introduÇÃo aos polÍmeros apresentação: prof. diovani lencina (material adaptado de...
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INTRODUÇÃO AOS
POLÍMEROS
Apresentação: Prof. Diovani LencinaApresentação: Prof. Diovani Lencina(Material adaptado de apresentação do Prof. Andrei (Material adaptado de apresentação do Prof. Andrei Cavalheiro)Cavalheiro)
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Introdução aos polímeros
2
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Polímeros: o que é isso ?
• Classes de materiais: METAIS
CERÂMICOS
POLÍMEROS COMPÓSITOS: composto por
mais de um tipo de material
Origem
Introdução aos polímeros
3
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Origem dos polímeros
Origem
queratina
polipeptídeos
cartilagem
macromoléculas inorgânicas
polissacarídeos
macromoléculas orgânicas
colágeno
proteínas
celulose
amido
quitina
borracha natural
Introdução aos polímeros
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
4
Origemcelulosecelulose
amidoamido
Como é um polímero ?
Introdução aos polímeros
5
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Cadeia Petroquímica• Refinaria:
Petróleo Nafta• Petroquímica 1ª geração:
Nafta Monômero• Petroquímica 2ª geração:
Monômero Polímero• Petroquímica 3ª geração:
Polímero Produto
Origem
Introdução aos polímeros
6
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Como é um polímero ?
temperaturapressão
ativadorescatalizadores
Monômero (gás / líquido)
Polímero (sólido)
Monômero = molécula pequena capaz de reagirMero = estrutura química repetitiva da molécula
Origem
Oligômero = molécula com poucos meros
Polímero = macromolécula com muitos meros
Introdução aos polímeros
7
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Como é um polímero ?
Origem
Nem toda molécula é capaz de polimerizar
várias moléculas de cloreto de vinila
várias moléculas de água
uma molécula de PVC poli (cloreto de vinila)
uma molécula de “poliágua”
Introdução aos polímeros
8
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Como é um polímero ?
OrigemTodo polímero é uma macromolécula, mas nem toda macromolécula é um
polímeroMacromolécula polimérica possui
unidade química repetitivaMacromolécula não polimérica não
possui unidade química repetitiva
Introdução aos polímeros
9
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Aplicações• Plásticos• Borrachas• Fibras• Adesivos• Tintas• Cosméticos• Alimentos
Origem
Introdução aos polímeros
10
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Forças Intermoleculares
• SÓLIDOS– Volume e forma constantes– Moléculas fortemente atraídas em
estruturas cristalinas
• LÍQUIDOS– Volume constante e forma variável– Atração menor entre as moléculas
permite movimento, mas não afastamento
• GASES– Volume e forma variáveis– Moléculas livres para afastarem-se
Forças Intermoleculares
Introdução aos polímeros
12
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Forças Intermoleculares: tipos• Forças de dispersão
– Dipolo temporário de uma molécula induz dipolo temporário em molécula vizinha
Forças Intermoleculares
Introdução aos polímeros
13
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Forças Intermoleculares: tipos• Interação dipolo-dipolo
– Moléculas polares possuem dipolos permanentes– Dipolos de moléculas vizinhas atraem-se– Magnitude superior às forças de dispersão, pois
as interações dipolo-dipolo são permanentesForças Intermoleculares
Introdução aos polímeros
14
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Forças Intermoleculares
Molécula Temperatura de ebulição ºC
CH4 –161,5C2H4 –89C3H8 –44C4H10 0,5C5H12 36
Forças Intermoleculares
Influência das forças intermoleculares no ponto de ebulição de substâncias
orgânicas
Quanto maior o comprimento da cadeia carbônica, maior é o ponto de ebulição, pois há um maior
número de forças atrativas agindo entre as moléculas da substância
Quando a substância líquida é aquecida, a energia absorvida faz com que as moléculas movimentem-se
com maior amplitude, enfraquecendo as forças intermoleculares isso permite o afastamento das
moléculas ebulição
Introdução aos polímeros
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Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Forças Intermoleculares nos
polímeros
Forças Intermoleculares
Porque os polímero são sólidos à temperatura
ambiente ? moléculas muito compridas:
muitas forças intermolecularesEmaranhamento das moléculas
Introdução aos polímeros
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Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Forças Intermoleculares nos
polímeros
Forças Intermoleculares
Pontes de hidrogênio no nylon 6/6 facilitam o alinhamento das moléculas capacidade de
formação de fibras
Fortes interações dipolo-dipolo atraem as moléculas de policetona alto ponto de fusão
Ponto de fusao:Policetona: 255°
Polietileno: 120°
Introdução aos polímeros
17
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Forças Intermolecularesligação covalente primária:- compartilhamento de elétrons- É o tipo de ligação que ocorre
entre os átomos da molécula intramolecular
ligações covalentes secundárias:
- Ocorrem entre átomos de moléculas diferentes intermoleculares
- São muito mais fracas do que as primárias
- Tipos principais:• Interação dipolo-dipolo• Forças de dispersão• Pontes de hidrogênio
Forças Intermoleculares
Introdução aos polímeros
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Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Classificação: origem
• Naturais• Celulose• Borracha natural
• Naturais Modificados• Acetato de celulose• Nitrato de celulose
• Sintéticos• PVC• Poliestireno• ABS
Classificação
Introdução aos polímeros
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Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
ClassificaçãoPolipropileno (PP)
Polietileno (PE)
Polímeros sintéticos
Introdução aos polímeros
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Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Polímeros sintéticosPoliestireno (PS)
