plásticos e materiais poliméricos

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ásticos e os materiais poliméri

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Page 1: Plásticos e materiais poliméricos

Plásticos e os materiais poliméricos

Page 2: Plásticos e materiais poliméricos

PolímerosPolímeros

    Os polímeros são Os polímeros são macromoléculasmacromoléculas formadas por formadas por

unidades que se repetemunidades que se repetem, dezenas até milhares de vezes ao , dezenas até milhares de vezes ao

longo de uma sequência em cadeia, unidades denominados longo de uma sequência em cadeia, unidades denominados

de de merosmeros ou ou monómerosmonómeros, , ligado por ligação covalente, ligado por ligação covalente,

repetidas regularmente ao longo da cadeia.repetidas regularmente ao longo da cadeia.

      Polímeros são macromoléculasPolímeros são macromoléculas, mas , mas nem todas nem todas

macromoléculasmacromoléculas são polímeros. são polímeros.

Page 3: Plásticos e materiais poliméricos

São materiais compostos por macromoléculas:São materiais compostos por macromoléculas:

compostas pela repetição de uma unidade básica - compostas pela repetição de uma unidade básica -

monómeromonómero..

Os Os monómerosmonómeros estão dispostos um após o outro; estão dispostos um após o outro;

Possuem propriedades que decorrem de interacções Possuem propriedades que decorrem de interacções

envolvendo segmentos da mesma macromolécula ou de envolvendo segmentos da mesma macromolécula ou de

outras:outras:

pontes de hidrogénio;pontes de hidrogénio;

interacções dipolo-dipolo;interacções dipolo-dipolo;

forças de Van der Waals.forças de Van der Waals.

Page 4: Plásticos e materiais poliméricos

PolímerosPolímeros

    Os polímeros podem ser definidos quimicamente, Os polímeros podem ser definidos quimicamente,

como sendo como sendo moléculas relativamente grandesmoléculas relativamente grandes, de , de

massas molares da ordem de 1.000 a 10.000.000, cuja a massas molares da ordem de 1.000 a 10.000.000, cuja a

estrutura se encontram unidades químicas simples estrutura se encontram unidades químicas simples

repetidas, como por exemplo: repetidas, como por exemplo: polietilenopolietileno (PE), (PE),

polipropilenopolipropileno (PP), (PP), poliestirenopoliestireno (PS), (PS), poliésterespoliésteres, ,

celulosecelulose, , PoliamidaPoliamida (nylon) e (nylon) e poliuretanopoliuretano (PU). (PU).

Page 5: Plásticos e materiais poliméricos

Exemplos de polímerosExemplos de polímeros

      Resinas termoplásticas e termofixas

   Elastómeros (borrachas)

   Fibras

   Espumas (caracterizadas pelo tamanho, estrutura

química e interação intra- e intermoleculares.

Page 6: Plásticos e materiais poliméricos

Polímeros

  Os polímeros podem ser naturais, sintéticos ou

modificados quimicamente.

Naturais: celulose, amido, quitina, lignina,

hemiceluloses, taninos, lã , grafite, diamante, borracha

natural (látex), etc…

Sintéticos: Poliolefinas (petróleo), elastómeros

(borrachas), poliésteres, poliamidas (nylons), etc...

Modificados quimicamente: quitosana, derivados de

celulose, etc

Page 7: Plásticos e materiais poliméricos

  Além dos polímeros, outras moléculas de massa

molar muito alta são encontradas na natureza,

podendo ser de:

Origem inorgânica, como o diamante, a grafite, o

asbesto e a sílica;

Origem orgânica, como os polissacarídeos

(celulose e amido), proteínas (colágeno, hemoglobina,

hormonas, albumina e etc.) e ácidos nucléicos (DNA e

RNA).

Page 8: Plásticos e materiais poliméricos

O QUE É UM POLÍMERO?

POLÍMERO POLI = MUITAS MEROS = PARTES :

X X X X X XXXXX ou {X}n

Polimerização consiste na reação química de um ou mais

monómeros visando obtenção ou síntese de um polímero.

Monómeros são moléculas simples que dão origem à unidade de repetição (mero) de um polímero.

O monómero tem que ser pelo menos bifuncional.

O número de meros da cadeia polimérica é denominado de grau

de polimerização (GP).

