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Clique para editar o estilo do título mestre 17/06/2011 Paulo Emílio Valadão de Miranda | Professor Titular UFRJ POLÍMERO Estruturas Poliméricas (Capítulo 15) Características, Aplicações e o Processamento dos Polímeros (Capítulo 16)

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Page 1: Estruturas Poliméricas (Capítulo 15) Características ... · Clique para editar o estilo do título mestre 17/06/2011 Paulo Emílio Valadão de Miranda | Professor Titular UFRJ

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POLIacuteMERO

Estruturas Polimeacutericas (Capiacutetulo 15)

Caracteriacutesticas Aplicaccedilotildees e o

Processamento dos Poliacutemeros (Capiacutetulo 16)

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POLIacuteMERO

Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Poliacutemeros Naturais derivados de plantas e animais

Madeira borracha algodatildeo latilde couro seda

proteiacutena enzima amidos e celulose

Celulose

Proteiacutena

Poliacutemeros Sinteacuteticos sintetizados a partir

de moleacuteculas orgacircnicas pequenas

Plaacutesticos borrachas e materiais fibrosos

Propriedades podem ser controladas Silicone

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POLIacuteMERO

Moleacuteculas de Hidrocarbonetos

Muito poliacutemeros satildeo orgacircnicos e formados por moleacuteculas de

Hidrocarbonetos

Cada aacutetomo de C tem 4 e- que podem estabelecer ligaccedilotildees atocircmicas com

aacutetomos vizinhos e cada H tem 1 e- na mesma condiccedilatildeo

Ligaccedilotildees saturadas

Ligaccedilotildees insaturadas

metano etano propano

etileno

acetilenoEx Moleacuteculas parafiacutenicas

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POLIacuteMERO

Definiccedilotildees

1 Moleacuteculas dos Poliacutemeros materiais orgacircnicos ou inorgacircnicos naturais ou

sinteacuteticos de alto peso molecular (macro-moleacuteculas) cuja estrutura molecular

consiste na repeticcedilatildeo de pequenas unidades chamadas meros que compotildeem as

macromoleacuteculas

2 Monocircmero moleacuteculas constituiacuteda por um uacutenico mero

3 Polimerizaccedilatildeo reaccedilotildees quiacutemicas intermoleculares pelas quais os monocircmeros

satildeo ligados na forma de meros agrave estrutura molecular da cadeia

Monocircmero

Mero

Poliacutemero

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POLIacuteMERO

Macromoleacuteculas

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POLIacuteMERO

De onde vem os poliacutemeros

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POLIacuteMERO

Polimerizaccedilatildeo

Os monocircmeros reagem entre si formando uma longa sequecircncia de unidades repetitivas (meros) Os

mecanismos de polimerizaccedilatildeo podem ser classificados em adiccedilatildeo e condensaccedilatildeo

Polimerizaccedilatildeo por adiccedilatildeo (por reaccedilatildeo em cadeia)

1) Iniciaccedilatildeo formaccedilatildeo de siacutetio reativo a

partir de uma espeacutecieiniciadora (ou catalisadora) e

monocircmero

Curiosidade periacuteodo para desenvolver uma moleacutecula com 1000unidades mero eacute da ordem de 10-3s

2) Propagaccedilatildeo da reaccedilatildeo crescimento linear da moleacutecula

3) Terminaccedilatildeo da reaccedilatildeo desativaccedilatildeo do siacutetio reativo

C

H

C

H

H H

R C

H H

C

H H

+ R

C

H H

C

H H

C

H

C

H

H H

C

H H

C

H H

C H

C

H

H H

R + R

Ex Polipropileno cloreto de polivinila e poliestireno

C

H H

C

H H

C

H

C

H

H H

C

H H

C

H H

C

H H

C

H H

C

H H

C

H H

R

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POLIacuteMERO

Polimerizaccedilatildeo

Polimerizaccedilatildeo por condensaccedilatildeo (ou reaccedilatildeo em estaacutegios) neste processo as reaccedilotildees

quiacutemicas intermoleculares ocorrem por etapas e em geral envolvem mais de um tipo de

monocircmero Etileno glicol Aacutecido adiacutepico

Polieacutester

Esse processo se repete sucessivamente produzindo neste caso uma moleacutecula linear e um

sobproduto de peso molecular pequeno

Ex Polieacutester naacuteilon e policarbonato

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POLIacuteMERO

Alguns exemplos

Unidade mero Unidade mero

Cloreto de polivinila

(PVC)

Polipropileno

(PP)

Unidade mero

Politetrafluoroetileno

(PTFE) Teflon

C

F F

C

F

C

F F

C

FF F

C

H H

C

H Cl

C

H H

C

H Cl

C

H

H

C

H H

C

H

C

H H

C C

H

HCH3 H CH

3

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POLIacuteMERO

Fenol-formaldeiacutedo(Baquelite)

Poliestireno (PS)

Alguns exemplos

H

C C

H

H

C

CH3

H

C

C O CH3

O

H

Polimetil metacrilato (PMMA)

OH

CH2

CH2

CH2

Poliexametilenoadipamida (naacuteilon)

Polietileno tereftalato(PET)

N

H

C

H H

C

H

N

H

C

H

C

O O

C

O

C O C

O

C

H

H

H

H

O

O C

CH3

CH3

O C

O

Policarbonato

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POLIacuteMERO

Peso molecular

Mn = peso molecular meacutedio pelo nuacutemero de moleacuteculas

Mi = peso molecular meacutedio da faixa de tamanhos i

xi = fraccedilatildeo do nuacutemero total das cadeias que se encontram dentro da faixa de tamanhos correspondentes

Mp = peso molecular meacutedio pelo peso

wi = fraccedilatildeo em peso das moleacuteculas dentro do mesmo intervalo de tamanhos

Grau de Polimerizaccedilatildeo Representa a quantidade meacutedia de meros existentes numa moleacutecula (tamanho meacutedio da cadeia)

m

Mn n

n m

Mn

p

p m = peso molecular do mero

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POLIacuteMERO

Forma molecular

Macromoleacutecula contendo espirais

torccedilotildees e dobras aleatoacuterias produzidas

por torccedilatildeo e rotaccedilotildees das ligaccedilotildees da

cadeia em trecircs dimensotildees

Modelo Tridimensional do Polietileno Confere ao poliacutemero caracteriacutestica elaacutestica

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POLIacuteMERO

Estrutura molecular

LinearRamificado

Ligaccedilotildees Cruzadas

Em rede

Unidade mero

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POLIacuteMERO

Copoliacutemeros

bull Homopoliacutemero poliacutemero derivado de apenas uma espeacutecie de monocircmero

bull Copoliacutemero poliacutemero derivado de duas ou mais espeacutecies de monocircmero

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POLIacuteMERO

Cristalinidade em Poliacutemeros Modelo miceacutelio

bull O arranjo atocircmico em poliacutemeros eacute mais complexo do que em metais e ceracircmicas

bull Os poliacutemeros satildeo geralmente parcialmente cristalinos com regiotildees cristalinas dispersas em uma matriz

amorfaRegiatildeo com alta cristalinidade

Regiatildeo amorfa

Arranjo de cadeias moleculares em uma ceacutelula unitaacuteria para o polietileno

Possiacuteveis rotaccedilotildees e torccedilotildees em torno de ligaccedilotildees

simples podem levar agrave formaccedilatildeo de cadeias

polimeacutericas natildeo necessariamente retiliacuteneas

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POLIacuteMERO

O grau de cristalinidade eacute definido por

Quanto mais cristalino maior a densidade a resistecircncia mecacircnica a resistecircncia agrave dissoluccedilatildeo e ao amolecimento pelo calor

Taxa de resfriamento durante a solidificaccedilatildeo tempo eacute necessaacuterio para as cadeias se moverem e se alinharem em uma estrutura cristalina

Complexidade do mero quanto mais complexo o mero menos cristalino o poliacutemero

Configuraccedilatildeo da cadeia poliacutemero lineares cristalizam com facilidade ramificaccedilotildees inibem a cristalizaccedilatildeo poliacutemeros em rede satildeo quase totalmente amorfos e satildeo possiacuteveis vaacuterios graus de cristalinidade para poliacutemeros com ligaccedilotildees cruzadas

Copolimerizaccedilatildeo se os meros se arranjam mais regularmente satildeo mais faacuteceis de cristalizar Ex Copoliacutemeros em bloco e alternados cristalizam mais facilmente que os aleatoacuterios ou por enxerto

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POLIacuteMERO

Estrutura Cristalina Esferuliacutetica

Cristalizaccedilatildeo a partir do material fundido

Cristalizaccedilatildeo se inicia em nuacutecleos individuais e se

desenvolve radialmente formando os esferulitos

Esferulitos diferentes graus de perfeiccedilatildeo e

tamanhos

Cruz de malta

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POLIacuteMERO

Esferulitos

bull Entre as lamelas cristalinas haacute regiotildees desordenadas denominadas regiotildees amorfas

bull Uma cadeia polimeacutericas pode estar parcialmente em uma lamela cristalina e

parcialmente em um estado amorfo Algumas cadeias comeccedilam em uma lamela cruza

a regiatildeo amorfa e entatildeo se juntam a outra lamela Estas cadeias satildeo denominadas

ldquomoleacuteculas de amarraccedilatildeordquo

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POLIacuteMERO

Caracteriacutesticas Mecacircnicas e Termomecacircnicas

Comportamento Tensatildeo x Deformaccedilatildeo

Satildeo encontrados 3 tipos de comportamento tensatildeo x deformaccedilatildeo

- Poliacutemero fraacutegil sofre fratura enquanto se deforma

elasticamente

- Poliacutemero plaacutestico a deformaccedilatildeo inicial eacute elaacutestica

seguida de escoamento e por uma regiatildeo de

deformaccedilatildeo plaacutestica (semelhante aos metais)

- Poliacutemero elaacutestico deformaccedilatildeo totalmente

elaacutestica essa elasticidade tiacutepica da borracha

grandes deformaccedilotildees recuperaacuteveis satildeo produzidas

mesmo sob pequenos niacuteveis de tensatildeo

(apresentada pelos elastocircmeros)

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POLIacuteMERO

Comportamento mecacircnico dos poliacutemeros

Moacutedulo de elasticidade (moacutedulo de traccedilatildeo) tensatildeodeformaccedilatildeo

7MPa 4GPaPoliacutemeros

Elaacutesticos Riacutegidos

48GPa 410GPaMetais

Ductibilidade eacute o alongamento percentual

Limite de escoamento (poliacutemeros plaacutestico) eacute o valor maacuteximo da curva y

Limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo tensatildeo na qual a fratura ocorre TS (pode ser maior ou menor que y)

Poliacutemeros Maacutex de 100MPa

Ligas metaacutelicas Maacutex de 4100GPa

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POLIacuteMERO

Variaccedilatildeo do Comportamento mecacircnico com a temperatura

Influecircncia da temperatura sobre as propriedades mecacircnicas do PMMA

Variaccedilotildees que se observa com a temperatura

bull Diminuiccedilatildeo do moacutedulo de

elasticidadebull Diminuiccedilatildeo do limite de

resistecircncia agrave traccedilatildeo

bull Aumento do alongamento agrave rotura (melhora a ductibilidade)

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POLIacuteMERO

Mecanismo de Deformaccedilatildeo Plaacutestica

1 Duas lamelas e

material amorfo

interlamelar amorfo

interlamelar antes de

aplicar uma deformaccedilatildeo

2 As cadeias nas

regiotildees amorfas

deslizam umas

contra as outras e

se alinham na

direccedilatildeo do

carregamento

3 Alinhamento das

lamelas de cadeias

de poliacutemero

durante a segunda

fase da deformaccedilatildeo

4 Separaccedilatildeo de

blocos cristalinos

das lamelas

durante a terceira

fase

5 Orientaccedilatildeo dos

segmentos cristalinos e

das cadeias de ligaccedilatildeo

ao longo do eixo de

traccedilatildeo na fase final da

deformaccedilatildeo

Deformaccedilatildeo de poliacutemeros semicristalinos

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova

1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo

3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo

Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2

1

3

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo

bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade

Aumento do peso molecular

bull aumenta o LRT

Aumento do grau de cristalinidade

bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)

O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute

uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de

traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos

bull Tratamento teacutermico

-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de

escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para

materiais metaacutelicos

- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de

orientaccedilatildeo da cadeia

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POLIacuteMERO

Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas

caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)

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POLIacuteMERO

Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea

Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida

ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular

altamente aleatoacuteria

Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura

definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em

termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf

Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um

liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada

caracteriacutestica do estado liacutequido

Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas

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POLIacuteMERO

Fatores que Influenciam a Tf e Tv

Flexibilidade da cadeia principal

Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o

poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf

Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf

1) Tamanho e tipo dos grupos laterais

2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)

3) Grupo aromaacutetico

4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia

5) Maior peso molecular

6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo

Grupo lateral volumoso

C

H

C

H

H CH3

C

H

C

H

H H

Tf= 175degCTf= 115degC

Grupo lateral polar

C

H

C

H

H Cl

C

H

C

H

H H

Tf= 212degCTf= 115degC

Tv= -18degC

C

H

C

H

H

Tv= 100degC

Tv= 87degC

C

H

C

H

H CH3

Tv= -18degC

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termoplaacutesticos

bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem

quando satildeo resfriados)

bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis

bull Materiais moles e duacutecteis

bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)

bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)

Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)

PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termofixos

bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)

bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em

alta temperatura

bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura

bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo

do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis

Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de

amostras metalograacuteficas

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POLIacuteMERO

Elastocircmero

Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)

Cadeia de moleacuteculas de um

elastocircmero

(a) no estado natildeo-deformado

(livre de tensotildees)

(b) deformado elasticamente

em resposta a uma tensatildeo s

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POLIacuteMERO

Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo

ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia

agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica

PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez

ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo

CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero

RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade

Aditivos para Poliacutemeros

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POLIacuteMERO

Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV

Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de

borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado

fluido

Sem ou com aquecimento

Sem ou com pressatildeo

Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido

Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas

Moldagem por Compressatildeo

1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde

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POLIacuteMERO

Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara

de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com

poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria

complexa

Moldagem por Transferecircncia

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POLIacuteMERO

1 Molde eacute fechado

2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde

3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute

alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute

que o moldado tenha atingido temperatura que permita

sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees

4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo

(1)

(2) (3)

(4)

Moldagem por Injeccedilatildeo

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POLIacuteMERO

1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado

2 O material fundido eacute compactado e conformado

3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz

4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua

Moldagem por Extrusatildeo

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POLIacuteMERO

1 Processo descontiacutenuo

2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas

3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no

interior de uma preacute forma (tubo)

geralmente obtido por extrusatildeo inserida

no molde

4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na

industria de embalagens

Ex frascos garrafas brinquedos volumosos

Moldagem por Insuflaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do

elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias

bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo

bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e

resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa

Processo de Vulcanizaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a

solventes aquecidos

- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam

pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo

Modelagem por Fiaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel

bull Polimetilmetacrilato (PMMA)

Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito

Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular

bull Politetrafluoretileno

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

Implante mamaacuterioEspumas

Telhas

bull Poliuretano

- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute

recomendado como material isolante)

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliamida (Naylon)

- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e

hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policloreto de Vinila (PVC)

- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de

tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica

- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do

cloro

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliestireno (PS)

- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Polietileno (PE)

- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliproprileno (PP)

- Baixo custo

- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo

- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policarbonato (PC)

- Semelhante ao vidro (transparecircncia)

- Excelente resistecircncia ao impacto

- Excelente propriedades mecacircnicas

- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama

- Bom isolamento teacutermico

- Boa usinabilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Klevar ndash DuPont

Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo

- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

Page 2: Estruturas Poliméricas (Capítulo 15) Características ... · Clique para editar o estilo do título mestre 17/06/2011 Paulo Emílio Valadão de Miranda | Professor Titular UFRJ

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POLIacuteMERO

Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Poliacutemeros Naturais derivados de plantas e animais

Madeira borracha algodatildeo latilde couro seda

proteiacutena enzima amidos e celulose

Celulose

Proteiacutena

Poliacutemeros Sinteacuteticos sintetizados a partir

de moleacuteculas orgacircnicas pequenas

Plaacutesticos borrachas e materiais fibrosos

Propriedades podem ser controladas Silicone

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POLIacuteMERO

Moleacuteculas de Hidrocarbonetos

Muito poliacutemeros satildeo orgacircnicos e formados por moleacuteculas de

Hidrocarbonetos

Cada aacutetomo de C tem 4 e- que podem estabelecer ligaccedilotildees atocircmicas com

aacutetomos vizinhos e cada H tem 1 e- na mesma condiccedilatildeo

Ligaccedilotildees saturadas

Ligaccedilotildees insaturadas

metano etano propano

etileno

acetilenoEx Moleacuteculas parafiacutenicas

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POLIacuteMERO

Definiccedilotildees

1 Moleacuteculas dos Poliacutemeros materiais orgacircnicos ou inorgacircnicos naturais ou

sinteacuteticos de alto peso molecular (macro-moleacuteculas) cuja estrutura molecular

consiste na repeticcedilatildeo de pequenas unidades chamadas meros que compotildeem as

macromoleacuteculas

2 Monocircmero moleacuteculas constituiacuteda por um uacutenico mero

3 Polimerizaccedilatildeo reaccedilotildees quiacutemicas intermoleculares pelas quais os monocircmeros

satildeo ligados na forma de meros agrave estrutura molecular da cadeia

Monocircmero

Mero

Poliacutemero

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POLIacuteMERO

Macromoleacuteculas

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POLIacuteMERO

De onde vem os poliacutemeros

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POLIacuteMERO

Polimerizaccedilatildeo

Os monocircmeros reagem entre si formando uma longa sequecircncia de unidades repetitivas (meros) Os

mecanismos de polimerizaccedilatildeo podem ser classificados em adiccedilatildeo e condensaccedilatildeo

Polimerizaccedilatildeo por adiccedilatildeo (por reaccedilatildeo em cadeia)

1) Iniciaccedilatildeo formaccedilatildeo de siacutetio reativo a

partir de uma espeacutecieiniciadora (ou catalisadora) e

monocircmero

Curiosidade periacuteodo para desenvolver uma moleacutecula com 1000unidades mero eacute da ordem de 10-3s

2) Propagaccedilatildeo da reaccedilatildeo crescimento linear da moleacutecula

3) Terminaccedilatildeo da reaccedilatildeo desativaccedilatildeo do siacutetio reativo

C

H

C

H

H H

R C

H H

C

H H

+ R

C

H H

C

H H

C

H

C

H

H H

C

H H

C

H H

C H

C

H

H H

R + R

Ex Polipropileno cloreto de polivinila e poliestireno

C

H H

C

H H

C

H

C

H

H H

C

H H

C

H H

C

H H

C

H H

C

H H

C

H H

R

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POLIacuteMERO

Polimerizaccedilatildeo

Polimerizaccedilatildeo por condensaccedilatildeo (ou reaccedilatildeo em estaacutegios) neste processo as reaccedilotildees

quiacutemicas intermoleculares ocorrem por etapas e em geral envolvem mais de um tipo de

monocircmero Etileno glicol Aacutecido adiacutepico

Polieacutester

Esse processo se repete sucessivamente produzindo neste caso uma moleacutecula linear e um

sobproduto de peso molecular pequeno

Ex Polieacutester naacuteilon e policarbonato

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POLIacuteMERO

Alguns exemplos

Unidade mero Unidade mero

Cloreto de polivinila

(PVC)

Polipropileno

(PP)

Unidade mero

Politetrafluoroetileno

(PTFE) Teflon

C

F F

C

F

C

F F

C

FF F

C

H H

C

H Cl

C

H H

C

H Cl

C

H

H

C

H H

C

H

C

H H

C C

H

HCH3 H CH

3

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POLIacuteMERO

Fenol-formaldeiacutedo(Baquelite)

Poliestireno (PS)

Alguns exemplos

H

C C

H

H

C

CH3

H

C

C O CH3

O

H

Polimetil metacrilato (PMMA)

OH

CH2

CH2

CH2

Poliexametilenoadipamida (naacuteilon)

Polietileno tereftalato(PET)

N

H

C

H H

C

H

N

H

C

H

C

O O

C

O

C O C

O

C

H

H

H

H

O

O C

CH3

CH3

O C

O

Policarbonato

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POLIacuteMERO

Peso molecular

Mn = peso molecular meacutedio pelo nuacutemero de moleacuteculas

Mi = peso molecular meacutedio da faixa de tamanhos i

xi = fraccedilatildeo do nuacutemero total das cadeias que se encontram dentro da faixa de tamanhos correspondentes

Mp = peso molecular meacutedio pelo peso

wi = fraccedilatildeo em peso das moleacuteculas dentro do mesmo intervalo de tamanhos

Grau de Polimerizaccedilatildeo Representa a quantidade meacutedia de meros existentes numa moleacutecula (tamanho meacutedio da cadeia)

m

Mn n

n m

Mn

p

p m = peso molecular do mero

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POLIacuteMERO

Forma molecular

Macromoleacutecula contendo espirais

torccedilotildees e dobras aleatoacuterias produzidas

por torccedilatildeo e rotaccedilotildees das ligaccedilotildees da

cadeia em trecircs dimensotildees

Modelo Tridimensional do Polietileno Confere ao poliacutemero caracteriacutestica elaacutestica

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POLIacuteMERO

Estrutura molecular

LinearRamificado

Ligaccedilotildees Cruzadas

Em rede

Unidade mero

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POLIacuteMERO

Copoliacutemeros

bull Homopoliacutemero poliacutemero derivado de apenas uma espeacutecie de monocircmero

bull Copoliacutemero poliacutemero derivado de duas ou mais espeacutecies de monocircmero

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POLIacuteMERO

Cristalinidade em Poliacutemeros Modelo miceacutelio

bull O arranjo atocircmico em poliacutemeros eacute mais complexo do que em metais e ceracircmicas

bull Os poliacutemeros satildeo geralmente parcialmente cristalinos com regiotildees cristalinas dispersas em uma matriz

amorfaRegiatildeo com alta cristalinidade

Regiatildeo amorfa

Arranjo de cadeias moleculares em uma ceacutelula unitaacuteria para o polietileno

Possiacuteveis rotaccedilotildees e torccedilotildees em torno de ligaccedilotildees

simples podem levar agrave formaccedilatildeo de cadeias

polimeacutericas natildeo necessariamente retiliacuteneas

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POLIacuteMERO

O grau de cristalinidade eacute definido por

Quanto mais cristalino maior a densidade a resistecircncia mecacircnica a resistecircncia agrave dissoluccedilatildeo e ao amolecimento pelo calor

Taxa de resfriamento durante a solidificaccedilatildeo tempo eacute necessaacuterio para as cadeias se moverem e se alinharem em uma estrutura cristalina

Complexidade do mero quanto mais complexo o mero menos cristalino o poliacutemero

Configuraccedilatildeo da cadeia poliacutemero lineares cristalizam com facilidade ramificaccedilotildees inibem a cristalizaccedilatildeo poliacutemeros em rede satildeo quase totalmente amorfos e satildeo possiacuteveis vaacuterios graus de cristalinidade para poliacutemeros com ligaccedilotildees cruzadas

Copolimerizaccedilatildeo se os meros se arranjam mais regularmente satildeo mais faacuteceis de cristalizar Ex Copoliacutemeros em bloco e alternados cristalizam mais facilmente que os aleatoacuterios ou por enxerto

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POLIacuteMERO

Estrutura Cristalina Esferuliacutetica

Cristalizaccedilatildeo a partir do material fundido

Cristalizaccedilatildeo se inicia em nuacutecleos individuais e se

desenvolve radialmente formando os esferulitos

Esferulitos diferentes graus de perfeiccedilatildeo e

tamanhos

Cruz de malta

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POLIacuteMERO

Esferulitos

bull Entre as lamelas cristalinas haacute regiotildees desordenadas denominadas regiotildees amorfas

bull Uma cadeia polimeacutericas pode estar parcialmente em uma lamela cristalina e

parcialmente em um estado amorfo Algumas cadeias comeccedilam em uma lamela cruza

a regiatildeo amorfa e entatildeo se juntam a outra lamela Estas cadeias satildeo denominadas

ldquomoleacuteculas de amarraccedilatildeordquo

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POLIacuteMERO

Caracteriacutesticas Mecacircnicas e Termomecacircnicas

Comportamento Tensatildeo x Deformaccedilatildeo

Satildeo encontrados 3 tipos de comportamento tensatildeo x deformaccedilatildeo

- Poliacutemero fraacutegil sofre fratura enquanto se deforma

elasticamente

- Poliacutemero plaacutestico a deformaccedilatildeo inicial eacute elaacutestica

seguida de escoamento e por uma regiatildeo de

deformaccedilatildeo plaacutestica (semelhante aos metais)

- Poliacutemero elaacutestico deformaccedilatildeo totalmente

elaacutestica essa elasticidade tiacutepica da borracha

grandes deformaccedilotildees recuperaacuteveis satildeo produzidas

mesmo sob pequenos niacuteveis de tensatildeo

(apresentada pelos elastocircmeros)

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POLIacuteMERO

Comportamento mecacircnico dos poliacutemeros

Moacutedulo de elasticidade (moacutedulo de traccedilatildeo) tensatildeodeformaccedilatildeo

7MPa 4GPaPoliacutemeros

Elaacutesticos Riacutegidos

48GPa 410GPaMetais

Ductibilidade eacute o alongamento percentual

Limite de escoamento (poliacutemeros plaacutestico) eacute o valor maacuteximo da curva y

Limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo tensatildeo na qual a fratura ocorre TS (pode ser maior ou menor que y)

Poliacutemeros Maacutex de 100MPa

Ligas metaacutelicas Maacutex de 4100GPa

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POLIacuteMERO

Variaccedilatildeo do Comportamento mecacircnico com a temperatura

Influecircncia da temperatura sobre as propriedades mecacircnicas do PMMA

Variaccedilotildees que se observa com a temperatura

bull Diminuiccedilatildeo do moacutedulo de

elasticidadebull Diminuiccedilatildeo do limite de

resistecircncia agrave traccedilatildeo

bull Aumento do alongamento agrave rotura (melhora a ductibilidade)

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POLIacuteMERO

Mecanismo de Deformaccedilatildeo Plaacutestica

1 Duas lamelas e

material amorfo

interlamelar amorfo

interlamelar antes de

aplicar uma deformaccedilatildeo

2 As cadeias nas

regiotildees amorfas

deslizam umas

contra as outras e

se alinham na

direccedilatildeo do

carregamento

3 Alinhamento das

lamelas de cadeias

de poliacutemero

durante a segunda

fase da deformaccedilatildeo

4 Separaccedilatildeo de

blocos cristalinos

das lamelas

durante a terceira

fase

5 Orientaccedilatildeo dos

segmentos cristalinos e

das cadeias de ligaccedilatildeo

ao longo do eixo de

traccedilatildeo na fase final da

deformaccedilatildeo

Deformaccedilatildeo de poliacutemeros semicristalinos

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova

1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo

3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo

Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2

1

3

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo

bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade

Aumento do peso molecular

bull aumenta o LRT

Aumento do grau de cristalinidade

bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)

O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute

uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de

traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos

bull Tratamento teacutermico

-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de

escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para

materiais metaacutelicos

- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de

orientaccedilatildeo da cadeia

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POLIacuteMERO

Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas

caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)

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POLIacuteMERO

Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea

Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida

ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular

altamente aleatoacuteria

Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura

definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em

termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf

Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um

liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada

caracteriacutestica do estado liacutequido

Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas

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POLIacuteMERO

Fatores que Influenciam a Tf e Tv

Flexibilidade da cadeia principal

Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o

poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf

Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf

1) Tamanho e tipo dos grupos laterais

2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)

3) Grupo aromaacutetico

4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia

5) Maior peso molecular

6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo

Grupo lateral volumoso

C

H

C

H

H CH3

C

H

C

H

H H

Tf= 175degCTf= 115degC

Grupo lateral polar

C

H

C

H

H Cl

C

H

C

H

H H

Tf= 212degCTf= 115degC

Tv= -18degC

C

H

C

H

H

Tv= 100degC

Tv= 87degC

C

H

C

H

H CH3

Tv= -18degC

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termoplaacutesticos

bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem

quando satildeo resfriados)

bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis

bull Materiais moles e duacutecteis

bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)

bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)

Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)

PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termofixos

bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)

bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em

alta temperatura

bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura

bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo

do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis

Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de

amostras metalograacuteficas

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POLIacuteMERO

Elastocircmero

Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)

Cadeia de moleacuteculas de um

elastocircmero

(a) no estado natildeo-deformado

(livre de tensotildees)

(b) deformado elasticamente

em resposta a uma tensatildeo s

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POLIacuteMERO

Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo

ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia

agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica

PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez

ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo

CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero

RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade

Aditivos para Poliacutemeros

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POLIacuteMERO

Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV

Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de

borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado

fluido

Sem ou com aquecimento

Sem ou com pressatildeo

Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido

Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas

Moldagem por Compressatildeo

1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde

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POLIacuteMERO

Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara

de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com

poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria

complexa

Moldagem por Transferecircncia

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POLIacuteMERO

1 Molde eacute fechado

2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde

3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute

alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute

que o moldado tenha atingido temperatura que permita

sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees

4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo

(1)

(2) (3)

(4)

Moldagem por Injeccedilatildeo

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POLIacuteMERO

1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado

2 O material fundido eacute compactado e conformado

3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz

4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua

Moldagem por Extrusatildeo

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POLIacuteMERO

1 Processo descontiacutenuo

2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas

3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no

interior de uma preacute forma (tubo)

geralmente obtido por extrusatildeo inserida

no molde

4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na

industria de embalagens

Ex frascos garrafas brinquedos volumosos

Moldagem por Insuflaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do

elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias

bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo

bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e

resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa

Processo de Vulcanizaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a

solventes aquecidos

- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam

pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo

Modelagem por Fiaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel

bull Polimetilmetacrilato (PMMA)

Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito

Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular

bull Politetrafluoretileno

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

Implante mamaacuterioEspumas

Telhas

bull Poliuretano

- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute

recomendado como material isolante)

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliamida (Naylon)

- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e

hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policloreto de Vinila (PVC)

- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de

tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica

- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do

cloro

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliestireno (PS)

- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Polietileno (PE)

- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliproprileno (PP)

- Baixo custo

- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo

- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policarbonato (PC)

- Semelhante ao vidro (transparecircncia)

- Excelente resistecircncia ao impacto

- Excelente propriedades mecacircnicas

- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama

- Bom isolamento teacutermico

- Boa usinabilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Klevar ndash DuPont

Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo

- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

Page 3: Estruturas Poliméricas (Capítulo 15) Características ... · Clique para editar o estilo do título mestre 17/06/2011 Paulo Emílio Valadão de Miranda | Professor Titular UFRJ

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POLIacuteMERO

Moleacuteculas de Hidrocarbonetos

Muito poliacutemeros satildeo orgacircnicos e formados por moleacuteculas de

Hidrocarbonetos

Cada aacutetomo de C tem 4 e- que podem estabelecer ligaccedilotildees atocircmicas com

aacutetomos vizinhos e cada H tem 1 e- na mesma condiccedilatildeo

Ligaccedilotildees saturadas

Ligaccedilotildees insaturadas

metano etano propano

etileno

acetilenoEx Moleacuteculas parafiacutenicas

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POLIacuteMERO

Definiccedilotildees

1 Moleacuteculas dos Poliacutemeros materiais orgacircnicos ou inorgacircnicos naturais ou

sinteacuteticos de alto peso molecular (macro-moleacuteculas) cuja estrutura molecular

consiste na repeticcedilatildeo de pequenas unidades chamadas meros que compotildeem as

macromoleacuteculas

2 Monocircmero moleacuteculas constituiacuteda por um uacutenico mero

3 Polimerizaccedilatildeo reaccedilotildees quiacutemicas intermoleculares pelas quais os monocircmeros

satildeo ligados na forma de meros agrave estrutura molecular da cadeia

Monocircmero

Mero

Poliacutemero

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POLIacuteMERO

Macromoleacuteculas

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POLIacuteMERO

De onde vem os poliacutemeros

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POLIacuteMERO

Polimerizaccedilatildeo

Os monocircmeros reagem entre si formando uma longa sequecircncia de unidades repetitivas (meros) Os

mecanismos de polimerizaccedilatildeo podem ser classificados em adiccedilatildeo e condensaccedilatildeo

Polimerizaccedilatildeo por adiccedilatildeo (por reaccedilatildeo em cadeia)

1) Iniciaccedilatildeo formaccedilatildeo de siacutetio reativo a

partir de uma espeacutecieiniciadora (ou catalisadora) e

monocircmero

Curiosidade periacuteodo para desenvolver uma moleacutecula com 1000unidades mero eacute da ordem de 10-3s

2) Propagaccedilatildeo da reaccedilatildeo crescimento linear da moleacutecula

3) Terminaccedilatildeo da reaccedilatildeo desativaccedilatildeo do siacutetio reativo

C

H

C

H

H H

R C

H H

C

H H

+ R

C

H H

C

H H

C

H

C

H

H H

C

H H

C

H H

C H

C

H

H H

R + R

Ex Polipropileno cloreto de polivinila e poliestireno

C

H H

C

H H

C

H

C

H

H H

C

H H

C

H H

C

H H

C

H H

C

H H

C

H H

R

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POLIacuteMERO

Polimerizaccedilatildeo

Polimerizaccedilatildeo por condensaccedilatildeo (ou reaccedilatildeo em estaacutegios) neste processo as reaccedilotildees

quiacutemicas intermoleculares ocorrem por etapas e em geral envolvem mais de um tipo de

monocircmero Etileno glicol Aacutecido adiacutepico

Polieacutester

Esse processo se repete sucessivamente produzindo neste caso uma moleacutecula linear e um

sobproduto de peso molecular pequeno

Ex Polieacutester naacuteilon e policarbonato

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POLIacuteMERO

Alguns exemplos

Unidade mero Unidade mero

Cloreto de polivinila

(PVC)

Polipropileno

(PP)

Unidade mero

Politetrafluoroetileno

(PTFE) Teflon

C

F F

C

F

C

F F

C

FF F

C

H H

C

H Cl

C

H H

C

H Cl

C

H

H

C

H H

C

H

C

H H

C C

H

HCH3 H CH

3

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POLIacuteMERO

Fenol-formaldeiacutedo(Baquelite)

