moldador de plástico por extrusão - udesc - · pdf filesopro; extrusão...
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Conceitos básicosPolímeros → origina-se do grego:◦ Poli = muitos;◦ Mero = unidades de repetições;
Plásticos: ◦ nome popular empregado para polímeros com propriedades
de plasticidade → materiais que podem ser moldados;
TODO PLÁSTICO É UM POLÍMERO, MAS NEM TODO POLÍMERO É UM PLÁSTICO.
Conceitos básicos
Macromolécula Polimérica
Possui unidade repetitiva
Macromolécula não Polimérica
Não possui unidade química repetitiva
Histórico• Charles Goodyear em 1830;
◦ Descobriu a vulcanização dos elastômeros;
◦ Inicialmente a borracha é “mole” e “pegajosa” → após a incorporação do enxofre as suas propriedades mecânicas são modificadas;
HistóricoParkesina (1862) → produção de bolas de bilhar, pentes, cabos de talheres bonecas, bolas de ping-pong;
◦ Desvantagens : inflamáveis e alto custo de produção;
Baquelite (1877) → resina termofixa (rígida);◦ Desvantagens: sem opções de cores;
◦ 1930 – 1942 → Diversos tipos de polímeros foram descobertos;◦ Primeira indústria a produzir Nylon (poliamida) foi a Dupont em 1938;
A partir da 2ª Guerra mundial a comercialização de materiais plásticos alcançaram grande desenvolvimento: resinas epoxídicas e ABS (1948)
Tipos de PolímerosTermoplásticos
THERMOS: CALOR
PLASS: FORMAR
• São solúveis;
• Recicláveis
Termofixos
• Rígidos;
• Insolúvel;
• Infusível;
• Não é reciclável;
Conceitos básicosPolímero amorfo: as moléculas estão orientadas aleatoriamente e estão entrelaçadas.
Polímero semicristalino: as moléculas exibem um empacotamentoregular, ordenado, em determinadas regiões.
amorfo
cadeia polimérica
semicristalino
Estados físicos dos polímerosEntende-se por mudanças no estado físico em plásticos o fato de estes modificarem suas formas por ação de temperaturas ou cargas de esforço mecânico;
Temperaturas fusãoTemperatura de fusão cristalina (Tm):
◦ Cadeias poliméricas adquirem total movimentação e passam a deslizar livremente umas sobre as outras;
Classificação de polímerosBlendas:◦ Mistura mecânica de dois ou mais polímeros;
• Blendas miscíveis:
◦ Não há separação de fases;
• Blendas imiscíveis:
◦ Há separação de fases; Plástico 1
Plástico 2
Classificação de polímerosNoryl – PPO/PS (polióxido de fenileno / poliestireno)
◦ Indústria automobilística – painéis de instrumentos, nos consoles, nos alojamentos para alto-falantes e grade do ventilador;
PA/ABS (poliamida / ABS)
◦ Em veículos – console central, botões de comando de ventilação, espelhos retrovisores externos, para-choques de carro;
◦ Gabinetes de computador, telefones celulares;
Classificações dos polímeros
Aditivos:
• ENCHIMENTOS
• PLASTIFICANTES
• ESTABILIZADORES
• CORANTES
• RETARDADORES DE CHAMA
Classificações dos plásticosPlásticos reforçados ou compósitos:
Fase reforço e matriz com separação interfacial bem definida
Ex:
Fibra de vidro, fibras de carbono, nanofibras de carbono;
Classificações de polímerosCompostos:
◦ Mistura de polímeros com aditivos.
Exemplos:
PVC, elastômeros;
Borracha;
PolimerizaçãoPolimerização é a reação ou conjunto de reações na qual moléculas simples reagem entre si, formando uma macromolécula de alta massa molar
Algumas variáveis podem influenciar esse processo:
• Temperatura
• Pressão
• Tempo
• Presença e tipo de iniciador
• Agitação...