Page 9: Plásticos e materiais poliméricos
Page 10: Plásticos e materiais poliméricos

Polimerização por reacção de adiçãoPolimerização por reacção de adição

A reacção de polimerização do A reacção de polimerização do etenoeteno para formar o para formar o polietenopolieteno ocorre com a ocorre com a

transformação da ligação dupla C=C em ligações simples e aumento do nº transformação da ligação dupla C=C em ligações simples e aumento do nº

de átomos a que cada C está ligado.de átomos a que cada C está ligado.

O mesmo sucede com o polipropileno, um polímero derivado do propenoO mesmo sucede com o polipropileno, um polímero derivado do propeno

Muito usado em embalagens (de bolachas e biscoitos), em recipientes, em Muito usado em embalagens (de bolachas e biscoitos), em recipientes, em

frascos e nos pára-choques dos automóveisfrascos e nos pára-choques dos automóveis

Page 11: Plásticos e materiais poliméricos

Outro exemplo é o poliestirenoOutro exemplo é o poliestireno

Usado no fabrico de brinquedos, de copos isolantes térmicos e caixas térmicasUsado no fabrico de brinquedos, de copos isolantes térmicos e caixas térmicas

Por reacção de adição a partir de 1,2,3,4 – tatrafluoretileno obtém-se o Por reacção de adição a partir de 1,2,3,4 – tatrafluoretileno obtém-se o

politetrafluoretileno, ou teflon:politetrafluoretileno, ou teflon:

Como as ligações C-F são muito estáveis, este polímero é muito pouco Como as ligações C-F são muito estáveis, este polímero é muito pouco

reactivo. Por outro lado, a existência de ligações CF fortemente polares reactivo. Por outro lado, a existência de ligações CF fortemente polares

determina ligações intermoleculares fortes e pontos de fusão elevados determina ligações intermoleculares fortes e pontos de fusão elevados

………….………….por isso utiliza-se como revestimento em panelas, frigideiras por isso utiliza-se como revestimento em panelas, frigideiras

antiaderentes e em Medicina, em prótese, pacemakers, válulas cardíacas.antiaderentes e em Medicina, em prótese, pacemakers, válulas cardíacas.

Page 12: Plásticos e materiais poliméricos

Etapas das reacções de adiçãoEtapas das reacções de adição

Iniciação –Iniciação – Utiliza um iniciador cujas moléculas, por aquecimento originam 2 Utiliza um iniciador cujas moléculas, por aquecimento originam 2

radicais, 2 espécies muito reactivas por possuírem um electrão com spin por radicais, 2 espécies muito reactivas por possuírem um electrão com spin por

compensar: Rcompensar: R222R•2R•

Page 13: Plásticos e materiais poliméricos
Page 14: Plásticos e materiais poliméricos

Polimerização por reacção de condensaçãoPolimerização por reacção de condensação

Associação de moléculas, idênticas ou não, com simultânea formação de Associação de moléculas, idênticas ou não, com simultânea formação de

outras moléculas além do polímero, especialmente Houtras moléculas além do polímero, especialmente H22O.O.

A formação desta molécula exige a presença de grupos –OH, ou –OH e COOH,

ou, ainda OH e NH ou NH2

Exemplos: Exemplos: PoliésteresPoliésteres

As moléculas de água formadas resultam da associação de um átomo H do As moléculas de água formadas resultam da associação de um átomo H do

grupo OH do álcool com o fragmento OH do grupo COOH do ácido vizinhogrupo OH do álcool com o fragmento OH do grupo COOH do ácido vizinho

Page 15: Plásticos e materiais poliméricos

Nas poliamidas…Nas poliamidas…

Polímero resultante da 1,6- hexanodiamina e do ácido hexanodióico.Polímero resultante da 1,6- hexanodiamina e do ácido hexanodióico.

O nome mais conhecido deste polímero é O nome mais conhecido deste polímero é nylonnylon. Trata-se do . Trata-se do Nylon 6.6 Nylon 6.6 pois há pois há

6 átomos de carbono em cada molécula dos dois monómeros6 átomos de carbono em cada molécula dos dois monómeros

Page 16: Plásticos e materiais poliméricos

O poliuretano…O poliuretano…

Usado como espuma em colchões e almofadas Usado como espuma em colchões e almofadas

Page 17: Plásticos e materiais poliméricos

TIPOS DE POLÍMEROSTIPOS DE POLÍMEROS

HomopolímerosHomopolímeros - - são polímeros que tem apenas um tipo são polímeros que tem apenas um tipo

de mero. de mero.