Poliestireno (PS)

Alguns exemplos

H

C C

H

H

C

CH3

H

C

C O CH3

O

H

Polimetil metacrilato (PMMA)

OH

CH2

CH2

CH2

Poliexametilenoadipamida (naacuteilon)

Polietileno tereftalato(PET)

N

H

C

H H

C

H

N

H

C

H

C

O O

C

O

C O C

O

C

H

H

H

H

O

O C

CH3

CH3

O C

O

Policarbonato

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POLIacuteMERO

Peso molecular

Mn = peso molecular meacutedio pelo nuacutemero de moleacuteculas

Mi = peso molecular meacutedio da faixa de tamanhos i

xi = fraccedilatildeo do nuacutemero total das cadeias que se encontram dentro da faixa de tamanhos correspondentes

Mp = peso molecular meacutedio pelo peso

wi = fraccedilatildeo em peso das moleacuteculas dentro do mesmo intervalo de tamanhos

Grau de Polimerizaccedilatildeo Representa a quantidade meacutedia de meros existentes numa moleacutecula (tamanho meacutedio da cadeia)

m

Mn n

n m

Mn

p

p m = peso molecular do mero

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POLIacuteMERO

Forma molecular

Macromoleacutecula contendo espirais

torccedilotildees e dobras aleatoacuterias produzidas

por torccedilatildeo e rotaccedilotildees das ligaccedilotildees da

cadeia em trecircs dimensotildees

Modelo Tridimensional do Polietileno Confere ao poliacutemero caracteriacutestica elaacutestica

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POLIacuteMERO

Estrutura molecular

LinearRamificado

Ligaccedilotildees Cruzadas

Em rede

Unidade mero

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POLIacuteMERO

Copoliacutemeros

bull Homopoliacutemero poliacutemero derivado de apenas uma espeacutecie de monocircmero

bull Copoliacutemero poliacutemero derivado de duas ou mais espeacutecies de monocircmero

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POLIacuteMERO

Cristalinidade em Poliacutemeros Modelo miceacutelio

bull O arranjo atocircmico em poliacutemeros eacute mais complexo do que em metais e ceracircmicas

bull Os poliacutemeros satildeo geralmente parcialmente cristalinos com regiotildees cristalinas dispersas em uma matriz

amorfaRegiatildeo com alta cristalinidade

Regiatildeo amorfa

Arranjo de cadeias moleculares em uma ceacutelula unitaacuteria para o polietileno

Possiacuteveis rotaccedilotildees e torccedilotildees em torno de ligaccedilotildees

simples podem levar agrave formaccedilatildeo de cadeias

polimeacutericas natildeo necessariamente retiliacuteneas

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POLIacuteMERO

O grau de cristalinidade eacute definido por

Quanto mais cristalino maior a densidade a resistecircncia mecacircnica a resistecircncia agrave dissoluccedilatildeo e ao amolecimento pelo calor

Taxa de resfriamento durante a solidificaccedilatildeo tempo eacute necessaacuterio para as cadeias se moverem e se alinharem em uma estrutura cristalina

Complexidade do mero quanto mais complexo o mero menos cristalino o poliacutemero

Configuraccedilatildeo da cadeia poliacutemero lineares cristalizam com facilidade ramificaccedilotildees inibem a cristalizaccedilatildeo poliacutemeros em rede satildeo quase totalmente amorfos e satildeo possiacuteveis vaacuterios graus de cristalinidade para poliacutemeros com ligaccedilotildees cruzadas

Copolimerizaccedilatildeo se os meros se arranjam mais regularmente satildeo mais faacuteceis de cristalizar Ex Copoliacutemeros em bloco e alternados cristalizam mais facilmente que os aleatoacuterios ou por enxerto

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POLIacuteMERO

Estrutura Cristalina Esferuliacutetica

Cristalizaccedilatildeo a partir do material fundido

Cristalizaccedilatildeo se inicia em nuacutecleos individuais e se

desenvolve radialmente formando os esferulitos

Esferulitos diferentes graus de perfeiccedilatildeo e

tamanhos

Cruz de malta

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POLIacuteMERO

Esferulitos

bull Entre as lamelas cristalinas haacute regiotildees desordenadas denominadas regiotildees amorfas

bull Uma cadeia polimeacutericas pode estar parcialmente em uma lamela cristalina e

parcialmente em um estado amorfo Algumas cadeias comeccedilam em uma lamela cruza

a regiatildeo amorfa e entatildeo se juntam a outra lamela Estas cadeias satildeo denominadas

ldquomoleacuteculas de amarraccedilatildeordquo

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POLIacuteMERO

Caracteriacutesticas Mecacircnicas e Termomecacircnicas

Comportamento Tensatildeo x Deformaccedilatildeo

Satildeo encontrados 3 tipos de comportamento tensatildeo x deformaccedilatildeo

- Poliacutemero fraacutegil sofre fratura enquanto se deforma

elasticamente

- Poliacutemero plaacutestico a deformaccedilatildeo inicial eacute elaacutestica

seguida de escoamento e por uma regiatildeo de

deformaccedilatildeo plaacutestica (semelhante aos metais)

- Poliacutemero elaacutestico deformaccedilatildeo totalmente

elaacutestica essa elasticidade tiacutepica da borracha

grandes deformaccedilotildees recuperaacuteveis satildeo produzidas

mesmo sob pequenos niacuteveis de tensatildeo

(apresentada pelos elastocircmeros)

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POLIacuteMERO

Comportamento mecacircnico dos poliacutemeros

Moacutedulo de elasticidade (moacutedulo de traccedilatildeo) tensatildeodeformaccedilatildeo

7MPa 4GPaPoliacutemeros

Elaacutesticos Riacutegidos

48GPa 410GPaMetais

Ductibilidade eacute o alongamento percentual

Limite de escoamento (poliacutemeros plaacutestico) eacute o valor maacuteximo da curva y

Limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo tensatildeo na qual a fratura ocorre TS (pode ser maior ou menor que y)

Poliacutemeros Maacutex de 100MPa

Ligas metaacutelicas Maacutex de 4100GPa

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POLIacuteMERO

Variaccedilatildeo do Comportamento mecacircnico com a temperatura

Influecircncia da temperatura sobre as propriedades mecacircnicas do PMMA

Variaccedilotildees que se observa com a temperatura

bull Diminuiccedilatildeo do moacutedulo de

elasticidadebull Diminuiccedilatildeo do limite de

resistecircncia agrave traccedilatildeo

bull Aumento do alongamento agrave rotura (melhora a ductibilidade)

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POLIacuteMERO

Mecanismo de Deformaccedilatildeo Plaacutestica

1 Duas lamelas e

material amorfo

interlamelar amorfo

interlamelar antes de

aplicar uma deformaccedilatildeo

2 As cadeias nas

regiotildees amorfas

deslizam umas

contra as outras e

se alinham na

direccedilatildeo do

carregamento

3 Alinhamento das

lamelas de cadeias

de poliacutemero

durante a segunda

fase da deformaccedilatildeo

4 Separaccedilatildeo de

blocos cristalinos

das lamelas

durante a terceira

fase

5 Orientaccedilatildeo dos

segmentos cristalinos e

das cadeias de ligaccedilatildeo

ao longo do eixo de

traccedilatildeo na fase final da

deformaccedilatildeo

Deformaccedilatildeo de poliacutemeros semicristalinos

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova

1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo

3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo

Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2

1

3

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo

bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade

Aumento do peso molecular

bull aumenta o LRT

Aumento do grau de cristalinidade

bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)

O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute

uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de

traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos

bull Tratamento teacutermico

-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de

escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para

materiais metaacutelicos

- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de

orientaccedilatildeo da cadeia

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POLIacuteMERO

Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas

caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)

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POLIacuteMERO

Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea

Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida

ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular

altamente aleatoacuteria

Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura

definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em

termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf

Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um

liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada

caracteriacutestica do estado liacutequido

Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas

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POLIacuteMERO

Fatores que Influenciam a Tf e Tv

Flexibilidade da cadeia principal

Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o

poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf

Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf

1) Tamanho e tipo dos grupos laterais

2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)

3) Grupo aromaacutetico

4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia

5) Maior peso molecular

6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo

Grupo lateral volumoso

C

H

C

H

H CH3

C

H

C

H

H H

Tf= 175degCTf= 115degC

Grupo lateral polar

C

H

C

H

H Cl

C

H

C

H

H H

Tf= 212degCTf= 115degC

Tv= -18degC

C

H

C

H

H

Tv= 100degC

Tv= 87degC

C

H

C

H

H CH3

Tv= -18degC

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termoplaacutesticos

bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem

quando satildeo resfriados)

bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis

bull Materiais moles e duacutecteis

bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)

bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)

Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)

PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termofixos

bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)

bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em

alta temperatura

bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura

bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo

do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis

Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de

amostras metalograacuteficas

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POLIacuteMERO

Elastocircmero

Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)

Cadeia de moleacuteculas de um

elastocircmero

(a) no estado natildeo-deformado

(livre de tensotildees)

(b) deformado elasticamente

em resposta a uma tensatildeo s

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POLIacuteMERO

Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo

ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia

agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica

PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez

ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo

CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero

RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade

Aditivos para Poliacutemeros

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POLIacuteMERO

Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV

Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de

borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado

fluido

Sem ou com aquecimento

Sem ou com pressatildeo

Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido

Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas

Moldagem por Compressatildeo

1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde

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POLIacuteMERO

Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara

de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com

poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria

complexa

Moldagem por Transferecircncia

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POLIacuteMERO

1 Molde eacute fechado

2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde

3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute

alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute

que o moldado tenha atingido temperatura que permita

sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees

4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo

(1)

(2) (3)

(4)

Moldagem por Injeccedilatildeo

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POLIacuteMERO

1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado

2 O material fundido eacute compactado e conformado

3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz

4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua

Moldagem por Extrusatildeo

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POLIacuteMERO

1 Processo descontiacutenuo

2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas

3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no

interior de uma preacute forma (tubo)

geralmente obtido por extrusatildeo inserida

no molde

4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na

industria de embalagens

Ex frascos garrafas brinquedos volumosos

Moldagem por Insuflaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do

elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias

bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo

bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e

resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa

Processo de Vulcanizaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a

solventes aquecidos

- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam

pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo

Modelagem por Fiaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel

bull Polimetilmetacrilato (PMMA)

Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito

Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular

bull Politetrafluoretileno

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

Implante mamaacuterioEspumas

Telhas

bull Poliuretano

- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute

recomendado como material isolante)

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliamida (Naylon)

- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e

hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policloreto de Vinila (PVC)

- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de

tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica

- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do

cloro

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliestireno (PS)

- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Polietileno (PE)

- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliproprileno (PP)

- Baixo custo

- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo

- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policarbonato (PC)

- Semelhante ao vidro (transparecircncia)

- Excelente resistecircncia ao impacto

- Excelente propriedades mecacircnicas

- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama

- Bom isolamento teacutermico

- Boa usinabilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Klevar ndash DuPont

Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo

- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

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POLIacuteMERO

Definiccedilotildees

1 Moleacuteculas dos Poliacutemeros materiais orgacircnicos ou inorgacircnicos naturais ou

sinteacuteticos de alto peso molecular (macro-moleacuteculas) cuja estrutura molecular

consiste na repeticcedilatildeo de pequenas unidades chamadas meros que compotildeem as

macromoleacuteculas

2 Monocircmero moleacuteculas constituiacuteda por um uacutenico mero

3 Polimerizaccedilatildeo reaccedilotildees quiacutemicas intermoleculares pelas quais os monocircmeros

satildeo ligados na forma de meros agrave estrutura molecular da cadeia

Monocircmero

Mero

Poliacutemero

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POLIacuteMERO

Macromoleacuteculas

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POLIacuteMERO

De onde vem os poliacutemeros

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POLIacuteMERO

Polimerizaccedilatildeo

Os monocircmeros reagem entre si formando uma longa sequecircncia de unidades repetitivas (meros) Os

mecanismos de polimerizaccedilatildeo podem ser classificados em adiccedilatildeo e condensaccedilatildeo

Polimerizaccedilatildeo por adiccedilatildeo (por reaccedilatildeo em cadeia)

1) Iniciaccedilatildeo formaccedilatildeo de siacutetio reativo a

partir de uma espeacutecieiniciadora (ou catalisadora) e

monocircmero

Curiosidade periacuteodo para desenvolver uma moleacutecula com 1000unidades mero eacute da ordem de 10-3s

2) Propagaccedilatildeo da reaccedilatildeo crescimento linear da moleacutecula

3) Terminaccedilatildeo da reaccedilatildeo desativaccedilatildeo do siacutetio reativo

C

H

C

H

H H

R C

H H

C

H H

+ R

C

H H

C

H H

C

H

C

H

H H

C

H H

C

H H

C H

C

H

H H

R + R

Ex Polipropileno cloreto de polivinila e poliestireno

C

H H

C

H H

C

H

C

H

H H

C

H H

C

H H

C

H H

C

H H

C

H H

C

H H

R

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POLIacuteMERO

Polimerizaccedilatildeo

Polimerizaccedilatildeo por condensaccedilatildeo (ou reaccedilatildeo em estaacutegios) neste processo as reaccedilotildees

quiacutemicas intermoleculares ocorrem por etapas e em geral envolvem mais de um tipo de

monocircmero Etileno glicol Aacutecido adiacutepico

Polieacutester

Esse processo se repete sucessivamente produzindo neste caso uma moleacutecula linear e um

sobproduto de peso molecular pequeno

Ex Polieacutester naacuteilon e policarbonato

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POLIacuteMERO

Alguns exemplos

Unidade mero Unidade mero

Cloreto de polivinila

(PVC)

Polipropileno

(PP)

Unidade mero

Politetrafluoroetileno

(PTFE) Teflon

C

F F

C

F

C

F F

C

FF F

C

H H

C

H Cl

C

H H

C

H Cl

C

H

H

C

H H

C

H

C

H H

C C

H

HCH3 H CH

3

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POLIacuteMERO

Fenol-formaldeiacutedo(Baquelite)

Poliestireno (PS)

Alguns exemplos

H

C C

H

H

C

CH3

H

C

C O CH3

O

H

Polimetil metacrilato (PMMA)

OH

CH2

CH2

CH2

Poliexametilenoadipamida (naacuteilon)

Polietileno tereftalato(PET)

N

H

C

H H

C

H

N

H

C

H

C

O O

C

O

C O C

O

C

H

H

H

H

O

O C

CH3

CH3

O C

O

Policarbonato

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POLIacuteMERO

Peso molecular

Mn = peso molecular meacutedio pelo nuacutemero de moleacuteculas

Mi = peso molecular meacutedio da faixa de tamanhos i

xi = fraccedilatildeo do nuacutemero total das cadeias que se encontram dentro da faixa de tamanhos correspondentes

Mp = peso molecular meacutedio pelo peso

wi = fraccedilatildeo em peso das moleacuteculas dentro do mesmo intervalo de tamanhos

Grau de Polimerizaccedilatildeo Representa a quantidade meacutedia de meros existentes numa moleacutecula (tamanho meacutedio da cadeia)

m

Mn n

n m

Mn

p

p m = peso molecular do mero

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POLIacuteMERO

Forma molecular

Macromoleacutecula contendo espirais

torccedilotildees e dobras aleatoacuterias produzidas

por torccedilatildeo e rotaccedilotildees das ligaccedilotildees da

cadeia em trecircs dimensotildees

Modelo Tridimensional do Polietileno Confere ao poliacutemero caracteriacutestica elaacutestica

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POLIacuteMERO

Estrutura molecular

LinearRamificado

Ligaccedilotildees Cruzadas

Em rede

Unidade mero

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POLIacuteMERO

Copoliacutemeros

bull Homopoliacutemero poliacutemero derivado de apenas uma espeacutecie de monocircmero

bull Copoliacutemero poliacutemero derivado de duas ou mais espeacutecies de monocircmero

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POLIacuteMERO

Cristalinidade em Poliacutemeros Modelo miceacutelio

bull O arranjo atocircmico em poliacutemeros eacute mais complexo do que em metais e ceracircmicas

bull Os poliacutemeros satildeo geralmente parcialmente cristalinos com regiotildees cristalinas dispersas em uma matriz

amorfaRegiatildeo com alta cristalinidade

Regiatildeo amorfa

Arranjo de cadeias moleculares em uma ceacutelula unitaacuteria para o polietileno

Possiacuteveis rotaccedilotildees e torccedilotildees em torno de ligaccedilotildees

simples podem levar agrave formaccedilatildeo de cadeias

polimeacutericas natildeo necessariamente retiliacuteneas

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POLIacuteMERO

O grau de cristalinidade eacute definido por

Quanto mais cristalino maior a densidade a resistecircncia mecacircnica a resistecircncia agrave dissoluccedilatildeo e ao amolecimento pelo calor

Taxa de resfriamento durante a solidificaccedilatildeo tempo eacute necessaacuterio para as cadeias se moverem e se alinharem em uma estrutura cristalina

Complexidade do mero quanto mais complexo o mero menos cristalino o poliacutemero

Configuraccedilatildeo da cadeia poliacutemero lineares cristalizam com facilidade ramificaccedilotildees inibem a cristalizaccedilatildeo poliacutemeros em rede satildeo quase totalmente amorfos e satildeo possiacuteveis vaacuterios graus de cristalinidade para poliacutemeros com ligaccedilotildees cruzadas

Copolimerizaccedilatildeo se os meros se arranjam mais regularmente satildeo mais faacuteceis de cristalizar Ex Copoliacutemeros em bloco e alternados cristalizam mais facilmente que os aleatoacuterios ou por enxerto

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POLIacuteMERO

Estrutura Cristalina Esferuliacutetica

Cristalizaccedilatildeo a partir do material fundido

Cristalizaccedilatildeo se inicia em nuacutecleos individuais e se

desenvolve radialmente formando os esferulitos

Esferulitos diferentes graus de perfeiccedilatildeo e

tamanhos

Cruz de malta

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POLIacuteMERO

Esferulitos

bull Entre as lamelas cristalinas haacute regiotildees desordenadas denominadas regiotildees amorfas

bull Uma cadeia polimeacutericas pode estar parcialmente em uma lamela cristalina e

parcialmente em um estado amorfo Algumas cadeias comeccedilam em uma lamela cruza

a regiatildeo amorfa e entatildeo se juntam a outra lamela Estas cadeias satildeo denominadas

ldquomoleacuteculas de amarraccedilatildeordquo

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POLIacuteMERO

Caracteriacutesticas Mecacircnicas e Termomecacircnicas

Comportamento Tensatildeo x Deformaccedilatildeo

Satildeo encontrados 3 tipos de comportamento tensatildeo x deformaccedilatildeo

- Poliacutemero fraacutegil sofre fratura enquanto se deforma

elasticamente

- Poliacutemero plaacutestico a deformaccedilatildeo inicial eacute elaacutestica

seguida de escoamento e por uma regiatildeo de

deformaccedilatildeo plaacutestica (semelhante aos metais)

- Poliacutemero elaacutestico deformaccedilatildeo totalmente

elaacutestica essa elasticidade tiacutepica da borracha

grandes deformaccedilotildees recuperaacuteveis satildeo produzidas

mesmo sob pequenos niacuteveis de tensatildeo

(apresentada pelos elastocircmeros)

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POLIacuteMERO

Comportamento mecacircnico dos poliacutemeros

Moacutedulo de elasticidade (moacutedulo de traccedilatildeo) tensatildeodeformaccedilatildeo

7MPa 4GPaPoliacutemeros

Elaacutesticos Riacutegidos

48GPa 410GPaMetais

Ductibilidade eacute o alongamento percentual

Limite de escoamento (poliacutemeros plaacutestico) eacute o valor maacuteximo da curva y

Limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo tensatildeo na qual a fratura ocorre TS (pode ser maior ou menor que y)

Poliacutemeros Maacutex de 100MPa

Ligas metaacutelicas Maacutex de 4100GPa

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POLIacuteMERO

Variaccedilatildeo do Comportamento mecacircnico com a temperatura

Influecircncia da temperatura sobre as propriedades mecacircnicas do PMMA

Variaccedilotildees que se observa com a temperatura

bull Diminuiccedilatildeo do moacutedulo de

elasticidadebull Diminuiccedilatildeo do limite de

resistecircncia agrave traccedilatildeo

bull Aumento do alongamento agrave rotura (melhora a ductibilidade)

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POLIacuteMERO

Mecanismo de Deformaccedilatildeo Plaacutestica

1 Duas lamelas e

material amorfo

interlamelar amorfo

interlamelar antes de

aplicar uma deformaccedilatildeo

2 As cadeias nas

regiotildees amorfas

deslizam umas

contra as outras e

se alinham na

direccedilatildeo do

carregamento

3 Alinhamento das

lamelas de cadeias

de poliacutemero

durante a segunda

fase da deformaccedilatildeo

4 Separaccedilatildeo de

blocos cristalinos

das lamelas

durante a terceira

fase

5 Orientaccedilatildeo dos

segmentos cristalinos e

das cadeias de ligaccedilatildeo

ao longo do eixo de

traccedilatildeo na fase final da

deformaccedilatildeo

Deformaccedilatildeo de poliacutemeros semicristalinos

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova

1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo

3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo

Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2

1

3

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo

bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade

Aumento do peso molecular

bull aumenta o LRT

Aumento do grau de cristalinidade

bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)

O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute

uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de

traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos

bull Tratamento teacutermico

-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de

escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para

materiais metaacutelicos

- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de

orientaccedilatildeo da cadeia

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POLIacuteMERO

Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas

caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)

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POLIacuteMERO

Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea

Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida

ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular

altamente aleatoacuteria

Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura

definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em

termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf

Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um

liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada

caracteriacutestica do estado liacutequido

Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas

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POLIacuteMERO

Fatores que Influenciam a Tf e Tv

Flexibilidade da cadeia principal

Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o

poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf

Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf

1) Tamanho e tipo dos grupos laterais

2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)

3) Grupo aromaacutetico

4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia

5) Maior peso molecular

6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo

Grupo lateral volumoso

C

H

C

H

H CH3

C

H

C

H

H H

Tf= 175degCTf= 115degC

Grupo lateral polar

C

H

C

H

H Cl

C

H

C

H

H H

Tf= 212degCTf= 115degC

Tv= -18degC

C

H

C

H

H

Tv= 100degC

Tv= 87degC

C

H

C

H

H CH3

Tv= -18degC

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termoplaacutesticos

bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem

quando satildeo resfriados)

bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis

bull Materiais moles e duacutecteis

bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)

bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)

Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)

PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termofixos

bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)

bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em

alta temperatura

bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura

bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo

do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis

Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de

amostras metalograacuteficas

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POLIacuteMERO

Elastocircmero

Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)

Cadeia de moleacuteculas de um

elastocircmero

(a) no estado natildeo-deformado

(livre de tensotildees)

(b) deformado elasticamente

em resposta a uma tensatildeo s

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POLIacuteMERO

Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo

ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia

agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica

PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez

ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo

CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero

RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade

Aditivos para Poliacutemeros

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POLIacuteMERO

Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV

Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de

borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado

fluido

Sem ou com aquecimento

Sem ou com pressatildeo

Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido

Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas

Moldagem por Compressatildeo

1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde

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POLIacuteMERO

Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara

de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com

poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria

complexa

Moldagem por Transferecircncia

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POLIacuteMERO

1 Molde eacute fechado

2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde

3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute

alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute

que o moldado tenha atingido temperatura que permita

sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees

4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo

(1)

(2) (3)

(4)

Moldagem por Injeccedilatildeo

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POLIacuteMERO

1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado

2 O material fundido eacute compactado e conformado

3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz

4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua

Moldagem por Extrusatildeo

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POLIacuteMERO

1 Processo descontiacutenuo

2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas

3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no

interior de uma preacute forma (tubo)

geralmente obtido por extrusatildeo inserida

no molde

4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na

industria de embalagens

Ex frascos garrafas brinquedos volumosos

Moldagem por Insuflaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do

elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias

bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo

bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e

resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa

Processo de Vulcanizaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a

solventes aquecidos

- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam

pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo

Modelagem por Fiaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel

bull Polimetilmetacrilato (PMMA)

Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito

Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular

bull Politetrafluoretileno

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

Implante mamaacuterioEspumas

Telhas

bull Poliuretano

- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute

recomendado como material isolante)

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliamida (Naylon)

- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e

hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policloreto de Vinila (PVC)

- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de

tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica

- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do

cloro

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliestireno (PS)

- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Polietileno (PE)

- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliproprileno (PP)

- Baixo custo

- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo

- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policarbonato (PC)

- Semelhante ao vidro (transparecircncia)

- Excelente resistecircncia ao impacto

- Excelente propriedades mecacircnicas

- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama

- Bom isolamento teacutermico

- Boa usinabilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Klevar ndash DuPont

Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo

- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

Page 5: Estruturas Poliméricas (Capítulo 15) Características ... · Clique para editar o estilo do título mestre 17/06/2011 Paulo Emílio Valadão de Miranda | Professor Titular UFRJ

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POLIacuteMERO

Macromoleacuteculas

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POLIacuteMERO

De onde vem os poliacutemeros

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POLIacuteMERO

Polimerizaccedilatildeo

Os monocircmeros reagem entre si formando uma longa sequecircncia de unidades repetitivas (meros) Os

mecanismos de polimerizaccedilatildeo podem ser classificados em adiccedilatildeo e condensaccedilatildeo

Polimerizaccedilatildeo por adiccedilatildeo (por reaccedilatildeo em cadeia)

1) Iniciaccedilatildeo formaccedilatildeo de siacutetio reativo a

partir de uma espeacutecieiniciadora (ou catalisadora) e

monocircmero

Curiosidade periacuteodo para desenvolver uma moleacutecula com 1000unidades mero eacute da ordem de 10-3s

2) Propagaccedilatildeo da reaccedilatildeo crescimento linear da moleacutecula

3) Terminaccedilatildeo da reaccedilatildeo desativaccedilatildeo do siacutetio reativo

C

H

C

H

H H

R C

H H

C

H H

+ R

C

H H

C

H H

C

H

C

H

H H

C

H H

C

H H

C H

C

H

H H

R + R

Ex Polipropileno cloreto de polivinila e poliestireno

C

H H

C

H H

C

H

C

H

H H

C

H H

C

H H

C

H H

C

H H

C

H H

C

H H

R

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POLIacuteMERO

Polimerizaccedilatildeo

Polimerizaccedilatildeo por condensaccedilatildeo (ou reaccedilatildeo em estaacutegios) neste processo as reaccedilotildees

quiacutemicas intermoleculares ocorrem por etapas e em geral envolvem mais de um tipo de

monocircmero Etileno glicol Aacutecido adiacutepico

Polieacutester

Esse processo se repete sucessivamente produzindo neste caso uma moleacutecula linear e um

sobproduto de peso molecular pequeno

Ex Polieacutester naacuteilon e policarbonato

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POLIacuteMERO

Alguns exemplos

Unidade mero Unidade mero

Cloreto de polivinila

(PVC)

Polipropileno

(PP)

Unidade mero

Politetrafluoroetileno

(PTFE) Teflon

C

F F

C

F

C

F F

C

FF F

C

H H

C

H Cl

C

H H

C

H Cl

C

H

H

C

H H

C

H

C

H H

C C

H

HCH3 H CH

3

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POLIacuteMERO

Fenol-formaldeiacutedo(Baquelite)

Poliestireno (PS)

Alguns exemplos

H

C C

H

H

C

CH3

H

C

C O CH3

O

H

Polimetil metacrilato (PMMA)

OH

CH2

CH2

CH2

Poliexametilenoadipamida (naacuteilon)

Polietileno tereftalato(PET)

N

H

C

H H

C

H

N

H

C

H

C

O O

C

O

C O C

O

C

H

H

H

H

O

O C

CH3

CH3

O C

O

Policarbonato

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POLIacuteMERO

Peso molecular

Mn = peso molecular meacutedio pelo nuacutemero de moleacuteculas

Mi = peso molecular meacutedio da faixa de tamanhos i

xi = fraccedilatildeo do nuacutemero total das cadeias que se encontram dentro da faixa de tamanhos correspondentes

Mp = peso molecular meacutedio pelo peso

wi = fraccedilatildeo em peso das moleacuteculas dentro do mesmo intervalo de tamanhos

Grau de Polimerizaccedilatildeo Representa a quantidade meacutedia de meros existentes numa moleacutecula (tamanho meacutedio da cadeia)

m

Mn n

n m

Mn

p

p m = peso molecular do mero

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POLIacuteMERO

Forma molecular

Macromoleacutecula contendo espirais

torccedilotildees e dobras aleatoacuterias produzidas

por torccedilatildeo e rotaccedilotildees das ligaccedilotildees da

cadeia em trecircs dimensotildees

Modelo Tridimensional do Polietileno Confere ao poliacutemero caracteriacutestica elaacutestica

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POLIacuteMERO

Estrutura molecular

LinearRamificado

Ligaccedilotildees Cruzadas

Em rede

Unidade mero

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POLIacuteMERO

Copoliacutemeros

bull Homopoliacutemero poliacutemero derivado de apenas uma espeacutecie de monocircmero

bull Copoliacutemero poliacutemero derivado de duas ou mais espeacutecies de monocircmero

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POLIacuteMERO

Cristalinidade em Poliacutemeros Modelo miceacutelio

bull O arranjo atocircmico em poliacutemeros eacute mais complexo do que em metais e ceracircmicas

bull Os poliacutemeros satildeo geralmente parcialmente cristalinos com regiotildees cristalinas dispersas em uma matriz

amorfaRegiatildeo com alta cristalinidade

Regiatildeo amorfa

Arranjo de cadeias moleculares em uma ceacutelula unitaacuteria para o polietileno

Possiacuteveis rotaccedilotildees e torccedilotildees em torno de ligaccedilotildees

simples podem levar agrave formaccedilatildeo de cadeias

polimeacutericas natildeo necessariamente retiliacuteneas

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POLIacuteMERO

O grau de cristalinidade eacute definido por

Quanto mais cristalino maior a densidade a resistecircncia mecacircnica a resistecircncia agrave dissoluccedilatildeo e ao amolecimento pelo calor

Taxa de resfriamento durante a solidificaccedilatildeo tempo eacute necessaacuterio para as cadeias se moverem e se alinharem em uma estrutura cristalina

Complexidade do mero quanto mais complexo o mero menos cristalino o poliacutemero

Configuraccedilatildeo da cadeia poliacutemero lineares cristalizam com facilidade ramificaccedilotildees inibem a cristalizaccedilatildeo poliacutemeros em rede satildeo quase totalmente amorfos e satildeo possiacuteveis vaacuterios graus de cristalinidade para poliacutemeros com ligaccedilotildees cruzadas

Copolimerizaccedilatildeo se os meros se arranjam mais regularmente satildeo mais faacuteceis de cristalizar Ex Copoliacutemeros em bloco e alternados cristalizam mais facilmente que os aleatoacuterios ou por enxerto

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POLIacuteMERO

Estrutura Cristalina Esferuliacutetica

Cristalizaccedilatildeo a partir do material fundido

Cristalizaccedilatildeo se inicia em nuacutecleos individuais e se

desenvolve radialmente formando os esferulitos

Esferulitos diferentes graus de perfeiccedilatildeo e

tamanhos

Cruz de malta

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POLIacuteMERO

Esferulitos

bull Entre as lamelas cristalinas haacute regiotildees desordenadas denominadas regiotildees amorfas

bull Uma cadeia polimeacutericas pode estar parcialmente em uma lamela cristalina e

parcialmente em um estado amorfo Algumas cadeias comeccedilam em uma lamela cruza

a regiatildeo amorfa e entatildeo se juntam a outra lamela Estas cadeias satildeo denominadas

ldquomoleacuteculas de amarraccedilatildeordquo

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POLIacuteMERO

Caracteriacutesticas Mecacircnicas e Termomecacircnicas

Comportamento Tensatildeo x Deformaccedilatildeo

Satildeo encontrados 3 tipos de comportamento tensatildeo x deformaccedilatildeo

- Poliacutemero fraacutegil sofre fratura enquanto se deforma

elasticamente

- Poliacutemero plaacutestico a deformaccedilatildeo inicial eacute elaacutestica

seguida de escoamento e por uma regiatildeo de

deformaccedilatildeo plaacutestica (semelhante aos metais)

- Poliacutemero elaacutestico deformaccedilatildeo totalmente

elaacutestica essa elasticidade tiacutepica da borracha

grandes deformaccedilotildees recuperaacuteveis satildeo produzidas

mesmo sob pequenos niacuteveis de tensatildeo

(apresentada pelos elastocircmeros)

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POLIacuteMERO

Comportamento mecacircnico dos poliacutemeros

Moacutedulo de elasticidade (moacutedulo de traccedilatildeo) tensatildeodeformaccedilatildeo

7MPa 4GPaPoliacutemeros

Elaacutesticos Riacutegidos

48GPa 410GPaMetais

Ductibilidade eacute o alongamento percentual

Limite de escoamento (poliacutemeros plaacutestico) eacute o valor maacuteximo da curva y

Limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo tensatildeo na qual a fratura ocorre TS (pode ser maior ou menor que y)

Poliacutemeros Maacutex de 100MPa

Ligas metaacutelicas Maacutex de 4100GPa

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POLIacuteMERO

Variaccedilatildeo do Comportamento mecacircnico com a temperatura

Influecircncia da temperatura sobre as propriedades mecacircnicas do PMMA

Variaccedilotildees que se observa com a temperatura

bull Diminuiccedilatildeo do moacutedulo de

elasticidadebull Diminuiccedilatildeo do limite de

resistecircncia agrave traccedilatildeo

bull Aumento do alongamento agrave rotura (melhora a ductibilidade)

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POLIacuteMERO

Mecanismo de Deformaccedilatildeo Plaacutestica

1 Duas lamelas e

material amorfo

interlamelar amorfo

interlamelar antes de

aplicar uma deformaccedilatildeo

2 As cadeias nas

regiotildees amorfas

deslizam umas

contra as outras e

se alinham na

direccedilatildeo do

carregamento

3 Alinhamento das

lamelas de cadeias

de poliacutemero

durante a segunda

fase da deformaccedilatildeo

4 Separaccedilatildeo de

blocos cristalinos

das lamelas

durante a terceira

fase

5 Orientaccedilatildeo dos

segmentos cristalinos e

das cadeias de ligaccedilatildeo

ao longo do eixo de

traccedilatildeo na fase final da

deformaccedilatildeo

Deformaccedilatildeo de poliacutemeros semicristalinos

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova

1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo

3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo

Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2

1

3

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo

bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade

Aumento do peso molecular

bull aumenta o LRT

Aumento do grau de cristalinidade

bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)

