estrutura dos materiais polimericos

Materiais polimricos - Noes

Materiais PolmericosDefinio;Importncia e Caractersticas Gerais;Estrutura Molecular;Classificao;Propriedades Mecnicas;Tcnicas de conformao (Plsticos);Polmeros na Construo Civil.

So compostos de molculas muito grandes - cadeias de tomos de carbono, aos quais so lateralmente ligados vrios tomos ou radicais.

Os polmeros so formados a partir de unidades orgnicas chamadas MEROS que se repetem sucessivamente ao longo da cadeia.Monmero: 1 meroPolmero: muitos meros

Definio

O processo de transformao desses monmeros, formando o polmero, chamado polimerizao.

Estas macromolculas so compostas normalmente de mais de 10.000 elementos individuais. Nesta cadeia de molculas os elementos individuais esto ordenados um aps o outro, como prolas em um colar.

Definio

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Definio

Os polmeros esto em toda a parte.O DNA um polmero, assim como as protenas e o amido que ingerimos nos alimentos. Todos os dias usamos roupas feitas de polmeros, naturais ou sintticos, alm de inmeros objetos, que acabamos no percebendo!

As borrachas sintticas (como os pneus) so polmeros assim como a celulose das plantas.Exemplos

Estes materiais incluem madeira, plstico, borracha, algodo, l, couro e seda.

Outros polmeros naturais tais como protenas, enzimas, amidos e celulose so importantes em processos biolgicos e fisiolgicos em plantas e animais.

Existe no mercado uma grande quantidade de tipos de polmeros, derivados de diferentes compostos qumicos. Os chamados polmeros sintticos, que so os tipos de polmeros mais consumidos atualmente. Ex:polietilenos, polipropilenos, poliestirenos, poliesters e poliuretanos. Cada polmero mais indicado para uma ou mais aplicaes dependendo de suas propriedades fsicas, mecnicas, eltricas, ticas etc.

Importncia

Caractersticas GeraisBaixa densidadeBaixo ponto de amolecimento e fuso.Grande deformabilidade (termoplsticos)Baixa resistncia Baixa durezaIsolantes trmicosResistem bem a degradao por produtos inorgnicos e pouco a produtos orgnicos

Estrutura MolecularMolcula de Hidrocarboneto So compostos de hidrognio e carbono e possuem ligaes intramoleculares covalentes. Cada tomo de carbono tem 4 eltrons que podem participar em ligao covalente, enquanto que cada tomo de hidrognio tem apenas 1 eltron de ligao.

MetanoEtilenoAcetilenoEtano

Estrutura MolecularMolcula de polmeroAs molculas nos polmeros so gigantes em comparao s molculas de hidrocarbonetos, por causa dos seus tamanhos elas so s vezes referidas como macromolculas. MerosMacromolculas

Peso molecular (peso da cadeia)Quanto maior o peso molecular, maior o ponto de fuso ou amolecimento.

At 100 g/mol so lquidos ou gases a 25 C

De 100 g/mol a 1000 g/mol so slidos pastosos a 25 C. (ex: cera parafnica)

De 10.000 g/mol a 40.000 g/mol so slidos a 25 CEstrutura Molecular

Molcula de polmeroAs caractersticas fsicas de um polmero dependem das diferenas na estrutura das cadeias moleculares, podendo serem divididas em:

Linear;ramificada;ligada em cruz; na forma de rede. Estrutura Molecular

A) Polmeros lineares: As unidades mero so unidas ponta a ponta em cadeias nicas. Grande quantidade de ligaes de Van der waals entre as cadeias.Ex: polietileno, PVC, poliestireno, polimetilmetacrilato poliamidas (Nylon).

B) Polmeros ramificados: Cadeias de ramificaes laterais encontram-se conectadas as cadeias principais. Diminuio da densidade do polmero. Ex: mesmos acima mas com baixa densidade.

Estrutura Molecular

(C) Polmeros com ligaes cruzadas: As cadeias lineares esto unidas umas as outras em vrias posies atravs de ligaes covalentes. Ex: Borrachas vulcanizadas onde as ligaes cruzadas so causadas pelo aditivo (S).

(D) Polmeros de rede: Possuem 3 ligaes covalentes ativas formando redes tridimensionais: Ex: polmeros termofixos Baquelite, resina epoxi, etc Estrutura Molecular

Grau de cristalinidade- o empacotamento de cadeias moleculares para produzir um arranjo atmico ordenadoQuanto mais simples a cadeia maior a cristalinidade.Maior a cristalinidade maior a densidadeMaior a cristalinidade maior a resistncia mecnicaMaior a cristalinidade maior a resistncia ao calor (ao amolecimento)Maior a cristalinidade maior a resistncia degradao. (dissoluo)

Estrutura Molecular

Naturais e sintticos Quanto a origemClassificao dos PolmerosQuanto ao nmero de monmerosQuanto temperaturaHomopolmeros e Copolmeros Termoplsticos e termofixos Quanto sua aplicao finalPlsticos, Elastmeros (ou borracha), Fibras, os revestimentos, os adesivos, as espumas e os filmes.

