EM240 ESTRUTURA E PROPRIEDADE DOS MATERIAS
POLÍMEROS
CONCEITO
Macromoléculas constituídas de unidades
repetitivas, ligadas através de ligações
covalentes.
Moléculas são eletricamente neutras com
ligações secundárias.
MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Classificação
Naturais: Madeira, borracha, proteínas.
Sintéticos: PVC, poliestireno, poli(metacrilato
de metila)
celulose
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Exemplos de fontes de monômeros
para obtenção de alguns polímeros
sintéticos
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Natureza das ligações
Fatores de influência:
• Número de ligações entre átomos.
• Comprimento da ligação.
• Intensidade das ligações.
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Número de ligações
Responsáveis pelo
número de ligações
Elétrons de valência
Grupo da tabela periódica
4A
5A
6A
7A
C
N
O
F
Si
P
S
Cl
Ge
Br
I
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Comprimento e intensidade
das ligações
Número de ligações
Muitas ligações
Influência sobre
comprimento e
intensidade
Átomos próximos
Menor comprimento de
ligação
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Exemplos
Tipo de
ligação
Comprimento da
ligação (nm)
Energia de ligação
(Kcal/mol)
C-C
0,154
88
C=C
0,130
162
C≡C
0,120
213
C=O
0,120
128
C-Cl
0,180
81
C-N
0,150
73
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Configuração física
Linear
Ramificada
Reticulada (Ligação
cruzada)
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Polímeros lineares
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Polímeros ramificados
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Polímeros em rede
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Estrutura do Estado Agregado
Aglomeração das moléculas depende:
• Estrutura molecular.
• Atração entre as moléculas.
• Capacidade de ordenação.
• Capacidade de orientação.
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Estados de agregação
A aglomeração das moléculas define
características que afetam diretamente as
propriedades dos polímeros.
Dois estados:
Sólido e líquido
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Comportamento frente a temperatura
Amorfo
1)
2)
3)
Transição vítrea
Zona de transição
Decomposição térmica
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Semi cristalino
1)
2)
3)
4)
Transição vítrea
Ponto de fusão
Zona de transição
Decomposição térmica
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Classificação dos polímeros
Termoplásticos: são polímeros que podem ser
repetidamente processados sob aquecimento.
Possuem cadeias lineares e ramificadas, com
forças de interação relativamente fracas.
Ex: polietileno, PVC, poli(metacrilato de metila)
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Classificação dos polímeros
Termofixos: não podem ser amolecidos com o
aquecimento, mantendo-se permanentemente
rígidos com o aumento da temperatura. Cadeias
com alta densidade de ligações cruzadas.
Ex: Resinas epóxi, resinas de poliésteres.
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Classificação dos polímeros
Elastômeros: São conhecidos como borrachas,
apresentam grande elasticidade, voltando a
forma anterior após estiramento. São elásticos
porque
possuem
pequena
quantidade
ligações cruzadas.
Ex: borracha natural, polibutadieno, silicone.
MATERIAIS POLIMÉRICOS
de
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Processos de polimerização
Polimerização: reação química que conduz a
formação de polímeros.
Polimerização por adição
Formam polímeros com unidades repetitivas
de fórmula molecular idêntica ao monômero
de partida.
MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Processos de polimerização
Etapas polimerização por adição
• Iniciação: rompimento das ligações duplas.
• Propagação: início do processo de
formação das cadeias poliméricas pelos
pontos reativos.
• Término: eliminação dos pontos reativos,
encerrando a polimerização.
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Processos de polimerização
Exemplo adição
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Processos de polimerização
Polimerização por condensação
• Reação acontece entre dois monôneros, di ou
tri funcionais, com eliminação de uma pequena
molécula, como água ou HCl.
• Monômeros bifuncionais: cadeias lineares
• Monômeros
tridimensionais.
MATERIAIS POLIMÉRICOS
trifuncionais:
cadeias
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Processos de polimerização
Exemplo de condensação
Ácido tereftálico
Etileno glicol
Tereftalato de etilenoo - poliéster
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Processos industriais de polimerização
Polimerização em massa.
• Apenas o monômero
presentes.
• Econômica.
e
o
iniciador
estão
• Polímeros com alto grau de pureza.
• Exotérmica, difícil controle de temperatura e
agitação.
• Utilizada na fabricação de lentes plásticas.
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Processos industriais de polimerização
Polimerização em solução:
• Monômero, iniciador e um solvente para formação
de sistema homogêneo.
• Polímero formado pode ser solúvel ou insolúvel.
• Sistema
de
fácil
superaquecimento.
MATERIAIS POLIMÉRICOS
agitação,
evitando
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Processos industriais de polimerização
Polimerização em suspensão:
• Monômero e iniciador são insolúveis no meio
dispersante.
• Agitação é fator importante para evitar a
coalescência das gotículas de monômeropolímero.
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Processos industriais de polimerização
Polimerização em emulsão:
Este processo envolve uma emulsão
estável de água, monômeros do
polímeros, e um surfactante (sabão ou
detergente)
como
o
agente
emulsificante. Os surfactantes formam
micelas, que dissolvem os monômeros,
geralmente hidrofóbicos. Os iniciadores
de radicais livres, quando jogados na
fase aquosa, também migram para a
fase micelar, iniciando a polimerização.
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Comparação entre os processos
TIPO
VANTAGENS
DESVANTAGENS
Massa
# Alto grau de pureza
# Requer equipamentos simples
# Difícil controle de temperatura
# Distribuição de peso molecular larga
Solução
# Fácil controle da temperatura
# A solução polimérica formada pode
ser diretamente utilizada
# O solvente reduz o peso molecular e a
velocidade da reação
# Dificuldades na remoção dos solventes
Emulsão
Suspensão
# Polimerização rápida
# Obtenção de polímeros com alto peso
molecular
# Fácil controle da temperatura
# Fácil controle da temperatura
# Obtenção do polímero na forma de
pérolas
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# Contaminação do polímero com
agentes emulsificantes e água
# Contaminação do polímero com
agentes estabilizantes e água
# Requer agitação contínua
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Polimerização interfacial
A polimerização ocorre na interface de dois
solventes imiscíveis, cada um contendo um
monômero.
A renovação da interface é feita por remoção
lenta e contínua do polímero.
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