Poliacrilonitrilo (PAN)
Classificação
Introdução aos polímeros
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Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Poli (metacrilato de metila) ou acrílico (PMMA)
Polímeros sintéticos
Poli (cloreto de vinila) (PVC)
Classificação
Introdução aos polímeros
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Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Polímeros sintéticosPolibutadieno (PB)
Poliamida (PA) ou NylonClassificação
Introdução aos polímeros
23
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Polímeros sintéticosPoliésteres (PET, PBT, PEN)
Policarbonato (PC)Classificação
Introdução aos polímeros
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Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Polímeros sintéticosPoliuretanos (PU)
Classificação
Introdução aos polímeros
25
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Polímeros sintéticosPolitetrafluoretileno (PTFE) ou
Teflon
Poli (vinil-pirrolidona) (PVP): géis e laquês
Epóxis: adesivos
Classificação
Introdução aos polímeros
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Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
• Lineares
• Ramificados
• Reticulados
Classificação: arquitetura molecular
Classificação
Introdução aos polímeros
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Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
• HomopolímerosApenas um tipo de unidade química na
cadeia
• CopolímerosMais de um tipo de unidade química na
cadeia
SAN: estireno – acrilonitriloABS: acrilonitrilo – butadieno – estirenoPP copolímero: PP – PEBorracha SBR: estireno - butadieno
Classificação
Classificação: número de meros na cadeia
Introdução aos polímeros
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Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Classificação
alternados
aleatórios
em bloco
enxertados
Copolímeros: tipos
Introdução aos polímeros
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Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Classificação
Copolímero Blenda•Copolímero: polímero com mais de um tipo de mero na cadeia
PSAI (PS alto impacto) = todas as moléculas tem uma cadeia principal de polibutadieno com ramificações enxertadas de poliestireno.
•Blenda: mistura física de polímeros
Noryl® = PSAI + PPO (poli-óxi-fenileno) PEAD + PELBD sacolas de supermercado
•Compósito: polímero misturado com outro tipo de material
PP carregado com talco Poliéster + fibra-de-vidro
Introdução aos polímeros
31
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
• PEAD (alta densidade)
• PEBD (baixa densidade)
• PELBD (linear de baixa
densidade)
Polietilenos: arquitetura x
densidade
Classificação
Introdução aos polímeros
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Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Classificação: comportamento
térmico• Termoplásticos
– Escoam quando aquecidos– Solidificam quando resfriados
• Termofixos– Não escoam quando aquecidos– Solidificam quando aquecidos
pela primeira vez, pois são formados por pré-polímeros, oligômeros ou monômeros tri funcionais que reagem e reticulam
Classificação
Introdução aos polímeros
33
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
comportamento térmico x arquitetura
• Termoplásticos– lineares– ramifcados
• Termofixos– reticulados com ou sem cross-
links
Classificação
Introdução aos polímeros
34
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Classificação: comportamento
mecânico• Plásticos
– Pouca elasticidade deformação predominantemente plástica
– Podem ser rígidos ou flexíveis• Elastômeros
– Grande elasticidade deformação predominantemente elástica
• Fibras– Pequena deformação e alta
resistência
Classificação
Introdução aos polímeros
35
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Classificação: número de monômeros
• HomopolímerosApenas um tipo de mero na cadeia
• CopolímerosDois ou mais tipos diferentes de
mero na cadeiaSAN – estireno + acrilonitriloABS – butadieno + estireno + acrilonitriloPP copolímero – propileno + etilenoSBS – estireno + butadieno borracha
Classificação
Introdução aos polímeros
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Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Classificação: taticidade da cadeia
Posição do radical em relação ao eixo da cadeia
• Isotáticos sempre do mesmo lado
• Sindiotáticos alternância do lado
• Atáticos disposição irregularClassificação
POLIESTIRENOSAtático comercialSindiotático não é comumIsotático não existe
Introdução aos polímeros
37
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Forma como o material é polimerizado
• Por adição poliadição:
• Por etapas– Policondensação:
Classificação: síntese
Classificação
Pode haver formação de subprodutos da reação de policondesação, como água, metanol, ácido clorídrico
Introdução aos polímeros
38
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Condições para polimerização
Classificação
Mero trifuncional possibilidade de três ligações polímero reticulado
Mero bifuncional possibilidade de duas ligações polímero linear
Monômeros monofuncionais possibilidade de uma ligação não polimeriza, pois o produto da reação não consegue se ligar com outras moléculas semelhantes
Introdução aos polímeros
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Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
• Poliadição– Condição: monômero com
ligação insaturada na cadeia
Classificação: síntese
Classificação
2 ligações duplas dieno
Introdução aos polímeros
40
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
• Policondesação– Condição: monômeros com 2
grupos funcionais:Diálcoois, Diácidos, Diaminas, Diisocianatos
Classificação: síntese
Classificação
Introdução aos polímeros
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Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Classificação
Isopreno: 2 ligações duplas pode formar quatro polímeros com a
mesma fórmula molecular, C5H8, porém, com configurações químicas
diferentes.