Ex.: Polietileno ,Polipropileno Ex.: Polietileno ,Polipropileno

CopolímerosCopolímeros - são polímeros que tem mais de um tipo de - são polímeros que tem mais de um tipo de

mero. mero.

Ex.: SBR - copolímero de butadieno e estireno , nylon,…Ex.: SBR - copolímero de butadieno e estireno , nylon,…

Page 18: Plásticos e materiais poliméricos

Monômero Polímero Representação

A Homopolímero ...A-A-A-A-A...

B Homopolímero ...B-B-B-B-B...

Alternado ...A-B-A-B-A-B-A-B...

Em bloco ...A-A-A-A-B-B-B-B...

Aleatório …A-B-B-A-A-B-A-B-A… A + B Copolímero

Graftizado ou

enxertado

B-B...

...A-A-A-A-A-A...

...B-B-B-B

Page 19: Plásticos e materiais poliméricos
Page 20: Plásticos e materiais poliméricos

PolPolíímeros Naturaismeros Naturais

Page 21: Plásticos e materiais poliméricos

Polímeros artificiais ou semi-sintéticosPolímeros artificiais ou semi-sintéticos

•Seda artificial ou rayonSeda artificial ou rayon

Page 22: Plásticos e materiais poliméricos

Os polímeros podem ter cadeias:Os polímeros podem ter cadeias:

    sem ramificações, denominados de polímeros lineares.sem ramificações, denominados de polímeros lineares.

    com ramificações, denominados de polímeros ramificados. com ramificações, denominados de polímeros ramificados.

    com ligações cruzadas, formando polímeros reticulados. com ligações cruzadas, formando polímeros reticulados.

  

Page 23: Plásticos e materiais poliméricos

Termoplásticos e plásticos termofixos

Termoplásticos

Polímeros que necessitam de calor para serem moldados por meios

mecânicos, mas que após o arrefecimento, mantêm a forma que lhes foi

conferida pelo molde e a rigidez inicial.

A estrutura molecular destes polímeros é constituída por moléculas lineares ou A estrutura molecular destes polímeros é constituída por moléculas lineares ou

ligeiramente ramificadas, dispostas na forma de “cordões soltos”, mas ligeiramente ramificadas, dispostas na forma de “cordões soltos”, mas

agregados, como um novelo de lã.agregados, como um novelo de lã.

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Page 25: Plásticos e materiais poliméricos

Exemplos:Exemplos:Polietileno – PEPolietileno – PE Poliestireno - PSPoliestireno - PSPolipropileno – PPPolipropileno – PP Poli(cloreto de vinilo) - PVCPoli(cloreto de vinilo) - PVCPoli(tereftalato de etileno) – PETPoli(tereftalato de etileno) – PETPolicarbonato – PCPolicarbonato – PC Poli(metilmetacrilato) – PMMAPoli(metilmetacrilato) – PMMA

termofixos ou termoendurecíveistermofixos ou termoendurecíveis

Moldam-se numa determinada forma permanente e endurecem após uma Moldam-se numa determinada forma permanente e endurecem após uma

determinada reacção química.determinada reacção química.

Uma vez fabricados, não podem ser moldados novamente e são de difícil Uma vez fabricados, não podem ser moldados novamente e são de difícil

reciclagem!reciclagem!

Page 26: Plásticos e materiais poliméricos

A estrutura molecular é constituída por “cordões” que estão ligados A estrutura molecular é constituída por “cordões” que estão ligados

fisicamente entre si, formando uma rede. Estão presos entre si através de fisicamente entre si, formando uma rede. Estão presos entre si através de

numerosas ligações, não se movimentando com a liberdade dos numerosas ligações, não se movimentando com a liberdade dos

termoplásticos!termoplásticos!

Page 27: Plásticos e materiais poliméricos

Termorrígidos (Termofixos)Termorrígidos (Termofixos)

São rígidos e frágeis;São rígidos e frágeis;

Não se fundem;Não se fundem;

São de difícil reciclagem;São de difícil reciclagem;

Formam uma rede ou reticulado, estando ligados através de Formam uma rede ou reticulado, estando ligados através de

fortes ligações químicas;fortes ligações químicas;

São exemplos:São exemplos:

baquelite;baquelite;

poliéster.poliéster.