O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute

uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de

traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos

bull Tratamento teacutermico

-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de

escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para

materiais metaacutelicos

- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de

orientaccedilatildeo da cadeia

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POLIacuteMERO

Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas

caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)

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POLIacuteMERO

Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea

Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida

ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular

altamente aleatoacuteria

Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura

definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em

termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf

Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um

liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada

caracteriacutestica do estado liacutequido

Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas

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POLIacuteMERO

Fatores que Influenciam a Tf e Tv

Flexibilidade da cadeia principal

Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o

poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf

Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf

1) Tamanho e tipo dos grupos laterais

2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)

3) Grupo aromaacutetico

4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia

5) Maior peso molecular

6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo

Grupo lateral volumoso

C

H

C

H

H CH3

C

H

C

H

H H

Tf= 175degCTf= 115degC

Grupo lateral polar

C

H

C

H

H Cl

C

H

C

H

H H

Tf= 212degCTf= 115degC

Tv= -18degC

C

H

C

H

H

Tv= 100degC

Tv= 87degC

C

H

C

H

H CH3

Tv= -18degC

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termoplaacutesticos

bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem

quando satildeo resfriados)

bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis

bull Materiais moles e duacutecteis

bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)

bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)

Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)

PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termofixos

bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)

bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em

alta temperatura

bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura

bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo

do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis

Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de

amostras metalograacuteficas

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POLIacuteMERO

Elastocircmero

Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)

Cadeia de moleacuteculas de um

elastocircmero

(a) no estado natildeo-deformado

(livre de tensotildees)

(b) deformado elasticamente

em resposta a uma tensatildeo s

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POLIacuteMERO

Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo

ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia

agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica

PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez

ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo

CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero

RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade

Aditivos para Poliacutemeros

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POLIacuteMERO

Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV

Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de

borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado

fluido

Sem ou com aquecimento

Sem ou com pressatildeo

Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido

Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas

Moldagem por Compressatildeo

1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde

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POLIacuteMERO

Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara

de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com

poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria

complexa

Moldagem por Transferecircncia

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POLIacuteMERO

1 Molde eacute fechado

2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde

3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute

alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute

que o moldado tenha atingido temperatura que permita

sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees

4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo

(1)

(2) (3)

(4)

Moldagem por Injeccedilatildeo

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POLIacuteMERO

1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado

2 O material fundido eacute compactado e conformado

3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz

4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua

Moldagem por Extrusatildeo

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POLIacuteMERO

1 Processo descontiacutenuo

2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas

3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no

interior de uma preacute forma (tubo)

geralmente obtido por extrusatildeo inserida

no molde

4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na

industria de embalagens

Ex frascos garrafas brinquedos volumosos

Moldagem por Insuflaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do

elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias

bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo

bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e

resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa

Processo de Vulcanizaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a

solventes aquecidos

- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam

pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo

Modelagem por Fiaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel

bull Polimetilmetacrilato (PMMA)

Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito

Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular

bull Politetrafluoretileno

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

Implante mamaacuterioEspumas

Telhas

bull Poliuretano

- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute

recomendado como material isolante)

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliamida (Naylon)

- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e

hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policloreto de Vinila (PVC)

- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de

tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica

- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do

cloro

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliestireno (PS)

- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Polietileno (PE)

- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliproprileno (PP)

- Baixo custo

- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo

- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policarbonato (PC)

- Semelhante ao vidro (transparecircncia)

- Excelente resistecircncia ao impacto

- Excelente propriedades mecacircnicas

- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama

- Bom isolamento teacutermico

- Boa usinabilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Klevar ndash DuPont

Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo

- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

Page 6: Estruturas Poliméricas (Capítulo 15) Características ... · Clique para editar o estilo do título mestre 17/06/2011 Paulo Emílio Valadão de Miranda | Professor Titular UFRJ

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POLIacuteMERO

De onde vem os poliacutemeros

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POLIacuteMERO

Polimerizaccedilatildeo

Os monocircmeros reagem entre si formando uma longa sequecircncia de unidades repetitivas (meros) Os

mecanismos de polimerizaccedilatildeo podem ser classificados em adiccedilatildeo e condensaccedilatildeo

Polimerizaccedilatildeo por adiccedilatildeo (por reaccedilatildeo em cadeia)

1) Iniciaccedilatildeo formaccedilatildeo de siacutetio reativo a

partir de uma espeacutecieiniciadora (ou catalisadora) e

monocircmero

Curiosidade periacuteodo para desenvolver uma moleacutecula com 1000unidades mero eacute da ordem de 10-3s

2) Propagaccedilatildeo da reaccedilatildeo crescimento linear da moleacutecula

3) Terminaccedilatildeo da reaccedilatildeo desativaccedilatildeo do siacutetio reativo

C

H

C

H

H H

R C

H H

C

H H

+ R

C

H H

C

H H

C

H

C

H

H H

C

H H

C

H H

C H

C

H

H H

R + R

Ex Polipropileno cloreto de polivinila e poliestireno

C

H H

C

H H

C

H

C

H

H H

C

H H

C

H H

C

H H

C

H H

C

H H

C

H H

R

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POLIacuteMERO

Polimerizaccedilatildeo

Polimerizaccedilatildeo por condensaccedilatildeo (ou reaccedilatildeo em estaacutegios) neste processo as reaccedilotildees

quiacutemicas intermoleculares ocorrem por etapas e em geral envolvem mais de um tipo de

monocircmero Etileno glicol Aacutecido adiacutepico

Polieacutester

Esse processo se repete sucessivamente produzindo neste caso uma moleacutecula linear e um

sobproduto de peso molecular pequeno

Ex Polieacutester naacuteilon e policarbonato

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POLIacuteMERO

Alguns exemplos

Unidade mero Unidade mero

Cloreto de polivinila

(PVC)

Polipropileno

(PP)

Unidade mero

Politetrafluoroetileno

(PTFE) Teflon

C

F F

C

F

C

F F

C

FF F

C

H H

C

H Cl

C

H H

C

H Cl

C

H

H

C

H H

C

H

C

H H

C C

H

HCH3 H CH

3

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POLIacuteMERO

Fenol-formaldeiacutedo(Baquelite)

Poliestireno (PS)

Alguns exemplos

H

C C

H

H

C

CH3

H

C

C O CH3

O

H

Polimetil metacrilato (PMMA)

OH

CH2

CH2

CH2

Poliexametilenoadipamida (naacuteilon)

Polietileno tereftalato(PET)

N

H

C

H H

C

H

N

H

C

H

C

O O

C

O

C O C

O

C

H

H

H

H

O

O C

CH3

CH3

O C

O

Policarbonato

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POLIacuteMERO

Peso molecular

Mn = peso molecular meacutedio pelo nuacutemero de moleacuteculas

Mi = peso molecular meacutedio da faixa de tamanhos i

xi = fraccedilatildeo do nuacutemero total das cadeias que se encontram dentro da faixa de tamanhos correspondentes

Mp = peso molecular meacutedio pelo peso

wi = fraccedilatildeo em peso das moleacuteculas dentro do mesmo intervalo de tamanhos

Grau de Polimerizaccedilatildeo Representa a quantidade meacutedia de meros existentes numa moleacutecula (tamanho meacutedio da cadeia)

m

Mn n

n m

Mn

p

p m = peso molecular do mero

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POLIacuteMERO

Forma molecular

Macromoleacutecula contendo espirais

torccedilotildees e dobras aleatoacuterias produzidas

por torccedilatildeo e rotaccedilotildees das ligaccedilotildees da

cadeia em trecircs dimensotildees

Modelo Tridimensional do Polietileno Confere ao poliacutemero caracteriacutestica elaacutestica

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POLIacuteMERO

Estrutura molecular

LinearRamificado

Ligaccedilotildees Cruzadas

Em rede

Unidade mero

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POLIacuteMERO

Copoliacutemeros

bull Homopoliacutemero poliacutemero derivado de apenas uma espeacutecie de monocircmero

bull Copoliacutemero poliacutemero derivado de duas ou mais espeacutecies de monocircmero

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POLIacuteMERO

Cristalinidade em Poliacutemeros Modelo miceacutelio

bull O arranjo atocircmico em poliacutemeros eacute mais complexo do que em metais e ceracircmicas

bull Os poliacutemeros satildeo geralmente parcialmente cristalinos com regiotildees cristalinas dispersas em uma matriz

amorfaRegiatildeo com alta cristalinidade

Regiatildeo amorfa

Arranjo de cadeias moleculares em uma ceacutelula unitaacuteria para o polietileno

Possiacuteveis rotaccedilotildees e torccedilotildees em torno de ligaccedilotildees

simples podem levar agrave formaccedilatildeo de cadeias

polimeacutericas natildeo necessariamente retiliacuteneas

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POLIacuteMERO

O grau de cristalinidade eacute definido por

Quanto mais cristalino maior a densidade a resistecircncia mecacircnica a resistecircncia agrave dissoluccedilatildeo e ao amolecimento pelo calor

Taxa de resfriamento durante a solidificaccedilatildeo tempo eacute necessaacuterio para as cadeias se moverem e se alinharem em uma estrutura cristalina

Complexidade do mero quanto mais complexo o mero menos cristalino o poliacutemero

Configuraccedilatildeo da cadeia poliacutemero lineares cristalizam com facilidade ramificaccedilotildees inibem a cristalizaccedilatildeo poliacutemeros em rede satildeo quase totalmente amorfos e satildeo possiacuteveis vaacuterios graus de cristalinidade para poliacutemeros com ligaccedilotildees cruzadas

Copolimerizaccedilatildeo se os meros se arranjam mais regularmente satildeo mais faacuteceis de cristalizar Ex Copoliacutemeros em bloco e alternados cristalizam mais facilmente que os aleatoacuterios ou por enxerto

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POLIacuteMERO

Estrutura Cristalina Esferuliacutetica

Cristalizaccedilatildeo a partir do material fundido

Cristalizaccedilatildeo se inicia em nuacutecleos individuais e se

desenvolve radialmente formando os esferulitos

Esferulitos diferentes graus de perfeiccedilatildeo e

tamanhos

Cruz de malta

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POLIacuteMERO

Esferulitos

bull Entre as lamelas cristalinas haacute regiotildees desordenadas denominadas regiotildees amorfas

bull Uma cadeia polimeacutericas pode estar parcialmente em uma lamela cristalina e

parcialmente em um estado amorfo Algumas cadeias comeccedilam em uma lamela cruza

a regiatildeo amorfa e entatildeo se juntam a outra lamela Estas cadeias satildeo denominadas

ldquomoleacuteculas de amarraccedilatildeordquo

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POLIacuteMERO

Caracteriacutesticas Mecacircnicas e Termomecacircnicas

Comportamento Tensatildeo x Deformaccedilatildeo

Satildeo encontrados 3 tipos de comportamento tensatildeo x deformaccedilatildeo

- Poliacutemero fraacutegil sofre fratura enquanto se deforma

elasticamente

- Poliacutemero plaacutestico a deformaccedilatildeo inicial eacute elaacutestica

seguida de escoamento e por uma regiatildeo de

deformaccedilatildeo plaacutestica (semelhante aos metais)

- Poliacutemero elaacutestico deformaccedilatildeo totalmente

elaacutestica essa elasticidade tiacutepica da borracha

grandes deformaccedilotildees recuperaacuteveis satildeo produzidas

mesmo sob pequenos niacuteveis de tensatildeo

(apresentada pelos elastocircmeros)

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POLIacuteMERO

Comportamento mecacircnico dos poliacutemeros

Moacutedulo de elasticidade (moacutedulo de traccedilatildeo) tensatildeodeformaccedilatildeo

7MPa 4GPaPoliacutemeros

Elaacutesticos Riacutegidos

48GPa 410GPaMetais

Ductibilidade eacute o alongamento percentual

Limite de escoamento (poliacutemeros plaacutestico) eacute o valor maacuteximo da curva y

Limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo tensatildeo na qual a fratura ocorre TS (pode ser maior ou menor que y)

Poliacutemeros Maacutex de 100MPa

Ligas metaacutelicas Maacutex de 4100GPa

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POLIacuteMERO

Variaccedilatildeo do Comportamento mecacircnico com a temperatura

Influecircncia da temperatura sobre as propriedades mecacircnicas do PMMA

Variaccedilotildees que se observa com a temperatura

bull Diminuiccedilatildeo do moacutedulo de

elasticidadebull Diminuiccedilatildeo do limite de

resistecircncia agrave traccedilatildeo

bull Aumento do alongamento agrave rotura (melhora a ductibilidade)

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POLIacuteMERO

Mecanismo de Deformaccedilatildeo Plaacutestica

1 Duas lamelas e

material amorfo

interlamelar amorfo

interlamelar antes de

aplicar uma deformaccedilatildeo

2 As cadeias nas

regiotildees amorfas

deslizam umas

contra as outras e

se alinham na

direccedilatildeo do

carregamento

3 Alinhamento das

lamelas de cadeias

de poliacutemero

durante a segunda

fase da deformaccedilatildeo

4 Separaccedilatildeo de

blocos cristalinos

das lamelas

durante a terceira

fase

5 Orientaccedilatildeo dos

segmentos cristalinos e

das cadeias de ligaccedilatildeo

ao longo do eixo de

traccedilatildeo na fase final da

deformaccedilatildeo

Deformaccedilatildeo de poliacutemeros semicristalinos

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova

1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo

3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo

Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2

1

3

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo

bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade

Aumento do peso molecular

bull aumenta o LRT

Aumento do grau de cristalinidade

bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)

O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute

uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de

traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos

bull Tratamento teacutermico

-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de

escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para

materiais metaacutelicos

- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de

orientaccedilatildeo da cadeia

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POLIacuteMERO

Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas

caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)

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POLIacuteMERO

Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea

Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida

ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular

altamente aleatoacuteria

Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura

definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em

termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf

Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um

liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada

caracteriacutestica do estado liacutequido

Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas

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POLIacuteMERO

Fatores que Influenciam a Tf e Tv

Flexibilidade da cadeia principal

Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o

poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf

Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf

1) Tamanho e tipo dos grupos laterais

2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)

3) Grupo aromaacutetico

4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia

5) Maior peso molecular

6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo

Grupo lateral volumoso

C

H

C

H

H CH3

C

H

C

H

H H

Tf= 175degCTf= 115degC

Grupo lateral polar

C

H

C

H

H Cl

C

H

C

H

H H

Tf= 212degCTf= 115degC

Tv= -18degC

C

H

C

H

H

Tv= 100degC

Tv= 87degC

C

H

C

H

H CH3

Tv= -18degC

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termoplaacutesticos

bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem

quando satildeo resfriados)

bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis

bull Materiais moles e duacutecteis

bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)

bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)

Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)

PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termofixos

bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)

bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em

alta temperatura

bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura

bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo

do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis

Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de

amostras metalograacuteficas

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POLIacuteMERO

Elastocircmero

Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)

Cadeia de moleacuteculas de um

elastocircmero

(a) no estado natildeo-deformado

(livre de tensotildees)

(b) deformado elasticamente

em resposta a uma tensatildeo s

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POLIacuteMERO

Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo

ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia

agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica

PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez

ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo

CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero

RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade

Aditivos para Poliacutemeros

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POLIacuteMERO

Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV

Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de

borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado

fluido

Sem ou com aquecimento

Sem ou com pressatildeo

Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido

Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas

Moldagem por Compressatildeo

1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde

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POLIacuteMERO

Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara

de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com

poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria

complexa

Moldagem por Transferecircncia

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POLIacuteMERO

1 Molde eacute fechado

2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde

3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute

alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute

que o moldado tenha atingido temperatura que permita

sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees

4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo

(1)

(2) (3)

(4)

Moldagem por Injeccedilatildeo

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POLIacuteMERO

1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado

2 O material fundido eacute compactado e conformado

3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz

4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua

Moldagem por Extrusatildeo

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POLIacuteMERO

1 Processo descontiacutenuo

2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas

3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no

interior de uma preacute forma (tubo)

geralmente obtido por extrusatildeo inserida

no molde

4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na

industria de embalagens

Ex frascos garrafas brinquedos volumosos

Moldagem por Insuflaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do

elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias

bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo

bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e

resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa

Processo de Vulcanizaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a

solventes aquecidos

- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam

pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo

Modelagem por Fiaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel

bull Polimetilmetacrilato (PMMA)

Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito

Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular

bull Politetrafluoretileno

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

Implante mamaacuterioEspumas

Telhas

bull Poliuretano

- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute

recomendado como material isolante)

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliamida (Naylon)

- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e

hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policloreto de Vinila (PVC)

- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de

tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica

- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do

cloro

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliestireno (PS)

- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Polietileno (PE)

- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliproprileno (PP)

- Baixo custo

- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo

- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policarbonato (PC)

- Semelhante ao vidro (transparecircncia)

- Excelente resistecircncia ao impacto

- Excelente propriedades mecacircnicas

- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama

- Bom isolamento teacutermico

- Boa usinabilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Klevar ndash DuPont

Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo

- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

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POLIacuteMERO

Polimerizaccedilatildeo

Os monocircmeros reagem entre si formando uma longa sequecircncia de unidades repetitivas (meros) Os

mecanismos de polimerizaccedilatildeo podem ser classificados em adiccedilatildeo e condensaccedilatildeo

Polimerizaccedilatildeo por adiccedilatildeo (por reaccedilatildeo em cadeia)

1) Iniciaccedilatildeo formaccedilatildeo de siacutetio reativo a

partir de uma espeacutecieiniciadora (ou catalisadora) e

monocircmero

Curiosidade periacuteodo para desenvolver uma moleacutecula com 1000unidades mero eacute da ordem de 10-3s

2) Propagaccedilatildeo da reaccedilatildeo crescimento linear da moleacutecula

3) Terminaccedilatildeo da reaccedilatildeo desativaccedilatildeo do siacutetio reativo

C

H

C

H

H H

R C

H H

C

H H

+ R

C

H H

C

H H

C

H

C

H

H H

C

H H

C

H H

C H

C

H

H H

R + R

Ex Polipropileno cloreto de polivinila e poliestireno

C

H H

C

H H

C

H

C

H

H H

C

H H

C

H H

C

H H

C

H H

C

H H

C

H H

R

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POLIacuteMERO

Polimerizaccedilatildeo

Polimerizaccedilatildeo por condensaccedilatildeo (ou reaccedilatildeo em estaacutegios) neste processo as reaccedilotildees

quiacutemicas intermoleculares ocorrem por etapas e em geral envolvem mais de um tipo de

monocircmero Etileno glicol Aacutecido adiacutepico

Polieacutester

Esse processo se repete sucessivamente produzindo neste caso uma moleacutecula linear e um

sobproduto de peso molecular pequeno

Ex Polieacutester naacuteilon e policarbonato

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POLIacuteMERO

Alguns exemplos

Unidade mero Unidade mero

Cloreto de polivinila

(PVC)

Polipropileno

(PP)

Unidade mero

Politetrafluoroetileno

(PTFE) Teflon

C

F F

C

F

C

F F

C

FF F

C

H H

C

H Cl

C

H H

C

H Cl

C

H

H

C

H H

C

H

C

H H

C C

H

HCH3 H CH

3

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POLIacuteMERO

Fenol-formaldeiacutedo(Baquelite)

Poliestireno (PS)

Alguns exemplos

H

C C

H

H

C

CH3

H

C

C O CH3

O

H

Polimetil metacrilato (PMMA)

OH

CH2

CH2

CH2

Poliexametilenoadipamida (naacuteilon)

Polietileno tereftalato(PET)

N

H

C

H H

C

H

N

H

C

H

C

O O

C

O

C O C

O

C

H

H

H

H

O

O C

CH3

CH3

O C

O

Policarbonato

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POLIacuteMERO

Peso molecular

Mn = peso molecular meacutedio pelo nuacutemero de moleacuteculas

Mi = peso molecular meacutedio da faixa de tamanhos i

xi = fraccedilatildeo do nuacutemero total das cadeias que se encontram dentro da faixa de tamanhos correspondentes

Mp = peso molecular meacutedio pelo peso

wi = fraccedilatildeo em peso das moleacuteculas dentro do mesmo intervalo de tamanhos

Grau de Polimerizaccedilatildeo Representa a quantidade meacutedia de meros existentes numa moleacutecula (tamanho meacutedio da cadeia)

m

Mn n

n m

Mn

p

p m = peso molecular do mero

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POLIacuteMERO

Forma molecular

Macromoleacutecula contendo espirais

torccedilotildees e dobras aleatoacuterias produzidas

por torccedilatildeo e rotaccedilotildees das ligaccedilotildees da

cadeia em trecircs dimensotildees

Modelo Tridimensional do Polietileno Confere ao poliacutemero caracteriacutestica elaacutestica

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POLIacuteMERO

Estrutura molecular

LinearRamificado

Ligaccedilotildees Cruzadas

Em rede

Unidade mero

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POLIacuteMERO

Copoliacutemeros

bull Homopoliacutemero poliacutemero derivado de apenas uma espeacutecie de monocircmero

bull Copoliacutemero poliacutemero derivado de duas ou mais espeacutecies de monocircmero

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POLIacuteMERO

Cristalinidade em Poliacutemeros Modelo miceacutelio

bull O arranjo atocircmico em poliacutemeros eacute mais complexo do que em metais e ceracircmicas

bull Os poliacutemeros satildeo geralmente parcialmente cristalinos com regiotildees cristalinas dispersas em uma matriz

amorfaRegiatildeo com alta cristalinidade

Regiatildeo amorfa

Arranjo de cadeias moleculares em uma ceacutelula unitaacuteria para o polietileno

Possiacuteveis rotaccedilotildees e torccedilotildees em torno de ligaccedilotildees

simples podem levar agrave formaccedilatildeo de cadeias

polimeacutericas natildeo necessariamente retiliacuteneas

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POLIacuteMERO

O grau de cristalinidade eacute definido por

Quanto mais cristalino maior a densidade a resistecircncia mecacircnica a resistecircncia agrave dissoluccedilatildeo e ao amolecimento pelo calor

Taxa de resfriamento durante a solidificaccedilatildeo tempo eacute necessaacuterio para as cadeias se moverem e se alinharem em uma estrutura cristalina

Complexidade do mero quanto mais complexo o mero menos cristalino o poliacutemero

Configuraccedilatildeo da cadeia poliacutemero lineares cristalizam com facilidade ramificaccedilotildees inibem a cristalizaccedilatildeo poliacutemeros em rede satildeo quase totalmente amorfos e satildeo possiacuteveis vaacuterios graus de cristalinidade para poliacutemeros com ligaccedilotildees cruzadas

Copolimerizaccedilatildeo se os meros se arranjam mais regularmente satildeo mais faacuteceis de cristalizar Ex Copoliacutemeros em bloco e alternados cristalizam mais facilmente que os aleatoacuterios ou por enxerto

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POLIacuteMERO

Estrutura Cristalina Esferuliacutetica

Cristalizaccedilatildeo a partir do material fundido

Cristalizaccedilatildeo se inicia em nuacutecleos individuais e se

desenvolve radialmente formando os esferulitos

Esferulitos diferentes graus de perfeiccedilatildeo e

tamanhos

Cruz de malta

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POLIacuteMERO

Esferulitos

bull Entre as lamelas cristalinas haacute regiotildees desordenadas denominadas regiotildees amorfas

bull Uma cadeia polimeacutericas pode estar parcialmente em uma lamela cristalina e

parcialmente em um estado amorfo Algumas cadeias comeccedilam em uma lamela cruza

a regiatildeo amorfa e entatildeo se juntam a outra lamela Estas cadeias satildeo denominadas

ldquomoleacuteculas de amarraccedilatildeordquo

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POLIacuteMERO

Caracteriacutesticas Mecacircnicas e Termomecacircnicas

Comportamento Tensatildeo x Deformaccedilatildeo

Satildeo encontrados 3 tipos de comportamento tensatildeo x deformaccedilatildeo

- Poliacutemero fraacutegil sofre fratura enquanto se deforma

elasticamente

- Poliacutemero plaacutestico a deformaccedilatildeo inicial eacute elaacutestica

seguida de escoamento e por uma regiatildeo de

deformaccedilatildeo plaacutestica (semelhante aos metais)

- Poliacutemero elaacutestico deformaccedilatildeo totalmente

elaacutestica essa elasticidade tiacutepica da borracha

grandes deformaccedilotildees recuperaacuteveis satildeo produzidas

mesmo sob pequenos niacuteveis de tensatildeo

(apresentada pelos elastocircmeros)

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POLIacuteMERO

Comportamento mecacircnico dos poliacutemeros

Moacutedulo de elasticidade (moacutedulo de traccedilatildeo) tensatildeodeformaccedilatildeo

7MPa 4GPaPoliacutemeros

Elaacutesticos Riacutegidos

48GPa 410GPaMetais

Ductibilidade eacute o alongamento percentual

Limite de escoamento (poliacutemeros plaacutestico) eacute o valor maacuteximo da curva y

Limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo tensatildeo na qual a fratura ocorre TS (pode ser maior ou menor que y)

Poliacutemeros Maacutex de 100MPa

Ligas metaacutelicas Maacutex de 4100GPa

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POLIacuteMERO

Variaccedilatildeo do Comportamento mecacircnico com a temperatura

Influecircncia da temperatura sobre as propriedades mecacircnicas do PMMA

Variaccedilotildees que se observa com a temperatura

bull Diminuiccedilatildeo do moacutedulo de

elasticidadebull Diminuiccedilatildeo do limite de

resistecircncia agrave traccedilatildeo

bull Aumento do alongamento agrave rotura (melhora a ductibilidade)

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POLIacuteMERO

Mecanismo de Deformaccedilatildeo Plaacutestica

1 Duas lamelas e

material amorfo

interlamelar amorfo

interlamelar antes de

aplicar uma deformaccedilatildeo

2 As cadeias nas

regiotildees amorfas

deslizam umas

contra as outras e

se alinham na

direccedilatildeo do

carregamento

3 Alinhamento das

lamelas de cadeias

de poliacutemero

durante a segunda

fase da deformaccedilatildeo

4 Separaccedilatildeo de

blocos cristalinos

das lamelas

durante a terceira

fase

5 Orientaccedilatildeo dos

segmentos cristalinos e

das cadeias de ligaccedilatildeo

ao longo do eixo de

traccedilatildeo na fase final da

deformaccedilatildeo

Deformaccedilatildeo de poliacutemeros semicristalinos

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova

1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo

3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo

Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2

1

3

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo

bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade

Aumento do peso molecular

bull aumenta o LRT

Aumento do grau de cristalinidade

bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)

O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute

uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de

traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos

bull Tratamento teacutermico

-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de

escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para

materiais metaacutelicos

- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de

orientaccedilatildeo da cadeia

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POLIacuteMERO

Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas

caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)

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POLIacuteMERO

Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea

Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida

ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular

altamente aleatoacuteria

Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura

definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em

termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf

Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um

liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada

caracteriacutestica do estado liacutequido

Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas

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POLIacuteMERO

Fatores que Influenciam a Tf e Tv

Flexibilidade da cadeia principal

Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o

poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf

Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf

1) Tamanho e tipo dos grupos laterais

2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)

3) Grupo aromaacutetico

4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia

5) Maior peso molecular

6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo

Grupo lateral volumoso

C

H

C

H

H CH3

C

H

C

H

H H

Tf= 175degCTf= 115degC

Grupo lateral polar

C

H

C

H

H Cl

C

H

C

H

H H

Tf= 212degCTf= 115degC

Tv= -18degC

C

H

C

H

H

Tv= 100degC

Tv= 87degC

C

H

C

H

H CH3

Tv= -18degC

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termoplaacutesticos

bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem

quando satildeo resfriados)

bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis

bull Materiais moles e duacutecteis

bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)

bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)

Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)

PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termofixos

bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)

bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em

alta temperatura

bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura

bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo

do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis

Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de

amostras metalograacuteficas

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POLIacuteMERO

Elastocircmero

Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)

Cadeia de moleacuteculas de um

elastocircmero

(a) no estado natildeo-deformado

(livre de tensotildees)

(b) deformado elasticamente

em resposta a uma tensatildeo s

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POLIacuteMERO

Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo

ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia

agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica

PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez

ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo

CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero

RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade

Aditivos para Poliacutemeros

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POLIacuteMERO

Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV

Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de

borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado

fluido

Sem ou com aquecimento

Sem ou com pressatildeo

Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido

Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas

Moldagem por Compressatildeo

1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde

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POLIacuteMERO

Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara

de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com

poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria

complexa

Moldagem por Transferecircncia

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POLIacuteMERO

1 Molde eacute fechado

2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde

3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute

alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute

que o moldado tenha atingido temperatura que permita

sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees

4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo

(1)

(2) (3)

(4)

Moldagem por Injeccedilatildeo

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POLIacuteMERO

1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado

2 O material fundido eacute compactado e conformado

3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz

4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua

Moldagem por Extrusatildeo

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POLIacuteMERO

1 Processo descontiacutenuo

2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas

3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no

interior de uma preacute forma (tubo)

geralmente obtido por extrusatildeo inserida

no molde

4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na

industria de embalagens

Ex frascos garrafas brinquedos volumosos

Moldagem por Insuflaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do

elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias

bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo

bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e

resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa

Processo de Vulcanizaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a

solventes aquecidos

- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam

pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo

Modelagem por Fiaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel

bull Polimetilmetacrilato (PMMA)

Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito

Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular

bull Politetrafluoretileno

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

Implante mamaacuterioEspumas

Telhas

bull Poliuretano

- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute

recomendado como material isolante)

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliamida (Naylon)

- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e

hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policloreto de Vinila (PVC)

- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de

tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica

- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do

cloro

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliestireno (PS)

- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Polietileno (PE)

- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliproprileno (PP)

- Baixo custo

- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo

- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policarbonato (PC)

- Semelhante ao vidro (transparecircncia)

- Excelente resistecircncia ao impacto

- Excelente propriedades mecacircnicas

- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama

- Bom isolamento teacutermico

- Boa usinabilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Klevar ndash DuPont

Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo

- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

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POLIacuteMERO

Polimerizaccedilatildeo

Polimerizaccedilatildeo por condensaccedilatildeo (ou reaccedilatildeo em estaacutegios) neste processo as reaccedilotildees

quiacutemicas intermoleculares ocorrem por etapas e em geral envolvem mais de um tipo de

monocircmero Etileno glicol Aacutecido adiacutepico

Polieacutester

Esse processo se repete sucessivamente produzindo neste caso uma moleacutecula linear e um

sobproduto de peso molecular pequeno

Ex Polieacutester naacuteilon e policarbonato

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POLIacuteMERO

Alguns exemplos

Unidade mero Unidade mero

Cloreto de polivinila

(PVC)

Polipropileno

(PP)

Unidade mero

Politetrafluoroetileno

(PTFE) Teflon

C

F F

C

F

C

F F

C

FF F

C

H H

C

H Cl

C

H H

C

H Cl

C

H

H

C

H H

C

H

C

H H

C C

H

HCH3 H CH

3

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POLIacuteMERO

Fenol-formaldeiacutedo(Baquelite)

Poliestireno (PS)

Alguns exemplos

H

C C

H

H

C

CH3

H

C

C O CH3

O

H

Polimetil metacrilato (PMMA)

OH

CH2

CH2

CH2

Poliexametilenoadipamida (naacuteilon)

Polietileno tereftalato(PET)

N

H

C

H H

C

H

N

H

C

H

C

O O

C

O

C O C

O

C

H

H

H

H

O

O C

CH3

CH3

O C

O

Policarbonato

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POLIacuteMERO

Peso molecular

Mn = peso molecular meacutedio pelo nuacutemero de moleacuteculas

Mi = peso molecular meacutedio da faixa de tamanhos i

xi = fraccedilatildeo do nuacutemero total das cadeias que se encontram dentro da faixa de tamanhos correspondentes

Mp = peso molecular meacutedio pelo peso

wi = fraccedilatildeo em peso das moleacuteculas dentro do mesmo intervalo de tamanhos

Grau de Polimerizaccedilatildeo Representa a quantidade meacutedia de meros existentes numa moleacutecula (tamanho meacutedio da cadeia)

m

Mn n

n m

Mn

p

p m = peso molecular do mero

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POLIacuteMERO

Forma molecular

Macromoleacutecula contendo espirais

torccedilotildees e dobras aleatoacuterias produzidas

por torccedilatildeo e rotaccedilotildees das ligaccedilotildees da

cadeia em trecircs dimensotildees

Modelo Tridimensional do Polietileno Confere ao poliacutemero caracteriacutestica elaacutestica

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POLIacuteMERO

Estrutura molecular

LinearRamificado

Ligaccedilotildees Cruzadas

Em rede

Unidade mero

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POLIacuteMERO

Copoliacutemeros

bull Homopoliacutemero poliacutemero derivado de apenas uma espeacutecie de monocircmero

bull Copoliacutemero poliacutemero derivado de duas ou mais espeacutecies de monocircmero

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POLIacuteMERO

Cristalinidade em Poliacutemeros Modelo miceacutelio

bull O arranjo atocircmico em poliacutemeros eacute mais complexo do que em metais e ceracircmicas

bull Os poliacutemeros satildeo geralmente parcialmente cristalinos com regiotildees cristalinas dispersas em uma matriz

amorfaRegiatildeo com alta cristalinidade

Regiatildeo amorfa

Arranjo de cadeias moleculares em uma ceacutelula unitaacuteria para o polietileno

Possiacuteveis rotaccedilotildees e torccedilotildees em torno de ligaccedilotildees

simples podem levar agrave formaccedilatildeo de cadeias

polimeacutericas natildeo necessariamente retiliacuteneas

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POLIacuteMERO

O grau de cristalinidade eacute definido por

Quanto mais cristalino maior a densidade a resistecircncia mecacircnica a resistecircncia agrave dissoluccedilatildeo e ao amolecimento pelo calor