Isomerismo geométrico
CISradicais iguais do mesmo lado
TRANSradicais iguais em lados
diferentes
Introdução aos polímeros
45
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Peso molecular (PM) Soma da massa atômica dos
átomos da molécula:• Água H2O 18 u.m.a ou g/mol
• Hexano C6H14 86 g/mol
• Etileno C2H4 28 g/mol
• Polietileno (C2H4)n n*28 g/mol
Grau de Polimerização (GP):• Número de vezes que o mero se repete
na cadeia polimérica• Quanto maior o GP de um polímero,
maior seu Peso molecular (PM)
Peso Molecular
Introdução aos polímeros
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Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Peso molecular
Peso Molecular
Moléculas de ABS com vários comprimentos, ou
seja, com pesos moleculares diferentes
Polímero = 1 macromolécula com unidades químicas repetidas
ou
Material composto por inúmeras
macromoléculas poliméricas
Introdução aos polímeros
47
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Peso molecular médio
Peso Molecular
origem polímero Peso molecularmédio
Naturais
Borracha natural 200.000
Celulose nativa 300.000
Queratina 60.000
Naturais modificados
Celulose regenerada 150.000
Nitrato de celulose 50.000
SintéticosPoliadição
PEAD 200.000
PS 200.000
PVC 100.000
PMMA 500.000
SintéticosPolicondensação
PA 6/6 20.000
PET 20.000
Pesos moleculares médios comuns para alguns polímeros
Introdução aos polímeros
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Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Distribuição de peso molecular
Peso Molecular
Uma amostra de material polimérico apresenta: Peso molecular médio Curva de distribuição de peso molecular
Peso molecular médio aritmético
Peso molecular médio ponderal
Introdução aos polímeros
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Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Distribuição de peso molecular
Peso Molecular
Distribuição de peso molecular de três polímeros (A, B e blenda de A e B) :
Introdução aos polímeros
51
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Distribuição de Peso molecular:
polidispersão
Peso Molecular
• Polímero monodisperso = todas as moléculas possuem o mesmo peso não existe• Polímero polidisperso = possui moléculas com diferentes pesos moleculares• Polidispersão = Peso molecular médio ponderal /peso molecular médio aritmético
P = Mw/Mnvalor sempre maior do que 1
Quanto maior o valor de P, mais larga é a distribuição de peso molecular, o que afeta as propriedades do material Dois polímeros de mesma estrutura química podem ter mesmo peso molecular médio, mas distribuições diferentes.
Introdução aos polímeros
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Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Distribuição de Peso molecular:
polidispersão
Peso Molecular
Qual dos polímeros do gráfico abaixo tem a maior polidispersão ?
