Profa. Gisele Rocha

Materiais Polimricos

Faculdade Anhanguera de Piracicaba

Materiais de Construo Mecnica II

- Materiais polimricos so geralmente compostos orgnicos baseados em carbono, hidrognio e outros elementos no-metlicos.- So constitudos de molculas muito grandes (macromolculas).- Tipicamente, esse materiais apresentam baixa densidade e podem ser extremamente flexveis.- Materiais polimricos incluem plsticos e borrachas.

Materiais Polimricos

Macromolculas - so compostos de elevada massa molar em que a complexidade das molculas (e no a repetio de simples unidades) que acarreta o seu tamanho, so englobados no termo amplo e geral MACROMOLCULAS, que abriga tambm todos os polmeros.

Conceitos / Terminologia

Obs. Para se produzir ~ 1 ton de PP ou PE so necessrias ~ 30 ton de petrleo.

Obteno dos Materiais Plsticos

Cadeia PetroqumicaDo petrleo ao gro

PetrleoRefinamento

GLP

Gasolina

Naftaleo Diesel

leo combustvel

Resduo

1 GERAO

Craqueamento

Eteno

Propeno

Buteno

Butadieno

Benzeno

Tolueno e Xileno

2 GERAO

Polimerizao

Transformao

3 GERAO PPPEPS

INJEOSOPRO

EXTRUSO

Polmero

Natural

Semi-sinttico

Sinttico

Fibra Plstico Borracha

Termofixo Termoplstico

Homopolmero

Cristalino Amorfo

Copolmero Blenda

VARIABILIDADE DE PROPRIEDADES

Rgidos, tenazes, flexveis, macios, elastomricos, lquidos.Transparentes, opacos, translcidos, coloridos, fluorescentes.Isolantes, condutores eltricos, eletroluminescentes.Hidroflicos e hidrofbicos. Biocompatveis.Biodegradveis.Leves

RGIDO

FLEXVEL

ELASTOMRICO

8Definies : Monmero, Polmero e Mero

Monmero: molcula capaz de reagir formando cadeia polimrica.

Polmero: macromolcula constituda por vrios meros ligados covalentemente entre si.

Molcula de Polietileno

9Monmeros e polmeros mais comuns

Metacrilato de metila(2-metil-propenoato de metila

Estireno(vinilbenzeno)

Etileno(eteno)

Propileno(propeno)

Cloreto de vinila(cloroeteno)

CH2 CH2

CH2 CHCH3

CHCH2

CCH2

CH3

CO

O

CH3

CH2 CHCl

Frmula molecular

Poli(metacrilato de PMMAmetila)

Poliestireno PS

Polietileno PE

Polipropileno PP

Poli(cloreto de vinila) PVC

MONMERO

Sigla

POLMERO

Polimerizao: reaes qumicas intermoleculares pelas quais os monmeros reagem, integrando-se na forma de meros, estrutura molecular da cadeia.

No processo so formadas inmeras cadeias polimricas longas. Estas cadeias no apresentam uniformidade no nmero de meros.

Molcula de Polietileno

Grupo funcional reativo

CARACTERSTICAS MOLECULARES DOS POLMEROS

PMT 2100 Introduo Cincia dos Materiais para Engenharia EPUSP 2010

PMT 2100 Introduo Cincia dos Materiais para Engenharia EPUSP 2010

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Copolmeros HOMOPOLMERO: polmero contendo um nico tipo de mero. COPOLMERO : polmero contendo duas ou mais espcies de meros.

Tipos de distribuio dos diferentes meros nas molculas dos copolmeros: (a) aleatria, (b) alternada, (c) em bloco e (d) enxertado (graft)

PMT 2100 Introduo Cincia dos Materiais para Engenharia EPUSP 2009

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Representao de polmero semi-cristalino apresentando regies cristalinas e amorfas.

CRISTALINIDADE

Clula unitria (ortorrmbica) da parte cristalina do polietileno (PE)Cristalito polimrico

com defeitos

Elastmeros

Quando submetidos a tenso, os elastmeros se deformam, mas voltam ao estado inicial quando a tenso removida.

(b)(a)

Cadeia de molculas de um elastmero:(a) no estado no-deformado (livre de tenses)(b) deformado elasticamente em resposta a uma tenso

Os elastmeros apresentam baixo mdulo de elasticidade. So polmeros amorfos ou com baixa cristalinidade (obtida sob tenso). Apresentam geralmente altas deformaes elsticas, resultantes da

combinao de alta mobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interao intermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaes covalentes cruzadas entre cadeias ou reticuladas).

Exemplos: Poliisopreno (borracha natural), polibutadieno, SBS, borrachas de silicone, borracha nitrlica, borracha cloropreno

Comportamento tenso - deformao at elongao de 600% para uma borracha natural vulcanizada e sem vulcanizar.

Elastmeros

VULCANIZAO

BORRACHA NO-VULCANIZADA:mais macia, pegajosa e combaixa resistncia abraso.BORRACHA VULCANIZADA:valores maiores de mdulo deelasticidade, resistncia traoe resistncia degradaooxidativa.

PROCESSAMENTO DE POLMEROS

A tcnica usada para o processamento de um polmero depende basicamente:

(1) de o material ser termoplstico ou termofixo.

(2) da temperatura na qual ele amolece, no caso de material termoplstico.

(3) da estabilidade qumica (resistncia degradao oxidativa e diminuio da massa molar das molculas) do material a ser processado.

(4) da geometria e do tamanho do produto final.

17PROCESSAMENTO DE POLMEROS

Os materiais polimricos normalmente so processados em temperaturaselevadas (acima de 100 C) e geralmente com a aplicao de presso.

Os termoplsticos amorfos so processados acima da temperatura detransio vtrea e os semicristalinos acima da temperatura de fuso. Emambos os casos a aplicao de presso deve ser mantida durante oresfriamento da pea para que a mesma retenha sua forma .

Os termoplsticos podem ser reciclados.

O processamento dos polmeros termofixos geralmente feito em duas etapas:

(1) Preparao de composio reativa contendo polmero de baixa Mw(lquido) (algumas vezes chamado pr-polmero).

(2) Processamento e cura (reticulao, vulcanizao) do pr-polmero para obter uma pea dura e rgida, geralmente em um molde que tem a forma da pea acabada.

Processamento de polmeros - Termofixos

Remoo do molde

COMPOSIO REATIVA

Pellets, p ou lquido, catalisador, cargas, etc

Energia

Produto final

Resfriamento

molculas modificadas

Remoo do molde

Pellets ou p

Plastificao

Aquecimento

Produto amolecido

Produto final

Resfriamento

Produto moldado

Reciclagem

Moldagem

Reaes Qumicas

Processamento de polmeros termoplsticos

Placas, extrusados

Filmes, folhas, extrusados

Processamento de polmeros termofixos

moldagem

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TCNICAS DE PROCESSAMENTO

Processos Contnuos Extruso de filmes, extruso de fibras

Preenchimento de molde Moldagem por injeo, moldagem por compresso

Moldagem de pr-forma Sopro, conformao trmica

Moldagem gradual Revestimento, moldagem por rotao