Taxa de resfriamento durante a solidificaccedilatildeo tempo eacute necessaacuterio para as cadeias se moverem e se alinharem em uma estrutura cristalina

Complexidade do mero quanto mais complexo o mero menos cristalino o poliacutemero

Configuraccedilatildeo da cadeia poliacutemero lineares cristalizam com facilidade ramificaccedilotildees inibem a cristalizaccedilatildeo poliacutemeros em rede satildeo quase totalmente amorfos e satildeo possiacuteveis vaacuterios graus de cristalinidade para poliacutemeros com ligaccedilotildees cruzadas

Copolimerizaccedilatildeo se os meros se arranjam mais regularmente satildeo mais faacuteceis de cristalizar Ex Copoliacutemeros em bloco e alternados cristalizam mais facilmente que os aleatoacuterios ou por enxerto

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POLIacuteMERO

Estrutura Cristalina Esferuliacutetica

Cristalizaccedilatildeo a partir do material fundido

Cristalizaccedilatildeo se inicia em nuacutecleos individuais e se

desenvolve radialmente formando os esferulitos

Esferulitos diferentes graus de perfeiccedilatildeo e

tamanhos

Cruz de malta

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POLIacuteMERO

Esferulitos

bull Entre as lamelas cristalinas haacute regiotildees desordenadas denominadas regiotildees amorfas

bull Uma cadeia polimeacutericas pode estar parcialmente em uma lamela cristalina e

parcialmente em um estado amorfo Algumas cadeias comeccedilam em uma lamela cruza

a regiatildeo amorfa e entatildeo se juntam a outra lamela Estas cadeias satildeo denominadas

ldquomoleacuteculas de amarraccedilatildeordquo

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POLIacuteMERO

Caracteriacutesticas Mecacircnicas e Termomecacircnicas

Comportamento Tensatildeo x Deformaccedilatildeo

Satildeo encontrados 3 tipos de comportamento tensatildeo x deformaccedilatildeo

- Poliacutemero fraacutegil sofre fratura enquanto se deforma

elasticamente

- Poliacutemero plaacutestico a deformaccedilatildeo inicial eacute elaacutestica

seguida de escoamento e por uma regiatildeo de

deformaccedilatildeo plaacutestica (semelhante aos metais)

- Poliacutemero elaacutestico deformaccedilatildeo totalmente

elaacutestica essa elasticidade tiacutepica da borracha

grandes deformaccedilotildees recuperaacuteveis satildeo produzidas

mesmo sob pequenos niacuteveis de tensatildeo

(apresentada pelos elastocircmeros)

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POLIacuteMERO

Comportamento mecacircnico dos poliacutemeros

Moacutedulo de elasticidade (moacutedulo de traccedilatildeo) tensatildeodeformaccedilatildeo

7MPa 4GPaPoliacutemeros

Elaacutesticos Riacutegidos

48GPa 410GPaMetais

Ductibilidade eacute o alongamento percentual

Limite de escoamento (poliacutemeros plaacutestico) eacute o valor maacuteximo da curva y

Limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo tensatildeo na qual a fratura ocorre TS (pode ser maior ou menor que y)

Poliacutemeros Maacutex de 100MPa

Ligas metaacutelicas Maacutex de 4100GPa

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POLIacuteMERO

Variaccedilatildeo do Comportamento mecacircnico com a temperatura

Influecircncia da temperatura sobre as propriedades mecacircnicas do PMMA

Variaccedilotildees que se observa com a temperatura

bull Diminuiccedilatildeo do moacutedulo de

elasticidadebull Diminuiccedilatildeo do limite de

resistecircncia agrave traccedilatildeo

bull Aumento do alongamento agrave rotura (melhora a ductibilidade)

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POLIacuteMERO

Mecanismo de Deformaccedilatildeo Plaacutestica

1 Duas lamelas e

material amorfo

interlamelar amorfo

interlamelar antes de

aplicar uma deformaccedilatildeo

2 As cadeias nas

regiotildees amorfas

deslizam umas

contra as outras e

se alinham na

direccedilatildeo do

carregamento

3 Alinhamento das

lamelas de cadeias

de poliacutemero

durante a segunda

fase da deformaccedilatildeo

4 Separaccedilatildeo de

blocos cristalinos

das lamelas

durante a terceira

fase

5 Orientaccedilatildeo dos

segmentos cristalinos e

das cadeias de ligaccedilatildeo

ao longo do eixo de

traccedilatildeo na fase final da

deformaccedilatildeo

Deformaccedilatildeo de poliacutemeros semicristalinos

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova

1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo

3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo

Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2

1

3

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo

bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade

Aumento do peso molecular

bull aumenta o LRT

Aumento do grau de cristalinidade

bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)

O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute

uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de

traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos

bull Tratamento teacutermico

-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de

escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para

materiais metaacutelicos

- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de

orientaccedilatildeo da cadeia

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POLIacuteMERO

Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas

caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)

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POLIacuteMERO

Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea

Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida

ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular

altamente aleatoacuteria

Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura

definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em

termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf

Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um

liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada

caracteriacutestica do estado liacutequido

Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas

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POLIacuteMERO

Fatores que Influenciam a Tf e Tv

Flexibilidade da cadeia principal

Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o

poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf

Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf

1) Tamanho e tipo dos grupos laterais

2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)

3) Grupo aromaacutetico

4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia

5) Maior peso molecular

6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo

Grupo lateral volumoso

C

H

C

H

H CH3

C

H

C

H

H H

Tf= 175degCTf= 115degC

Grupo lateral polar

C

H

C

H

H Cl

C

H

C

H

H H

Tf= 212degCTf= 115degC

Tv= -18degC

C

H

C

H

H

Tv= 100degC

Tv= 87degC

C

H

C

H

H CH3

Tv= -18degC

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termoplaacutesticos

bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem

quando satildeo resfriados)

bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis

bull Materiais moles e duacutecteis

bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)

bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)

Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)

PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termofixos

bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)

bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em

alta temperatura

bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura

bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo

do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis

Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de

amostras metalograacuteficas

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POLIacuteMERO

Elastocircmero

Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)

Cadeia de moleacuteculas de um

elastocircmero

(a) no estado natildeo-deformado

(livre de tensotildees)

(b) deformado elasticamente

em resposta a uma tensatildeo s

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POLIacuteMERO

Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo

ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia

agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica

PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez

ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo

CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero

RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade

Aditivos para Poliacutemeros

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POLIacuteMERO

Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV

Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de

borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado

fluido

Sem ou com aquecimento

Sem ou com pressatildeo

Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido

Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas

Moldagem por Compressatildeo

1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde

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POLIacuteMERO

Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara

de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com

poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria

complexa

Moldagem por Transferecircncia

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POLIacuteMERO

1 Molde eacute fechado

2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde

3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute

alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute

que o moldado tenha atingido temperatura que permita

sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees

4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo

(1)

(2) (3)

(4)

Moldagem por Injeccedilatildeo

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POLIacuteMERO

1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado

2 O material fundido eacute compactado e conformado

3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz

4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua

Moldagem por Extrusatildeo

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POLIacuteMERO

1 Processo descontiacutenuo

2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas

3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no

interior de uma preacute forma (tubo)

geralmente obtido por extrusatildeo inserida

no molde

4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na

industria de embalagens

Ex frascos garrafas brinquedos volumosos

Moldagem por Insuflaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do

elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias

bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo

bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e

resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa

Processo de Vulcanizaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a

solventes aquecidos

- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam

pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo

Modelagem por Fiaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel

bull Polimetilmetacrilato (PMMA)

Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito

Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular

bull Politetrafluoretileno

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

Implante mamaacuterioEspumas

Telhas

bull Poliuretano

- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute

recomendado como material isolante)

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliamida (Naylon)

- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e

hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policloreto de Vinila (PVC)

- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de

tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica

- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do

cloro

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliestireno (PS)

- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Polietileno (PE)

- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliproprileno (PP)

- Baixo custo

- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo

- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policarbonato (PC)

- Semelhante ao vidro (transparecircncia)

- Excelente resistecircncia ao impacto

- Excelente propriedades mecacircnicas

- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama

- Bom isolamento teacutermico

- Boa usinabilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Klevar ndash DuPont

Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo

- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

Page 9: Estruturas Poliméricas (Capítulo 15) Características ... · Clique para editar o estilo do título mestre 17/06/2011 Paulo Emílio Valadão de Miranda | Professor Titular UFRJ

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POLIacuteMERO

Alguns exemplos

Unidade mero Unidade mero

Cloreto de polivinila

(PVC)

Polipropileno

(PP)

Unidade mero

Politetrafluoroetileno

(PTFE) Teflon

C

F F

C

F

C

F F

C

FF F

C

H H

C

H Cl

C

H H

C

H Cl

C

H

H

C

H H

C

H

C

H H

C C

H

HCH3 H CH

3

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POLIacuteMERO

Fenol-formaldeiacutedo(Baquelite)

Poliestireno (PS)

Alguns exemplos

H

C C

H

H

C

CH3

H

C

C O CH3

O

H

Polimetil metacrilato (PMMA)

OH

CH2

CH2

CH2

Poliexametilenoadipamida (naacuteilon)

Polietileno tereftalato(PET)

N

H

C

H H

C

H

N

H

C

H

C

O O

C

O

C O C

O

C

H

H

H

H

O

O C

CH3

CH3

O C

O

Policarbonato

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POLIacuteMERO

Peso molecular

Mn = peso molecular meacutedio pelo nuacutemero de moleacuteculas

Mi = peso molecular meacutedio da faixa de tamanhos i

xi = fraccedilatildeo do nuacutemero total das cadeias que se encontram dentro da faixa de tamanhos correspondentes

Mp = peso molecular meacutedio pelo peso

wi = fraccedilatildeo em peso das moleacuteculas dentro do mesmo intervalo de tamanhos

Grau de Polimerizaccedilatildeo Representa a quantidade meacutedia de meros existentes numa moleacutecula (tamanho meacutedio da cadeia)

m

Mn n

n m

Mn

p

p m = peso molecular do mero

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POLIacuteMERO

Forma molecular

Macromoleacutecula contendo espirais

torccedilotildees e dobras aleatoacuterias produzidas

por torccedilatildeo e rotaccedilotildees das ligaccedilotildees da

cadeia em trecircs dimensotildees

Modelo Tridimensional do Polietileno Confere ao poliacutemero caracteriacutestica elaacutestica

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POLIacuteMERO

Estrutura molecular

LinearRamificado

Ligaccedilotildees Cruzadas

Em rede

Unidade mero

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POLIacuteMERO

Copoliacutemeros

bull Homopoliacutemero poliacutemero derivado de apenas uma espeacutecie de monocircmero

bull Copoliacutemero poliacutemero derivado de duas ou mais espeacutecies de monocircmero

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POLIacuteMERO

Cristalinidade em Poliacutemeros Modelo miceacutelio

bull O arranjo atocircmico em poliacutemeros eacute mais complexo do que em metais e ceracircmicas

bull Os poliacutemeros satildeo geralmente parcialmente cristalinos com regiotildees cristalinas dispersas em uma matriz

amorfaRegiatildeo com alta cristalinidade

Regiatildeo amorfa

Arranjo de cadeias moleculares em uma ceacutelula unitaacuteria para o polietileno

Possiacuteveis rotaccedilotildees e torccedilotildees em torno de ligaccedilotildees

simples podem levar agrave formaccedilatildeo de cadeias

polimeacutericas natildeo necessariamente retiliacuteneas

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POLIacuteMERO

O grau de cristalinidade eacute definido por

Quanto mais cristalino maior a densidade a resistecircncia mecacircnica a resistecircncia agrave dissoluccedilatildeo e ao amolecimento pelo calor

Taxa de resfriamento durante a solidificaccedilatildeo tempo eacute necessaacuterio para as cadeias se moverem e se alinharem em uma estrutura cristalina

Complexidade do mero quanto mais complexo o mero menos cristalino o poliacutemero

Configuraccedilatildeo da cadeia poliacutemero lineares cristalizam com facilidade ramificaccedilotildees inibem a cristalizaccedilatildeo poliacutemeros em rede satildeo quase totalmente amorfos e satildeo possiacuteveis vaacuterios graus de cristalinidade para poliacutemeros com ligaccedilotildees cruzadas

Copolimerizaccedilatildeo se os meros se arranjam mais regularmente satildeo mais faacuteceis de cristalizar Ex Copoliacutemeros em bloco e alternados cristalizam mais facilmente que os aleatoacuterios ou por enxerto

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POLIacuteMERO

Estrutura Cristalina Esferuliacutetica

Cristalizaccedilatildeo a partir do material fundido

Cristalizaccedilatildeo se inicia em nuacutecleos individuais e se

desenvolve radialmente formando os esferulitos

Esferulitos diferentes graus de perfeiccedilatildeo e

tamanhos

Cruz de malta

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POLIacuteMERO

Esferulitos

bull Entre as lamelas cristalinas haacute regiotildees desordenadas denominadas regiotildees amorfas

bull Uma cadeia polimeacutericas pode estar parcialmente em uma lamela cristalina e

parcialmente em um estado amorfo Algumas cadeias comeccedilam em uma lamela cruza

a regiatildeo amorfa e entatildeo se juntam a outra lamela Estas cadeias satildeo denominadas

ldquomoleacuteculas de amarraccedilatildeordquo

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POLIacuteMERO

Caracteriacutesticas Mecacircnicas e Termomecacircnicas

Comportamento Tensatildeo x Deformaccedilatildeo

Satildeo encontrados 3 tipos de comportamento tensatildeo x deformaccedilatildeo

- Poliacutemero fraacutegil sofre fratura enquanto se deforma

elasticamente

- Poliacutemero plaacutestico a deformaccedilatildeo inicial eacute elaacutestica

seguida de escoamento e por uma regiatildeo de

deformaccedilatildeo plaacutestica (semelhante aos metais)

- Poliacutemero elaacutestico deformaccedilatildeo totalmente

elaacutestica essa elasticidade tiacutepica da borracha

grandes deformaccedilotildees recuperaacuteveis satildeo produzidas

mesmo sob pequenos niacuteveis de tensatildeo

(apresentada pelos elastocircmeros)

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POLIacuteMERO

Comportamento mecacircnico dos poliacutemeros

Moacutedulo de elasticidade (moacutedulo de traccedilatildeo) tensatildeodeformaccedilatildeo

7MPa 4GPaPoliacutemeros

Elaacutesticos Riacutegidos

48GPa 410GPaMetais

Ductibilidade eacute o alongamento percentual

Limite de escoamento (poliacutemeros plaacutestico) eacute o valor maacuteximo da curva y

Limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo tensatildeo na qual a fratura ocorre TS (pode ser maior ou menor que y)

Poliacutemeros Maacutex de 100MPa

Ligas metaacutelicas Maacutex de 4100GPa

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POLIacuteMERO

Variaccedilatildeo do Comportamento mecacircnico com a temperatura

Influecircncia da temperatura sobre as propriedades mecacircnicas do PMMA

Variaccedilotildees que se observa com a temperatura

bull Diminuiccedilatildeo do moacutedulo de

elasticidadebull Diminuiccedilatildeo do limite de

resistecircncia agrave traccedilatildeo

bull Aumento do alongamento agrave rotura (melhora a ductibilidade)

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POLIacuteMERO

Mecanismo de Deformaccedilatildeo Plaacutestica

1 Duas lamelas e

material amorfo

interlamelar amorfo

interlamelar antes de

aplicar uma deformaccedilatildeo

2 As cadeias nas

regiotildees amorfas

deslizam umas

contra as outras e

se alinham na

direccedilatildeo do

carregamento

3 Alinhamento das

lamelas de cadeias

de poliacutemero

durante a segunda

fase da deformaccedilatildeo

4 Separaccedilatildeo de

blocos cristalinos

das lamelas

durante a terceira

fase

5 Orientaccedilatildeo dos

segmentos cristalinos e

das cadeias de ligaccedilatildeo

ao longo do eixo de

traccedilatildeo na fase final da

deformaccedilatildeo

Deformaccedilatildeo de poliacutemeros semicristalinos

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova

1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo

3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo

Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2

1

3

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo

bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade

Aumento do peso molecular

bull aumenta o LRT

Aumento do grau de cristalinidade

bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)

O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute

uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de

traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos

bull Tratamento teacutermico

-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de

escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para

materiais metaacutelicos

- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de

orientaccedilatildeo da cadeia

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POLIacuteMERO

Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas

caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)

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POLIacuteMERO

Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea

Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida

ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular

altamente aleatoacuteria

Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura

definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em

termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf

Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um

liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada

caracteriacutestica do estado liacutequido

Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas

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POLIacuteMERO

Fatores que Influenciam a Tf e Tv

Flexibilidade da cadeia principal

Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o

poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf

Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf

1) Tamanho e tipo dos grupos laterais

2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)

3) Grupo aromaacutetico

4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia

5) Maior peso molecular

6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo

Grupo lateral volumoso

C

H

C

H

H CH3

C

H

C

H

H H

Tf= 175degCTf= 115degC

Grupo lateral polar

C

H

C

H

H Cl

C

H

C

H

H H

Tf= 212degCTf= 115degC

Tv= -18degC

C

H

C

H

H

Tv= 100degC

Tv= 87degC

C

H

C

H

H CH3

Tv= -18degC

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termoplaacutesticos

bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem

quando satildeo resfriados)

bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis

bull Materiais moles e duacutecteis

bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)

bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)

Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)

PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termofixos

bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)

bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em

alta temperatura

bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura

bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo

do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis

Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de

amostras metalograacuteficas

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POLIacuteMERO

Elastocircmero

Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)

Cadeia de moleacuteculas de um

elastocircmero

(a) no estado natildeo-deformado

(livre de tensotildees)

(b) deformado elasticamente

em resposta a uma tensatildeo s

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POLIacuteMERO

Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo

ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia

agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica

PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez

ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo

CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero

RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade

Aditivos para Poliacutemeros

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POLIacuteMERO

Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV

Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de

borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado

fluido

Sem ou com aquecimento

Sem ou com pressatildeo

Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido

Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas

Moldagem por Compressatildeo

1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde

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POLIacuteMERO

Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara

de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com

poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria

complexa

Moldagem por Transferecircncia

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POLIacuteMERO

1 Molde eacute fechado

2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde

3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute

alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute

que o moldado tenha atingido temperatura que permita

sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees

4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo

(1)

(2) (3)

(4)

Moldagem por Injeccedilatildeo

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POLIacuteMERO

1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado

2 O material fundido eacute compactado e conformado

3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz

4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua

Moldagem por Extrusatildeo

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POLIacuteMERO

1 Processo descontiacutenuo

2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas

3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no

interior de uma preacute forma (tubo)

geralmente obtido por extrusatildeo inserida

no molde

4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na

industria de embalagens

Ex frascos garrafas brinquedos volumosos

Moldagem por Insuflaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do

elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias

bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo

bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e

resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa

Processo de Vulcanizaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a

solventes aquecidos

- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam

pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo

Modelagem por Fiaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel

bull Polimetilmetacrilato (PMMA)

Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito

Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular

bull Politetrafluoretileno

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

Implante mamaacuterioEspumas

Telhas

bull Poliuretano

- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute

recomendado como material isolante)

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliamida (Naylon)

- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e

hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policloreto de Vinila (PVC)

- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de

tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica

- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do

cloro

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliestireno (PS)

- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Polietileno (PE)

- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliproprileno (PP)

- Baixo custo

- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo

- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policarbonato (PC)

- Semelhante ao vidro (transparecircncia)

- Excelente resistecircncia ao impacto

- Excelente propriedades mecacircnicas

- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama

- Bom isolamento teacutermico

- Boa usinabilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Klevar ndash DuPont

Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo

- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

Page 10: Estruturas Poliméricas (Capítulo 15) Características ... · Clique para editar o estilo do título mestre 17/06/2011 Paulo Emílio Valadão de Miranda | Professor Titular UFRJ

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POLIacuteMERO

Fenol-formaldeiacutedo(Baquelite)

Poliestireno (PS)

Alguns exemplos

H

C C

H

H

C

CH3

H

C

C O CH3

O

H

Polimetil metacrilato (PMMA)

OH

CH2

CH2

CH2

Poliexametilenoadipamida (naacuteilon)

Polietileno tereftalato(PET)

N

H

C

H H

C

H

N

H

C

H

C

O O

C

O

C O C

O

C

H

H

H

H

O

O C

CH3

CH3

O C

O

Policarbonato

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POLIacuteMERO

Peso molecular

Mn = peso molecular meacutedio pelo nuacutemero de moleacuteculas

Mi = peso molecular meacutedio da faixa de tamanhos i

xi = fraccedilatildeo do nuacutemero total das cadeias que se encontram dentro da faixa de tamanhos correspondentes

Mp = peso molecular meacutedio pelo peso

wi = fraccedilatildeo em peso das moleacuteculas dentro do mesmo intervalo de tamanhos

Grau de Polimerizaccedilatildeo Representa a quantidade meacutedia de meros existentes numa moleacutecula (tamanho meacutedio da cadeia)

m

Mn n

n m

Mn

p

p m = peso molecular do mero

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POLIacuteMERO

Forma molecular

Macromoleacutecula contendo espirais

torccedilotildees e dobras aleatoacuterias produzidas

por torccedilatildeo e rotaccedilotildees das ligaccedilotildees da

cadeia em trecircs dimensotildees

Modelo Tridimensional do Polietileno Confere ao poliacutemero caracteriacutestica elaacutestica

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POLIacuteMERO

Estrutura molecular

LinearRamificado

Ligaccedilotildees Cruzadas

Em rede

Unidade mero

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POLIacuteMERO

Copoliacutemeros

bull Homopoliacutemero poliacutemero derivado de apenas uma espeacutecie de monocircmero

bull Copoliacutemero poliacutemero derivado de duas ou mais espeacutecies de monocircmero

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POLIacuteMERO

Cristalinidade em Poliacutemeros Modelo miceacutelio

bull O arranjo atocircmico em poliacutemeros eacute mais complexo do que em metais e ceracircmicas

bull Os poliacutemeros satildeo geralmente parcialmente cristalinos com regiotildees cristalinas dispersas em uma matriz

amorfaRegiatildeo com alta cristalinidade

Regiatildeo amorfa

Arranjo de cadeias moleculares em uma ceacutelula unitaacuteria para o polietileno

Possiacuteveis rotaccedilotildees e torccedilotildees em torno de ligaccedilotildees

simples podem levar agrave formaccedilatildeo de cadeias

polimeacutericas natildeo necessariamente retiliacuteneas

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POLIacuteMERO

O grau de cristalinidade eacute definido por

Quanto mais cristalino maior a densidade a resistecircncia mecacircnica a resistecircncia agrave dissoluccedilatildeo e ao amolecimento pelo calor

Taxa de resfriamento durante a solidificaccedilatildeo tempo eacute necessaacuterio para as cadeias se moverem e se alinharem em uma estrutura cristalina

Complexidade do mero quanto mais complexo o mero menos cristalino o poliacutemero

Configuraccedilatildeo da cadeia poliacutemero lineares cristalizam com facilidade ramificaccedilotildees inibem a cristalizaccedilatildeo poliacutemeros em rede satildeo quase totalmente amorfos e satildeo possiacuteveis vaacuterios graus de cristalinidade para poliacutemeros com ligaccedilotildees cruzadas

Copolimerizaccedilatildeo se os meros se arranjam mais regularmente satildeo mais faacuteceis de cristalizar Ex Copoliacutemeros em bloco e alternados cristalizam mais facilmente que os aleatoacuterios ou por enxerto

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POLIacuteMERO

Estrutura Cristalina Esferuliacutetica

Cristalizaccedilatildeo a partir do material fundido

Cristalizaccedilatildeo se inicia em nuacutecleos individuais e se

desenvolve radialmente formando os esferulitos

Esferulitos diferentes graus de perfeiccedilatildeo e

tamanhos

Cruz de malta

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POLIacuteMERO

Esferulitos

bull Entre as lamelas cristalinas haacute regiotildees desordenadas denominadas regiotildees amorfas

bull Uma cadeia polimeacutericas pode estar parcialmente em uma lamela cristalina e

parcialmente em um estado amorfo Algumas cadeias comeccedilam em uma lamela cruza

a regiatildeo amorfa e entatildeo se juntam a outra lamela Estas cadeias satildeo denominadas

ldquomoleacuteculas de amarraccedilatildeordquo

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POLIacuteMERO

Caracteriacutesticas Mecacircnicas e Termomecacircnicas

Comportamento Tensatildeo x Deformaccedilatildeo

Satildeo encontrados 3 tipos de comportamento tensatildeo x deformaccedilatildeo

- Poliacutemero fraacutegil sofre fratura enquanto se deforma

elasticamente

- Poliacutemero plaacutestico a deformaccedilatildeo inicial eacute elaacutestica

seguida de escoamento e por uma regiatildeo de

deformaccedilatildeo plaacutestica (semelhante aos metais)

- Poliacutemero elaacutestico deformaccedilatildeo totalmente

elaacutestica essa elasticidade tiacutepica da borracha

grandes deformaccedilotildees recuperaacuteveis satildeo produzidas

mesmo sob pequenos niacuteveis de tensatildeo

(apresentada pelos elastocircmeros)

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POLIacuteMERO

Comportamento mecacircnico dos poliacutemeros

Moacutedulo de elasticidade (moacutedulo de traccedilatildeo) tensatildeodeformaccedilatildeo

7MPa 4GPaPoliacutemeros

Elaacutesticos Riacutegidos

48GPa 410GPaMetais

Ductibilidade eacute o alongamento percentual

Limite de escoamento (poliacutemeros plaacutestico) eacute o valor maacuteximo da curva y

Limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo tensatildeo na qual a fratura ocorre TS (pode ser maior ou menor que y)

Poliacutemeros Maacutex de 100MPa

Ligas metaacutelicas Maacutex de 4100GPa

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POLIacuteMERO

Variaccedilatildeo do Comportamento mecacircnico com a temperatura

Influecircncia da temperatura sobre as propriedades mecacircnicas do PMMA

Variaccedilotildees que se observa com a temperatura

bull Diminuiccedilatildeo do moacutedulo de

elasticidadebull Diminuiccedilatildeo do limite de

resistecircncia agrave traccedilatildeo

bull Aumento do alongamento agrave rotura (melhora a ductibilidade)

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POLIacuteMERO

Mecanismo de Deformaccedilatildeo Plaacutestica

1 Duas lamelas e

material amorfo

interlamelar amorfo

interlamelar antes de

aplicar uma deformaccedilatildeo

2 As cadeias nas

regiotildees amorfas

deslizam umas

contra as outras e

se alinham na

direccedilatildeo do

carregamento

3 Alinhamento das

lamelas de cadeias

de poliacutemero

durante a segunda

fase da deformaccedilatildeo

4 Separaccedilatildeo de

blocos cristalinos

das lamelas

durante a terceira

fase

5 Orientaccedilatildeo dos

segmentos cristalinos e

das cadeias de ligaccedilatildeo

ao longo do eixo de

traccedilatildeo na fase final da

deformaccedilatildeo

Deformaccedilatildeo de poliacutemeros semicristalinos

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova

1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo

3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo

Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2

1

3

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo

bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade

Aumento do peso molecular

bull aumenta o LRT

Aumento do grau de cristalinidade

bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)

O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute

uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de

traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos

bull Tratamento teacutermico

-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de

escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para

materiais metaacutelicos

- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de

orientaccedilatildeo da cadeia

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POLIacuteMERO

Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas

caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)

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POLIacuteMERO

Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea

Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida

ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular

altamente aleatoacuteria

Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura

definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em

termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf

Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um

liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada

caracteriacutestica do estado liacutequido

Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas

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POLIacuteMERO

Fatores que Influenciam a Tf e Tv

Flexibilidade da cadeia principal

Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o

poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf

Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf

1) Tamanho e tipo dos grupos laterais

2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)

3) Grupo aromaacutetico

4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia

5) Maior peso molecular

6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo

Grupo lateral volumoso

C

H

C

H

H CH3

C

H

C

H

H H

Tf= 175degCTf= 115degC

Grupo lateral polar

C

H

C

H

H Cl

C

H

C

H

H H

Tf= 212degCTf= 115degC

Tv= -18degC

C

H

C

H

H

Tv= 100degC

Tv= 87degC

C

H

C

H

H CH3

Tv= -18degC

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termoplaacutesticos

bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem

quando satildeo resfriados)

bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis

bull Materiais moles e duacutecteis

bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)

bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)

Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)

PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termofixos

bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)

bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em

alta temperatura

bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura

bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo

do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis

Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de

amostras metalograacuteficas

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POLIacuteMERO

Elastocircmero

Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)

Cadeia de moleacuteculas de um

elastocircmero

(a) no estado natildeo-deformado

(livre de tensotildees)

(b) deformado elasticamente

em resposta a uma tensatildeo s

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POLIacuteMERO

Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo

ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia

agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica

PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez

ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo

CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero

RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade

Aditivos para Poliacutemeros

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POLIacuteMERO

Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV

Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de

borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado

fluido

Sem ou com aquecimento

Sem ou com pressatildeo

Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido

Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas

Moldagem por Compressatildeo

1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde

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POLIacuteMERO

Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara

de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com

poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria

complexa

Moldagem por Transferecircncia

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POLIacuteMERO

1 Molde eacute fechado

2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde

3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute

alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute

que o moldado tenha atingido temperatura que permita

sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees

4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo

(1)

(2) (3)

(4)

Moldagem por Injeccedilatildeo

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POLIacuteMERO

1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado

2 O material fundido eacute compactado e conformado

3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz

4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua

Moldagem por Extrusatildeo

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POLIacuteMERO

1 Processo descontiacutenuo

2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas

3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no

interior de uma preacute forma (tubo)

geralmente obtido por extrusatildeo inserida

no molde

4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na

industria de embalagens

Ex frascos garrafas brinquedos volumosos

Moldagem por Insuflaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do

elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias

bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo

bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e

resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa

Processo de Vulcanizaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a

solventes aquecidos

- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam

pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo

Modelagem por Fiaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel

bull Polimetilmetacrilato (PMMA)

Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito

Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular

bull Politetrafluoretileno

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

Implante mamaacuterioEspumas

Telhas

bull Poliuretano

- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute

recomendado como material isolante)

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliamida (Naylon)

- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e

hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policloreto de Vinila (PVC)

- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de

tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica

- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do

cloro

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliestireno (PS)

- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Polietileno (PE)

- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliproprileno (PP)

- Baixo custo

- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo

- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policarbonato (PC)

- Semelhante ao vidro (transparecircncia)

- Excelente resistecircncia ao impacto

- Excelente propriedades mecacircnicas

- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama

- Bom isolamento teacutermico

- Boa usinabilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Klevar ndash DuPont

Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo

- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

Page 11: Estruturas Poliméricas (Capítulo 15) Características ... · Clique para editar o estilo do título mestre 17/06/2011 Paulo Emílio Valadão de Miranda | Professor Titular UFRJ

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POLIacuteMERO

Peso molecular

Mn = peso molecular meacutedio pelo nuacutemero de moleacuteculas

Mi = peso molecular meacutedio da faixa de tamanhos i

xi = fraccedilatildeo do nuacutemero total das cadeias que se encontram dentro da faixa de tamanhos correspondentes

Mp = peso molecular meacutedio pelo peso

wi = fraccedilatildeo em peso das moleacuteculas dentro do mesmo intervalo de tamanhos

Grau de Polimerizaccedilatildeo Representa a quantidade meacutedia de meros existentes numa moleacutecula (tamanho meacutedio da cadeia)

m

Mn n

n m

Mn

p

p m = peso molecular do mero

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POLIacuteMERO

Forma molecular

Macromoleacutecula contendo espirais

torccedilotildees e dobras aleatoacuterias produzidas

por torccedilatildeo e rotaccedilotildees das ligaccedilotildees da

cadeia em trecircs dimensotildees

Modelo Tridimensional do Polietileno Confere ao poliacutemero caracteriacutestica elaacutestica

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POLIacuteMERO

Estrutura molecular

LinearRamificado

Ligaccedilotildees Cruzadas

Em rede

Unidade mero

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POLIacuteMERO

Copoliacutemeros

bull Homopoliacutemero poliacutemero derivado de apenas uma espeacutecie de monocircmero

bull Copoliacutemero poliacutemero derivado de duas ou mais espeacutecies de monocircmero

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POLIacuteMERO

Cristalinidade em Poliacutemeros Modelo miceacutelio

bull O arranjo atocircmico em poliacutemeros eacute mais complexo do que em metais e ceracircmicas

bull Os poliacutemeros satildeo geralmente parcialmente cristalinos com regiotildees cristalinas dispersas em uma matriz

amorfaRegiatildeo com alta cristalinidade

Regiatildeo amorfa

Arranjo de cadeias moleculares em uma ceacutelula unitaacuteria para o polietileno

Possiacuteveis rotaccedilotildees e torccedilotildees em torno de ligaccedilotildees

simples podem levar agrave formaccedilatildeo de cadeias

polimeacutericas natildeo necessariamente retiliacuteneas

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POLIacuteMERO

O grau de cristalinidade eacute definido por

Quanto mais cristalino maior a densidade a resistecircncia mecacircnica a resistecircncia agrave dissoluccedilatildeo e ao amolecimento pelo calor

Taxa de resfriamento durante a solidificaccedilatildeo tempo eacute necessaacuterio para as cadeias se moverem e se alinharem em uma estrutura cristalina

Complexidade do mero quanto mais complexo o mero menos cristalino o poliacutemero

Configuraccedilatildeo da cadeia poliacutemero lineares cristalizam com facilidade ramificaccedilotildees inibem a cristalizaccedilatildeo poliacutemeros em rede satildeo quase totalmente amorfos e satildeo possiacuteveis vaacuterios graus de cristalinidade para poliacutemeros com ligaccedilotildees cruzadas

Copolimerizaccedilatildeo se os meros se arranjam mais regularmente satildeo mais faacuteceis de cristalizar Ex Copoliacutemeros em bloco e alternados cristalizam mais facilmente que os aleatoacuterios ou por enxerto