Clique para resposta: maior polidispersão: polímero verde
Introdução aos polímeros
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Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Morfologia• Configuração molecular
– Arquitetura molecular– Taticidade da cadeia
• Conformação molecular
MorfologiaEnovelament
o das moléculas
Introdução aos polímeros
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Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Cristalinidade
Morfologia
Enovelamento das moléculas
Configuração molecular regular
Configuração molecular
irregular
POLÍMERO AMORFOREGIÕES CRISTALINAS
Organização Empacotamento das
moléculas
• cadeias isotáticas/sindiotáticas• forças intermoleculares fortes• arquitetura linear• grupos laterais pequenos• homopolímeros
• cadeias atáticas• forças intermoleculares fracas• arquitetura ramificada/reticulada• grupos laterais grandes• copolímeros
Introdução aos polímeros
55
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Cristalização: condições
• Critério termodinâmico– configuração molecular regular;– formação de forças intermoleculares
capazes de manter empacotamento.• Critério cinético
– tempo necessário para formação e crescimento dos cristais:
• PP e PE rápida cristalização• PET cristalização lenta com
resfriamento rápido é possível deixar o PET amorfo garrafas de refrigerante
Morfologia
Introdução aos polímeros
56
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Morfologia: estruturas cristalinas
• Existem várias estruturas cristalinas diferentes, conforme as propriedades do polímero e das suas condições de processamento
– Esferulitos:
Morfologia
Introdução aos polímeros
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Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Grau de cristalinidade x propriedades
• Não existe polímero 100% cristalino• 2 polímeros podem ter a mesma estrutura
química, mas graus de cristalização diferentes:– PEAD: até 95 %– PEBD: até 60%
• A velocidade de resfriamento do material injetado pode mudar o grau de cristalinidade do polímero
• Propriedades X aumento no grau de cristalinidade de um polímero:– Densidade aumenta – Resistência à tração aumenta– Rigidez aumenta– Tenacidade diminui (material fica mais quebradiço)– Transparência diminui– Solubilidade diminui– Permeabilidade diminui– Ponto de fusão sem relação direta
Morfologia
Introdução aos polímeros
58
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Grau de cristalinidade x transparência
• Tendência: – Polímeros amorfos: transparentes – Polímeros semicristalinos: translúcidos / opacos
• Fatores de influência: – Espessura– % cristalinidade– Tamanho dos cristais– Cargas e aditivos: duas fases opacidade– Blendas e copolímeros: duas fases opacidade
• Filme de PP para embalagens é transparente. Porque, se o PP tem alto grau de cristalinidade ?– Resfriamento rápido impede crescimento dos
cristais, que ficam menores do que o comprimento de onda da luz.
Morfologia
Introdução aos polímeros
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Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Grau de cristalinidade x propriedades
Morfologia
Qual dos polímeros abaixo deve ter a maior densidade ?
Clique para resposta:PEAD: semicristalino (95%)PEBD: semicristalino (55%)POM: semicristalino (75%)PS: amorfo
densidades0,94 - 0,97 g/cm3
0,92 – 0,94 g/cm3
1,42 g/cm31,04 g/cm3
Materiais com estruturas químicas diferentes não podem ser comparados dessa forma, pois não é apenas o grau de cristalinidade que influencia a densidade dos polímeros: O POM possui átomos de oxigênio e nitrogênio em sua cadeia, ao contrário dos demais. Além disso, interações dipolo-dipolo e pontes de hidrogênio aproximam mais as cadeias desse polímero linear. O PS, mesmo amorfo, é mais denso que o PE por causa de sua estrutura química, que apresenta os grandes e pesados anéis aromáticos presos à cadeia.
Introdução aos polímeros
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Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Comportamento Térmico
• Termoplásticos escoam– Amorfos– Semicristalinos
• Termofixos não escoam
Comportamento Térmico
Introdução aos polímeros
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Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Comportamento Térmico: escoamento
• Termoplásticos escoam
Comportamento Térmico
Forças intermoleculares “seguram” as cadeias,
impedindo seu deslocamento
Forças intermoleculares enfraquecem quando o material é aquecido
translação das moléculas
Força agindo sobre o material
Introdução aos polímeros
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Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Comportamento Térmico
• Termoplástico cristalino (1)• Termoplástico amorfo (2)
Comportamento Térmico
FUSÃOEstrutura
cristalina se desmancha e se
torna amorfa
PONTO DE FUSÃO Tm ou Tf
Introdução aos polímeros
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Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Comportamento Térmico
• Termoplástico cristalino (1)• Termoplástico amorfo (2)
Comportamento Térmico
TEMPERATURA DE TRANSIÇÃO VÍTREA Tg
TRANSIÇÃO VÍTREA
Polímero amorfo rígido torna-se
flexível e elástico ao ser aquecido acima
da Tg
Material líquido ao ser
resfriado torna-se
gradativamente mais viscoso, até passar a se
comportar como uma borracha
Introdução aos polímeros
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Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Comportamento geral dos plásticos
• Resistência à tração x temperatura
Comportamento Térmico
temperaturaResi
stên
cia
à tr
ação
alon
gam
ento
TRANSIÇÃO VÍTREA
DEGRADAÇÃO
AMORFOS SEMICRISTALINOS
Introdução aos polímeros
65
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Comportamento geral dos plásticos
• Resistência à tração x temperatura
Comportamento Térmico
temperaturaResi
stên
cia
à tr
ação
alon
gam
ento
FUSÃO CRISTALINA
DEGRADAÇÃO
TRANSIÇÃO VÍTREA
AMORFOS SEMICRISTALINOS
Introdução aos polímeros
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Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Transição Vítrea• Transições de primeira
ordem:– Ebulição não ocorrem nos
polímeros, devido ao tamanho das moléculas
– Fusão só ocorre nos polímeros semicristalinos
• Transições de segunda ordem:– Transição vítrea
• grande influência no comportamento mecânico
• ocorre nos polímeros amorfos
Comportamento Térmico
Introdução aos polímeros
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Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Transição Vítrea
Comportamento Térmico
VIDRO duro e quebradiço
PS plástico rígidoduro e quebradiço (vítreo)
Tg acima da ambiente
borracha elástica e flexível
Tg abaixo da ambiente
Introdução aos polímeros
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Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Transição Vítrea
Comportamento Térmico
FLEXIBILIDADEcadeias devem se dobrar
ELASTICIDADEcadeias devem se desenrolar
Introdução aos polímeros
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Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Transição Vítrea
Comportamento Térmico
• As macromoléculas se dobram e desenrolam quando solicitadas, desde que:
- Estejam em um nível de energia que possibilite movimentos cooperativos de segmentos de 40-50 átomos da cadeia e rotação dos grupos laterais em torno das ligações.- Quanto maior for a energia térmica necessária para que esses movimentos ocorram, mais alta será a Tg do polímero.
