Técnicas de
Caracterização de
Polímeros
Prof. Fábio Herbst Florenzano
Apresentação da Disciplina
Informações gerais
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Prof. Fábio
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Sala A-08 campus II
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Email: [email protected]
Estrutura da disciplina
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Aulas expositivas
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Práticas demonstrativas
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Estudos Dirigidos
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Listas de Exercícios
Página da disciplina na internet, a definir
Repositório de materiais
Outras atividades e recursos
Avaliação
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Duas provas teóricas (25/9 e 27/11), P1 e P2, com pesos iguais
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Listas de Exercícios e Estudos dirigidos, 10% de cada nota
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Média final: (P1+P2)/2
Bibliografia
1. L. C. SAWYER & D. T. GRUBB. Polymer Microscopy. New York: Chapman and Hall, 1987.
2. H. G. ELLIAS Macromolecules -1-Structure and Properties, 2nd ed. Vol.1, New York, Plenum Press, 1984.
3. J. M. G. COWIE Polymers: Chemistry and Physics of Modern Materials", New York: Chapman & Hall,
1998.
4. C. A. HARPER Handbook of Plastics, Elastomers and Composites. New York: McGraw-Hill Inc, 1992.
5. MILLS, N. Plastics - Microstructure and Engineering Applications. Butterworth-Heineman, 2005.
6. CANEVAROLO, S. Técnicas de Caracterização de Polímeros. São Paulo: Editora Artliber, 2005.
7. E. B. MANO & L. C. MENDES Identificação de Plásticos, Borrachas e Fibras. Ed. Edgard Blücher, 2000.
8. TURI, E. A. Thermal Characterization of Polymeric Materials. New York: Academic Press, 1981.
9. ISHIDA, H. Transform Infrared Characterization of Polymers. New York: Plenum Press, 1987.
10. BILLMEYER, F.W. Textbook of Polymer Science. 3rd Edition. New York: John Wiley and Sons, 1984.
Cronograma tentativo
Importância da Caracterização de
Polímeros
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Todas as propriedades dos materiais poliméricos são determinadas pela sua
estrutura química e “macromolecular”:
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Natureza química do polímero (tipo de monômero, homo ou copolímero,
composição comonomérica, etc.)
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Massa molar média (“peso molecular”)
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Arquitetura (ramificações, distribuição dos comonômeros, etc.)
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Distribuição das massas molares (polidispersão ou polidispersidade)
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Funcionalizações

Outras
Nesta disciplina serão abordadas técnicas de caracterização estrutural e das
propriedades físicas
Propriedades mecânicas e outras

Dependem de todas as características estruturais, em maior ou menor grau

Quando se trata de aplicações mais sofisticadas e específicas
(nanotecnológicas, por exemplo) essas características tem efeito ainda maior

Mesmo para aplicações gerais, há limites para a variação das propriedades do
material polimérico, que pode levar ao descarte de toneladas (em geral nãobiodegradável) se as características estruturais não forem atingidas durante e
obtenção do material
Caracterização estrutural
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Natureza Química
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Ressonância Magnética Nuclear
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Infravermelho (com transformada de Fourier, FT)
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Análise química
Caracterização estrutural
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Dimensões e parâmetros macromoleculares
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Massa molar média
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Análise de grupos funcionais
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Osmometria
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Viscosimetria
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Espalhamento de Luz
Distribuição da massa molar
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Cromatografia por exclusão de tamanho
Propriedades Físicas
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Microscopia
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Ensaios mecânicos
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Análise térmica
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Mesmas técnicas usadas para outros materiais
Alguns conceitos fundamentais
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Polímeros Orgânicos
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Polímeros de adição e condensação
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Massa molar média (Mn, Mw, etc.)
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Polidispersão/polidispersidade
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Termoplásticos, termorrígidos e elastômeros
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Tc, Tm e Tg
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Copolímeros (estatísticos, em bloco, em gradiente, enxertados, etc.)
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Principais classes de polímeros quanto à sua natureza química: poliolefinas,
poliacrilatos, poliestirênicos, poliésteres, poliamidas, etc.
Polímeros
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Substâncias que apresentem em sua molécula unidades repetitivas, em geral
apresentando massas molares elevadas (>1000 g.mol-1)
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No caso de polímeros orgânicos, essas unidades (monômeros) são substâncias
orgânicas
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Polímeros de adição são formados por reações que não liberam moléculas
pequenas. Os de condensação liberam moléculas pequenas na sua formação

Em geral os polímeros de adição não apresentam heteroátomos na sua cadeia
principal enquanto os de condensação apresentam
Médias das massas molares

Os polímeros, devido às suas reações de formação, são sempre misturas de
cadeias que diferem quanto à massa molar
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Dessa forma a massa molar de um material polimérico é sempre uma média
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Para cálculo da média pode-se usar diferentes ponderações: número de
partículas (Mn), massa (Mw) e outras
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A distribuição dessas médias pode ser mais ou menos larga e isso pode ser
mensurado pelo índice de polidispersão (PDI, Mw/Mn)
Comportamento térmico/propriedades
mecânicas
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Os materiais poliméricos são divididos, quanto ao seu comportamento térmico
e mecânico, da seguinte forma:
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Termoplásticos: fundem-se tornando-se massas viscosas passíveis de processamento
(injeção, moldagem, etc.)
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Termorrígidos: degradam-se antes da fusão tornando seu processamento difícil
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Elastômeros: apresentam características mecânicas particulares, deformando-se
ante à pressão ou tensão e retornando à sua forma anterior
Transições térmicas

Termoplásticos semicristalinos (mais comuns) costumam apresentar 3
transições de fase:
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Transição vítrea: abaixo da Tg tanto as porções cristalinas como amorfas
apresentam baixa mobilidade e o polímero é rígido e quebradiço; acima dela a
parte amorfa tem maior mobilidade e o polímero se apresenta pouco rígido;
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Cristalização: abaixo da temperatura de cristalização existem domínio cristalinos
no interior da massa polimérica
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Fusão: acima da temperatura de fusão (Tm) o polímeros se apresenta como um
líquido viscoso, sem domínios cristalinos
Arquiteturas poliméricas
Algumas Poliamidas
Policarbonato
PPT (Kevlar®)