Naturais foram produzidos pela natureza, padres em que se basearam os pesquisadores.Ex: madeira, l, couro, etc.

Sintticos produzidos pelo homem.Ex: plstico, nylon, isopor, etc.Quanto a origemClassificao dos Polmeros

Quando todas as unidades bsicas repetidas (meros) so iguais = homopolmero

Se duas ou mais unidades mero diferentes participam das molculas = copolmeroa) copolmero randmico;b) copolmero alternante;c) copolmero em bloco e,d) copolmero enxertado.Quanto ao nmero de monmerosClassificao dos Polmeros

Quanto a temperaturaTermoplsticos: Amolecem quando so aquecidos e depois se liquefazem, endurecendo quando so resfriados, processo reversvel. Transio vtrea.

Termofixos: So permanentemente duros e no amolecem quando aquecidos devido as ligaes cruzadas covalentes entre as cadeias. Em temperaturas excessivas o polmero se degrada e destroem as molculas Ex: Borracha vulcanizada, resina epoxi, resina fenlica, resina poliester

Classificao dos Polmeros

Quanto aplicao finalPlsticosSo materiais que possuem alguma rigidez estrutural quando submetidos a uma carga e so usados em aplicaoes de uso geral.Alguns plsticos so muito rgidos e frgeis;Os plsticos podem ser termoplsticos ou termofixos;Excepcional transmisso da luz e resistncia a intempries.


Quanto aplicao finalElastmerosPossuem mdulo de elasticidade muito pequeno;A deformao elstica, mediante a aplicao de uma carga de trao, simplesmente o alinhamento e o desdobramento das cadeias na direo das tenses.Exelentes propriedades fsicas; boa resistncia ao corte; ao entalhe e abraso.Classificao dos Polmeros

Quanto aplicao finalElastmerosExemplos: Borracha natural, neoprene e silicone.


Quanto aplicao finalElastmerosNeoprene so elastmeros conhecidos como aparelhos de apoio, que fazem a transio da superestrutura e a mesoestrutura, nas pontes no aporticadas e tem a funo principal de:

Transmitir esforos da superestrutura mesoestrutura;Permitir movimentos longitudinais, devidos retrao e,Permitir a rotao da superestrutura.Classificao dos Polmeros

Quanto aplicao finalFibrasPodem ser estirados na forma de longos filamentos;A maioria das fibras polimricas comerciais so utilizadas na indstria txtil;As fibras aramidas so empregadas em materiais compsitos;O peso molecular das fibras deve ser elevado;Devem exibir uma boa estabilidade qumica a uma variedade considervel de ambientes.


Comportamento de compsitos reforados com fibras longas de sisal

Quanto aplicao finalRevestimentoProteger utenslios contra ambientes que pode produzir reaes corrosivas; Melhorar a aparencia do utenslio e,Proporcionar isolamento eltrico. ex: tintas, venizes, laca, esmaltes, etc.


Quanto aplicao finalAdesivos uma substncia usada para unir as superfcies de dois materiais slidos;Existem dois tipos de mecanismo de ligao:MecnicoQumicoEx: Poliuretanas, polissiloxanos (silicones), epxis, acrlicos, etc.


Quanto aplicao finalEspumasMateriais plsticos muito porosos so produzidos por espumao: Tanto termoplsticos como termofixos podem ser produzidos por espumao. Adiciona-se um agente de espumao que quando aquecido libera um gs com a sua decomposio. As bolhas de gs so geradas em toda a massa fluda durante o aquecimento. Aps o resfriamento tem-se a formao de poros tipo esponjas. Exemplos: Poliuretano, borracha Poliestireno (isopor) cloreto de polivinila (PVC).


Quanto aplicao finalFilmesTm sido fabricados e estensivamente usados como sacos para embalagens, possuindo espessura entre 0,025 e 0,125 mm;Possuem baixa massa especfica;Alto grau de flexibilidade;Elevados limites de resitncia trao e de resistncia ao rasgamento.

Ex: Polietileno, polipropileno, o celofane, etc.


Propriedades mecnicasAs propriedades mecnicas dos polmeros so especificadas com muitos dos mesmos parmetros que so usados para metais, isto , mdulo de elasticidade e resistncias trao, impacto e fadiga.

As caractersticas mecnicas de polmeros, em sua maior parte, so altamente sensveis taxa de deformao, a temperatura, e a natureza qumica do ambiente (a presena de gua, oxignio, solventes orgnicos, etc.).