Introdução aos polímeros
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Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Transição Vítrea
Comportamento Térmico
• Ausência de energia: zero kelvin não há movimentos
• 1º nível de energia: vibração atômica
• 2º nível de energia: movimentos de 5-6 átomos
• 3º nível de energia:Rotações e saltos cooperativos de segmentos de 40-50 átomos da cadeia desenrolamento e flexão
• 4º nível de energia: translação das cadeias
•5º nível de energia: rompimento das ligações entre os átomos da cadeia
aquecimento
Transição vítrea
Escoament
o
Degradaçã
o
Introdução aos polímeros
71
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Transição Vítrea
• 5 Fatores de influência na Tg:– VOLUME LIVRE
– FORÇAS INTERMOLECULARES
– COMPRIMENTO DAS CADEIAS
– RIGIDEZ DA CADEIA
– MOBILIDADE DOS GRUPOS LATERAISComportamento Térmico
Introdução aos polímeros
72
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Volume livre x Tg• Quanto maior o volume livre, mais fácil será
a flexão e o desenrolamento das cadeias• Quanto maior o volume livre, menor a Tg
Comportamento Térmico mais espaço entre as
cadeiasTg menor
menos espaço entre as cadeiasTg maior
Introdução aos polímeros
73
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Forças intermoleculares x Tg
• Quanto maior a intensidade das forças intermoleculares, mais difícil será a flexão e o desenrolamento das cadeia, aumentando a Tg
Comportamento Térmico
PET 2 dipolo e 2 dispersão por meroPBT 2 dipolo e 4 dispersão por meroGrupo etileno do PBT tem maior mobilidade que o do PET Tg menor
PET
PBT
forças de dispersão
interações dipolo-dipolo
Introdução aos polímeros
74
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Comprimento das cadeias x Tg
• Quanto mais longas as cadeias (maior grau de polimerização), maior o emaranhamento e o número de forças intermoleculares, diminuindo a mobilidade molecular maior Tg.
Comportamento Térmico
Introdução aos polímeros
75
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Rigidez da cadeia x Tg• Quanto maior for a rigidez da cadeia principal das macromoléculas maior será a Tg.• Elementos que enrijecem a cadeia:
– Anéis aromáticos– Grupo Sulfona– Ligações duplas e triplas– Ligações paralelas
• Oxigênio flexibiliza a cadeia
Comportamento Térmico
Introdução aos polímeros
76
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Rigidez da cadeia x Tg
Comportamento Térmico
enrijecem a cadeia
Nada enrijeceOxigênio flexibiliza
Tg = -127 C°
Sulfona e anel aromático tornam
cadeia muito rígida
Tg > 500 C° Oxigênio
flexibiliza
cadeiaTg =119 C°
Não flexibiliza, pois não está na cadeia
Introdução aos polímeros
77
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Mobilidade de grupos laterais x Tg
• Quanto mais difícil for rotacionar e movimentar grupos laterais, maior será a Tg:– Grupos laterais compridos – Ramificações– Grupos laterais pesados
Comportamento Térmico
Tg =100 C°A única diferença
entre os dois polímeros ao lado é o adamantano ligado à
cadeia
Tg =119 C°
Tg =225 C°
Introdução aos polímeros
78
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Mobilidade de grupos laterais x Tg
• Quanto mais difícil for rotacionar e movimentar grupos laterais, maior será a Tg:– Grupos laterais compridos
Comportamento Térmico
Embora os grupos mais compridos dificultem a mobilidade da cadeia, eles afastam as macromoléculas, aumentando o
volume livre e diminuindo a intensidade das forças intermoleculares diminui Tg
comprimento do grupo lateralTemperatura de transição vítrea
Introdução aos polímeros
79
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Mobilidade de grupos laterais x Tg
• Quanto mais difícil for rotacionar e movimentar grupos laterais, maior será a Tg:– Grupos laterais compridos
Comportamento Térmico
