INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA

Departamento de Engenharia

Mecânica e de Materiais

A ENGENHARIA E OS POLÍMEROS

João Carlos Miguez Suarez

E-mail: jmiguez@taurus.ime.eb.br

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO2. PROPRIEDADES DOS

POLÍMEROS3. MATERIAIS DE

ENGENHARIA4. SITUAÇÃO ATUAL

5. NOVAS APLICAÇÕES6. CONCLUSÕES

INTRODUÇÃO

MACROMOLÉCULASPOLÍMEROS

Polímeros Séculos XIX e XX

Plásticos / Borrachas / Fibras / Compósitos

Naturais / Sintéticos

Amorfos / Cristalinos

grande variedade de materiais poliméricos

>5000

INTRODUÇÃO

~50s < 350.000 tonSéc. XX~XXI 200.000.000 ton

Gallalite (caseina do leite)Ebonite (borracha natural)

Artefatos de plástico sintético1910 = Bakelite (resina

fenólica)~30 = PVC / PMMA / PS~40 = LDPE / PU / ER~50 = HDPE / PP / PC

1O polímero de engenhariaDelrin = Polioximetileno

(POM)

Termoplásticos / Termorrígidos

• TERMOPLÁSTICOS • Polietileno• Polipropileno• Poliestireno• Poliestireno de alto impacto• Copoli (estireno-acrilonitrila)• Copoli (acrilonitrila-butadieno-

estireno• Copoli (etileno-acetato de vinila)• Poli (cloreto de vinila)• Poli (acetato de vinila)• Poli (acrilonitrila)• Poli (cloreto de vinilideno)• Poli (metacrilato de metila)

• TERMORRÍGIDOS• Resina epoxídica• Resina de fenol-formaldeído• Resina de uréia-formaldeído• Resina de melamina-formaldeído• Poliuretanos * * pode ser, também, termoplástico

• PE• PP• PS• HIPS• SAN

• ABS• EVA• PVC• PVAC• PAN• PVDC• PMMA

• ER• PR• UR• MR• PU

BORRACHAS• Borracha natural• Polibutadieno• Poliisopreno• Policloropreno• Copoli (etileno, propileno e

dieno)• Copoli (isobutileno e isopreno)• Copoli (butadieno e estireno)• Copoli (butadieno e

acrilonitrila)• Copoli (fluoreto de vinilideno e

hexaflúor-propileno)• Poli (dimetil-siloxano)• Polisulfeto

FIBRAS• Celulose• Celulose regenerada• Acetato de celulose• Poliacrilonitrila• Policaprolactama• Poli (hexametileno-adipamida)• Poli (tereftalato de etileno)

• NR• BR• IR• CR

• EPDM• IIR• SBR

• NBR

• FPM• PDMS• EOT

• -• RC• CAc• PAN• PA-6• PA-6.6• PET

COMPÓSITOS

Matriz e Reforço

Matriz polimérica e não-polimérica

Matriz polimérica:Termoplástica e Termorrígida

Matriz não-polimérica:Metálica e Cerâmica

Reforço contínuo e não-contínuo Reforço contínuo (fibras longas)

Poliamida aromática (PA); Polietileno (UHMWPE);

Carbono (C); Vidro;

Alumínio (Al); Boro (B); Tungstênio (W); Aço;

Cerâmicos (Al2O3, SiC, B4C, BN etc)

Reforço não-contínuo (fibras curtas)Vidro; Negro de fumo; Mica;

Cerâmicos (SiO2, SiC);

Whiskers

PROPRIEDADES DOS MATERIAIS

POLIMÉRICOSCARACTERÍSTICAS GERAIS

dependem do peso molecular (104 ~106)

CARACTERÍSTICAS ESPECÍFICAS

dependem da estrutura química

PROPRIEDADES DOS MATERIAIS

POLIMÉRICOS

Leveza, fácil processamento,

resistência à corrosão, resistência ao impacto,

isolamento elétrico, custo de processamento e

acabamento

Desempenho dos polímeros depende de

características distribuídas em grupos de propriedades: mecânicas, térmicas, elétricas, óticas,

etc.