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POLIacuteMERO

Estrutura Cristalina Esferuliacutetica

Cristalizaccedilatildeo a partir do material fundido

Cristalizaccedilatildeo se inicia em nuacutecleos individuais e se

desenvolve radialmente formando os esferulitos

Esferulitos diferentes graus de perfeiccedilatildeo e

tamanhos

Cruz de malta

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POLIacuteMERO

Esferulitos

bull Entre as lamelas cristalinas haacute regiotildees desordenadas denominadas regiotildees amorfas

bull Uma cadeia polimeacutericas pode estar parcialmente em uma lamela cristalina e

parcialmente em um estado amorfo Algumas cadeias comeccedilam em uma lamela cruza

a regiatildeo amorfa e entatildeo se juntam a outra lamela Estas cadeias satildeo denominadas

ldquomoleacuteculas de amarraccedilatildeordquo

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POLIacuteMERO

Caracteriacutesticas Mecacircnicas e Termomecacircnicas

Comportamento Tensatildeo x Deformaccedilatildeo

Satildeo encontrados 3 tipos de comportamento tensatildeo x deformaccedilatildeo

- Poliacutemero fraacutegil sofre fratura enquanto se deforma

elasticamente

- Poliacutemero plaacutestico a deformaccedilatildeo inicial eacute elaacutestica

seguida de escoamento e por uma regiatildeo de

deformaccedilatildeo plaacutestica (semelhante aos metais)

- Poliacutemero elaacutestico deformaccedilatildeo totalmente

elaacutestica essa elasticidade tiacutepica da borracha

grandes deformaccedilotildees recuperaacuteveis satildeo produzidas

mesmo sob pequenos niacuteveis de tensatildeo

(apresentada pelos elastocircmeros)

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POLIacuteMERO

Comportamento mecacircnico dos poliacutemeros

Moacutedulo de elasticidade (moacutedulo de traccedilatildeo) tensatildeodeformaccedilatildeo

7MPa 4GPaPoliacutemeros

Elaacutesticos Riacutegidos

48GPa 410GPaMetais

Ductibilidade eacute o alongamento percentual

Limite de escoamento (poliacutemeros plaacutestico) eacute o valor maacuteximo da curva y

Limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo tensatildeo na qual a fratura ocorre TS (pode ser maior ou menor que y)

Poliacutemeros Maacutex de 100MPa

Ligas metaacutelicas Maacutex de 4100GPa

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POLIacuteMERO

Variaccedilatildeo do Comportamento mecacircnico com a temperatura

Influecircncia da temperatura sobre as propriedades mecacircnicas do PMMA

Variaccedilotildees que se observa com a temperatura

bull Diminuiccedilatildeo do moacutedulo de

elasticidadebull Diminuiccedilatildeo do limite de

resistecircncia agrave traccedilatildeo

bull Aumento do alongamento agrave rotura (melhora a ductibilidade)

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POLIacuteMERO

Mecanismo de Deformaccedilatildeo Plaacutestica

1 Duas lamelas e

material amorfo

interlamelar amorfo

interlamelar antes de

aplicar uma deformaccedilatildeo

2 As cadeias nas

regiotildees amorfas

deslizam umas

contra as outras e

se alinham na

direccedilatildeo do

carregamento

3 Alinhamento das

lamelas de cadeias

de poliacutemero

durante a segunda

fase da deformaccedilatildeo

4 Separaccedilatildeo de

blocos cristalinos

das lamelas

durante a terceira

fase

5 Orientaccedilatildeo dos

segmentos cristalinos e

das cadeias de ligaccedilatildeo

ao longo do eixo de

traccedilatildeo na fase final da

deformaccedilatildeo

Deformaccedilatildeo de poliacutemeros semicristalinos

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova

1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo

3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo

Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2

1

3

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo

bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade

Aumento do peso molecular

bull aumenta o LRT

Aumento do grau de cristalinidade

bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)

O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute

uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de

traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos

bull Tratamento teacutermico

-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de

escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para

materiais metaacutelicos

- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de

orientaccedilatildeo da cadeia

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POLIacuteMERO

Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas

caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)

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POLIacuteMERO

Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea

Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida

ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular

altamente aleatoacuteria

Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura

definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em

termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf

Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um

liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada

caracteriacutestica do estado liacutequido

Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas

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POLIacuteMERO

Fatores que Influenciam a Tf e Tv

Flexibilidade da cadeia principal

Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o

poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf

Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf

1) Tamanho e tipo dos grupos laterais

2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)

3) Grupo aromaacutetico

4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia

5) Maior peso molecular

6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo

Grupo lateral volumoso

C

H

C

H

H CH3

C

H

C

H

H H

Tf= 175degCTf= 115degC

Grupo lateral polar

C

H

C

H

H Cl

C

H

C

H

H H

Tf= 212degCTf= 115degC

Tv= -18degC

C

H

C

H

H

Tv= 100degC

Tv= 87degC

C

H

C

H

H CH3

Tv= -18degC

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termoplaacutesticos

bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem

quando satildeo resfriados)

bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis

bull Materiais moles e duacutecteis

bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)

bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)

Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)

PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)

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Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termofixos

bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)

bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em

alta temperatura

bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura

bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo

do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis

Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de

amostras metalograacuteficas

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POLIacuteMERO

Elastocircmero

Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)

Cadeia de moleacuteculas de um

elastocircmero

(a) no estado natildeo-deformado

(livre de tensotildees)

(b) deformado elasticamente

em resposta a uma tensatildeo s

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POLIacuteMERO

Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo

ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia

agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica

PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez

ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo

CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero

RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade

Aditivos para Poliacutemeros

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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ

POLIacuteMERO

Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV

Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de

borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado

fluido

Sem ou com aquecimento

Sem ou com pressatildeo

Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido

Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas

Moldagem por Compressatildeo

1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde

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POLIacuteMERO

Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara

de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com

poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria

complexa

Moldagem por Transferecircncia

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POLIacuteMERO

1 Molde eacute fechado

2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde

3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute

alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute

que o moldado tenha atingido temperatura que permita

sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees

4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo

(1)

(2) (3)

(4)

Moldagem por Injeccedilatildeo

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POLIacuteMERO

1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado

2 O material fundido eacute compactado e conformado

3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz

4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua

Moldagem por Extrusatildeo

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POLIacuteMERO

1 Processo descontiacutenuo

2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas

3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no

interior de uma preacute forma (tubo)

geralmente obtido por extrusatildeo inserida

no molde

4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na

industria de embalagens

Ex frascos garrafas brinquedos volumosos

Moldagem por Insuflaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do

elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias

bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo

bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e

resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa

Processo de Vulcanizaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a

solventes aquecidos

- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam

pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo

Modelagem por Fiaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel

bull Polimetilmetacrilato (PMMA)

Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito

Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular

bull Politetrafluoretileno

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

Implante mamaacuterioEspumas

Telhas

bull Poliuretano

- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute

recomendado como material isolante)

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliamida (Naylon)

- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e

hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policloreto de Vinila (PVC)

- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de

tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica

- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do

cloro

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliestireno (PS)

- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Polietileno (PE)

- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliproprileno (PP)

- Baixo custo

- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo

- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policarbonato (PC)

- Semelhante ao vidro (transparecircncia)

- Excelente resistecircncia ao impacto

- Excelente propriedades mecacircnicas

- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama

- Bom isolamento teacutermico

- Boa usinabilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Klevar ndash DuPont

Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo

- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

Page 12: Estruturas Poliméricas (Capítulo 15) Características ... · Clique para editar o estilo do título mestre 17/06/2011 Paulo Emílio Valadão de Miranda | Professor Titular UFRJ

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POLIacuteMERO

Forma molecular

Macromoleacutecula contendo espirais

torccedilotildees e dobras aleatoacuterias produzidas

por torccedilatildeo e rotaccedilotildees das ligaccedilotildees da

cadeia em trecircs dimensotildees

Modelo Tridimensional do Polietileno Confere ao poliacutemero caracteriacutestica elaacutestica

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POLIacuteMERO

Estrutura molecular

LinearRamificado

Ligaccedilotildees Cruzadas

Em rede

Unidade mero

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POLIacuteMERO

Copoliacutemeros

bull Homopoliacutemero poliacutemero derivado de apenas uma espeacutecie de monocircmero

bull Copoliacutemero poliacutemero derivado de duas ou mais espeacutecies de monocircmero

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POLIacuteMERO

Cristalinidade em Poliacutemeros Modelo miceacutelio

bull O arranjo atocircmico em poliacutemeros eacute mais complexo do que em metais e ceracircmicas

bull Os poliacutemeros satildeo geralmente parcialmente cristalinos com regiotildees cristalinas dispersas em uma matriz

amorfaRegiatildeo com alta cristalinidade

Regiatildeo amorfa

Arranjo de cadeias moleculares em uma ceacutelula unitaacuteria para o polietileno

Possiacuteveis rotaccedilotildees e torccedilotildees em torno de ligaccedilotildees

simples podem levar agrave formaccedilatildeo de cadeias

polimeacutericas natildeo necessariamente retiliacuteneas

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POLIacuteMERO

O grau de cristalinidade eacute definido por

Quanto mais cristalino maior a densidade a resistecircncia mecacircnica a resistecircncia agrave dissoluccedilatildeo e ao amolecimento pelo calor

Taxa de resfriamento durante a solidificaccedilatildeo tempo eacute necessaacuterio para as cadeias se moverem e se alinharem em uma estrutura cristalina

Complexidade do mero quanto mais complexo o mero menos cristalino o poliacutemero

Configuraccedilatildeo da cadeia poliacutemero lineares cristalizam com facilidade ramificaccedilotildees inibem a cristalizaccedilatildeo poliacutemeros em rede satildeo quase totalmente amorfos e satildeo possiacuteveis vaacuterios graus de cristalinidade para poliacutemeros com ligaccedilotildees cruzadas

Copolimerizaccedilatildeo se os meros se arranjam mais regularmente satildeo mais faacuteceis de cristalizar Ex Copoliacutemeros em bloco e alternados cristalizam mais facilmente que os aleatoacuterios ou por enxerto

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POLIacuteMERO

Estrutura Cristalina Esferuliacutetica

Cristalizaccedilatildeo a partir do material fundido

Cristalizaccedilatildeo se inicia em nuacutecleos individuais e se

desenvolve radialmente formando os esferulitos

Esferulitos diferentes graus de perfeiccedilatildeo e

tamanhos

Cruz de malta

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POLIacuteMERO

Esferulitos

bull Entre as lamelas cristalinas haacute regiotildees desordenadas denominadas regiotildees amorfas

bull Uma cadeia polimeacutericas pode estar parcialmente em uma lamela cristalina e

parcialmente em um estado amorfo Algumas cadeias comeccedilam em uma lamela cruza

a regiatildeo amorfa e entatildeo se juntam a outra lamela Estas cadeias satildeo denominadas

ldquomoleacuteculas de amarraccedilatildeordquo

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POLIacuteMERO

Caracteriacutesticas Mecacircnicas e Termomecacircnicas

Comportamento Tensatildeo x Deformaccedilatildeo

Satildeo encontrados 3 tipos de comportamento tensatildeo x deformaccedilatildeo

- Poliacutemero fraacutegil sofre fratura enquanto se deforma

elasticamente

- Poliacutemero plaacutestico a deformaccedilatildeo inicial eacute elaacutestica

seguida de escoamento e por uma regiatildeo de

deformaccedilatildeo plaacutestica (semelhante aos metais)

- Poliacutemero elaacutestico deformaccedilatildeo totalmente

elaacutestica essa elasticidade tiacutepica da borracha

grandes deformaccedilotildees recuperaacuteveis satildeo produzidas

mesmo sob pequenos niacuteveis de tensatildeo

(apresentada pelos elastocircmeros)

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POLIacuteMERO

Comportamento mecacircnico dos poliacutemeros

Moacutedulo de elasticidade (moacutedulo de traccedilatildeo) tensatildeodeformaccedilatildeo

7MPa 4GPaPoliacutemeros

Elaacutesticos Riacutegidos

48GPa 410GPaMetais

Ductibilidade eacute o alongamento percentual

Limite de escoamento (poliacutemeros plaacutestico) eacute o valor maacuteximo da curva y

Limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo tensatildeo na qual a fratura ocorre TS (pode ser maior ou menor que y)

Poliacutemeros Maacutex de 100MPa

Ligas metaacutelicas Maacutex de 4100GPa

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POLIacuteMERO

Variaccedilatildeo do Comportamento mecacircnico com a temperatura

Influecircncia da temperatura sobre as propriedades mecacircnicas do PMMA

Variaccedilotildees que se observa com a temperatura

bull Diminuiccedilatildeo do moacutedulo de

elasticidadebull Diminuiccedilatildeo do limite de

resistecircncia agrave traccedilatildeo

bull Aumento do alongamento agrave rotura (melhora a ductibilidade)

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POLIacuteMERO

Mecanismo de Deformaccedilatildeo Plaacutestica

1 Duas lamelas e

material amorfo

interlamelar amorfo

interlamelar antes de

aplicar uma deformaccedilatildeo

2 As cadeias nas

regiotildees amorfas

deslizam umas

contra as outras e

se alinham na

direccedilatildeo do

carregamento

3 Alinhamento das

lamelas de cadeias

de poliacutemero

durante a segunda

fase da deformaccedilatildeo

4 Separaccedilatildeo de

blocos cristalinos

das lamelas

durante a terceira

fase

5 Orientaccedilatildeo dos

segmentos cristalinos e

das cadeias de ligaccedilatildeo

ao longo do eixo de

traccedilatildeo na fase final da

deformaccedilatildeo

Deformaccedilatildeo de poliacutemeros semicristalinos

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova

1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo

3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo

Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2

1

3

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo

bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade

Aumento do peso molecular

bull aumenta o LRT

Aumento do grau de cristalinidade

bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)

O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute

uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de

traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos

bull Tratamento teacutermico

-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de

escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para

materiais metaacutelicos

- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de

orientaccedilatildeo da cadeia

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POLIacuteMERO

Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas

caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)

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POLIacuteMERO

Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea

Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida

ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular

altamente aleatoacuteria

Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura

definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em

termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf

Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um

liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada

caracteriacutestica do estado liacutequido

Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas

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POLIacuteMERO

Fatores que Influenciam a Tf e Tv

Flexibilidade da cadeia principal

Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o

poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf

Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf

1) Tamanho e tipo dos grupos laterais

2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)

3) Grupo aromaacutetico

4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia

5) Maior peso molecular

6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo

Grupo lateral volumoso

C

H

C

H

H CH3

C

H

C

H

H H

Tf= 175degCTf= 115degC

Grupo lateral polar

C

H

C

H

H Cl

C

H

C

H

H H

Tf= 212degCTf= 115degC

Tv= -18degC

C

H

C

H

H

Tv= 100degC

Tv= 87degC

C

H

C

H

H CH3

Tv= -18degC

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termoplaacutesticos

bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem

quando satildeo resfriados)

bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis

bull Materiais moles e duacutecteis

bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)

bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)

Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)

PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termofixos

bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)

bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em

alta temperatura

bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura

bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo

do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis

Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de

amostras metalograacuteficas

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POLIacuteMERO

Elastocircmero

Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)

Cadeia de moleacuteculas de um

elastocircmero

(a) no estado natildeo-deformado

(livre de tensotildees)

(b) deformado elasticamente

em resposta a uma tensatildeo s

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POLIacuteMERO

Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo

ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia

agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica

PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez

ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo

CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero

RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade

Aditivos para Poliacutemeros

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Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV

Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de

borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado

fluido

Sem ou com aquecimento

Sem ou com pressatildeo

Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido

Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas

Moldagem por Compressatildeo

1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde

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POLIacuteMERO

Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara

de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com

poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria

complexa

Moldagem por Transferecircncia

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POLIacuteMERO

1 Molde eacute fechado

2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde

3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute

alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute

que o moldado tenha atingido temperatura que permita

sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees

4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo

(1)

(2) (3)

(4)

Moldagem por Injeccedilatildeo

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POLIacuteMERO

1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado

2 O material fundido eacute compactado e conformado

3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz

4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua

Moldagem por Extrusatildeo

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POLIacuteMERO

1 Processo descontiacutenuo

2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas

3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no

interior de uma preacute forma (tubo)

geralmente obtido por extrusatildeo inserida

no molde

4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na

industria de embalagens

Ex frascos garrafas brinquedos volumosos

Moldagem por Insuflaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do

elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias

bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo

bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e

resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa

Processo de Vulcanizaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a

solventes aquecidos

- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam

pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo

Modelagem por Fiaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel

bull Polimetilmetacrilato (PMMA)

Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito

Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular

bull Politetrafluoretileno

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

Implante mamaacuterioEspumas

Telhas

bull Poliuretano

- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute

recomendado como material isolante)

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliamida (Naylon)

- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e

hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policloreto de Vinila (PVC)

- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de

tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica

- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do

cloro

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliestireno (PS)

- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Polietileno (PE)

- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliproprileno (PP)

- Baixo custo

- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo

- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policarbonato (PC)

- Semelhante ao vidro (transparecircncia)

- Excelente resistecircncia ao impacto

- Excelente propriedades mecacircnicas

- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama

- Bom isolamento teacutermico

- Boa usinabilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Klevar ndash DuPont

Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo

- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

Page 13: Estruturas Poliméricas (Capítulo 15) Características ... · Clique para editar o estilo do título mestre 17/06/2011 Paulo Emílio Valadão de Miranda | Professor Titular UFRJ

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POLIacuteMERO

Estrutura molecular

LinearRamificado

Ligaccedilotildees Cruzadas

Em rede

Unidade mero

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POLIacuteMERO

Copoliacutemeros

bull Homopoliacutemero poliacutemero derivado de apenas uma espeacutecie de monocircmero

bull Copoliacutemero poliacutemero derivado de duas ou mais espeacutecies de monocircmero

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POLIacuteMERO

Cristalinidade em Poliacutemeros Modelo miceacutelio

bull O arranjo atocircmico em poliacutemeros eacute mais complexo do que em metais e ceracircmicas

bull Os poliacutemeros satildeo geralmente parcialmente cristalinos com regiotildees cristalinas dispersas em uma matriz

amorfaRegiatildeo com alta cristalinidade

Regiatildeo amorfa

Arranjo de cadeias moleculares em uma ceacutelula unitaacuteria para o polietileno

Possiacuteveis rotaccedilotildees e torccedilotildees em torno de ligaccedilotildees

simples podem levar agrave formaccedilatildeo de cadeias

polimeacutericas natildeo necessariamente retiliacuteneas

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POLIacuteMERO

O grau de cristalinidade eacute definido por

Quanto mais cristalino maior a densidade a resistecircncia mecacircnica a resistecircncia agrave dissoluccedilatildeo e ao amolecimento pelo calor

Taxa de resfriamento durante a solidificaccedilatildeo tempo eacute necessaacuterio para as cadeias se moverem e se alinharem em uma estrutura cristalina

Complexidade do mero quanto mais complexo o mero menos cristalino o poliacutemero

Configuraccedilatildeo da cadeia poliacutemero lineares cristalizam com facilidade ramificaccedilotildees inibem a cristalizaccedilatildeo poliacutemeros em rede satildeo quase totalmente amorfos e satildeo possiacuteveis vaacuterios graus de cristalinidade para poliacutemeros com ligaccedilotildees cruzadas

Copolimerizaccedilatildeo se os meros se arranjam mais regularmente satildeo mais faacuteceis de cristalizar Ex Copoliacutemeros em bloco e alternados cristalizam mais facilmente que os aleatoacuterios ou por enxerto

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POLIacuteMERO

Estrutura Cristalina Esferuliacutetica

Cristalizaccedilatildeo a partir do material fundido

Cristalizaccedilatildeo se inicia em nuacutecleos individuais e se

desenvolve radialmente formando os esferulitos

Esferulitos diferentes graus de perfeiccedilatildeo e

tamanhos

Cruz de malta

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POLIacuteMERO

Esferulitos

bull Entre as lamelas cristalinas haacute regiotildees desordenadas denominadas regiotildees amorfas

bull Uma cadeia polimeacutericas pode estar parcialmente em uma lamela cristalina e

parcialmente em um estado amorfo Algumas cadeias comeccedilam em uma lamela cruza

a regiatildeo amorfa e entatildeo se juntam a outra lamela Estas cadeias satildeo denominadas

ldquomoleacuteculas de amarraccedilatildeordquo

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POLIacuteMERO

Caracteriacutesticas Mecacircnicas e Termomecacircnicas

Comportamento Tensatildeo x Deformaccedilatildeo

Satildeo encontrados 3 tipos de comportamento tensatildeo x deformaccedilatildeo

- Poliacutemero fraacutegil sofre fratura enquanto se deforma

elasticamente

- Poliacutemero plaacutestico a deformaccedilatildeo inicial eacute elaacutestica

seguida de escoamento e por uma regiatildeo de

deformaccedilatildeo plaacutestica (semelhante aos metais)

- Poliacutemero elaacutestico deformaccedilatildeo totalmente

elaacutestica essa elasticidade tiacutepica da borracha

grandes deformaccedilotildees recuperaacuteveis satildeo produzidas

mesmo sob pequenos niacuteveis de tensatildeo

(apresentada pelos elastocircmeros)

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POLIacuteMERO

Comportamento mecacircnico dos poliacutemeros

Moacutedulo de elasticidade (moacutedulo de traccedilatildeo) tensatildeodeformaccedilatildeo

7MPa 4GPaPoliacutemeros

Elaacutesticos Riacutegidos

48GPa 410GPaMetais

Ductibilidade eacute o alongamento percentual

Limite de escoamento (poliacutemeros plaacutestico) eacute o valor maacuteximo da curva y

Limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo tensatildeo na qual a fratura ocorre TS (pode ser maior ou menor que y)

Poliacutemeros Maacutex de 100MPa

Ligas metaacutelicas Maacutex de 4100GPa

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POLIacuteMERO

Variaccedilatildeo do Comportamento mecacircnico com a temperatura

Influecircncia da temperatura sobre as propriedades mecacircnicas do PMMA

Variaccedilotildees que se observa com a temperatura

bull Diminuiccedilatildeo do moacutedulo de

elasticidadebull Diminuiccedilatildeo do limite de

resistecircncia agrave traccedilatildeo

bull Aumento do alongamento agrave rotura (melhora a ductibilidade)

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POLIacuteMERO

Mecanismo de Deformaccedilatildeo Plaacutestica

1 Duas lamelas e

material amorfo

interlamelar amorfo

interlamelar antes de

aplicar uma deformaccedilatildeo

2 As cadeias nas

regiotildees amorfas

deslizam umas

contra as outras e

se alinham na

direccedilatildeo do

carregamento

3 Alinhamento das

lamelas de cadeias

de poliacutemero

durante a segunda

fase da deformaccedilatildeo

4 Separaccedilatildeo de

blocos cristalinos

das lamelas

durante a terceira

fase

5 Orientaccedilatildeo dos

segmentos cristalinos e

das cadeias de ligaccedilatildeo

ao longo do eixo de

traccedilatildeo na fase final da

deformaccedilatildeo

Deformaccedilatildeo de poliacutemeros semicristalinos

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova

1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo

3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo

Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2

1

3

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo

bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade

Aumento do peso molecular

bull aumenta o LRT

Aumento do grau de cristalinidade

bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)

O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute

uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de

traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos

bull Tratamento teacutermico

-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de

escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para

materiais metaacutelicos

- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de

orientaccedilatildeo da cadeia

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POLIacuteMERO

Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas

caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)

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POLIacuteMERO

Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea

Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida

ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular

altamente aleatoacuteria

Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura

definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em

termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf

Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um

liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada

caracteriacutestica do estado liacutequido

Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas

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POLIacuteMERO

Fatores que Influenciam a Tf e Tv

Flexibilidade da cadeia principal

Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o

poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf

Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf

1) Tamanho e tipo dos grupos laterais

2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)

3) Grupo aromaacutetico

4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia

5) Maior peso molecular

6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo

Grupo lateral volumoso

C

H

C

H

H CH3

C

H

C

H

H H

Tf= 175degCTf= 115degC

Grupo lateral polar

C

H

C

H

H Cl

C

H

C

H

H H

Tf= 212degCTf= 115degC

Tv= -18degC

C

H

C

H

H

Tv= 100degC

Tv= 87degC

C

H

C

H

H CH3

Tv= -18degC

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termoplaacutesticos

bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem

quando satildeo resfriados)

bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis

bull Materiais moles e duacutecteis

bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)

bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)

Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)

PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termofixos

bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)

bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em

alta temperatura

bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura

bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo

do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis

Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de

amostras metalograacuteficas

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POLIacuteMERO

Elastocircmero

Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)

Cadeia de moleacuteculas de um

elastocircmero

(a) no estado natildeo-deformado

(livre de tensotildees)

(b) deformado elasticamente

em resposta a uma tensatildeo s

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POLIacuteMERO

Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo

ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia

agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica

PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez

ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo

CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero

RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade

Aditivos para Poliacutemeros

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POLIacuteMERO

Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV

Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de

borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado

fluido

Sem ou com aquecimento

Sem ou com pressatildeo

Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido

Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas

Moldagem por Compressatildeo

1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde

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POLIacuteMERO

Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara

de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com

poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria

complexa

Moldagem por Transferecircncia

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POLIacuteMERO

1 Molde eacute fechado

2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde

3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute

alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute

que o moldado tenha atingido temperatura que permita

sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees

4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo

(1)

(2) (3)

(4)

Moldagem por Injeccedilatildeo

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POLIacuteMERO

1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado

2 O material fundido eacute compactado e conformado

3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz

4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua

Moldagem por Extrusatildeo

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POLIacuteMERO

1 Processo descontiacutenuo

2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas

3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no

interior de uma preacute forma (tubo)

geralmente obtido por extrusatildeo inserida

no molde

4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na

industria de embalagens

Ex frascos garrafas brinquedos volumosos

Moldagem por Insuflaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do

elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias

bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo

bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e

resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa

Processo de Vulcanizaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a

solventes aquecidos

- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam

pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo

Modelagem por Fiaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel

bull Polimetilmetacrilato (PMMA)

Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise

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Aplicaccedilotildees

- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito

Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular

bull Politetrafluoretileno

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

Implante mamaacuterioEspumas

Telhas

bull Poliuretano

- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute

recomendado como material isolante)

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Aplicaccedilotildees

bull Poliamida (Naylon)

- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e

hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa

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Aplicaccedilotildees

bull Policloreto de Vinila (PVC)

- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de

tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica

- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do

cloro

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliestireno (PS)

- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Polietileno (PE)

- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliproprileno (PP)

- Baixo custo

- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo

- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policarbonato (PC)

- Semelhante ao vidro (transparecircncia)

- Excelente resistecircncia ao impacto

- Excelente propriedades mecacircnicas

- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama

- Bom isolamento teacutermico

- Boa usinabilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Klevar ndash DuPont

Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo

- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

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POLIacuteMERO

Copoliacutemeros

bull Homopoliacutemero poliacutemero derivado de apenas uma espeacutecie de monocircmero

bull Copoliacutemero poliacutemero derivado de duas ou mais espeacutecies de monocircmero

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POLIacuteMERO

Cristalinidade em Poliacutemeros Modelo miceacutelio

bull O arranjo atocircmico em poliacutemeros eacute mais complexo do que em metais e ceracircmicas

bull Os poliacutemeros satildeo geralmente parcialmente cristalinos com regiotildees cristalinas dispersas em uma matriz

amorfaRegiatildeo com alta cristalinidade

Regiatildeo amorfa

Arranjo de cadeias moleculares em uma ceacutelula unitaacuteria para o polietileno

Possiacuteveis rotaccedilotildees e torccedilotildees em torno de ligaccedilotildees

simples podem levar agrave formaccedilatildeo de cadeias

polimeacutericas natildeo necessariamente retiliacuteneas

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POLIacuteMERO

O grau de cristalinidade eacute definido por

Quanto mais cristalino maior a densidade a resistecircncia mecacircnica a resistecircncia agrave dissoluccedilatildeo e ao amolecimento pelo calor

Taxa de resfriamento durante a solidificaccedilatildeo tempo eacute necessaacuterio para as cadeias se moverem e se alinharem em uma estrutura cristalina

Complexidade do mero quanto mais complexo o mero menos cristalino o poliacutemero

Configuraccedilatildeo da cadeia poliacutemero lineares cristalizam com facilidade ramificaccedilotildees inibem a cristalizaccedilatildeo poliacutemeros em rede satildeo quase totalmente amorfos e satildeo possiacuteveis vaacuterios graus de cristalinidade para poliacutemeros com ligaccedilotildees cruzadas

Copolimerizaccedilatildeo se os meros se arranjam mais regularmente satildeo mais faacuteceis de cristalizar Ex Copoliacutemeros em bloco e alternados cristalizam mais facilmente que os aleatoacuterios ou por enxerto

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POLIacuteMERO

Estrutura Cristalina Esferuliacutetica

Cristalizaccedilatildeo a partir do material fundido

Cristalizaccedilatildeo se inicia em nuacutecleos individuais e se

desenvolve radialmente formando os esferulitos

Esferulitos diferentes graus de perfeiccedilatildeo e

tamanhos

Cruz de malta

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POLIacuteMERO

Esferulitos

bull Entre as lamelas cristalinas haacute regiotildees desordenadas denominadas regiotildees amorfas

bull Uma cadeia polimeacutericas pode estar parcialmente em uma lamela cristalina e

parcialmente em um estado amorfo Algumas cadeias comeccedilam em uma lamela cruza

a regiatildeo amorfa e entatildeo se juntam a outra lamela Estas cadeias satildeo denominadas

ldquomoleacuteculas de amarraccedilatildeordquo

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POLIacuteMERO

Caracteriacutesticas Mecacircnicas e Termomecacircnicas

Comportamento Tensatildeo x Deformaccedilatildeo

Satildeo encontrados 3 tipos de comportamento tensatildeo x deformaccedilatildeo

- Poliacutemero fraacutegil sofre fratura enquanto se deforma

elasticamente

- Poliacutemero plaacutestico a deformaccedilatildeo inicial eacute elaacutestica

seguida de escoamento e por uma regiatildeo de

deformaccedilatildeo plaacutestica (semelhante aos metais)

- Poliacutemero elaacutestico deformaccedilatildeo totalmente

elaacutestica essa elasticidade tiacutepica da borracha

grandes deformaccedilotildees recuperaacuteveis satildeo produzidas

mesmo sob pequenos niacuteveis de tensatildeo

(apresentada pelos elastocircmeros)

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POLIacuteMERO

Comportamento mecacircnico dos poliacutemeros

Moacutedulo de elasticidade (moacutedulo de traccedilatildeo) tensatildeodeformaccedilatildeo

7MPa 4GPaPoliacutemeros

Elaacutesticos Riacutegidos

48GPa 410GPaMetais

Ductibilidade eacute o alongamento percentual

Limite de escoamento (poliacutemeros plaacutestico) eacute o valor maacuteximo da curva y

Limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo tensatildeo na qual a fratura ocorre TS (pode ser maior ou menor que y)

Poliacutemeros Maacutex de 100MPa

Ligas metaacutelicas Maacutex de 4100GPa

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POLIacuteMERO

Variaccedilatildeo do Comportamento mecacircnico com a temperatura

Influecircncia da temperatura sobre as propriedades mecacircnicas do PMMA

Variaccedilotildees que se observa com a temperatura

bull Diminuiccedilatildeo do moacutedulo de

elasticidadebull Diminuiccedilatildeo do limite de

resistecircncia agrave traccedilatildeo

bull Aumento do alongamento agrave rotura (melhora a ductibilidade)

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POLIacuteMERO

Mecanismo de Deformaccedilatildeo Plaacutestica

1 Duas lamelas e

material amorfo

interlamelar amorfo

interlamelar antes de

aplicar uma deformaccedilatildeo

2 As cadeias nas

regiotildees amorfas

deslizam umas

contra as outras e

se alinham na

direccedilatildeo do

carregamento

3 Alinhamento das

lamelas de cadeias

de poliacutemero

durante a segunda

fase da deformaccedilatildeo

4 Separaccedilatildeo de

blocos cristalinos

das lamelas

durante a terceira

fase

5 Orientaccedilatildeo dos

segmentos cristalinos e

das cadeias de ligaccedilatildeo

ao longo do eixo de

traccedilatildeo na fase final da

deformaccedilatildeo

Deformaccedilatildeo de poliacutemeros semicristalinos

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova

1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo

3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo

Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2

1

3

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo

bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade

Aumento do peso molecular

bull aumenta o LRT

Aumento do grau de cristalinidade

bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)

O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute

uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de

traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos

bull Tratamento teacutermico

-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de

escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para

materiais metaacutelicos

- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de

orientaccedilatildeo da cadeia

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POLIacuteMERO

Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas

caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)

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POLIacuteMERO

Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea

Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida

ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular

altamente aleatoacuteria

Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura

definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em

termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf

Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um

liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada

caracteriacutestica do estado liacutequido

Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas

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POLIacuteMERO

Fatores que Influenciam a Tf e Tv

Flexibilidade da cadeia principal

Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o

poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf

Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf

1) Tamanho e tipo dos grupos laterais

2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)

3) Grupo aromaacutetico

4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia

5) Maior peso molecular

6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo

Grupo lateral volumoso

C

H

C

H

H CH3

C

H

C

H

H H

Tf= 175degCTf= 115degC

Grupo lateral polar

C

H

C

H

H Cl

C

H

C

H

H H

Tf= 212degCTf= 115degC

Tv= -18degC

C

H

C

H

H

Tv= 100degC

Tv= 87degC

C

H

C

H

H CH3

Tv= -18degC

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termoplaacutesticos

bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem

quando satildeo resfriados)

bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis

bull Materiais moles e duacutecteis

bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)

bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)

Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)

PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termofixos

bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)

bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em

alta temperatura

bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura

bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo

do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis

Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de

amostras metalograacuteficas

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POLIacuteMERO

Elastocircmero

Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)

Cadeia de moleacuteculas de um

elastocircmero

(a) no estado natildeo-deformado

(livre de tensotildees)

(b) deformado elasticamente

em resposta a uma tensatildeo s

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POLIacuteMERO

Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo

ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia

agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica

PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez

ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo

CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero

RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade

Aditivos para Poliacutemeros

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POLIacuteMERO

Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV

Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de

borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado

fluido

Sem ou com aquecimento

Sem ou com pressatildeo

Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido

Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas

Moldagem por Compressatildeo

1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde

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POLIacuteMERO

Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara

de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com

poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria

complexa

Moldagem por Transferecircncia

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POLIacuteMERO

1 Molde eacute fechado

2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde

3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute

alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute

que o moldado tenha atingido temperatura que permita

sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees

4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo

(1)