Embora os grupos mais compridos dificultem a mobilidade da cadeia, eles afastam as macromoléculas, aumentando o
volume livre e diminuindo a intensidade das forças intermoleculares diminui Tg
O contrário ocorre com o polietileno. PEAD tem Tg mais baixa que o PEBD por que as longas ramificações desse
diminuem a mobilidade
comprimento do grupo lateralTemperatura de transição vítrea
Introdução aos polímeros
80
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
espe
cífic
o
Comportamento Térmico
• Termoplástico semicristalino
Comportamento Térmico
Material semicristalino
sofre maior contração ao ser
resfriado, por causa do
empacotamento das regiões
cristalinas do polímero
Introdução aos polímeros
81
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Comportamento Térmico
• Termofixos– São amorfos– Posuem Tg– Não escoam– Não são solúveis
Comportamento Térmico
O material termofixo é uma única
enorme macromoléc
ula
Introdução aos polímeros
82
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Comportamento Térmico
Comportamento Térmico
O material termofixo é uma única
enorme macromoléc
ula
Cross-links impedem
translação das cadeias
Introdução aos polímeros
83
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Solubilidade
Comportamento Térmico
Termofixos
insolúveis
Termoplásticos
solúveis
Introdução aos polímeros
84
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Solubilidade
Comportamento Térmico
Moléculas do solvente afastam as
cadeias, enfraquecendo as interações
intermoleculares escoamento
SOLVENTE
SOLVENTE
SOLVENTE
SOLVENTE
SOLVENTE
Moléculas do solvente entram
nos retículos maiores, inchando o polímero, mas
não dissolvendo-o, pois as cadeias
estão presas pelos cross-links
SOLVENTE
SOLVENTE
SOLVENTE
SOLVENTE
Introdução aos polímeros
85
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Comportamento Mecânico
Comportamento Mecânico
• Elastômeros• Plásticos• Fibras
Introdução aos polímeros
86
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Comportamento Mecânico X Transição
Vítrea
Comportamento Mecânico
PS plástico rígidoduro e quebradiço (vítreo)
Tg acima da ambiente
borracha elástica e flexível
Tg abaixo da ambientePE plástico flexível
elasticidade muito pequenaTg abaixo da ambiente,
MAS é semicristalinoParte amorfa flexívelParte cristalina rígida
Introdução aos polímeros
87
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Comportamento mecânico
Plásticos rígidos: deformam-se pouco, mas são mais quebradiços
Plásticos flexíveis: deformam-se facilmente, mas não tendem a romper-se; deformação irreversível
Elastômeros: deformam-se facilmente, mas com reversibilidade
Fibras: muita resistência e pequena deformação
Plásticos flexíveis: PEAD, PEBD, PP
Plásticos rígidos: PS, PMMA, PC, PET, PA, POM, PVC rígido;
Elastômeros: borracha natural, neoprene, polibutadieno, NBR, SBR;
Fibras: PA, PAN, PET, kevlar, fibra de carbono
Comportamento Mecânico
Introdução aos polímeros
89
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Comportamento Mecânico
• Elastômeros– Termoplásticos:
• amorfos (ou com baixa cristalinidade), com Tg abaixo da ambiente
– Termofixos: • termoplásticos vulcanizados aumento
da elasticidade e da resistência
• Plásticos• Fibras
Comportamento Mecânico
Introdução aos polímeros
90
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Comportamento Mecânico:
Elastômeros
Comportamento Mecânico
Deformação elástica: temporária, reversível
Elastômeros TERMOFIXOS: Geralmente termoplásticos amorfos ou com
baixa cristalinidade e Tg menor do que a ambiente
Moléculas reagem após a moldagem para que se formem ligações cruzadas (cura, reticulação)
Efeitos dos cross-links aumento de resistência e elasticidade; transformação para termofixo.
Por que a deformação é elástica ? as moléculas enovelam-se novamente
porque assim retornam à posições com o menor nível de energia possível.