Trs diferentes tipos de comportamento tenso-deformao so encontrados: frgeis, plsticos e elsticos.

Comportamento tenso-deformao

Propriedades mecnicasCurva A: polmeros frgeis termofixos (polimetilmetacrilato- acrlico), (fenolformaldedo-baquelite)

Curva B: polmeros plsticos: polietileno ptfe, teflon, pvc, pp, etc. (termoplsticos)

Curva C: polmeros altamente elsticos (elastmeros -borrachas) Comportamento tenso-deformao

Determinao da tenso de escoamento e da resistncia a trao em polmeros termoplsticosPropriedades mecnicas

Propriedades mecnicasMdulo de elasticidade: 43x103 a 410x103 MPa 7 a 4x103 MPa

Resistncia trao: 4100 MPa 100 MPa

Alongamento: 100% 1000%

Metais XPolmeros

Deformao plsticaCurva esquemtica tenso de trao-deformao para um polmero semicristalino na trao direta. Os contornos de amostra em vrios estgios de deformao esto includos.Propriedades mecnicas

A influnciada temperatura sobre as caractersticas tenso-deformao de polimetil metacrilato.Comportamento tenso-deformao do polimetil metacrilato ("Plexiglas") a vrias temperaturas entre 4 e 60 oC Propriedades mecnicas

Fluncia viscoelsticaMuitos polmeros so suscetveis a sofrer fluncia viscoelstica: lenta deformao com cargas baixas e por longos perodos de exposio.

Ex: Pneus em carros parados por muito tempo. Propriedades mecnicas

Tcnicas de conformao (Plstico):A moldagem o mtodo mais comum para conformao de polmeros plsticos. As vrias tcnicas de moldagem usadas incluem as moldagens:Por compresso;Transferncia;Sopro;Injeo e,Extruso.

Em cada uma delas um plstico granulado ou finamente peletizado forado, em uma temperatura elevada e sob presso, a escoar para o interior, preencher e assumir a forma da cavidade de um molde.

Por compresso: Polmero prensado contra matrizes aquecidas, onde apenas uma mvel.Tcnicas de conformao (Plstico):

Por Injeo: Material peletizado empurrado atravs de uma cmara de aquecimento para dentro de uma matriz. A presso mantida at o esfriamento.Ex: Copos, pentes, engrenagens e at cestos de lixo.Tcnicas de conformao (Plstico):

Extruso: Moldagem por injeo de um termoplstico viscoso atravs de uma matriz com extremidade aberta. Uma rosca sem fim empurra o material peletizado compactando fundindo e conformando pelo orifcio da matriz. Bastes, tubos, filamentos, mangueiras, etc.Tcnicas de conformao (Plstico):

Ocupam lugar de destaque entre os materiais de construo civil. A seguir, esto listadas as principais aplicaes desses materiais:Tintas, vernizes, lacas e esmaltes;Impermeabilizao;Isolamento Trmico;Fios e fibras polimricas;Aditivos Qumicos;Selantes;Eletrodutos e materiais eltricos;Tubulaes e conexes Hidrosanitrias;Epumas.Polmeros na Construo Civil

ImpermeabilizaoTem como objetivo impedir o transporte indesejvel de guas, fludos e vapores nos materiais e componentes, podendo atuar na contenso ou no direcionamento desses elementos para um local que se deseja.Polmeros na Construo Civil

Isolamento TrmicoPolmeros na Construo Civil

Fios e fibras polimricasPolmeros na Construo Civil

Eletrodutos e materiais eltricosPolmeros na Construo Civil

Tubulaes e conexes HidrosanitriasPolmeros na Construo Civil

POLMERO MONMERO(S) APLICAOPolietileno etileno baldes, sacos de lixo, sacos de embalagensPolipropileno propileno cadeiras, poltronas, pra-choques de automveis PVC cloreto de vinila vinila tubos para encanamentos hidrulicos para Isopor estireno isolante trmico Orlon acrilnitrilo l sinttica, agasalhos, cobertores, tapetes. Plexiglas "Vidro plstico" Acrlicos metilacrilato de metila plstico transparente muito resistente usado em portas e janelas, lentes de culos. Teflon tetrafluoretileno revestimento interno de panelas Borracha fria isobuteno pneus, cmaras de ar e objetos de borracha em geral Borracha natural natural isopreno Neopreno ou duopreno cloropreno Buna 1,3-butadieno butadieno