(2) (3)

(4)

Moldagem por Injeccedilatildeo

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POLIacuteMERO

1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado

2 O material fundido eacute compactado e conformado

3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz

4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua

Moldagem por Extrusatildeo

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POLIacuteMERO

1 Processo descontiacutenuo

2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas

3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no

interior de uma preacute forma (tubo)

geralmente obtido por extrusatildeo inserida

no molde

4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na

industria de embalagens

Ex frascos garrafas brinquedos volumosos

Moldagem por Insuflaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do

elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias

bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo

bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e

resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa

Processo de Vulcanizaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a

solventes aquecidos

- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam

pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo

Modelagem por Fiaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel

bull Polimetilmetacrilato (PMMA)

Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito

Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular

bull Politetrafluoretileno

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

Implante mamaacuterioEspumas

Telhas

bull Poliuretano

- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute

recomendado como material isolante)

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliamida (Naylon)

- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e

hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policloreto de Vinila (PVC)

- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de

tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica

- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do

cloro

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliestireno (PS)

- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Polietileno (PE)

- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliproprileno (PP)

- Baixo custo

- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo

- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policarbonato (PC)

- Semelhante ao vidro (transparecircncia)

- Excelente resistecircncia ao impacto

- Excelente propriedades mecacircnicas

- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama

- Bom isolamento teacutermico

- Boa usinabilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Klevar ndash DuPont

Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo

- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

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Cristalinidade em Poliacutemeros Modelo miceacutelio

bull O arranjo atocircmico em poliacutemeros eacute mais complexo do que em metais e ceracircmicas

bull Os poliacutemeros satildeo geralmente parcialmente cristalinos com regiotildees cristalinas dispersas em uma matriz

amorfaRegiatildeo com alta cristalinidade

Regiatildeo amorfa

Arranjo de cadeias moleculares em uma ceacutelula unitaacuteria para o polietileno

Possiacuteveis rotaccedilotildees e torccedilotildees em torno de ligaccedilotildees

simples podem levar agrave formaccedilatildeo de cadeias

polimeacutericas natildeo necessariamente retiliacuteneas

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POLIacuteMERO

O grau de cristalinidade eacute definido por

Quanto mais cristalino maior a densidade a resistecircncia mecacircnica a resistecircncia agrave dissoluccedilatildeo e ao amolecimento pelo calor

Taxa de resfriamento durante a solidificaccedilatildeo tempo eacute necessaacuterio para as cadeias se moverem e se alinharem em uma estrutura cristalina

Complexidade do mero quanto mais complexo o mero menos cristalino o poliacutemero

Configuraccedilatildeo da cadeia poliacutemero lineares cristalizam com facilidade ramificaccedilotildees inibem a cristalizaccedilatildeo poliacutemeros em rede satildeo quase totalmente amorfos e satildeo possiacuteveis vaacuterios graus de cristalinidade para poliacutemeros com ligaccedilotildees cruzadas

Copolimerizaccedilatildeo se os meros se arranjam mais regularmente satildeo mais faacuteceis de cristalizar Ex Copoliacutemeros em bloco e alternados cristalizam mais facilmente que os aleatoacuterios ou por enxerto

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POLIacuteMERO

Estrutura Cristalina Esferuliacutetica

Cristalizaccedilatildeo a partir do material fundido

Cristalizaccedilatildeo se inicia em nuacutecleos individuais e se

desenvolve radialmente formando os esferulitos

Esferulitos diferentes graus de perfeiccedilatildeo e

tamanhos

Cruz de malta

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POLIacuteMERO

Esferulitos

bull Entre as lamelas cristalinas haacute regiotildees desordenadas denominadas regiotildees amorfas

bull Uma cadeia polimeacutericas pode estar parcialmente em uma lamela cristalina e

parcialmente em um estado amorfo Algumas cadeias comeccedilam em uma lamela cruza

a regiatildeo amorfa e entatildeo se juntam a outra lamela Estas cadeias satildeo denominadas

ldquomoleacuteculas de amarraccedilatildeordquo

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POLIacuteMERO

Caracteriacutesticas Mecacircnicas e Termomecacircnicas

Comportamento Tensatildeo x Deformaccedilatildeo

Satildeo encontrados 3 tipos de comportamento tensatildeo x deformaccedilatildeo

- Poliacutemero fraacutegil sofre fratura enquanto se deforma

elasticamente

- Poliacutemero plaacutestico a deformaccedilatildeo inicial eacute elaacutestica

seguida de escoamento e por uma regiatildeo de

deformaccedilatildeo plaacutestica (semelhante aos metais)

- Poliacutemero elaacutestico deformaccedilatildeo totalmente

elaacutestica essa elasticidade tiacutepica da borracha

grandes deformaccedilotildees recuperaacuteveis satildeo produzidas

mesmo sob pequenos niacuteveis de tensatildeo

(apresentada pelos elastocircmeros)

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POLIacuteMERO

Comportamento mecacircnico dos poliacutemeros

Moacutedulo de elasticidade (moacutedulo de traccedilatildeo) tensatildeodeformaccedilatildeo

7MPa 4GPaPoliacutemeros

Elaacutesticos Riacutegidos

48GPa 410GPaMetais

Ductibilidade eacute o alongamento percentual

Limite de escoamento (poliacutemeros plaacutestico) eacute o valor maacuteximo da curva y

Limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo tensatildeo na qual a fratura ocorre TS (pode ser maior ou menor que y)

Poliacutemeros Maacutex de 100MPa

Ligas metaacutelicas Maacutex de 4100GPa

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POLIacuteMERO

Variaccedilatildeo do Comportamento mecacircnico com a temperatura

Influecircncia da temperatura sobre as propriedades mecacircnicas do PMMA

Variaccedilotildees que se observa com a temperatura

bull Diminuiccedilatildeo do moacutedulo de

elasticidadebull Diminuiccedilatildeo do limite de

resistecircncia agrave traccedilatildeo

bull Aumento do alongamento agrave rotura (melhora a ductibilidade)

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POLIacuteMERO

Mecanismo de Deformaccedilatildeo Plaacutestica

1 Duas lamelas e

material amorfo

interlamelar amorfo

interlamelar antes de

aplicar uma deformaccedilatildeo

2 As cadeias nas

regiotildees amorfas

deslizam umas

contra as outras e

se alinham na

direccedilatildeo do

carregamento

3 Alinhamento das

lamelas de cadeias

de poliacutemero

durante a segunda

fase da deformaccedilatildeo

4 Separaccedilatildeo de

blocos cristalinos

das lamelas

durante a terceira

fase

5 Orientaccedilatildeo dos

segmentos cristalinos e

das cadeias de ligaccedilatildeo

ao longo do eixo de

traccedilatildeo na fase final da

deformaccedilatildeo

Deformaccedilatildeo de poliacutemeros semicristalinos

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova

1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo

3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo

Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2

1

3

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo

bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade

Aumento do peso molecular

bull aumenta o LRT

Aumento do grau de cristalinidade

bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)

O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute

uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de

traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos

bull Tratamento teacutermico

-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de

escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para

materiais metaacutelicos

- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de

orientaccedilatildeo da cadeia

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POLIacuteMERO

Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas

caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)

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POLIacuteMERO

Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea

Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida

ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular

altamente aleatoacuteria

Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura

definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em

termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf

Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um

liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada

caracteriacutestica do estado liacutequido

Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas

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POLIacuteMERO

Fatores que Influenciam a Tf e Tv

Flexibilidade da cadeia principal

Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o

poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf

Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf

1) Tamanho e tipo dos grupos laterais

2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)

3) Grupo aromaacutetico

4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia

5) Maior peso molecular

6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo

Grupo lateral volumoso

C

H

C

H

H CH3

C

H

C

H

H H

Tf= 175degCTf= 115degC

Grupo lateral polar

C

H

C

H

H Cl

C

H

C

H

H H

Tf= 212degCTf= 115degC

Tv= -18degC

C

H

C

H

H

Tv= 100degC

Tv= 87degC

C

H

C

H

H CH3

Tv= -18degC

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termoplaacutesticos

bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem

quando satildeo resfriados)

bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis

bull Materiais moles e duacutecteis

bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)

bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)

Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)

PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termofixos

bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)

bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em

alta temperatura

bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura

bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo

do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis

Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de

amostras metalograacuteficas

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POLIacuteMERO

Elastocircmero

Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)

Cadeia de moleacuteculas de um

elastocircmero

(a) no estado natildeo-deformado

(livre de tensotildees)

(b) deformado elasticamente

em resposta a uma tensatildeo s

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POLIacuteMERO

Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo

ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia

agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica

PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez

ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo

CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero

RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade

Aditivos para Poliacutemeros

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POLIacuteMERO

Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV

Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de

borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado

fluido

Sem ou com aquecimento

Sem ou com pressatildeo

Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido

Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas

Moldagem por Compressatildeo

1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde

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POLIacuteMERO

Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara

de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com

poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria

complexa

Moldagem por Transferecircncia

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POLIacuteMERO

1 Molde eacute fechado

2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde

3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute

alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute

que o moldado tenha atingido temperatura que permita

sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees

4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo

(1)

(2) (3)

(4)

Moldagem por Injeccedilatildeo

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POLIacuteMERO

1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado

2 O material fundido eacute compactado e conformado

3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz

4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua

Moldagem por Extrusatildeo

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POLIacuteMERO

1 Processo descontiacutenuo

2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas

3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no

interior de uma preacute forma (tubo)

geralmente obtido por extrusatildeo inserida

no molde

4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na

industria de embalagens

Ex frascos garrafas brinquedos volumosos

Moldagem por Insuflaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do

elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias

bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo

bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e

resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa

Processo de Vulcanizaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a

solventes aquecidos

- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam

pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo

Modelagem por Fiaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel

bull Polimetilmetacrilato (PMMA)

Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito

Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular

bull Politetrafluoretileno

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

Implante mamaacuterioEspumas

Telhas

bull Poliuretano

- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute

recomendado como material isolante)

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliamida (Naylon)

- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e

hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policloreto de Vinila (PVC)

- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de

tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica

- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do

cloro

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliestireno (PS)

- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Polietileno (PE)

- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliproprileno (PP)

- Baixo custo

- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo

- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policarbonato (PC)

- Semelhante ao vidro (transparecircncia)

- Excelente resistecircncia ao impacto

- Excelente propriedades mecacircnicas

- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama

- Bom isolamento teacutermico

- Boa usinabilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Klevar ndash DuPont

Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo

- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

Page 16: Estruturas Poliméricas (Capítulo 15) Características ... · Clique para editar o estilo do título mestre 17/06/2011 Paulo Emílio Valadão de Miranda | Professor Titular UFRJ

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POLIacuteMERO

O grau de cristalinidade eacute definido por

Quanto mais cristalino maior a densidade a resistecircncia mecacircnica a resistecircncia agrave dissoluccedilatildeo e ao amolecimento pelo calor

Taxa de resfriamento durante a solidificaccedilatildeo tempo eacute necessaacuterio para as cadeias se moverem e se alinharem em uma estrutura cristalina

Complexidade do mero quanto mais complexo o mero menos cristalino o poliacutemero

Configuraccedilatildeo da cadeia poliacutemero lineares cristalizam com facilidade ramificaccedilotildees inibem a cristalizaccedilatildeo poliacutemeros em rede satildeo quase totalmente amorfos e satildeo possiacuteveis vaacuterios graus de cristalinidade para poliacutemeros com ligaccedilotildees cruzadas

Copolimerizaccedilatildeo se os meros se arranjam mais regularmente satildeo mais faacuteceis de cristalizar Ex Copoliacutemeros em bloco e alternados cristalizam mais facilmente que os aleatoacuterios ou por enxerto

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POLIacuteMERO

Estrutura Cristalina Esferuliacutetica

Cristalizaccedilatildeo a partir do material fundido

Cristalizaccedilatildeo se inicia em nuacutecleos individuais e se

desenvolve radialmente formando os esferulitos

Esferulitos diferentes graus de perfeiccedilatildeo e

tamanhos

Cruz de malta

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POLIacuteMERO

Esferulitos

bull Entre as lamelas cristalinas haacute regiotildees desordenadas denominadas regiotildees amorfas

bull Uma cadeia polimeacutericas pode estar parcialmente em uma lamela cristalina e

parcialmente em um estado amorfo Algumas cadeias comeccedilam em uma lamela cruza

a regiatildeo amorfa e entatildeo se juntam a outra lamela Estas cadeias satildeo denominadas

ldquomoleacuteculas de amarraccedilatildeordquo

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POLIacuteMERO

Caracteriacutesticas Mecacircnicas e Termomecacircnicas

Comportamento Tensatildeo x Deformaccedilatildeo

Satildeo encontrados 3 tipos de comportamento tensatildeo x deformaccedilatildeo

- Poliacutemero fraacutegil sofre fratura enquanto se deforma

elasticamente

- Poliacutemero plaacutestico a deformaccedilatildeo inicial eacute elaacutestica

seguida de escoamento e por uma regiatildeo de

deformaccedilatildeo plaacutestica (semelhante aos metais)

- Poliacutemero elaacutestico deformaccedilatildeo totalmente

elaacutestica essa elasticidade tiacutepica da borracha

grandes deformaccedilotildees recuperaacuteveis satildeo produzidas

mesmo sob pequenos niacuteveis de tensatildeo

(apresentada pelos elastocircmeros)

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POLIacuteMERO

Comportamento mecacircnico dos poliacutemeros

Moacutedulo de elasticidade (moacutedulo de traccedilatildeo) tensatildeodeformaccedilatildeo

7MPa 4GPaPoliacutemeros

Elaacutesticos Riacutegidos

48GPa 410GPaMetais

Ductibilidade eacute o alongamento percentual

Limite de escoamento (poliacutemeros plaacutestico) eacute o valor maacuteximo da curva y

Limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo tensatildeo na qual a fratura ocorre TS (pode ser maior ou menor que y)

Poliacutemeros Maacutex de 100MPa

Ligas metaacutelicas Maacutex de 4100GPa

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POLIacuteMERO

Variaccedilatildeo do Comportamento mecacircnico com a temperatura

Influecircncia da temperatura sobre as propriedades mecacircnicas do PMMA

Variaccedilotildees que se observa com a temperatura

bull Diminuiccedilatildeo do moacutedulo de

elasticidadebull Diminuiccedilatildeo do limite de

resistecircncia agrave traccedilatildeo

bull Aumento do alongamento agrave rotura (melhora a ductibilidade)

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POLIacuteMERO

Mecanismo de Deformaccedilatildeo Plaacutestica

1 Duas lamelas e

material amorfo

interlamelar amorfo

interlamelar antes de

aplicar uma deformaccedilatildeo

2 As cadeias nas

regiotildees amorfas

deslizam umas

contra as outras e

se alinham na

direccedilatildeo do

carregamento

3 Alinhamento das

lamelas de cadeias

de poliacutemero

durante a segunda

fase da deformaccedilatildeo

4 Separaccedilatildeo de

blocos cristalinos

das lamelas

durante a terceira

fase

5 Orientaccedilatildeo dos

segmentos cristalinos e

das cadeias de ligaccedilatildeo

ao longo do eixo de

traccedilatildeo na fase final da

deformaccedilatildeo

Deformaccedilatildeo de poliacutemeros semicristalinos

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova

1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo

3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo

Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2

1

3

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo

bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade

Aumento do peso molecular

bull aumenta o LRT

Aumento do grau de cristalinidade

bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)

O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute

uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de

traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos

bull Tratamento teacutermico

-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de

escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para

materiais metaacutelicos

- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de

orientaccedilatildeo da cadeia

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POLIacuteMERO

Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas

caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)

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POLIacuteMERO

Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea

Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida

ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular

altamente aleatoacuteria

Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura

definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em

termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf

Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um

liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada

caracteriacutestica do estado liacutequido

Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas

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POLIacuteMERO

Fatores que Influenciam a Tf e Tv

Flexibilidade da cadeia principal

Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o

poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf

Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf

1) Tamanho e tipo dos grupos laterais

2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)

3) Grupo aromaacutetico

4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia

5) Maior peso molecular

6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo

Grupo lateral volumoso

C

H

C

H

H CH3

C

H

C

H

H H

Tf= 175degCTf= 115degC

Grupo lateral polar

C

H

C

H

H Cl

C

H

C

H

H H

Tf= 212degCTf= 115degC

Tv= -18degC

C

H

C

H

H

Tv= 100degC

Tv= 87degC

C

H

C

H

H CH3

Tv= -18degC

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termoplaacutesticos

bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem

quando satildeo resfriados)

bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis

bull Materiais moles e duacutecteis

bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)

bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)

Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)

PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termofixos

bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)

bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em

alta temperatura

bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura

bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo

do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis

Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de

amostras metalograacuteficas

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POLIacuteMERO

Elastocircmero

Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)

Cadeia de moleacuteculas de um

elastocircmero

(a) no estado natildeo-deformado

(livre de tensotildees)

(b) deformado elasticamente

em resposta a uma tensatildeo s

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POLIacuteMERO

Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo

ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia

agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica

PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez

ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo

CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero

RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade

Aditivos para Poliacutemeros

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POLIacuteMERO

Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV

Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de

borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado

fluido

Sem ou com aquecimento

Sem ou com pressatildeo

Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido

Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas

Moldagem por Compressatildeo

1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde

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POLIacuteMERO

Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara

de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com

poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria

complexa

Moldagem por Transferecircncia

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POLIacuteMERO

1 Molde eacute fechado

2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde

3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute

alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute

que o moldado tenha atingido temperatura que permita

sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees

4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo

(1)

(2) (3)

(4)

Moldagem por Injeccedilatildeo

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POLIacuteMERO

1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado

2 O material fundido eacute compactado e conformado

3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz

4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua

Moldagem por Extrusatildeo

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POLIacuteMERO

1 Processo descontiacutenuo

2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas

3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no

interior de uma preacute forma (tubo)

geralmente obtido por extrusatildeo inserida

no molde

4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na

industria de embalagens

Ex frascos garrafas brinquedos volumosos

Moldagem por Insuflaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do

elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias

bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo

bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e

resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa

Processo de Vulcanizaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a

solventes aquecidos

- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam

pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo

Modelagem por Fiaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel

bull Polimetilmetacrilato (PMMA)

Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito

Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular

bull Politetrafluoretileno

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

Implante mamaacuterioEspumas

Telhas

bull Poliuretano

- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute

recomendado como material isolante)

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliamida (Naylon)

- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e

hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policloreto de Vinila (PVC)

- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de

tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica

- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do

cloro

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliestireno (PS)

- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Polietileno (PE)

- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliproprileno (PP)

- Baixo custo

- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo

- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policarbonato (PC)

- Semelhante ao vidro (transparecircncia)

- Excelente resistecircncia ao impacto

- Excelente propriedades mecacircnicas

- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama

- Bom isolamento teacutermico

- Boa usinabilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Klevar ndash DuPont

Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo

- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

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POLIacuteMERO

Estrutura Cristalina Esferuliacutetica

Cristalizaccedilatildeo a partir do material fundido

Cristalizaccedilatildeo se inicia em nuacutecleos individuais e se

desenvolve radialmente formando os esferulitos

Esferulitos diferentes graus de perfeiccedilatildeo e

tamanhos

Cruz de malta

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POLIacuteMERO

Esferulitos

bull Entre as lamelas cristalinas haacute regiotildees desordenadas denominadas regiotildees amorfas

bull Uma cadeia polimeacutericas pode estar parcialmente em uma lamela cristalina e

parcialmente em um estado amorfo Algumas cadeias comeccedilam em uma lamela cruza

a regiatildeo amorfa e entatildeo se juntam a outra lamela Estas cadeias satildeo denominadas

ldquomoleacuteculas de amarraccedilatildeordquo

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POLIacuteMERO

Caracteriacutesticas Mecacircnicas e Termomecacircnicas

Comportamento Tensatildeo x Deformaccedilatildeo

Satildeo encontrados 3 tipos de comportamento tensatildeo x deformaccedilatildeo

- Poliacutemero fraacutegil sofre fratura enquanto se deforma

elasticamente

- Poliacutemero plaacutestico a deformaccedilatildeo inicial eacute elaacutestica

seguida de escoamento e por uma regiatildeo de

deformaccedilatildeo plaacutestica (semelhante aos metais)

- Poliacutemero elaacutestico deformaccedilatildeo totalmente

elaacutestica essa elasticidade tiacutepica da borracha

grandes deformaccedilotildees recuperaacuteveis satildeo produzidas

mesmo sob pequenos niacuteveis de tensatildeo

(apresentada pelos elastocircmeros)

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POLIacuteMERO

Comportamento mecacircnico dos poliacutemeros

Moacutedulo de elasticidade (moacutedulo de traccedilatildeo) tensatildeodeformaccedilatildeo

7MPa 4GPaPoliacutemeros

Elaacutesticos Riacutegidos

48GPa 410GPaMetais

Ductibilidade eacute o alongamento percentual

Limite de escoamento (poliacutemeros plaacutestico) eacute o valor maacuteximo da curva y

Limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo tensatildeo na qual a fratura ocorre TS (pode ser maior ou menor que y)

Poliacutemeros Maacutex de 100MPa

Ligas metaacutelicas Maacutex de 4100GPa

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POLIacuteMERO

Variaccedilatildeo do Comportamento mecacircnico com a temperatura

Influecircncia da temperatura sobre as propriedades mecacircnicas do PMMA

Variaccedilotildees que se observa com a temperatura

bull Diminuiccedilatildeo do moacutedulo de

elasticidadebull Diminuiccedilatildeo do limite de

resistecircncia agrave traccedilatildeo

bull Aumento do alongamento agrave rotura (melhora a ductibilidade)

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POLIacuteMERO

Mecanismo de Deformaccedilatildeo Plaacutestica

1 Duas lamelas e

material amorfo

interlamelar amorfo

interlamelar antes de

aplicar uma deformaccedilatildeo

2 As cadeias nas

regiotildees amorfas

deslizam umas

contra as outras e

se alinham na

direccedilatildeo do

carregamento

3 Alinhamento das

lamelas de cadeias

de poliacutemero

durante a segunda

fase da deformaccedilatildeo

4 Separaccedilatildeo de

blocos cristalinos

das lamelas

durante a terceira

fase

5 Orientaccedilatildeo dos

segmentos cristalinos e

das cadeias de ligaccedilatildeo

ao longo do eixo de

traccedilatildeo na fase final da

deformaccedilatildeo

Deformaccedilatildeo de poliacutemeros semicristalinos

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova

1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo

3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo

Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2

1

3

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo

bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade

Aumento do peso molecular

bull aumenta o LRT

Aumento do grau de cristalinidade

bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)

O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute

uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de

traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos

bull Tratamento teacutermico

-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de

escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para

materiais metaacutelicos

- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de

orientaccedilatildeo da cadeia

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Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas

caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)

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Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea

Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida

ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular

altamente aleatoacuteria

Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura

definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em

termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf

Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um

liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada

caracteriacutestica do estado liacutequido

Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas

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POLIacuteMERO

Fatores que Influenciam a Tf e Tv

Flexibilidade da cadeia principal

Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o

poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf

Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf

1) Tamanho e tipo dos grupos laterais

2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)

3) Grupo aromaacutetico

4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia

5) Maior peso molecular

6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo

Grupo lateral volumoso

C

H

C

H

H CH3

C

H

C

H

H H

Tf= 175degCTf= 115degC

Grupo lateral polar

C

H

C

H

H Cl

C

H

C

H

H H

Tf= 212degCTf= 115degC

Tv= -18degC

C

H

C

H

H

Tv= 100degC

Tv= 87degC

C

H

C

H

H CH3

Tv= -18degC

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termoplaacutesticos

bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem

quando satildeo resfriados)

bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis

bull Materiais moles e duacutecteis

bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)

bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)

Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)

PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termofixos

bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)

bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em

alta temperatura

bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura

bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo

do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis

Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de

amostras metalograacuteficas

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POLIacuteMERO

Elastocircmero

Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)

Cadeia de moleacuteculas de um

elastocircmero

(a) no estado natildeo-deformado

(livre de tensotildees)

(b) deformado elasticamente

em resposta a uma tensatildeo s

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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ

POLIacuteMERO

Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo

ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia

agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica

PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez

ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo

CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero

RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade

Aditivos para Poliacutemeros

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POLIacuteMERO

Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV

Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de

borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado

fluido

Sem ou com aquecimento

Sem ou com pressatildeo

Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido

Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas

Moldagem por Compressatildeo

1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde

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POLIacuteMERO

Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara

de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com

poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria

complexa

Moldagem por Transferecircncia

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POLIacuteMERO

1 Molde eacute fechado

2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde

3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute

alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute

que o moldado tenha atingido temperatura que permita

sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees

4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo

(1)

(2) (3)

(4)

Moldagem por Injeccedilatildeo

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POLIacuteMERO

1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado

2 O material fundido eacute compactado e conformado

3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz

4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua

Moldagem por Extrusatildeo

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POLIacuteMERO

1 Processo descontiacutenuo

2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas

3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no

interior de uma preacute forma (tubo)

geralmente obtido por extrusatildeo inserida

no molde

4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na

industria de embalagens

Ex frascos garrafas brinquedos volumosos

Moldagem por Insuflaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do

elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias

bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo

bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e

resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa

Processo de Vulcanizaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a

solventes aquecidos

- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam

pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo

Modelagem por Fiaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel

bull Polimetilmetacrilato (PMMA)

Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito

Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular

bull Politetrafluoretileno

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

Implante mamaacuterioEspumas

Telhas

bull Poliuretano

- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute

recomendado como material isolante)

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliamida (Naylon)

- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e

hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policloreto de Vinila (PVC)

- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de

tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica

- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do

cloro

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliestireno (PS)

- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Polietileno (PE)

- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliproprileno (PP)

- Baixo custo

- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo

- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policarbonato (PC)

- Semelhante ao vidro (transparecircncia)

- Excelente resistecircncia ao impacto

- Excelente propriedades mecacircnicas

- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama

- Bom isolamento teacutermico

- Boa usinabilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Klevar ndash DuPont

Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo

- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

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POLIacuteMERO

Esferulitos

bull Entre as lamelas cristalinas haacute regiotildees desordenadas denominadas regiotildees amorfas

bull Uma cadeia polimeacutericas pode estar parcialmente em uma lamela cristalina e

parcialmente em um estado amorfo Algumas cadeias comeccedilam em uma lamela cruza

a regiatildeo amorfa e entatildeo se juntam a outra lamela Estas cadeias satildeo denominadas

ldquomoleacuteculas de amarraccedilatildeordquo

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POLIacuteMERO

Caracteriacutesticas Mecacircnicas e Termomecacircnicas

Comportamento Tensatildeo x Deformaccedilatildeo

Satildeo encontrados 3 tipos de comportamento tensatildeo x deformaccedilatildeo

- Poliacutemero fraacutegil sofre fratura enquanto se deforma

elasticamente

- Poliacutemero plaacutestico a deformaccedilatildeo inicial eacute elaacutestica

seguida de escoamento e por uma regiatildeo de

deformaccedilatildeo plaacutestica (semelhante aos metais)

- Poliacutemero elaacutestico deformaccedilatildeo totalmente

elaacutestica essa elasticidade tiacutepica da borracha

grandes deformaccedilotildees recuperaacuteveis satildeo produzidas

mesmo sob pequenos niacuteveis de tensatildeo

(apresentada pelos elastocircmeros)

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POLIacuteMERO

Comportamento mecacircnico dos poliacutemeros

Moacutedulo de elasticidade (moacutedulo de traccedilatildeo) tensatildeodeformaccedilatildeo

7MPa 4GPaPoliacutemeros

Elaacutesticos Riacutegidos

48GPa 410GPaMetais

Ductibilidade eacute o alongamento percentual

Limite de escoamento (poliacutemeros plaacutestico) eacute o valor maacuteximo da curva y

Limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo tensatildeo na qual a fratura ocorre TS (pode ser maior ou menor que y)

Poliacutemeros Maacutex de 100MPa

Ligas metaacutelicas Maacutex de 4100GPa

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POLIacuteMERO

Variaccedilatildeo do Comportamento mecacircnico com a temperatura

Influecircncia da temperatura sobre as propriedades mecacircnicas do PMMA

Variaccedilotildees que se observa com a temperatura

bull Diminuiccedilatildeo do moacutedulo de

elasticidadebull Diminuiccedilatildeo do limite de

resistecircncia agrave traccedilatildeo

bull Aumento do alongamento agrave rotura (melhora a ductibilidade)

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POLIacuteMERO

Mecanismo de Deformaccedilatildeo Plaacutestica

1 Duas lamelas e

material amorfo

interlamelar amorfo

interlamelar antes de

aplicar uma deformaccedilatildeo

2 As cadeias nas

regiotildees amorfas

deslizam umas

contra as outras e

se alinham na

direccedilatildeo do

carregamento

3 Alinhamento das

lamelas de cadeias

de poliacutemero

durante a segunda

fase da deformaccedilatildeo

4 Separaccedilatildeo de

blocos cristalinos

das lamelas

durante a terceira

fase

5 Orientaccedilatildeo dos

segmentos cristalinos e

das cadeias de ligaccedilatildeo

ao longo do eixo de

traccedilatildeo na fase final da

deformaccedilatildeo

Deformaccedilatildeo de poliacutemeros semicristalinos

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova

1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo

3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo

Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2

1

3

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo

bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade

Aumento do peso molecular

bull aumenta o LRT

Aumento do grau de cristalinidade

bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)

O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute

uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de

traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos

bull Tratamento teacutermico

-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de

escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para

materiais metaacutelicos

- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de

orientaccedilatildeo da cadeia

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POLIacuteMERO

Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas

caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)

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POLIacuteMERO

Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea

Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida

ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular

altamente aleatoacuteria

Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura

definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em

termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf

Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um

liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada

caracteriacutestica do estado liacutequido

Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas

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POLIacuteMERO

Fatores que Influenciam a Tf e Tv

Flexibilidade da cadeia principal

Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o

poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf

Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf

1) Tamanho e tipo dos grupos laterais

2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)

3) Grupo aromaacutetico

4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia

5) Maior peso molecular

6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo

Grupo lateral volumoso

C

H

C

H

H CH3

C

H

C

H

H H

Tf= 175degCTf= 115degC

Grupo lateral polar

C

H

C

H

H Cl

C

H

C

H

H H

Tf= 212degCTf= 115degC

Tv= -18degC

C

H

C

H

H

Tv= 100degC

Tv= 87degC

C

H

C

H

H CH3

Tv= -18degC

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termoplaacutesticos

bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem

quando satildeo resfriados)

bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis

bull Materiais moles e duacutecteis

bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)

bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)

Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)

PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termofixos

bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)

bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em

alta temperatura

bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura

bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo

do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis

Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de

amostras metalograacuteficas

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POLIacuteMERO

Elastocircmero

Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)

Cadeia de moleacuteculas de um

elastocircmero

(a) no estado natildeo-deformado

(livre de tensotildees)

(b) deformado elasticamente

em resposta a uma tensatildeo s

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POLIacuteMERO

Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo

ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia

agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica

PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez

ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo

CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero

RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade

Aditivos para Poliacutemeros

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POLIacuteMERO

Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV

Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de

borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado

fluido

Sem ou com aquecimento

Sem ou com pressatildeo

Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido

Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas

Moldagem por Compressatildeo

1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde

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POLIacuteMERO

Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara

de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com

poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria

complexa

Moldagem por Transferecircncia

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POLIacuteMERO

1 Molde eacute fechado

2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde

3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute

alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute

que o moldado tenha atingido temperatura que permita

sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees

4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo

(1)

(2) (3)

(4)

Moldagem por Injeccedilatildeo

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POLIacuteMERO

1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado

2 O material fundido eacute compactado e conformado

3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz

4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua

Moldagem por Extrusatildeo

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POLIacuteMERO

1 Processo descontiacutenuo

2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas

3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no

interior de uma preacute forma (tubo)

geralmente obtido por extrusatildeo inserida

no molde

4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na

industria de embalagens

Ex frascos garrafas brinquedos volumosos

Moldagem por Insuflaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do

elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias

bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo

bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e

resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa

Processo de Vulcanizaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a

solventes aquecidos

- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam

pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo

Modelagem por Fiaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel

bull Polimetilmetacrilato (PMMA)

Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito

Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular

bull Politetrafluoretileno

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

Implante mamaacuterioEspumas

Telhas

bull Poliuretano

- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute

recomendado como material isolante)

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliamida (Naylon)

- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e

hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policloreto de Vinila (PVC)

- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de

tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica

- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do

cloro

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliestireno (PS)

- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Polietileno (PE)

- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliproprileno (PP)

- Baixo custo

- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo

- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policarbonato (PC)

- Semelhante ao vidro (transparecircncia)

- Excelente resistecircncia ao impacto

- Excelente propriedades mecacircnicas

- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama

- Bom isolamento teacutermico

- Boa usinabilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Klevar ndash DuPont

Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo

- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

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POLIacuteMERO

Caracteriacutesticas Mecacircnicas e Termomecacircnicas

Comportamento Tensatildeo x Deformaccedilatildeo

Satildeo encontrados 3 tipos de comportamento tensatildeo x deformaccedilatildeo

- Poliacutemero fraacutegil sofre fratura enquanto se deforma

elasticamente

- Poliacutemero plaacutestico a deformaccedilatildeo inicial eacute elaacutestica

seguida de escoamento e por uma regiatildeo de

deformaccedilatildeo plaacutestica (semelhante aos metais)

- Poliacutemero elaacutestico deformaccedilatildeo totalmente

elaacutestica essa elasticidade tiacutepica da borracha

grandes deformaccedilotildees recuperaacuteveis satildeo produzidas

mesmo sob pequenos niacuteveis de tensatildeo

(apresentada pelos elastocircmeros)

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POLIacuteMERO

Comportamento mecacircnico dos poliacutemeros

Moacutedulo de elasticidade (moacutedulo de traccedilatildeo) tensatildeodeformaccedilatildeo

7MPa 4GPaPoliacutemeros

Elaacutesticos Riacutegidos

48GPa 410GPaMetais

Ductibilidade eacute o alongamento percentual

Limite de escoamento (poliacutemeros plaacutestico) eacute o valor maacuteximo da curva y

Limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo tensatildeo na qual a fratura ocorre TS (pode ser maior ou menor que y)

Poliacutemeros Maacutex de 100MPa

Ligas metaacutelicas Maacutex de 4100GPa

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POLIacuteMERO

Variaccedilatildeo do Comportamento mecacircnico com a temperatura

Influecircncia da temperatura sobre as propriedades mecacircnicas do PMMA

Variaccedilotildees que se observa com a temperatura

bull Diminuiccedilatildeo do moacutedulo de

elasticidadebull Diminuiccedilatildeo do limite de

resistecircncia agrave traccedilatildeo

bull Aumento do alongamento agrave rotura (melhora a ductibilidade)

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POLIacuteMERO

Mecanismo de Deformaccedilatildeo Plaacutestica

1 Duas lamelas e

material amorfo

interlamelar amorfo

interlamelar antes de

aplicar uma deformaccedilatildeo

2 As cadeias nas

regiotildees amorfas

deslizam umas

contra as outras e

se alinham na

direccedilatildeo do

carregamento

3 Alinhamento das

lamelas de cadeias

de poliacutemero

durante a segunda

fase da deformaccedilatildeo

4 Separaccedilatildeo de

blocos cristalinos

das lamelas

durante a terceira

fase

5 Orientaccedilatildeo dos

segmentos cristalinos e

das cadeias de ligaccedilatildeo

ao longo do eixo de

traccedilatildeo na fase final da

deformaccedilatildeo

Deformaccedilatildeo de poliacutemeros semicristalinos

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova

1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo

3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo

Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2

1

3

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo

bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade

Aumento do peso molecular

bull aumenta o LRT

Aumento do grau de cristalinidade

bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)

O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute

uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de

traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos

bull Tratamento teacutermico

-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de

escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para

materiais metaacutelicos

- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de

orientaccedilatildeo da cadeia

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POLIacuteMERO

Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas

caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)

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POLIacuteMERO

Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea

Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida

ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular

altamente aleatoacuteria

Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura

definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em

termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf

Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um

liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada

caracteriacutestica do estado liacutequido

Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas

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POLIacuteMERO

Fatores que Influenciam a Tf e Tv

Flexibilidade da cadeia principal

Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o

poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf

Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf

1) Tamanho e tipo dos grupos laterais

2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)

3) Grupo aromaacutetico

4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia

5) Maior peso molecular

6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo

Grupo lateral volumoso

C

H

C

H

H CH3

C

H

C

H

H H

Tf= 175degCTf= 115degC

Grupo lateral polar

C

H

C

H

H Cl

C

H

C

H

H H

Tf= 212degCTf= 115degC

Tv= -18degC

C

H

C

H

H

Tv= 100degC

Tv= 87degC

C

H

C

H

H CH3

Tv= -18degC

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termoplaacutesticos

bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem

quando satildeo resfriados)

bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis

bull Materiais moles e duacutecteis

bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)

bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)

Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)

PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termofixos

bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)

bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em

alta temperatura

bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura

bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo

do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis

Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de

amostras metalograacuteficas

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POLIacuteMERO

Elastocircmero

Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)

Cadeia de moleacuteculas de um

elastocircmero

(a) no estado natildeo-deformado

(livre de tensotildees)

(b) deformado elasticamente

em resposta a uma tensatildeo s

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POLIacuteMERO

Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo

ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia

agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica

PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez

ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo

CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero

RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade

Aditivos para Poliacutemeros

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POLIacuteMERO

Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV

Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de

borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado

fluido

Sem ou com aquecimento

Sem ou com pressatildeo

Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido

Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas

Moldagem por Compressatildeo

1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde

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POLIacuteMERO

Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara

de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com

poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria

complexa

Moldagem por Transferecircncia

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POLIacuteMERO

1 Molde eacute fechado

2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde

3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute

alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute

que o moldado tenha atingido temperatura que permita

sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees

4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo

(1)

(2) (3)

(4)

Moldagem por Injeccedilatildeo

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POLIacuteMERO

1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado

2 O material fundido eacute compactado e conformado

3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz

4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua

Moldagem por Extrusatildeo

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POLIacuteMERO

1 Processo descontiacutenuo

2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas

3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no

interior de uma preacute forma (tubo)

geralmente obtido por extrusatildeo inserida

no molde

4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na

industria de embalagens

Ex frascos garrafas brinquedos volumosos

Moldagem por Insuflaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do

elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias

bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo

bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e

resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa

Processo de Vulcanizaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a

solventes aquecidos

- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam

pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo

Modelagem por Fiaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel

bull Polimetilmetacrilato (PMMA)

Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito

Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular

bull Politetrafluoretileno

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

Implante mamaacuterioEspumas

Telhas

bull Poliuretano

- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute

recomendado como material isolante)

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliamida (Naylon)

- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e

hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policloreto de Vinila (PVC)

- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de

tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica

- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do

cloro

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliestireno (PS)

- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Polietileno (PE)

- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliproprileno (PP)

- Baixo custo

- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo

- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policarbonato (PC)

- Semelhante ao vidro (transparecircncia)

- Excelente resistecircncia ao impacto

- Excelente propriedades mecacircnicas

- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama

- Bom isolamento teacutermico

- Boa usinabilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Klevar ndash DuPont

Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo

- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

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POLIacuteMERO

Comportamento mecacircnico dos poliacutemeros

Moacutedulo de elasticidade (moacutedulo de traccedilatildeo) tensatildeodeformaccedilatildeo

7MPa 4GPaPoliacutemeros

Elaacutesticos Riacutegidos

48GPa 410GPaMetais

Ductibilidade eacute o alongamento percentual

Limite de escoamento (poliacutemeros plaacutestico) eacute o valor maacuteximo da curva y

Limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo tensatildeo na qual a fratura ocorre TS (pode ser maior ou menor que y)

Poliacutemeros Maacutex de 100MPa

Ligas metaacutelicas Maacutex de 4100GPa

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POLIacuteMERO

Variaccedilatildeo do Comportamento mecacircnico com a temperatura

Influecircncia da temperatura sobre as propriedades mecacircnicas do PMMA

Variaccedilotildees que se observa com a temperatura

bull Diminuiccedilatildeo do moacutedulo de

elasticidadebull Diminuiccedilatildeo do limite de

resistecircncia agrave traccedilatildeo

bull Aumento do alongamento agrave rotura (melhora a ductibilidade)

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POLIacuteMERO

Mecanismo de Deformaccedilatildeo Plaacutestica

1 Duas lamelas e

material amorfo

interlamelar amorfo

interlamelar antes de

aplicar uma deformaccedilatildeo

2 As cadeias nas

regiotildees amorfas

deslizam umas

contra as outras e

se alinham na

direccedilatildeo do

carregamento

3 Alinhamento das

lamelas de cadeias

de poliacutemero

durante a segunda

fase da deformaccedilatildeo

4 Separaccedilatildeo de

blocos cristalinos

das lamelas

durante a terceira

fase

5 Orientaccedilatildeo dos

segmentos cristalinos e

das cadeias de ligaccedilatildeo

ao longo do eixo de

traccedilatildeo na fase final da

deformaccedilatildeo

Deformaccedilatildeo de poliacutemeros semicristalinos

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova

1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo

3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo

Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2

1

3

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo

bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade

Aumento do peso molecular

bull aumenta o LRT

Aumento do grau de cristalinidade

bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)

O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute

uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de

traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos

bull Tratamento teacutermico

-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de

escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para

materiais metaacutelicos

- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de

orientaccedilatildeo da cadeia

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POLIacuteMERO

Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas

caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)

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POLIacuteMERO

Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea

Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida

ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular

altamente aleatoacuteria

Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura

definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em

termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf

Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um

liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada

caracteriacutestica do estado liacutequido

Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas

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POLIacuteMERO

Fatores que Influenciam a Tf e Tv

Flexibilidade da cadeia principal

Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o

poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf

Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf

1) Tamanho e tipo dos grupos laterais

2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)

3) Grupo aromaacutetico

4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia

5) Maior peso molecular

6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo

Grupo lateral volumoso

C

H

C

H

H CH3

C

H

C

H

H H

Tf= 175degCTf= 115degC

Grupo lateral polar

C

H

C

H

H Cl

C

H

C

H

H H

Tf= 212degCTf= 115degC

Tv= -18degC

C

H

C

H

H

Tv= 100degC

Tv= 87degC

C

H

C

H

H CH3

Tv= -18degC

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termoplaacutesticos

bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem

quando satildeo resfriados)

bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis

bull Materiais moles e duacutecteis

bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)

bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)

Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)

PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termofixos

bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)

bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em

alta temperatura

bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura

bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo

do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis

Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de

amostras metalograacuteficas

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POLIacuteMERO

Elastocircmero

Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)

Cadeia de moleacuteculas de um

elastocircmero

(a) no estado natildeo-deformado

(livre de tensotildees)

(b) deformado elasticamente

em resposta a uma tensatildeo s

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POLIacuteMERO

Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo

ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia

agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica

PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez

ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo

CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero

RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade

Aditivos para Poliacutemeros

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POLIacuteMERO

Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV

Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de

borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado

fluido

Sem ou com aquecimento

Sem ou com pressatildeo

Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido

Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas

Moldagem por Compressatildeo

1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde

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POLIacuteMERO

Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara

de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com

poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria

complexa

Moldagem por Transferecircncia

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POLIacuteMERO

1 Molde eacute fechado

2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde

3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute

alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute

que o moldado tenha atingido temperatura que permita

sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees

4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo

(1)

(2) (3)

(4)

Moldagem por Injeccedilatildeo

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POLIacuteMERO

1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado

2 O material fundido eacute compactado e conformado

3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz

4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua

Moldagem por Extrusatildeo

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POLIacuteMERO

1 Processo descontiacutenuo

2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas

3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no

interior de uma preacute forma (tubo)

geralmente obtido por extrusatildeo inserida

no molde

4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na

industria de embalagens

Ex frascos garrafas brinquedos volumosos

Moldagem por Insuflaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do

elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias

bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo

bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e

resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa

Processo de Vulcanizaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a

solventes aquecidos

- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam

pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo

Modelagem por Fiaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel

bull Polimetilmetacrilato (PMMA)

Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito

Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular

bull Politetrafluoretileno

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

Implante mamaacuterioEspumas

Telhas

bull Poliuretano

- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute

recomendado como material isolante)

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliamida (Naylon)

- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e

hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policloreto de Vinila (PVC)

- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de

tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica

- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do

cloro

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliestireno (PS)

- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Polietileno (PE)

- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliproprileno (PP)

- Baixo custo

- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo

- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policarbonato (PC)

- Semelhante ao vidro (transparecircncia)

- Excelente resistecircncia ao impacto

- Excelente propriedades mecacircnicas

- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama

- Bom isolamento teacutermico

- Boa usinabilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Klevar ndash DuPont

Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo

- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

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POLIacuteMERO

Variaccedilatildeo do Comportamento mecacircnico com a temperatura

Influecircncia da temperatura sobre as propriedades mecacircnicas do PMMA

Variaccedilotildees que se observa com a temperatura

bull Diminuiccedilatildeo do moacutedulo de

elasticidadebull Diminuiccedilatildeo do limite de

resistecircncia agrave traccedilatildeo

bull Aumento do alongamento agrave rotura (melhora a ductibilidade)

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POLIacuteMERO

Mecanismo de Deformaccedilatildeo Plaacutestica

1 Duas lamelas e

material amorfo

interlamelar amorfo

interlamelar antes de

aplicar uma deformaccedilatildeo

2 As cadeias nas

regiotildees amorfas

deslizam umas

contra as outras e

se alinham na

direccedilatildeo do

carregamento

3 Alinhamento das

lamelas de cadeias

de poliacutemero

durante a segunda

fase da deformaccedilatildeo

4 Separaccedilatildeo de

blocos cristalinos

das lamelas

durante a terceira

fase

5 Orientaccedilatildeo dos

segmentos cristalinos e

das cadeias de ligaccedilatildeo

ao longo do eixo de

traccedilatildeo na fase final da

deformaccedilatildeo

Deformaccedilatildeo de poliacutemeros semicristalinos

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova

1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo

3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo

Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2

1

3

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo

bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade

Aumento do peso molecular

bull aumenta o LRT

Aumento do grau de cristalinidade

bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)

O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute

uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de

traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos

bull Tratamento teacutermico

-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de

escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para

materiais metaacutelicos

- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de

orientaccedilatildeo da cadeia

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Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas

caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)

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Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea

Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida

ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular

altamente aleatoacuteria

Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura

definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em

termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf

Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um

liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada

caracteriacutestica do estado liacutequido

Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas

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Fatores que Influenciam a Tf e Tv

Flexibilidade da cadeia principal

Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o

poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf

Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf

1) Tamanho e tipo dos grupos laterais

2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)

3) Grupo aromaacutetico

4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia

5) Maior peso molecular

6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo

Grupo lateral volumoso

C

H

C

H

H CH3

C

H

C

H

H H

Tf= 175degCTf= 115degC

Grupo lateral polar

C

H

C

H

H Cl

C

H

C

H

H H

Tf= 212degCTf= 115degC

Tv= -18degC

C

H

C

H

H

Tv= 100degC

Tv= 87degC

C

H

C

H

H CH3

Tv= -18degC

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termoplaacutesticos

bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem

quando satildeo resfriados)

bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis

bull Materiais moles e duacutecteis

bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)

bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)

Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)

PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)

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Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termofixos

bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)

bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em

alta temperatura

bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura

bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo

do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis

Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de

amostras metalograacuteficas

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POLIacuteMERO

Elastocircmero

Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)

Cadeia de moleacuteculas de um

elastocircmero

(a) no estado natildeo-deformado

(livre de tensotildees)

(b) deformado elasticamente

em resposta a uma tensatildeo s

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POLIacuteMERO

Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo

ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia

agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica

PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez

ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo

CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero

RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade

Aditivos para Poliacutemeros

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POLIacuteMERO

Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV

Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de

borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado

fluido

Sem ou com aquecimento

Sem ou com pressatildeo

Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido

Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas

Moldagem por Compressatildeo

1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde

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POLIacuteMERO

Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara

de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com

poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria

complexa

Moldagem por Transferecircncia

Clique para editar o estilo do tiacutetulo mestre

17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ

POLIacuteMERO

1 Molde eacute fechado

2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde

3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute

alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute

que o moldado tenha atingido temperatura que permita

sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees

4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo

(1)

(2) (3)

(4)

Moldagem por Injeccedilatildeo

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POLIacuteMERO

1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado

2 O material fundido eacute compactado e conformado

3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz

4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua

Moldagem por Extrusatildeo

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POLIacuteMERO

1 Processo descontiacutenuo

2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas

3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no

interior de uma preacute forma (tubo)

geralmente obtido por extrusatildeo inserida

no molde

4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na

industria de embalagens

Ex frascos garrafas brinquedos volumosos

Moldagem por Insuflaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do

elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias

bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo

bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e

resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa

Processo de Vulcanizaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a

solventes aquecidos

- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam

pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo

Modelagem por Fiaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel

bull Polimetilmetacrilato (PMMA)

Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito

Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular

bull Politetrafluoretileno

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

Implante mamaacuterioEspumas

Telhas

bull Poliuretano

- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute

recomendado como material isolante)

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliamida (Naylon)

- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e

hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policloreto de Vinila (PVC)

- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de

tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica

- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do

cloro

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliestireno (PS)

- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Polietileno (PE)

- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliproprileno (PP)

- Baixo custo

- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo

- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policarbonato (PC)

- Semelhante ao vidro (transparecircncia)

- Excelente resistecircncia ao impacto

- Excelente propriedades mecacircnicas

- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama

- Bom isolamento teacutermico

- Boa usinabilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Klevar ndash DuPont

Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo

- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

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POLIacuteMERO

Mecanismo de Deformaccedilatildeo Plaacutestica

1 Duas lamelas e

material amorfo

interlamelar amorfo

interlamelar antes de

aplicar uma deformaccedilatildeo

2 As cadeias nas

regiotildees amorfas

deslizam umas

contra as outras e

se alinham na

direccedilatildeo do

carregamento

3 Alinhamento das

lamelas de cadeias

de poliacutemero

durante a segunda

fase da deformaccedilatildeo

4 Separaccedilatildeo de

blocos cristalinos

das lamelas

durante a terceira

fase

5 Orientaccedilatildeo dos

segmentos cristalinos e

das cadeias de ligaccedilatildeo

ao longo do eixo de

traccedilatildeo na fase final da

deformaccedilatildeo

Deformaccedilatildeo de poliacutemeros semicristalinos

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova

1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo

3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo

Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2

1

3

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo

bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade

Aumento do peso molecular

bull aumenta o LRT

Aumento do grau de cristalinidade

bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)

O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute

uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de

traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos

bull Tratamento teacutermico

-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de

escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para

materiais metaacutelicos

- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de

orientaccedilatildeo da cadeia

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POLIacuteMERO

Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas

caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)

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POLIacuteMERO

Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea

Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida

ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular

altamente aleatoacuteria

Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura

definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em

termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf

Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um

liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada

caracteriacutestica do estado liacutequido

Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas

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POLIacuteMERO

Fatores que Influenciam a Tf e Tv

Flexibilidade da cadeia principal

Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o

poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf

Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf

1) Tamanho e tipo dos grupos laterais

2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)

3) Grupo aromaacutetico

4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia

5) Maior peso molecular

6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo

Grupo lateral volumoso

C

H

C

H

H CH3

C

H

C

H

H H

Tf= 175degCTf= 115degC

Grupo lateral polar

C

H

C

H

H Cl

C

H

C

H

H H

Tf= 212degCTf= 115degC

Tv= -18degC

C

H

C

H

H

Tv= 100degC

Tv= 87degC

C

H

C

H

H CH3

Tv= -18degC

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termoplaacutesticos

bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem

quando satildeo resfriados)

bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis

bull Materiais moles e duacutecteis

bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)

bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)

Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)

PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termofixos

bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)

bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em

alta temperatura

bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura

bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo

do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis

Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de

amostras metalograacuteficas

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POLIacuteMERO

Elastocircmero

Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)

Cadeia de moleacuteculas de um

elastocircmero

(a) no estado natildeo-deformado

(livre de tensotildees)

(b) deformado elasticamente

em resposta a uma tensatildeo s

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POLIacuteMERO

Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo

ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia

agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica

PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez

ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo

CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero

RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade

Aditivos para Poliacutemeros

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POLIacuteMERO

Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV

Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de

borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado

fluido

Sem ou com aquecimento

Sem ou com pressatildeo

Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido

Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas

Moldagem por Compressatildeo

1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde

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POLIacuteMERO

Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara

de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com

poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria

complexa

Moldagem por Transferecircncia

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POLIacuteMERO

1 Molde eacute fechado

2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde

3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute

alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute

que o moldado tenha atingido temperatura que permita

sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees

4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo

(1)

(2) (3)

(4)

Moldagem por Injeccedilatildeo

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POLIacuteMERO

1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado

2 O material fundido eacute compactado e conformado

3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz

4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua

Moldagem por Extrusatildeo

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POLIacuteMERO

1 Processo descontiacutenuo

2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas

3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no

interior de uma preacute forma (tubo)

geralmente obtido por extrusatildeo inserida

no molde

4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na

industria de embalagens

Ex frascos garrafas brinquedos volumosos

Moldagem por Insuflaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do

elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias

bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo

bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e

resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa

Processo de Vulcanizaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a

solventes aquecidos

- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam

pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo

Modelagem por Fiaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel

bull Polimetilmetacrilato (PMMA)

Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito

Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular

bull Politetrafluoretileno

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

Implante mamaacuterioEspumas

Telhas

bull Poliuretano

- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute

recomendado como material isolante)

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliamida (Naylon)

- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e

hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policloreto de Vinila (PVC)

- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de

tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica

- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do

cloro

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliestireno (PS)

- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries

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Aplicaccedilotildees

bull Polietileno (PE)

- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliproprileno (PP)

- Baixo custo

- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo

- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policarbonato (PC)

- Semelhante ao vidro (transparecircncia)

- Excelente resistecircncia ao impacto

- Excelente propriedades mecacircnicas

- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama

- Bom isolamento teacutermico

- Boa usinabilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Klevar ndash DuPont

Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo

- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova

1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo

3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo

Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2

1

3

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo

bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade

Aumento do peso molecular

bull aumenta o LRT

Aumento do grau de cristalinidade

bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)

O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute

uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de

traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos

bull Tratamento teacutermico

-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de

escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para

materiais metaacutelicos

- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de

orientaccedilatildeo da cadeia

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POLIacuteMERO

Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas

caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)

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POLIacuteMERO

Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea

Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida

ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular

altamente aleatoacuteria

Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura

definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em

termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf

Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um

liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada

caracteriacutestica do estado liacutequido

Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas

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POLIacuteMERO

Fatores que Influenciam a Tf e Tv

Flexibilidade da cadeia principal

Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o

poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf

Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf

1) Tamanho e tipo dos grupos laterais

2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)

3) Grupo aromaacutetico

4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia

5) Maior peso molecular

6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo

Grupo lateral volumoso

C

H

C

H

H CH3

C

H

C

H

H H

Tf= 175degCTf= 115degC

Grupo lateral polar

C

H

C

H

H Cl

C

H

C

H

H H

Tf= 212degCTf= 115degC

Tv= -18degC

C

H

C

H

H

Tv= 100degC

Tv= 87degC

C

H

C

H

H CH3

Tv= -18degC

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termoplaacutesticos

bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem

quando satildeo resfriados)

bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis

bull Materiais moles e duacutecteis

bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)

bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)

Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)

PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termofixos

bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)

bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em

alta temperatura

bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura

bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo

do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis

Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de

amostras metalograacuteficas

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POLIacuteMERO

Elastocircmero

Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)

Cadeia de moleacuteculas de um

elastocircmero

(a) no estado natildeo-deformado

(livre de tensotildees)

(b) deformado elasticamente

em resposta a uma tensatildeo s

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POLIacuteMERO

Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo

ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia

agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica

PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez

ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo

CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero

RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade

Aditivos para Poliacutemeros

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POLIacuteMERO

Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV

Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de

borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado

fluido

Sem ou com aquecimento

Sem ou com pressatildeo

Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido

Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas

Moldagem por Compressatildeo

1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde

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POLIacuteMERO

Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara

de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com

poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria

complexa

Moldagem por Transferecircncia

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POLIacuteMERO

1 Molde eacute fechado

2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde

3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute

alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute

que o moldado tenha atingido temperatura que permita

sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees

4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo

(1)

(2) (3)

(4)

Moldagem por Injeccedilatildeo

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POLIacuteMERO

1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado

2 O material fundido eacute compactado e conformado

3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz

4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua

Moldagem por Extrusatildeo

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POLIacuteMERO

1 Processo descontiacutenuo

2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas

3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no

interior de uma preacute forma (tubo)

geralmente obtido por extrusatildeo inserida

no molde

4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na

industria de embalagens

Ex frascos garrafas brinquedos volumosos

Moldagem por Insuflaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do

elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias

bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo

bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e

resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa

Processo de Vulcanizaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a

solventes aquecidos

- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam

pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo

Modelagem por Fiaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel

bull Polimetilmetacrilato (PMMA)

Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito

Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular

bull Politetrafluoretileno

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

Implante mamaacuterioEspumas

Telhas

bull Poliuretano

- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute

recomendado como material isolante)

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliamida (Naylon)

- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e

hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policloreto de Vinila (PVC)

- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de

tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica

- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do

cloro

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliestireno (PS)

- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Polietileno (PE)

- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliproprileno (PP)

- Baixo custo

- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo

- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policarbonato (PC)

- Semelhante ao vidro (transparecircncia)

- Excelente resistecircncia ao impacto

- Excelente propriedades mecacircnicas

- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama

- Bom isolamento teacutermico

- Boa usinabilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Klevar ndash DuPont

Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo

- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

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POLIacuteMERO

Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica

2

1

3

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo

bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade

Aumento do peso molecular

bull aumenta o LRT

Aumento do grau de cristalinidade

bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)

O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute

uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de

traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos

bull Tratamento teacutermico

-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de

escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para

materiais metaacutelicos

- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de

orientaccedilatildeo da cadeia

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POLIacuteMERO

Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas

caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)

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POLIacuteMERO

Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea

Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida

ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular

altamente aleatoacuteria

Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura

definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em

termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf

Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um

liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada

caracteriacutestica do estado liacutequido

Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas

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POLIacuteMERO

Fatores que Influenciam a Tf e Tv

Flexibilidade da cadeia principal

Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o

poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf

Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf

1) Tamanho e tipo dos grupos laterais

2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)

3) Grupo aromaacutetico

4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia

5) Maior peso molecular

6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo

Grupo lateral volumoso

C

H

C

H

H CH3

C

H

C

H

H H

Tf= 175degCTf= 115degC

Grupo lateral polar

C

H

C

H

H Cl

C

H

C

H

H H

Tf= 212degCTf= 115degC

Tv= -18degC

C

H

C

H

H

Tv= 100degC

Tv= 87degC

C

H

C

H

H CH3

Tv= -18degC

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termoplaacutesticos

bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem

quando satildeo resfriados)

bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis

bull Materiais moles e duacutecteis

bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)

bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)

Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)

PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)

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Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termofixos

bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)

bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em

alta temperatura

bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura

bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo

do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis

Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de

amostras metalograacuteficas

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POLIacuteMERO

Elastocircmero

Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)

Cadeia de moleacuteculas de um

elastocircmero

(a) no estado natildeo-deformado

(livre de tensotildees)

(b) deformado elasticamente

em resposta a uma tensatildeo s

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POLIacuteMERO

Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo

ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia

agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica

PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez

ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo

CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero

RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade

Aditivos para Poliacutemeros

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POLIacuteMERO

Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV

Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de

borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado

fluido

Sem ou com aquecimento

Sem ou com pressatildeo

Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido

Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas

Moldagem por Compressatildeo

1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde

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POLIacuteMERO

Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara

de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com

poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria

complexa

Moldagem por Transferecircncia

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POLIacuteMERO

1 Molde eacute fechado

2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde

3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute

alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute

que o moldado tenha atingido temperatura que permita

sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees

4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo

(1)

(2) (3)

(4)

Moldagem por Injeccedilatildeo

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POLIacuteMERO

1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado

2 O material fundido eacute compactado e conformado

3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz

4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua

Moldagem por Extrusatildeo

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POLIacuteMERO

1 Processo descontiacutenuo

2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas

3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no

interior de uma preacute forma (tubo)

geralmente obtido por extrusatildeo inserida

no molde

4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na

industria de embalagens

Ex frascos garrafas brinquedos volumosos

Moldagem por Insuflaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do

elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias

bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo

bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e

resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa

Processo de Vulcanizaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a

solventes aquecidos

- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam

pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo

Modelagem por Fiaccedilatildeo

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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ

POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel

bull Polimetilmetacrilato (PMMA)

Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito

Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular

bull Politetrafluoretileno

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

Implante mamaacuterioEspumas

Telhas

bull Poliuretano

- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute

recomendado como material isolante)

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliamida (Naylon)

- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e

hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policloreto de Vinila (PVC)

- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de

tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica

- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do

cloro

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliestireno (PS)

- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Polietileno (PE)

- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliproprileno (PP)

- Baixo custo

- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo

- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policarbonato (PC)

- Semelhante ao vidro (transparecircncia)

- Excelente resistecircncia ao impacto

- Excelente propriedades mecacircnicas

- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama

- Bom isolamento teacutermico

- Boa usinabilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Klevar ndash DuPont

Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo

- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo

bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade

Aumento do peso molecular

bull aumenta o LRT

Aumento do grau de cristalinidade

bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)

O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute

uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de

traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos

bull Tratamento teacutermico

-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de

escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para

materiais metaacutelicos

- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de

orientaccedilatildeo da cadeia

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POLIacuteMERO

Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas

caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)

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POLIacuteMERO

Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea

Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida

ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular

altamente aleatoacuteria

Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura

definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em

termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf

Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um

liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada

caracteriacutestica do estado liacutequido

Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas

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POLIacuteMERO

Fatores que Influenciam a Tf e Tv

Flexibilidade da cadeia principal

Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o

poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf

Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf

1) Tamanho e tipo dos grupos laterais

2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)

3) Grupo aromaacutetico

4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia

5) Maior peso molecular

6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo

Grupo lateral volumoso

C

H

C

H

H CH3

C

H

C

H

H H

Tf= 175degCTf= 115degC

Grupo lateral polar

C

H

C

H

H Cl

C

H

C

H

H H

Tf= 212degCTf= 115degC

Tv= -18degC

C

H

C

H

H

Tv= 100degC

Tv= 87degC

C

H

C

H

H CH3

Tv= -18degC

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termoplaacutesticos

bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem

quando satildeo resfriados)

bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis

bull Materiais moles e duacutecteis

bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)

bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)

Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)

PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termofixos

bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)

bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em

alta temperatura

bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura

bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo

do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis

Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de

amostras metalograacuteficas

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POLIacuteMERO

Elastocircmero

Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)

Cadeia de moleacuteculas de um

elastocircmero

(a) no estado natildeo-deformado

(livre de tensotildees)

(b) deformado elasticamente

em resposta a uma tensatildeo s

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POLIacuteMERO

Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo

ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia

agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica

PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez

ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo

CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero

RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade

Aditivos para Poliacutemeros

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POLIacuteMERO

Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV

Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de

borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado

fluido

Sem ou com aquecimento

Sem ou com pressatildeo

Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido

Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas

Moldagem por Compressatildeo

1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde

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POLIacuteMERO

Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara

de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com

poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria

complexa

Moldagem por Transferecircncia

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POLIacuteMERO

1 Molde eacute fechado

2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde

3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute

alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute

que o moldado tenha atingido temperatura que permita

sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees

4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo

(1)

(2) (3)

(4)

Moldagem por Injeccedilatildeo

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POLIacuteMERO

1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado

2 O material fundido eacute compactado e conformado

3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz

4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua

Moldagem por Extrusatildeo

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POLIacuteMERO

1 Processo descontiacutenuo

2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas

3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no

interior de uma preacute forma (tubo)

geralmente obtido por extrusatildeo inserida

no molde

4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na

industria de embalagens

Ex frascos garrafas brinquedos volumosos

Moldagem por Insuflaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do

elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias

bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo

bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e

resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa

Processo de Vulcanizaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a

solventes aquecidos

- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam

pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo

Modelagem por Fiaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel

bull Polimetilmetacrilato (PMMA)

Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito

Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular

bull Politetrafluoretileno

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

Implante mamaacuterioEspumas

Telhas

bull Poliuretano

- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute

recomendado como material isolante)

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliamida (Naylon)

- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e

hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policloreto de Vinila (PVC)

- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de

tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica

- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do

cloro

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliestireno (PS)

- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Polietileno (PE)

- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliproprileno (PP)

- Baixo custo

- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo

- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policarbonato (PC)

- Semelhante ao vidro (transparecircncia)

- Excelente resistecircncia ao impacto

- Excelente propriedades mecacircnicas

- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama

- Bom isolamento teacutermico

- Boa usinabilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Klevar ndash DuPont

Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo

- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

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POLIacuteMERO

Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros

bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)

O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute

uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de

traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos

bull Tratamento teacutermico

-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de

escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para

materiais metaacutelicos

- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de

orientaccedilatildeo da cadeia

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POLIacuteMERO

Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas

caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)

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POLIacuteMERO

Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea

Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida

ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular

altamente aleatoacuteria

Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura

definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em

termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf

Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um

liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada

caracteriacutestica do estado liacutequido

Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas

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POLIacuteMERO

Fatores que Influenciam a Tf e Tv

Flexibilidade da cadeia principal

Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o

poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf

Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf

1) Tamanho e tipo dos grupos laterais

2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)

3) Grupo aromaacutetico

4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia

5) Maior peso molecular

6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo

Grupo lateral volumoso

C

H

C

H

H CH3

C

H

C

H

H H

Tf= 175degCTf= 115degC

Grupo lateral polar

C

H

C

H

H Cl

C

H

C

H

H H

Tf= 212degCTf= 115degC

Tv= -18degC

C

H

C

H

H

Tv= 100degC

Tv= 87degC

C

H

C

H

H CH3

Tv= -18degC

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termoplaacutesticos

bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem

quando satildeo resfriados)

bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis

bull Materiais moles e duacutecteis

bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)

bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)

Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)

PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termofixos

bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)

bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em

alta temperatura

bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura

bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo

do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis

Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de

amostras metalograacuteficas

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POLIacuteMERO

Elastocircmero

Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)

Cadeia de moleacuteculas de um

elastocircmero

(a) no estado natildeo-deformado

(livre de tensotildees)

(b) deformado elasticamente

em resposta a uma tensatildeo s

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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ

POLIacuteMERO

Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo

ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia

agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica

PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez

ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo

CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero

RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade

Aditivos para Poliacutemeros

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POLIacuteMERO

Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV

Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de

borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado

fluido

Sem ou com aquecimento

Sem ou com pressatildeo

Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido

Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas

Moldagem por Compressatildeo

1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde

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POLIacuteMERO

Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara

de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com

poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria

complexa

Moldagem por Transferecircncia

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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ

POLIacuteMERO

1 Molde eacute fechado

2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde

3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute

alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute

que o moldado tenha atingido temperatura que permita

sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees

4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo

(1)

(2) (3)

(4)

Moldagem por Injeccedilatildeo

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POLIacuteMERO

1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado

2 O material fundido eacute compactado e conformado

3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz

4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua

Moldagem por Extrusatildeo

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POLIacuteMERO

1 Processo descontiacutenuo

2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas

3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no

interior de uma preacute forma (tubo)

geralmente obtido por extrusatildeo inserida

no molde

4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na

industria de embalagens

Ex frascos garrafas brinquedos volumosos

Moldagem por Insuflaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do

elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias

bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo

bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e

resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa

Processo de Vulcanizaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a

solventes aquecidos

- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam

pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo

Modelagem por Fiaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel

bull Polimetilmetacrilato (PMMA)

Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito

Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular

bull Politetrafluoretileno

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

Implante mamaacuterioEspumas

Telhas

bull Poliuretano

- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute

recomendado como material isolante)

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliamida (Naylon)

- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e

hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policloreto de Vinila (PVC)

- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de

tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica

- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do

cloro

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliestireno (PS)

- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Polietileno (PE)

- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliproprileno (PP)

- Baixo custo

- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo

- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policarbonato (PC)

- Semelhante ao vidro (transparecircncia)

- Excelente resistecircncia ao impacto

- Excelente propriedades mecacircnicas

- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama

- Bom isolamento teacutermico

- Boa usinabilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Klevar ndash DuPont

Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo

- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

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POLIacuteMERO

Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas

caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)

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POLIacuteMERO

Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea

Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida

ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular

altamente aleatoacuteria

Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura

definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em

termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf

Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um

liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada

caracteriacutestica do estado liacutequido

Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas

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POLIacuteMERO

Fatores que Influenciam a Tf e Tv

Flexibilidade da cadeia principal

Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o

poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf

Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf

1) Tamanho e tipo dos grupos laterais

2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)

3) Grupo aromaacutetico

4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia

5) Maior peso molecular

6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo

Grupo lateral volumoso

C

H

C

H

H CH3

C

H

C

H

H H

Tf= 175degCTf= 115degC

Grupo lateral polar

C

H

C

H

H Cl

C

H

C

H

H H

Tf= 212degCTf= 115degC

Tv= -18degC

C

H

C

H

H

Tv= 100degC

Tv= 87degC

C

H

C

H

H CH3

Tv= -18degC

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termoplaacutesticos

bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem

quando satildeo resfriados)

bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis

bull Materiais moles e duacutecteis

bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)

bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)

Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)

PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termofixos

bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)

bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em

alta temperatura

bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura

bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo

do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis

Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de

amostras metalograacuteficas

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POLIacuteMERO

Elastocircmero

Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)

Cadeia de moleacuteculas de um

elastocircmero

(a) no estado natildeo-deformado

(livre de tensotildees)

(b) deformado elasticamente

em resposta a uma tensatildeo s

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POLIacuteMERO

Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo

ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia

agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica

PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez

ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo

CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero

RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade

Aditivos para Poliacutemeros

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POLIacuteMERO

Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV

Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de

borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado

fluido

Sem ou com aquecimento

Sem ou com pressatildeo

Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido

Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas

Moldagem por Compressatildeo

1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde

Clique para editar o estilo do tiacutetulo mestre

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POLIacuteMERO

Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara

de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com

poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria

complexa

Moldagem por Transferecircncia

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POLIacuteMERO

1 Molde eacute fechado

2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde

3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute

alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute

que o moldado tenha atingido temperatura que permita

sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees

4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo

(1)

(2) (3)

(4)

Moldagem por Injeccedilatildeo

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POLIacuteMERO

1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado

2 O material fundido eacute compactado e conformado

3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz

4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua

Moldagem por Extrusatildeo

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POLIacuteMERO

1 Processo descontiacutenuo

2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas

3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no

interior de uma preacute forma (tubo)

geralmente obtido por extrusatildeo inserida

no molde

4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na

industria de embalagens

Ex frascos garrafas brinquedos volumosos

Moldagem por Insuflaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do

elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias

bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo

bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e

resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa

Processo de Vulcanizaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a

solventes aquecidos

- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam

pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo

Modelagem por Fiaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel

bull Polimetilmetacrilato (PMMA)

Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito

Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular

bull Politetrafluoretileno

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

Implante mamaacuterioEspumas

Telhas

bull Poliuretano

- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute

recomendado como material isolante)

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliamida (Naylon)

- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e

hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policloreto de Vinila (PVC)

- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de

tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica

- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do

cloro

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliestireno (PS)

- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Polietileno (PE)

- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliproprileno (PP)

- Baixo custo

- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo

- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policarbonato (PC)

- Semelhante ao vidro (transparecircncia)

- Excelente resistecircncia ao impacto

- Excelente propriedades mecacircnicas

- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama

- Bom isolamento teacutermico

- Boa usinabilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Klevar ndash DuPont

Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo

- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

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POLIacuteMERO

Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea

Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida

ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular

altamente aleatoacuteria

Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura

definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em

termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf

Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um

liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada

caracteriacutestica do estado liacutequido

Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas

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POLIacuteMERO

Fatores que Influenciam a Tf e Tv

Flexibilidade da cadeia principal

Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o

poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf

Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf

1) Tamanho e tipo dos grupos laterais

2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)

3) Grupo aromaacutetico

4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia

5) Maior peso molecular

6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo

Grupo lateral volumoso

C

H

C

H

H CH3

C

H

C

H

H H

Tf= 175degCTf= 115degC

Grupo lateral polar

C

H

C

H

H Cl

C

H

C

H

H H

Tf= 212degCTf= 115degC

Tv= -18degC

C

H

C

H

H

Tv= 100degC

Tv= 87degC

C

H

C

H

H CH3

Tv= -18degC

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termoplaacutesticos

bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem

quando satildeo resfriados)

bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis

bull Materiais moles e duacutecteis

bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)

bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)

Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)

PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termofixos

bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)

bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em

alta temperatura

bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura

bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo

do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis

Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de

amostras metalograacuteficas

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POLIacuteMERO

Elastocircmero

Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)

Cadeia de moleacuteculas de um

elastocircmero

(a) no estado natildeo-deformado

(livre de tensotildees)

(b) deformado elasticamente

em resposta a uma tensatildeo s

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POLIacuteMERO

Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo

ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia

agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica

PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez

ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo

CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero

RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade

Aditivos para Poliacutemeros

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POLIacuteMERO

Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV

Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de

borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado

fluido

Sem ou com aquecimento

Sem ou com pressatildeo

Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido

Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas

Moldagem por Compressatildeo

1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde

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POLIacuteMERO

Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara

de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com

poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria

complexa

Moldagem por Transferecircncia

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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ

POLIacuteMERO

1 Molde eacute fechado

2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde

3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute

alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute

que o moldado tenha atingido temperatura que permita

sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees

4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo

(1)

(2) (3)

(4)

Moldagem por Injeccedilatildeo

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POLIacuteMERO

1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado

2 O material fundido eacute compactado e conformado

3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz

4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua

Moldagem por Extrusatildeo

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POLIacuteMERO

1 Processo descontiacutenuo

2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas

3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no

interior de uma preacute forma (tubo)

geralmente obtido por extrusatildeo inserida

no molde

4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na

industria de embalagens

Ex frascos garrafas brinquedos volumosos

Moldagem por Insuflaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do

elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias

bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo

bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e

resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa

Processo de Vulcanizaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a

solventes aquecidos

- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam

pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo

Modelagem por Fiaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel

bull Polimetilmetacrilato (PMMA)

Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito

Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular

bull Politetrafluoretileno

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

Implante mamaacuterioEspumas

Telhas

bull Poliuretano

- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute

recomendado como material isolante)

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliamida (Naylon)

- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e

hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policloreto de Vinila (PVC)

- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de

tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica

- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do

cloro

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliestireno (PS)

- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Polietileno (PE)

- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliproprileno (PP)

- Baixo custo

- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo

- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policarbonato (PC)

- Semelhante ao vidro (transparecircncia)

- Excelente resistecircncia ao impacto

- Excelente propriedades mecacircnicas

- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama

- Bom isolamento teacutermico

- Boa usinabilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Klevar ndash DuPont

Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo

- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

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POLIacuteMERO

Fatores que Influenciam a Tf e Tv

Flexibilidade da cadeia principal

Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o

poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf

Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf

1) Tamanho e tipo dos grupos laterais

2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)

3) Grupo aromaacutetico

4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia

5) Maior peso molecular

6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo

Grupo lateral volumoso

C

H

C

H

H CH3

C

H

C

H

H H

Tf= 175degCTf= 115degC

Grupo lateral polar

C

H

C

H

H Cl

C

H

C

H

H H

Tf= 212degCTf= 115degC

Tv= -18degC

C

H

C

H

H

Tv= 100degC

Tv= 87degC

C

H

C

H

H CH3

Tv= -18degC

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Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termoplaacutesticos

bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem

quando satildeo resfriados)

bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis

bull Materiais moles e duacutecteis

bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)

bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)

Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)

PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)

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Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termofixos

bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)

bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em

alta temperatura

bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura

bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo

do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis

Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de

amostras metalograacuteficas

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Elastocircmero

Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)

Cadeia de moleacuteculas de um

elastocircmero

(a) no estado natildeo-deformado

(livre de tensotildees)

(b) deformado elasticamente

em resposta a uma tensatildeo s

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POLIacuteMERO

Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo

ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia

agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica

PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez

ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo

CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero

RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade

Aditivos para Poliacutemeros

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POLIacuteMERO

Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV

Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de

borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado

fluido

Sem ou com aquecimento

Sem ou com pressatildeo

Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido

Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas

Moldagem por Compressatildeo

1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde

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POLIacuteMERO

Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara

de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com

poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria

complexa

Moldagem por Transferecircncia

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POLIacuteMERO

1 Molde eacute fechado

2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde

3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute

alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute

que o moldado tenha atingido temperatura que permita

sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees

4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo

(1)

(2) (3)

(4)

Moldagem por Injeccedilatildeo

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1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado

2 O material fundido eacute compactado e conformado

3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz

4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua

Moldagem por Extrusatildeo

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1 Processo descontiacutenuo

2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas

3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no

interior de uma preacute forma (tubo)

geralmente obtido por extrusatildeo inserida

no molde

4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na

industria de embalagens

Ex frascos garrafas brinquedos volumosos

Moldagem por Insuflaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do

elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias

bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo

bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e

resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa

Processo de Vulcanizaccedilatildeo

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- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a

solventes aquecidos

- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam

pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo

Modelagem por Fiaccedilatildeo

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Aplicaccedilotildees

-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel

bull Polimetilmetacrilato (PMMA)

Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise

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Aplicaccedilotildees

- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito

Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular

bull Politetrafluoretileno

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Aplicaccedilotildees

Implante mamaacuterioEspumas

Telhas

bull Poliuretano

- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute

recomendado como material isolante)

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Aplicaccedilotildees

bull Poliamida (Naylon)

- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e

hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa

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Aplicaccedilotildees

bull Policloreto de Vinila (PVC)

- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de

tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica

- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do

cloro

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Aplicaccedilotildees

bull Poliestireno (PS)

- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries

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Aplicaccedilotildees

bull Polietileno (PE)

- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua

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Aplicaccedilotildees

bull Poliproprileno (PP)

- Baixo custo

- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo

- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade

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Aplicaccedilotildees

bull Policarbonato (PC)

- Semelhante ao vidro (transparecircncia)

- Excelente resistecircncia ao impacto

- Excelente propriedades mecacircnicas

- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama

- Bom isolamento teacutermico

- Boa usinabilidade

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Aplicaccedilotildees

bull Klevar ndash DuPont

Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo

- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

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Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termoplaacutesticos

bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem

quando satildeo resfriados)

bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis

bull Materiais moles e duacutecteis

bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)

bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)

Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)

PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)

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Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termofixos

bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)

bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em

alta temperatura

bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura

bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo

do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis

Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de

amostras metalograacuteficas

Clique para editar o estilo do tiacutetulo mestre

17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ

POLIacuteMERO

Elastocircmero

Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)

Cadeia de moleacuteculas de um

elastocircmero

(a) no estado natildeo-deformado

(livre de tensotildees)

(b) deformado elasticamente

em resposta a uma tensatildeo s

Clique para editar o estilo do tiacutetulo mestre

17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ

POLIacuteMERO

Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo

ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia

agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica

PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez

ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo

CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero

RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade

Aditivos para Poliacutemeros

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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ

POLIacuteMERO

Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV

Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de

borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado

fluido

Sem ou com aquecimento

Sem ou com pressatildeo

Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido

Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo

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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ

POLIacuteMERO

Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas

Moldagem por Compressatildeo

1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde

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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ

POLIacuteMERO

Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara

de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com

poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria

complexa

Moldagem por Transferecircncia

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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ

POLIacuteMERO

1 Molde eacute fechado

2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde

3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute

alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute

que o moldado tenha atingido temperatura que permita

sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees

4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo

(1)

(2) (3)

(4)

Moldagem por Injeccedilatildeo

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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ

POLIacuteMERO

1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado

2 O material fundido eacute compactado e conformado

3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz

4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua

Moldagem por Extrusatildeo

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POLIacuteMERO

1 Processo descontiacutenuo

2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas

3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no

interior de uma preacute forma (tubo)

geralmente obtido por extrusatildeo inserida

no molde

4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na

industria de embalagens

Ex frascos garrafas brinquedos volumosos

Moldagem por Insuflaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do

elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias

bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo

bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e

resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa

Processo de Vulcanizaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a

solventes aquecidos

- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam

pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo

Modelagem por Fiaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel

bull Polimetilmetacrilato (PMMA)

Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito

Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular

bull Politetrafluoretileno

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

Implante mamaacuterioEspumas

Telhas

bull Poliuretano

- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute

recomendado como material isolante)

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliamida (Naylon)

- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e

hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policloreto de Vinila (PVC)

- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de

tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica

- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do

cloro

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliestireno (PS)

- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Polietileno (PE)

- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliproprileno (PP)

- Baixo custo

- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo

- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policarbonato (PC)

- Semelhante ao vidro (transparecircncia)

- Excelente resistecircncia ao impacto

- Excelente propriedades mecacircnicas

- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama

- Bom isolamento teacutermico

- Boa usinabilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Klevar ndash DuPont

Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo

- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

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POLIacuteMERO

Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros

Termofixos

bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)

bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em

alta temperatura

bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura

bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo

do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis

Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de

amostras metalograacuteficas

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POLIacuteMERO

Elastocircmero

Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)

Cadeia de moleacuteculas de um

elastocircmero

(a) no estado natildeo-deformado

(livre de tensotildees)

(b) deformado elasticamente

em resposta a uma tensatildeo s

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POLIacuteMERO

Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo

ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia

agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica

PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez

ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo

CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero

RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade

Aditivos para Poliacutemeros

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POLIacuteMERO

Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV

Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de

borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado

fluido

Sem ou com aquecimento

Sem ou com pressatildeo

Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido

Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas

Moldagem por Compressatildeo

1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde

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POLIacuteMERO

Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara

de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com

poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria

complexa

Moldagem por Transferecircncia

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POLIacuteMERO

1 Molde eacute fechado

2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde

3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute

alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute

que o moldado tenha atingido temperatura que permita

sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees

4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo

(1)

(2) (3)

(4)

Moldagem por Injeccedilatildeo

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POLIacuteMERO

1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado

2 O material fundido eacute compactado e conformado

3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz

4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua

Moldagem por Extrusatildeo

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POLIacuteMERO

1 Processo descontiacutenuo

2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas

3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no

interior de uma preacute forma (tubo)

geralmente obtido por extrusatildeo inserida

no molde

4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na

industria de embalagens

Ex frascos garrafas brinquedos volumosos

Moldagem por Insuflaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do

elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias

bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo

bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e

resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa

Processo de Vulcanizaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a

solventes aquecidos

- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam

pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo

Modelagem por Fiaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel

bull Polimetilmetacrilato (PMMA)

Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito

Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular

bull Politetrafluoretileno

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

Implante mamaacuterioEspumas

Telhas

bull Poliuretano

- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute

recomendado como material isolante)

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliamida (Naylon)

- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e

hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policloreto de Vinila (PVC)

- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de

tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica

- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do

cloro

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliestireno (PS)

- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries

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Aplicaccedilotildees

bull Polietileno (PE)

- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua

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Aplicaccedilotildees

bull Poliproprileno (PP)

- Baixo custo

- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo

- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade

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Aplicaccedilotildees

bull Policarbonato (PC)

- Semelhante ao vidro (transparecircncia)

- Excelente resistecircncia ao impacto

- Excelente propriedades mecacircnicas

- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama

- Bom isolamento teacutermico

- Boa usinabilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Klevar ndash DuPont

Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo

- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

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Elastocircmero

Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)

Cadeia de moleacuteculas de um

elastocircmero

(a) no estado natildeo-deformado

(livre de tensotildees)

(b) deformado elasticamente

em resposta a uma tensatildeo s

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POLIacuteMERO

Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo

ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia

agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica

PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez

ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo

CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero

RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade

Aditivos para Poliacutemeros

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POLIacuteMERO

Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV

Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de

borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado

fluido

Sem ou com aquecimento

Sem ou com pressatildeo

Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido

Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas

Moldagem por Compressatildeo

1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde

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POLIacuteMERO

Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara

de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com

poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria

complexa

Moldagem por Transferecircncia

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POLIacuteMERO

1 Molde eacute fechado

2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde

3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute

alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute

que o moldado tenha atingido temperatura que permita

sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees

4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo

(1)

(2) (3)

(4)

Moldagem por Injeccedilatildeo

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POLIacuteMERO

1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado

2 O material fundido eacute compactado e conformado

3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz

4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua

Moldagem por Extrusatildeo

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POLIacuteMERO

1 Processo descontiacutenuo

2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas

3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no

interior de uma preacute forma (tubo)

geralmente obtido por extrusatildeo inserida

no molde

4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na

industria de embalagens

Ex frascos garrafas brinquedos volumosos

Moldagem por Insuflaccedilatildeo

Clique para editar o estilo do tiacutetulo mestre

17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ

POLIacuteMERO

O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do

elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias

bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo

bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e

resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa

Processo de Vulcanizaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a

solventes aquecidos

- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam

pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo

Modelagem por Fiaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel

bull Polimetilmetacrilato (PMMA)

Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito

Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular

bull Politetrafluoretileno

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

Implante mamaacuterioEspumas

Telhas

bull Poliuretano

- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute

recomendado como material isolante)

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliamida (Naylon)

- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e

hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policloreto de Vinila (PVC)

- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de

tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica

- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do

cloro

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliestireno (PS)

- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Polietileno (PE)

- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliproprileno (PP)

- Baixo custo

- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo

- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policarbonato (PC)

- Semelhante ao vidro (transparecircncia)

- Excelente resistecircncia ao impacto

- Excelente propriedades mecacircnicas

- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama

- Bom isolamento teacutermico

- Boa usinabilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Klevar ndash DuPont

Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo

- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

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POLIacuteMERO

Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo

ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia

agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica

PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez

ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo

CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero

RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade

Aditivos para Poliacutemeros

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POLIacuteMERO

Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV

Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de

borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado

fluido

Sem ou com aquecimento

Sem ou com pressatildeo

Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido

Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas

Moldagem por Compressatildeo

1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde

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POLIacuteMERO

Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara

de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com

poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria

complexa

Moldagem por Transferecircncia

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POLIacuteMERO

1 Molde eacute fechado

2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde

3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute

alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute

que o moldado tenha atingido temperatura que permita

sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees

4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo

(1)

(2) (3)

(4)

Moldagem por Injeccedilatildeo

Clique para editar o estilo do tiacutetulo mestre

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POLIacuteMERO

1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado

2 O material fundido eacute compactado e conformado

3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz

4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua

Moldagem por Extrusatildeo

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POLIacuteMERO

1 Processo descontiacutenuo

2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas

3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no

interior de uma preacute forma (tubo)

geralmente obtido por extrusatildeo inserida

no molde

4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na

industria de embalagens

Ex frascos garrafas brinquedos volumosos

Moldagem por Insuflaccedilatildeo

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O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do

elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias

bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo

bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e

resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa

Processo de Vulcanizaccedilatildeo

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- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a

solventes aquecidos

- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam

pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo

Modelagem por Fiaccedilatildeo

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Aplicaccedilotildees

-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel

bull Polimetilmetacrilato (PMMA)

Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise

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Aplicaccedilotildees

- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito

Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular

bull Politetrafluoretileno

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Aplicaccedilotildees

Implante mamaacuterioEspumas

Telhas

bull Poliuretano

- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute

recomendado como material isolante)

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Aplicaccedilotildees

bull Poliamida (Naylon)

- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e

hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa

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Aplicaccedilotildees

bull Policloreto de Vinila (PVC)

- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de

tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica

- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do

cloro

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bull Poliestireno (PS)

- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries

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bull Polietileno (PE)

- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua

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Aplicaccedilotildees

bull Poliproprileno (PP)

- Baixo custo

- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo

- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade

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Aplicaccedilotildees

bull Policarbonato (PC)

- Semelhante ao vidro (transparecircncia)

- Excelente resistecircncia ao impacto

- Excelente propriedades mecacircnicas

- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama

- Bom isolamento teacutermico

- Boa usinabilidade

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Aplicaccedilotildees

bull Klevar ndash DuPont

Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo

- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

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Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV

Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de

borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado

fluido

Sem ou com aquecimento

Sem ou com pressatildeo

Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido

Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo

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Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas

Moldagem por Compressatildeo

1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde

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POLIacuteMERO

Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara

de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com

poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria

complexa

Moldagem por Transferecircncia

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POLIacuteMERO

1 Molde eacute fechado

2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde

3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute

alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute

que o moldado tenha atingido temperatura que permita

sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees

4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo

(1)

(2) (3)

(4)

Moldagem por Injeccedilatildeo

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POLIacuteMERO

1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado

2 O material fundido eacute compactado e conformado

3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz

4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua

Moldagem por Extrusatildeo

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1 Processo descontiacutenuo

2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas

3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no

interior de uma preacute forma (tubo)

geralmente obtido por extrusatildeo inserida

no molde

4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na

industria de embalagens

Ex frascos garrafas brinquedos volumosos

Moldagem por Insuflaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do

elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias

bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo

bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e

resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa

Processo de Vulcanizaccedilatildeo

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- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a

solventes aquecidos

- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam

pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo

Modelagem por Fiaccedilatildeo

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Aplicaccedilotildees

-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel

bull Polimetilmetacrilato (PMMA)

Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise

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Aplicaccedilotildees

- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito

Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular

bull Politetrafluoretileno

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Aplicaccedilotildees

Implante mamaacuterioEspumas

Telhas

bull Poliuretano

- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute

recomendado como material isolante)

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bull Poliamida (Naylon)

- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e

hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa

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Aplicaccedilotildees

bull Policloreto de Vinila (PVC)

- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de

tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica

- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do

cloro

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Aplicaccedilotildees

bull Poliestireno (PS)

- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries

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Aplicaccedilotildees

bull Polietileno (PE)

- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua

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Aplicaccedilotildees

bull Poliproprileno (PP)

- Baixo custo

- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo

- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade

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Aplicaccedilotildees

bull Policarbonato (PC)

- Semelhante ao vidro (transparecircncia)

- Excelente resistecircncia ao impacto

- Excelente propriedades mecacircnicas

- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama

- Bom isolamento teacutermico

- Boa usinabilidade

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Aplicaccedilotildees

bull Klevar ndash DuPont

Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo

- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

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Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas

Moldagem por Compressatildeo

1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde

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Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara

de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com

poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria

complexa

Moldagem por Transferecircncia

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POLIacuteMERO

1 Molde eacute fechado

2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde

3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute

alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute

que o moldado tenha atingido temperatura que permita

sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees

4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo

(1)

(2) (3)

(4)

Moldagem por Injeccedilatildeo

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1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado

2 O material fundido eacute compactado e conformado

3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz

4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua

Moldagem por Extrusatildeo

Clique para editar o estilo do tiacutetulo mestre

17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ

POLIacuteMERO

1 Processo descontiacutenuo

2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas

3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no

interior de uma preacute forma (tubo)

geralmente obtido por extrusatildeo inserida

no molde

4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na

industria de embalagens

Ex frascos garrafas brinquedos volumosos

Moldagem por Insuflaccedilatildeo

Clique para editar o estilo do tiacutetulo mestre

17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ

POLIacuteMERO

O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do

elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias

bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo

bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e

resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa

Processo de Vulcanizaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a

solventes aquecidos

- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam

pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo

Modelagem por Fiaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel

bull Polimetilmetacrilato (PMMA)

Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito

Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular

bull Politetrafluoretileno

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

Implante mamaacuterioEspumas

Telhas

bull Poliuretano

- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute

recomendado como material isolante)

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliamida (Naylon)

- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e

hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa

Clique para editar o estilo do tiacutetulo mestre

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policloreto de Vinila (PVC)

- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de

tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica

- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do

cloro

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliestireno (PS)

- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Polietileno (PE)

- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua

Clique para editar o estilo do tiacutetulo mestre

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliproprileno (PP)

- Baixo custo

- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo

- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade

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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ

POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policarbonato (PC)

- Semelhante ao vidro (transparecircncia)

- Excelente resistecircncia ao impacto

- Excelente propriedades mecacircnicas

- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama

- Bom isolamento teacutermico

- Boa usinabilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Klevar ndash DuPont

Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo

- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

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POLIacuteMERO

Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara

de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com

poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria

complexa

Moldagem por Transferecircncia

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POLIacuteMERO

1 Molde eacute fechado

2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde

3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute

alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute

que o moldado tenha atingido temperatura que permita

sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees

4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo

(1)

(2) (3)

(4)

Moldagem por Injeccedilatildeo

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POLIacuteMERO

1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado

2 O material fundido eacute compactado e conformado

3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz

4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua

Moldagem por Extrusatildeo

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POLIacuteMERO

1 Processo descontiacutenuo

2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas

3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no

interior de uma preacute forma (tubo)

geralmente obtido por extrusatildeo inserida

no molde

4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na

industria de embalagens

Ex frascos garrafas brinquedos volumosos

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POLIacuteMERO

O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do

elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias

bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo

bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e

resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa

Processo de Vulcanizaccedilatildeo

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- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a

solventes aquecidos

- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam

pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo

Modelagem por Fiaccedilatildeo

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Aplicaccedilotildees

-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel

bull Polimetilmetacrilato (PMMA)

Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise

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Aplicaccedilotildees

- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito

Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular

bull Politetrafluoretileno

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Aplicaccedilotildees

Implante mamaacuterioEspumas

Telhas

bull Poliuretano

- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute

recomendado como material isolante)

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Aplicaccedilotildees

bull Poliamida (Naylon)

- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e

hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa

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Aplicaccedilotildees

bull Policloreto de Vinila (PVC)

- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de

tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica

- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do

cloro

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliestireno (PS)

- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries

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Aplicaccedilotildees

bull Polietileno (PE)

- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliproprileno (PP)

- Baixo custo

- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo

- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policarbonato (PC)

- Semelhante ao vidro (transparecircncia)

- Excelente resistecircncia ao impacto

- Excelente propriedades mecacircnicas

- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama

- Bom isolamento teacutermico

- Boa usinabilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Klevar ndash DuPont

Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo

- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

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1 Molde eacute fechado

2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde

3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute

alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute

que o moldado tenha atingido temperatura que permita

sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees

4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo

(1)

(2) (3)

(4)

Moldagem por Injeccedilatildeo

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1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado

2 O material fundido eacute compactado e conformado

3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz

4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua

Moldagem por Extrusatildeo

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POLIacuteMERO

1 Processo descontiacutenuo

2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas

3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no

interior de uma preacute forma (tubo)

geralmente obtido por extrusatildeo inserida

no molde

4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na

industria de embalagens

Ex frascos garrafas brinquedos volumosos

Moldagem por Insuflaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do

elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias

bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo

bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e

resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa

Processo de Vulcanizaccedilatildeo

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- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a

solventes aquecidos

- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam

pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo

Modelagem por Fiaccedilatildeo

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Aplicaccedilotildees

-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel

bull Polimetilmetacrilato (PMMA)

Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise

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Aplicaccedilotildees

- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito

Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular

bull Politetrafluoretileno

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Aplicaccedilotildees

Implante mamaacuterioEspumas

Telhas

bull Poliuretano

- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute

recomendado como material isolante)

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Aplicaccedilotildees

bull Poliamida (Naylon)

- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e

hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa

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bull Policloreto de Vinila (PVC)

- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de

tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica

- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do

cloro

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Aplicaccedilotildees

bull Poliestireno (PS)

- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries

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bull Polietileno (PE)

- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua

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bull Poliproprileno (PP)

- Baixo custo

- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo

- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade

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bull Policarbonato (PC)

- Semelhante ao vidro (transparecircncia)

- Excelente resistecircncia ao impacto

- Excelente propriedades mecacircnicas

- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama

- Bom isolamento teacutermico

- Boa usinabilidade

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Aplicaccedilotildees

bull Klevar ndash DuPont

Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo

- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

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1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado

2 O material fundido eacute compactado e conformado

3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz

4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua

Moldagem por Extrusatildeo

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1 Processo descontiacutenuo

2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas

3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no

interior de uma preacute forma (tubo)

geralmente obtido por extrusatildeo inserida

no molde

4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na

industria de embalagens

Ex frascos garrafas brinquedos volumosos

Moldagem por Insuflaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do

elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias

bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo

bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e

resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa

Processo de Vulcanizaccedilatildeo

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- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a

solventes aquecidos

- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam

pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo

Modelagem por Fiaccedilatildeo

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Aplicaccedilotildees

-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel

bull Polimetilmetacrilato (PMMA)

Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise

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Aplicaccedilotildees

- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito

Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular

bull Politetrafluoretileno

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Aplicaccedilotildees

Implante mamaacuterioEspumas

Telhas

bull Poliuretano

- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute

recomendado como material isolante)

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bull Poliamida (Naylon)

- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e

hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa

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Aplicaccedilotildees

bull Policloreto de Vinila (PVC)

- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de

tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica

- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do

cloro

Clique para editar o estilo do tiacutetulo mestre

17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ

POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliestireno (PS)

- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Polietileno (PE)

- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliproprileno (PP)

- Baixo custo

- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo

- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policarbonato (PC)

- Semelhante ao vidro (transparecircncia)

- Excelente resistecircncia ao impacto

- Excelente propriedades mecacircnicas

- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama

- Bom isolamento teacutermico

- Boa usinabilidade

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Klevar ndash DuPont

Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo

- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

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POLIacuteMERO

1 Processo descontiacutenuo

2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas

3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no

interior de uma preacute forma (tubo)

geralmente obtido por extrusatildeo inserida

no molde

4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na

industria de embalagens

Ex frascos garrafas brinquedos volumosos

Moldagem por Insuflaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do

elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias

bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo

bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e

resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa

Processo de Vulcanizaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a

solventes aquecidos

- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam

pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo

Modelagem por Fiaccedilatildeo

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel

bull Polimetilmetacrilato (PMMA)

Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito

Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular

bull Politetrafluoretileno

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

Implante mamaacuterioEspumas

Telhas

bull Poliuretano

- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute

recomendado como material isolante)

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliamida (Naylon)

- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e

hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policloreto de Vinila (PVC)

- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de

tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica

- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do

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bull Poliestireno (PS)

- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries

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bull Polietileno (PE)

- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua

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- Baixo custo

- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo

- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade

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bull Policarbonato (PC)

- Semelhante ao vidro (transparecircncia)

- Excelente resistecircncia ao impacto

- Excelente propriedades mecacircnicas

- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama

- Bom isolamento teacutermico

- Boa usinabilidade

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Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo

- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

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O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do

elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias

bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo

bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e

resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa

Processo de Vulcanizaccedilatildeo

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- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a

solventes aquecidos

- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam

pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo

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-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel

bull Polimetilmetacrilato (PMMA)

Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise

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- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito

Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular

bull Politetrafluoretileno

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bull Poliuretano

- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute

recomendado como material isolante)

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- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e

hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa

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- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de

tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica

- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do

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- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries

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- Baixo custo

- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo

- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade

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- Semelhante ao vidro (transparecircncia)

- Excelente resistecircncia ao impacto

- Excelente propriedades mecacircnicas

- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama

- Bom isolamento teacutermico

- Boa usinabilidade

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Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo

- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

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solventes aquecidos

- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam

pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo

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-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel

bull Polimetilmetacrilato (PMMA)

Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise

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- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito

Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular

bull Politetrafluoretileno

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Implante mamaacuterioEspumas

Telhas

bull Poliuretano

- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute

recomendado como material isolante)

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- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e

hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa

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- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de

tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica

- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do

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- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua

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- Baixo custo

- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo

- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade

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- Semelhante ao vidro (transparecircncia)

- Excelente resistecircncia ao impacto

- Excelente propriedades mecacircnicas

- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama

- Bom isolamento teacutermico

- Boa usinabilidade

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Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo

- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

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- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito

Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular

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Telhas

bull Poliuretano

- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute

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- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e

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- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de

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- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua

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- Baixo custo

- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo

- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade

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- Semelhante ao vidro (transparecircncia)

- Excelente resistecircncia ao impacto

- Excelente propriedades mecacircnicas

- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama

- Bom isolamento teacutermico

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- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

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- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute

recomendado como material isolante)

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Poliamida (Naylon)

- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e

hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa

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POLIacuteMERO

Aplicaccedilotildees

bull Policloreto de Vinila (PVC)

- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de

tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica

- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do

cloro

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Aplicaccedilotildees

bull Poliestireno (PS)

- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries

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Aplicaccedilotildees

bull Polietileno (PE)

- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua

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Aplicaccedilotildees

bull Poliproprileno (PP)

- Baixo custo

- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo

- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade

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Aplicaccedilotildees

bull Policarbonato (PC)

- Semelhante ao vidro (transparecircncia)

- Excelente resistecircncia ao impacto

- Excelente propriedades mecacircnicas

- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama

- Bom isolamento teacutermico

- Boa usinabilidade

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Aplicaccedilotildees

bull Klevar ndash DuPont

Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo

- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

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Implante mamaacuterioEspumas

Telhas

bull Poliuretano

- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute

recomendado como material isolante)

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bull Poliamida (Naylon)

- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e

hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa

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- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de

tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica

- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do

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- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries

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- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua

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- Baixo custo

- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo

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- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

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- Excelente propriedades mecacircnicas

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- Bom isolamento teacutermico

- Boa usinabilidade

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- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

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- Excelente propriedades mecacircnicas

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- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

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- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

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- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

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- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

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- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes

- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo

- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade

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- Excelente resistecircncia ao impacto

- Excelente propriedades mecacircnicas

- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama

- Bom isolamento teacutermico

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- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve

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- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC

- Boa estabilidade teacutermica

- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade

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- Excelente propriedades mecacircnicas

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- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

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- Adsorve pouco umidade

- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo

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- Boa estabilidade teacutermica

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- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos

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