química podendo ou não ter Berzelius – 1832poly mer em contraposição ao termo jáexistente iso mer – mesmo PM com estruturasdiferentes ( conceito antigo);

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PolímerosMoléculas relativamente grandes, de PM 103- 106, com unidades repetidas (meros);Mero = unidade química repetida GP= nº merosPolímero à grego “muitas partes”Oligômeros à polímeros de BPM ou oligo = poucas partes MM< 1000;Telômero à PM < 10Ppdades úteis em polímeros àa partir de MM > 1000-1500MM=GP x MMmero

Outras terminologiasPolímeros naturais orgânicos- sintetizados pela natureza. Ex: borracha natural e celulose.Polímeros artificiais- polímeros naturais orgânicos, modificados pelo hoje através de reações químicas. Ex: acetato de celulose de e nitrato de celulose.Polímeros sintéticos : sintetizados pelo homem.Polímeros naturais inorgânicos: diamante e grafitePolímeros semi-sintéticos inorgânicos Ex: ácido polifosfórico.Polímeros semi-inorgânicos sintéticos ex: siliconeBiopolímeros: 1-polímeros biologicamente ativos Ex: proteínas 2-polímeros sintéticos utilizados em aplicações biológicas ou biomedicas como ex silicone e teflon.

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Substâncias químicas x polímeros

Substâncias químicas:1. Produto homogêneo;2. Sofre modificação c/

retirada de alguns átomos;

Polímeros:1. Mistura de moléculas

de vários PM (polimolecularidade);

2. Não ocorre modificação fundamental c/ retirada de alguns átomos;

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Reação química

M + I à P (Poliadiação)Polimerização;GP = DP = nº meros da cadeia polimérica;Meros = copolímero Ex: SBR (copolímero)

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Representação das cadeias macromoleculares

Polímeros lineares: zigue-zague;Polímeros ramificados: tridimensionalcom LCà amarramento das cadeiasàperda da fusibilidade e solubilidade eaumento da resistência mecânica;Ex: resina de troca iônica (foto)

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Representação das cadeias macromoleculares

Ligações cruzadasLigações covalentes formadas entre 2 cadeiaspoliméricas, que as mantem unidas por força primária,formando uma rede tridimensional. Para quebrar aligação cruzada, é necessário fornecer um nível deenergia tão alto que seria suficiente para destruirtbem a cadeia polimérica.Quando presente em baixa concentração , produzpequenos volumes não desagregáveis na massapolimérica, conhecida por olho de peixe.Quando em quantidades intermediarias, é típico deborrachas vulcanizada, e quando em grandequantidade, é característico dos termorrígidos.

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Como nomear polímeros ?1)com base no nome dos monômeros2)na policondensação o nome é dado pelo nomebase da estrutura do mero

Ex: etileno + acido tereftálico-> polietilenotereftalato

3)Em alguns casos nomes comerciais com baseempírica.Ex: ABS, SAN, AES, ASA, CPE, EAA, EPDM, EVA,MBS, NBR, PA, PAN, PC , PBT, EVOH, GRUP, HDPE,HIPS, IIR (pag 2 Canevarolo)

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Nomenclatura de polímeros

Prefixo : poli(mero) Ex: PE polietileno,poli (metacrilato de metila), poli(4-cloro-estireno), poli (tereftalato deetileno), poli(alcool vinílico), poli(p-fenileno), nailon-6, náilon-11,elastômero IR = poliisopreno,poli(cloreto de vinila), poli(acetato devinila), PTFE poli(tetra-fluor-etileno).

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Classificação dos Polímeros

De acordo com a estrutura química: conforme os grupos funcionais presentes.Ex: poliamidas, poliésteres, poliéteres etc

De acordo com o método de preparação: polímeros de adição e polímeros de condensação;De acordo com a fusibilidade: termoplásticos e termorrígidos;De acordo com o comportamento mecânico: borrachas ou elastômeros, plásticos e fibras.Pag 14- Mano 2ºed – quadro 2

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DefiniçõesResina: é uma substância amorfa ou uma mistura, PM intermediário ou alto, insolúvel em água, mas solúvel em alguns solventes orgânicos, e que é sólida ou um líquido muito viscoso, que amolece gradualmente por aquecimento. Borracha ou elastômero: exibi elasticidade em longa faixa, a temperatura ambiente; ME = 101 a 102 .

Plástico: Se a tamb e que se torna fluído, capaz de ser moldado por ação conjunta e isolada de calor e pressão, ME = 10 3 a 104 .

Fibra: corpo com elevada razão entre o c e as dimensões laterais, e é orientado na dimensão longitudinalmente. São em alguns casos infusíveis. ME = 105 a 106 .

Elastômeros

Elongação reversível em longa faixa dedeformação_elasticidade ou propriedadeelastômerica a temp. ambiente e sob pequenaaplicação de tensão.

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força

FibraCorpo flexível com pequena seção transversal e elevada razão entre comprimento e diâmetro.Ex: fibra têxtil: PP, poliamida (nylon), poliacrilonitrila (lã).

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Plástico

Produto final com aparência sólida;Em alguns estágios tornam-se fluídos e moldáveis por ação de calor e pressão.Os plásticos não mudam de forma quando se aplica uma forma (deformação não reversível)

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Tensiometro ou maquina universal de ensaio ( Instrol)

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Corpos de prova de diversas dimensões (ASTM ou ISO)

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Características mecânicas tensão versus deformação

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Curva A –polímero frágil

Curva B –comportamento material plástico

Curva C _ deformação total _ tipo borracha

Deformação plástica

Material plástico

Curva A _ polímero frágilCurva B_ comportamento material plástico _ deformação inicial elástica, seguida por escoamento por uma região de deformação plástica.Curva C- deformação totalmente elástica. Grandes deformações recuperáveis produzidas em baixas tensões.

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Funcionalidade (F) =nº pontos reativos na molécula

F = 2à polímero linear c/ ou s/ ramificações;F > = 3 à LC à termorrígido;

Funcionalidade é obtida com a presença de grupos funcionais reativos e/ou duplas ligações reativas.

Grupos funcionais reativosMoléculas com dois ou mais grupos funcionais reativos podem em condições propiciais , reagir entre si muitas vezes, produzindo um macromolécula ( polímero)Ex: glicol + diácido -> poliéster + aguaReação pag 22 _ ciência de polímeros.

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Duplas ligações reativasMoléculas com duplas ligações reativas podem ter ligação pi instabilizada, dissociada, levando a formação de duas ligações simples.Ex: etileno-> polietilenoCloreto de vinila-> poli(cloreto de vinila)

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