Meros refere-se a um grupo unitrio de tomos ou molculas, o qual define um arranjo caracterstico de um polmero.*Meros refere-se a um grupo unitrio de tomos ou molculas, o qual define um arranjo caracterstico de um polmero.*Meros refere-se a um grupo unitrio de tomos ou molculas, o qual define um arranjo caracterstico de um polmero.*A massa molecular mdia de um polmero a massa da soma das massas moleculares de cada macromolcula.*A massa molecular mdia de um polmero a massa da soma das massas moleculares de cada macromolcula.*Meros refere-se a um grupo unitrio de tomos ou molculas, o qual define um arranjo caracterstico de um polmero.*Meros refere-se a um grupo unitrio de tomos ou molculas, o qual define um arranjo caracterstico de um polmero.**Meros refere-se a um grupo unitrio de tomos ou molculas, o qual define um arranjo caracterstico de um polmero.*Meros refere-se a um grupo unitrio de tomos ou molculas, o qual define um arranjo caracterstico de um polmero.*As ligaes covalentes em cada molcula so fortes, mas entre as molculas existem apenas ligaes fracas de hidrognio e ligaes de van der Waals e, assim, estes hidrocarbonetos tm relativamente baixos pontos de fuso.*Dentro de cada molcula, os tomos esto ligados entre si por ligaes interatmicas covalentes.

Estas molculas longas so compostas de entidades estruturais denominadas unidades meros, que so sucessivamente repetidas ao longo da cadeia. "Mero" origina-se da palavra Grega meros, que significa parte; um nico mero denominado monmero; o termo polmero criado para significar muitos meros. "Mero"denota a unidade repetida numa cadeia polimrica, enquanto que "monmero" usado no contexto de uma molcula consistindo de um nico mero. *Dentro de cada molcula, os tomos esto ligados entre si por ligaes interatmicas covalentes.

Estas molculas longas so compostas de entidades estruturais denominadas unidades meros, que so sucessivamente repetidas ao longo da cadeia. "Mero" origina-se da palavra Grega meros, que significa parte; um nico mero denominado monmero; o termo polmero criado para significar muitos meros. "Mero"denota a unidade repetida numa cadeia polimrica, enquanto que "monmero" usado no contexto de uma molcula consistindo de um nico mero. *Meros refere-se a um grupo unitrio de tomos ou molculas, o qual define um arranjo caracterstico de um polmero.*Meros refere-se a um grupo unitrio de tomos ou molculas, o qual define um arranjo caracterstico de um polmero.*Dependendo do processo de polimerizao e das fraes relativas destes tipos de meros, diferentes arranjos de sequncia ao longo das cadeias de polmeros so possveis. Para um, como esboado na Figura 15.9a, as 2 diferentes unidades de meros esto randomicamente dispersas ao longo da cadeia naquilo que denominado um copolmero randmico. Para um copolmero alternante, como o nome sugere, as 2 unidades de meros se alternam nas posies da cadeia, como ilustrado na Figura 15.9b . Um copolmero em bloco um no qual meros idnticos esto "encacheados"(formao de cacho) em bloco(ou grupamento) ao longo da cadeia (Figura 15.9c). E, finalmente, ramos laterais de homopolmeros de um tipo podem ser enxertados s cadeias principais de homopolmeros que so compostos de um diferente mero; um tal material denominado um um copolmero enxertado (Figura 15.9d). **********************Meros refere-se a um grupo unitrio de tomos ou molculas, o qual define um arranjo caracterstico de um polmero.*Meros refere-se a um grupo unitrio de tomos ou molculas, o qual define um arranjo caracterstico de um polmero.*As caractersticas mecnicas de polmeros, em sua maior parte, so altamente sensveis taxa de deformao (taxa de deformao), a temperatura, e a natureza qumica do ambiente (a presena de gua, oxignio, solventes orgnicos, etc.).*As caractersticas mecnicas de polmeros, em sua maior parte, so altamente sensveis taxa de deformao (taxa de deformao), a temperatura, e a natureza qumica do ambiente (a presena de gua, oxignio, solventes orgnicos, etc.).

curva B, similar quele encontrado em muitos materiais metlicos; a deformao inicial elstica, a qual seguida pelo escoamento e por uma regio de deformao plstica. Finalmente, a deformao exibida pela curva C totalmente elstica; esta elasticidade tipo borracha

**Vle a pena notar vrias caractersticas desta figura, como se segue: o aumento da temperatura produz (1) um decrscimo no mdulo elstico, (2) uma reduo na resistncia trao, e (3) um aumento da dutilidade - a 4oC o material totalmente frgil, enquanto que considervel deformao plstica realizada tanto a 50 quanto a 60 oC.

*Meros refere-se a um grupo unitrio de tomos ou molculas, o qual define um arranjo caracterstico de um polmero.*Meros refere-se a um grupo unitrio de tomos ou molculas, o qual define um arranjo caracterstico de um polmero.*Esse processo similar ao processo de fundio sob presso usado para produzir peas metlicas.*Meros refere-se a um grupo unitrio de tomos ou molculas, o qual define um arranjo caracterstico de um polmero.*Meros refere-se a um grupo unitrio de tomos ou molculas, o qual define um arranjo caracterstico de um polmero.*

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