Page 28: Plásticos e materiais poliméricos
Page 29: Plásticos e materiais poliméricos

Elastómeros (Borrachas)Elastómeros (Borrachas)

Classe intermédia entre os termoplásticos e os termorrígidos;Classe intermédia entre os termoplásticos e os termorrígidos;

Não fundem;Não fundem;

Possuem elevada elasticidade;Possuem elevada elasticidade;

Não são rígidos;Não são rígidos;

Difícil reciclagem;Difícil reciclagem;

Formam redes mas com menor número de ligações;Formam redes mas com menor número de ligações;

São exemplos:São exemplos:

pneus;pneus;

vedações;vedações;

mangueiras de borracha.mangueiras de borracha.

Page 30: Plásticos e materiais poliméricos

Alguns Polímeros de Importância Alguns Polímeros de Importância IndustrialIndustrial

Mero:Mero: etilenoetileno (designação antiga do eteno): (designação antiga do eteno):

Principais propriedades:Principais propriedades:— Baixo custo; Baixo custo; — Elevada resistência química e a solventes; Elevada resistência química e a solventes; — Baixo coeficiente de atrito; Baixo coeficiente de atrito; — Macio e flexível; Macio e flexível; — Fácil processamento; Fácil processamento; — Excelentes propriedades isolantes; Excelentes propriedades isolantes; — Baixa permeabilidade à água; Baixa permeabilidade à água; — Atóxico; Atóxico; — Inodoro.Inodoro.

Polietileno (PE)

Page 31: Plásticos e materiais poliméricos

Há quatro tipos básicosHá quatro tipos básicos::

Polietileno de Baixa Densidade (PEBD):Polietileno de Baixa Densidade (PEBD): 0,910-0,925 g/cm0,910-0,925 g/cm33;; alto grau de ramificação;alto grau de ramificação; utilizado em filmes, laminados, recipientes, embalagens, etc.utilizado em filmes, laminados, recipientes, embalagens, etc.

Polietileno de Baixa Densidade Linear (PEBDL):Polietileno de Baixa Densidade Linear (PEBDL): 0,918-0,940 g/cm0,918-0,940 g/cm33;; resistência ligeiramente superior ao PEBD;resistência ligeiramente superior ao PEBD; aplicações em embalagens de alimentos, bolsas de gelo, canos, tubos, aplicações em embalagens de alimentos, bolsas de gelo, canos, tubos,

etc.;etc.; Polietileno de Alta Densidade (PEAD):Polietileno de Alta Densidade (PEAD):

0,935-0,960 g/cm0,935-0,960 g/cm33;; plástico rígido, moderada resistência ao impactoplástico rígido, moderada resistência ao impacto é utilizado em recipientes, brinquedos, materiais hospitalares, etc.é utilizado em recipientes, brinquedos, materiais hospitalares, etc.

Polietileno de Ultra Alto Peso Molecular (PEUAPM):Polietileno de Ultra Alto Peso Molecular (PEUAPM): elevada resistência ao impacto, baixo coeficiente de atrito, etc.;elevada resistência ao impacto, baixo coeficiente de atrito, etc.; é utilizado em isolamento de fios e cabos, implantes de ossos artificiais, é utilizado em isolamento de fios e cabos, implantes de ossos artificiais,

etc.etc.

Page 32: Plásticos e materiais poliméricos

Polipropileno (PP)Polipropileno (PP) Mero:Mero: propileno propileno (designação antiga do propeno):(designação antiga do propeno):

Principais propriedades:Principais propriedades:— Baixo custo; Baixo custo; — Elevada resistência química e a solventes; Elevada resistência química e a solventes; — Fácil moldagem; Fácil moldagem; — Alta resistência à fractura por flexão ou fadiga; Alta resistência à fractura por flexão ou fadiga; — Boa resistência ao impacto acima de 15Boa resistência ao impacto acima de 15ooC e boa estabilidade térmica; C e boa estabilidade térmica; — Maior sensibilidade à luz UV e agentes de oxidação, sofrendo Maior sensibilidade à luz UV e agentes de oxidação, sofrendo

degradação com maior facilidade.degradação com maior facilidade. Aplicações:Aplicações:

Brinquedos; Brinquedos; Recipientes para alimentos, remédios, produtos químicos; Recipientes para alimentos, remédios, produtos químicos; Carcaças para electrodomésticos; Carcaças para electrodomésticos; Tubos para cargas de canetas esferográficas; Tubos para cargas de canetas esferográficas; Material hospitalar esterilizável; Material hospitalar esterilizável; Autopeças (pára-choques, pedais, carcaças de baterias, lanternas, Autopeças (pára-choques, pedais, carcaças de baterias, lanternas,

ventoinhas, ventiladores, peças diversas no habitáculo). ventoinhas, ventiladores, peças diversas no habitáculo).