PERFIL DAS PROPRIEDADES

E.B. Mano

MATERIAIS DE ENGENHARIA

Materiais básicos empregados na construção

de estruturas e de seus componentes

Materiais de engenharia TRADICIONAIS

metais, cerâmicos, madeiras, vidros

NÃO TRADICIONAIS polímeros sintéticos

Material orgânico, com propriedades superiores

às usuais e novas aplicações

USO GERALPolietileno de altíssimo peso

molecularPolioximetilenoPoli (tereftalato de etileno)Poli (tereftalato de butileno)PolicarbonatoPoliamidas alifáticasPoli (óxido de fenileno)Poli (fluoreto de vilideno)

USO ESPECIALPoli (tetraflúor-etileno)PoliarilatosPoliésteres líquidos cristalinosPoliamidas aromáticasPoli-imidasPoli (amida-imida)Poli (éter-imida)Poli (éter-cetona)Poli (éter-éter-cetona)Poli (éter-sulfona)Poli (aril-sulfona)Poli (sulfeto de fenileno)

• UHMWPE• POM• PET• PBT• PC• PA• PPO• PVDF

• PTFE• PAR• LCP• PA• PI• PAI• PEI• PEK• PEEK• PES• PAS• PPS

POLÍMEROSversus

MATERIAIS TRADICIONAIS

VANTAGENSVersatilidade

Peso específicoResistência específica

Fabricação e ProcessabilidadeResistência à corrosão Resistência biológica

Custo

DESVANTAGENSResistência mecânicaTemperatura de uso

InflamabilidadeDurabilidade

Poluição ambiental

COMPARAÇÃO DE PROPRIEDADES

E.B. Mano

COMPARAÇÃO DE PROPRIEDADES

E.B. Mano

SITUAÇÃO ATUAL

Os materiais poliméricos são utilizados em uma grande

quantidade de industrias e em conveniências da vida

modernaEMBALAGENS

TÊXTILTRANSPORTECONSTRUÇÃOÁREA MÉDICAMOBILIÁRIO

COMUNICAÇÕESADESIVOS

ALIMENTOSMICROELETRÔNICA

MATERIAL DESPORTIVOAEROESPACIAL

MATERIAL BÉLICOCOMÉSTICOS

NOVAS APLICAÇÕES

PROCESSOS DE SÍNTESE MAIS MODERNOS TEM PERMITIDO O DESENVOLVIMENTO DE NOVOS

MATERIAIS POLIMÉRICOS Misturas e/ou Compósitos

Materiais inteligentes: capacidade de responder, de uma maneira reversiva

e controlada, à estímulos externos(sensor = polímero + aditivo)

Sensor de odores, Músculo artificial, Tecido eletrônico, Diodo emissor de

luz, etc

Nanocompósitos poliméricos: material onde uma segunda fase está dispersa na matriz em nível nanométrico (10-

9m)Compósitos, Componentes eletrônicos,

Revestimentos, Catalisadores, etc

Polímeros biocompatíveisCatéteres, Balões, Imunomicroesferas,

etc

CONCLUSÕES

Os materiais poliméricos tradicionais tem grande aplicação na engenharia

Técnicas mais modernas tem permitido desenvolver

novos materiais poliméricos

Os polímeros são, atualmente, materiais indispensáveis para a

humanidade

A degradação ambiental deve ser controlada pela

utilização de materiais biodegradáveis e por uma

maior atenção à reciclagem dos materiais

BIBLIOGRAFIA1. A.C. Harper, Fundamentals of Plastics and

Elastomers, In: Handbook of Plastics and Elastomers, A.C. Harper, Ed., McGraw-Hill, N. York, 1975.

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