Peça originalDurante tracionamento
Tracionamento encerrado
Introdução aos polímeros
91
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Comportamento Mecânico:
Elastômeros
Comportamento Mecânico
Elastômero: poucos cross-links deformação elástica
Plástico flexível: sem cross-links deformação plástica
Termofixo plástico: muitos cross-links pouca deformação
Introdução aos polímeros
92
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Comportamento Mecânico:
Elastômeros Termofixos
Comportamento Mecânico
Borracha natural (cis-poliisopreno):
• Macia e pegajosa• Pouco resistente à abrasão• Pouco resistente à tração• termoplástico
2% de enxofre:•Borracha vulcanizada
•Mais dura e resistente
•Muita elasticidade•Elastômero termofixo
20 % de enxofre:
• ebonite• Muito dura e
resistente• Muito rígida• “ borracha
dura” -- Plástico termofixo
vulcanização
Gutta Percha e Balata(trans-poliisopreno):
• Borracha dura• Bolas de golfe• Cabos submarinos
Introdução aos polímeros
93
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Classificação
Polímeros vulcanizados
Vulcanização :Polímero linear ou ramificado + enxofre polímero reticuladoCross-link: ligação covalente
primária entre macromoléculas vizinhas
Borrachas não vulcanizadas são pouco resistentes e pouco elásticas
Poucos cross-links elasticidade (elastômero)
Muitos cross-links rigidez (plástico)
Introdução aos polímeros
94
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Classificação
Polibutadieno vulcanizado
Introdução aos polímeros
95
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Comportamento Mecânico:
Elastômeros Termofixos
Comportamento Mecânico
Principais borrachas
Densidade
(g/cm3)
Peso molecula
r
cristalinidade
Tg(C°)
Tm(C°)
Borracha Natural (NR)
0,92 105-106
baixa -72 28
Cis-Poliisopreno (IR) 0,92 104-106
amorfo -70 -
Polibutadieno (BR) 0,88-1,01
104-106
variável -106 Variável
Policloropreno (CR) neoprene
1,20-1,25
105 variável -45 45
Etileno-propileno-dieno(EPDM)
0,86 105 amorfo -55 -
Isobutileno-Isopreno (IIR)
0,91-0,96
104-106
amorfo -70 -
Estireno-butadieno (SBR)
0,93 105 Amorfo -45 -
Acrilonitrilo-butadieno (NBR)
0,95-1,02
104-106
amorfo -50 a-30
-
Silicones 0,97 105-106
variável -125 -
Introdução aos polímeros
96
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Elastômeros Termoplásticos:
ionômeros
Comportamento Mecânico
Elastômeros TERMOPLÁSTICOS: Efeito de “amarra” dos cross-links é
conseguido com forças intermoleculares de segunda ordem;
material pode ser plastificado, pois essas forças intermoleculares se desfazem ‘a um temperatura inferior ‘a de degradação do material;
Como conseguir cross-links reversíveis reticulacçao fisica?
ionômeros copolímeros tri-blocados de estireno TPO - copolímeros olefínicos Poliésteres e Poliamidas com longos
segmentos elásticos TPU - Poliuretanos com longos
segmentos elásticos
Introdução aos polímeros
97
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Elastômeros Termoplásticos:
ionômeros
Comportamento Mecânico
Efeito de “amarra” conseguido pela atração entre os fortes dipolos de ligações iônicas.
Material não é um plástico rígido porque é um copolímero aleatório com longos segmentos de etileno (Tg inferior à ambiente) Copolímero
:85%
etileno15% ácido metacrílico
Introdução aos polímeros
98
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Elastômeros Termoplásticos:
Borracha SBS
Comportamento Mecânico
Efeito de “amarra” conseguido pelo agrupamento das rígidas extremidades de poliestireno das cadeias triblocadas estireno-butadieno-estireno
A borracha termofixa vulcanizada Buna-S ou SBR também é um copolímero de estireno e butadieno copolímero aleatório
Introdução aos polímeros
99
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Comportamento Mecânico
Comportamento Mecânico
• Elastômeros• Plásticos
– Rígidos: • amorfos, com Tg > ambiente• semicristalinos com Tg > ambiente• termofixos
– Flexíveis: • semicristalinos, com Tg < ambiente
• Fibras
Introdução aos polímeros
100
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Comportamento Mecânico:
Plásticos
Comportamento Mecânico
Deformação plástica: permanente, irreversívelPeça original
Plásticos AMORFOS (termoplásticos e termofixos):
as cadeias não se desenrolam material resiste à deformação ruptura com pequena ou nenhuma deformaçãoPlásticos SEMICRISTALINOS, com Tg<
ambiente: a parte amorfa se desenrola pequena
deformação elástica. material resiste à deformação até ruptura de
planos da estrutura cristalina deformação plástica
material rompe após grande deformação