Page 33: Plásticos e materiais poliméricos

Poliestireno (PS)Poliestireno (PS) MeroMero: : estireno:estireno:

Termoplástico duro e quebradiço, com transparência cristalina:Termoplástico duro e quebradiço, com transparência cristalina: Principais propriedades:Principais propriedades:

— Fácil processamento; Fácil processamento; — Fácil coloração; Fácil coloração; — Baixo custo; Baixo custo; — Elevada resistência a ácidos; Elevada resistência a ácidos; — Semelhante ao vidro; Semelhante ao vidro; — Baixa densidade e absorção de humidade; Baixa densidade e absorção de humidade; — Baixa resistência a solventes orgânicos, calor e intempéries. Baixa resistência a solventes orgânicos, calor e intempéries.

Há quatro tipos básicos:Há quatro tipos básicos: PS cristal;PS cristal; PS resistente ao calor;PS resistente ao calor; PS de alto impacto;PS de alto impacto; PS expandido.PS expandido.

Page 34: Plásticos e materiais poliméricos

Poli(tereftalato de etileno)Poli(tereftalato de etileno) (PET) (PET)

Mero:Mero: ácido tereftálico (ou tereftalato de dimetila) e glicol etilénicoácido tereftálico (ou tereftalato de dimetila) e glicol etilénico

Principais propriedades:Principais propriedades:— Boa resistência mecânica térmica e química;Boa resistência mecânica térmica e química;— Boas propriedades de barreira;Boas propriedades de barreira;

— Fácil reciclabilidadeFácil reciclabilidade.. Aplicações:Aplicações:

— Como garrafas para bebidas carbonatadas, produtos de limpeza, etc.; Como garrafas para bebidas carbonatadas, produtos de limpeza, etc.; — Na forma de fibras, apresentando excelente resistência mecânica, bem Na forma de fibras, apresentando excelente resistência mecânica, bem

como lavagem e secagem rápida; como lavagem e secagem rápida; — Na forma de películas transparentes e altamente resistentes; são Na forma de películas transparentes e altamente resistentes; são

usadas em aplicações nobres, como por exemplo em películas usadas em aplicações nobres, como por exemplo em películas cinematográficas, fitas magnéticas, filmes e placas para radiografias; cinematográficas, fitas magnéticas, filmes e placas para radiografias;

— Resina para moldagem com reforço de 30% de fibra de vidro, usada na Resina para moldagem com reforço de 30% de fibra de vidro, usada na fabricação de carcaças de bombas, carburadores, componentes fabricação de carcaças de bombas, carburadores, componentes eléctricos de carros, etc. eléctricos de carros, etc.

Page 35: Plásticos e materiais poliméricos

PolicarbonatoPolicarbonato MonómerosMonómeros: fosgénio e bisfenol A:: fosgénio e bisfenol A:

Principais propriedades:Principais propriedades:— Excelente resistência ao impacto; Excelente resistência ao impacto; — Excelente transparência - 96%; Excelente transparência - 96%; — Boa estabilidade dimensional e térmica; Boa estabilidade dimensional e térmica; — Resistente aos raios ultravioleta; Resistente aos raios ultravioleta; — Alta temperatura de deflexão; Alta temperatura de deflexão; — Boas características de isolamento eléctricoBoas características de isolamento eléctrico

Aplicações: Aplicações: — Compact-Discs (CD’s); Compact-Discs (CD’s); — Janelas de segurança (por exemplo, em comboios); Janelas de segurança (por exemplo, em comboios); — Óculos de segurança; Óculos de segurança; — Carcaças para ferramentas eléctricas, computadores, copiadoras, Carcaças para ferramentas eléctricas, computadores, copiadoras,

impressoras... impressoras... — Bandejas, jarros de água, tigelas, frascos, etc.; Bandejas, jarros de água, tigelas, frascos, etc.; — Escudos de polícia anti-choque; Escudos de polícia anti-choque; — Aquários.Aquários.

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