SíntesePolímeros de adição:◦ Unidade estrutural = monômero
◦ Reação em cadeia
Polímeros de condensação:◦ Unidade estrutural ≠ monômero
◦ Reação em etapas
Técnicas de polimerização As técnicas de polimerização podem ser divididas em:
Sistemas Homogêneos: ◦ Em massa (bulk)
◦ Em solução
Sistemas Heterogêneos ◦ Em suspensão
◦ Em emulsão
Técnicas de polimerizaçãoEm massa
Polimerização do monômero “não diluído”
Grande aumento de viscosidade do sistema
Monômero
Iniciador
Grandes gradientes de temperatura
Grande distribuição de MM
Reação muito rápida
Reação exotérmica
PA6 - PMMA - PS
Sem solvente
Polímeros com alto grau de pureza
Técnicas de polimerizaçãoEm solução
Dissolver o monômero e o iniciador
Resolve problema da transferência de calor e homogeneização da temperatura
+ INICIADORMONÔMERO
SOLVENTE
Polímero em solução
Polímero precipitado(separado, seco e granulado)
Contaminação e reciclagem do solvente Pode reagir com a
cadeia e terminar a propagação
MM
PurezaPoliolefinas - Resina fenólica
Técnicas de polimerizaçãoEm Suspensão Monômeros insolúveis são dispersos em água
Água substitui o solvente na dissipação de calor
Iniciador dissolvido no monômero
Quando suspensos em
água, pulverizam, formando regiões de
polimerização individuais
Evita-se a coalescência das gotas com a adição de agentes tensoativos
PVC - PS - PMMA
Técnicas de polimerizaçãoEm emulsão Monômero insolúvel em água
Iniciador solúvel em água
Agente emulsificante – sabão Parte hidrofílica e hidrofóbica
Migração de monômeros das gotas
para as micelas por diferença de concentração
Faz aproximação do iniciador e monômero
ocorrendo a polimerização nas
micelas
Solvente não contamina o polímero
ExtrusãoProcesso contínuoMatéria-prima em
grânulos ou pó
Amolecimento do polímero ocorre por aquecimento e
cisalhamento
Rosca apresenta zonas com diferentes funções
Processamento de materiais plásticos por injeção
Consiste em obter a forma desejada do moldado através de pressão e calor;
CompressãoEtapas do processo:◦ A parte superior do molde desce e comprime a resina
plástica;
◦ A pressão e o calor amolecem o plástico que preenche a cavidade do molde;
Reciclagem
Para haver reciclagem são necessários quatro elos:
• Coleta e separação
• Logística reversa – como o material volta para a indústria da Reciclagem
• Parque industrial reciclador – capacidade e tecnologia
• Perfil da demanda por materiais reciclados – empresas usuárias, estímulo, valorização do reciclado
Separação de materiais plásticos
• Ação magnética oueletrostática – eliminação decontaminantes ferrosos
• Ar comprimido – flotação domaterial mais leve (papel)
• Hidrociclone ou tanque desedimentação – para separarresinas por diferença dedensidade
Plásticos e meio ambiente
• Reciclagem Mecânica
• Reciclagem Química: Monômeros ou misturas de hidrocarbonetos que servem como matéria-prima
• Reciclagem Energética: Plástico atua como combustível para geração de energia elétrica e térmica.
Primária – Resíduos de processamento
Secundária –Provenientes de produtos pós-consumo
Além de reciclar...Biopolimeros:
• A matéria-prima principal para a sua manufatura é uma fonte de carbono renovável, geralmente um carboidrato derivado de canade-açúcar, milho, batata, trigo e beterraba, ou um óleo vegetal de soja, girassol ou palma.
•Os biopolímeros mais importantes são: o polilactato (PLA), o polihidroxialcanoato (PHA), os polímeros de amido (PA) e a xantana (Xan).
Atenção: Nem todo Biopolímero é um biomaterial
Além de reciclar...Biodegradáveis → todos seus componentes orgânicos sofrem biodegradação total.
Exemplos:
• PHB: Poli(hidroxibutirato)
• PLA: Poli(acido Lático)
• PCL: Poli(caprolactona)
Difícil processabilidade Alto custo
Biodegradáveis
Degradação resulta da ação de microorganismos de ocorrência
natural sob condições favoráveis de temperatura e umidade
Polímeros VerdesPolímeros já existentes de fonte fóssil, mas que por avanços tecnológicos podem ser produzidos através de fontes renováveis
Para cada tonelada de polietileno verde produzido, uma média de 2,5 toneladas de (CO2) é removida da atmosfera, ao invés de 2,5 toneladas de CO2 liberadas por um polietileno produzido a partir de matéria-prima fóssil, como a nafta petroquímica
Não confunda: o PE verde não é biodegradável