Tracionamento encerradoDurante tracionamento
Introdução aos polímeros
101
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Comportamento Mecânico:
Plásticos Semicristalinos
Comportamento Mecânico
Deformação da parte amorfa: pode ser parcialmente elástica se
tg<tambiente
Introdução aos polímeros
102
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Comportamento Mecânico:
Plásticos Semicristalinos
Comportamento Mecânico
Deformação da parte cristalina: plástica
Maior resistência
Introdução aos polímeros
103
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Plásticos Termoplásticos
Comportamento Mecânico
materiais
Densidade(g/cm3)
Peso molecula
r
cristalinidade
Tg(C°)
Tm(C°)
PEAD 0,94-0,97
105 até 95% -120 135
PEBD 0,92 104-106 até 60% -20 120PP 0,90 104-105 60-70% 4-12 165-
175PET 1,33-
1,454x104 variável 7--74 250-
270POM 1,42 3x104 75% 82 180PA 6/6 1,14 2x104 variável 52 265PA 6 1,12-
1,152x104 variável 40 223
PTFE 2,20 105-106
95% 127 327
PVC 1,39 104-105 5-15% -81 273PAN 1,18 105 baixa 105 250PS 1,04 106 amorfo 100 -PMMA 1,18 105 -106 amorfo 105 -PC 1,20 3x104 amorfo 150 -
Introdução aos polímeros
104
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
• Resinas Fenólicas– Antes da reticulação: oligômeros (PM = 1000)– Após reticulação: termofixo– Bakelite, Fórmica, Amberlite: isolamento de materiais
elétricos como caixa de interruptores, pastilhas de freio, engrenagens, etc..
Plásticos Termofixos
Comportamento Mecânico
Fenol + Aldeído fórmico em solução de ácido acético = Fenol-Formaldeído
Introdução aos polímeros
105
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
• Resinas Melamínicas– Antes da reticulação: oligômeros (PM até
3000)– Após reticulação: termofixo– Cymel, Melchrome
Plásticos Termofixos
Comportamento Mecânico
Melamina + Aldeído fórmico em solução ácida = Melamina- Formaldeído
Introdução aos polímeros
106
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
• Resinas Epoxídicas– Diepóxi + diamina = resina epoxídica – Antes da reticulação:
• Diepóxi: pré-polímero termoplástico sólido ou monômero líquido
• Diamina: líquido– Reticulação: reação pela mistura dos dois
líquidos– Após reticulação: termofixo
Plásticos Termofixos
Comportamento Mecânico
Introdução aos polímeros
107
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Plásticos Termofixos
Comportamento Mecânico
Introdução aos polímeros
108
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Plásticos Termofixos• Poliuretanos
– Plásticos termofixos• Espuma rígida• Espuma semirígida• Espuma flexível• Espuma com superfície integral
– Plástico termoplástico– Elastômero
• Reação de polimerização durante a moldagem
• RIM moldagem por injeção reativa solados, automotivas
• Extrusão colchõesComportamento Mecânico
Introdução aos polímeros
109
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Comportamento Mecânico
• Elastômeros• Plásticos • Fibras
•alta orientação molecular• grande resistência à tração• pouca deformação
Comportamento Mecânico
Introdução aos polímeros
110
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Comportamento Mecânico:
Fibras
Comportamento Mecânico
Fibras PLÁSTICAS: as cadeias não se desenrolam, porque não há
o que ser desenrolado alto nível de orientação molecular
alta resistência à deformação e ruptura por tração
materiais: PA, PAN, PET, acetato de celulose
Fibras ELASTOMÉRICAS: Lycra poliuretano com segmentos rígidos
altamente orientados e segmentos elásticos, cuja Tg está abaixo da ambiente.
X=40
Introdução aos polímeros
111
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Comportamento Térmico e Mecânico x
Peso Molecular
Comportamento Mecânico
Viscosidade
Resistência à tração e rigidez
Grau de polimerização
Materiais comercializados
Grau de polimerização
Temperatura de escoamento
Distribuição de peso molecular: também modifica as propriedades do materialExemplo: em polímeros com uma distribuição
larga, as moléculas menores tendem a facilitar a translação das maiores, ou seja, facilitam o escoamento
Viscosidade resistência ao escoamento
Introdução aos polímeros
112
Classificação
Morfologia
Comportamento Térmico
Comportamento Mecânico
Origem
Peso Molecular
Forças Intermoleculares
Aditivos• Modificam propriedades e
comportamento do polímero• Polímero(s) + aditivo = COMPOSTO• Principais aditivos:
– Pigmentos– Plastificantes– Lubrificantes– Atioxidantes– Fotoestabilizantes (anti UV)– Retardantes de chama – Antiestáticos– Cargas minerais talco, mica, sílica– Reforços estruturais fibras