Polímeros de Engenharia
EMI – Engenharia Mecânica 1º. Sem/2011
Luis Carlos Resnauer
2011/1
Polímeros – Introdução
Macromoléculas constituídas por varias unidades
repetitivas
Do grego:
Poli = muitas
Mero = unidade
Luis Carlos Resnauer
2011/1
Polímeros – Classificação

Quanto à sua origem

Naturais
PHB - polihidroxibutirato
produzido por microorganismos

Sintéticos
PE, PP, PET, PC, nylon
produzidos por reações químicas a
partir de derivados de petróleo
Luis Carlos Resnauer
2011/1
Polímeros – Classificação

Quanto ao comportamento térmico
Termoplásticos – quando aquecidos amolecem e
se solidificam quando removido o aquecimento
Elastômeros – apresentam cadeias flexíveis
quimicamente ligadas umas às outras
Termofixos – apresentam ligações cruzadas, que
impedem seu amolecimento quando aquecidos
Luis Carlos Resnauer
2011/1
Polímeros – Classificação
Termoplásticos
Elastômeros
Termofixos
Luis Carlos Resnauer
2011/1
Polímeros – Classificação

Quanto à estrutura química
 Poliolefinas
 Polímeros
– PE, PP, EPDM
clorados - PVC
Luis Carlos Resnauer
2011/1
Polímeros – Classificação

Quanto à estrutura química
 Poliéteres
– poliacetal (ligação O–C–O)
 Polésteres
– PET (ligação CO–O)
Luis Carlos Resnauer
2011/1
Polímeros – Classificação

Quanto à estrutura química
 Polamidas
– nylon 6, 66, 11, 12, ...
 Poliuretanos
– PU (ligação NH–CO–O)
Luis Carlos Resnauer
2011/1
Polímeros – Classificação

Quanto ao seu uso/custo
Commodities – uso geral, produzidos em grandes
quantidades, baixo custo
Plásticos de Engenharia – usos específicos,
produzidos em menores quantidades, custo
elevado
Plásticos Avançados – uso altamente especializado,
produzido conforme demanda, custo
extremamente elevado
Luis Carlos Resnauer
2011/1
Polímeros – Classificação
Luis Carlos Resnauer
2011/1
Polímeros – Classificação

Quanto à morfologia
Amorfo – as moléculas estão orientadas
aleatoriamente e elas estão entrelaçadas
Cristalino – as moléculas apresentam
empacotamento regular e ordenado em
determinadas regiões
Luis Carlos Resnauer
2011/1
Polímeros – Classificação
entrelaçamentos
(enroscos)
Amorfo
Cristalino
Luis Carlos Resnauer
2011/1
Polímeros – Estrutura molecular

Cristalitos
cristalito
região amorfa
Miscela Franjada
Domínios Cristalinos (cristalitos) muito menores
que cristais reais de cerâmicas e metais
Luis Carlos Resnauer
2011/1
Polímeros – Estrutura molecular

Esferulitos
Luis Carlos Resnauer
2011/1
Polímeros – Estrutura molecular
Fatores que afetam a cristalinidade
 Fatores estruturais – estrutura química
 Linearidade da cadeia
 Grupos laterais
 Polaridade

Fatores externos
 Impurezas ou aditivos
 Segunda fase
Luis Carlos Resnauer
2011/1
Comportamento térmico

Temperaturas características
 Temperatura
de Transição Vítrea (Tg)
Temperatura acima da qual há movimentação das
cadeias da fase amorfa.
Abaixo de Tg o polímero se apresenta duro,
rígido e quebradiço
Acima de Tg o polímero encontra-se no
estado borrachoso
Luis Carlos Resnauer
2011/1
Comportamento Térmico
Luis Carlos Resnauer
2011/1
Comportamento Térmico
 Temperatura
de fusão (Tm)
Temperatura acima da qual desaparecem as
regiões cristalinas pela fusão dos cristalitos
 Temperatura
de cristalização (Tc)
Temperatura abaixo da qual começam a aparecer
as regiões cristalinas com a formação dos
cristalitos
Luis Carlos Resnauer
2011/1
Comportamento Mecânico
Viscoelasticidade
Polímero
Comportamento
viscoso
(como líquidos)
Estrutura
molecular
Comportamento
elástico
(como sólidos)
É o fenômeno pelo qual o polímero apresenta
características de um fluido e de um sólido ao
mesmo tempo
Luis Carlos Resnauer
2011/1
Comportamento Mecânico
Influência dos parâmetros no comportamento
mecânico
Estrutura química – presença de grupos laterais
 Cristalinidade – aumento na cristalinidade produz

aumento nas propriedades mecânicas

Massa molar – aumenta resistência na ruptura, não
afeta tensão de escoamento e módulo de Young

Plastificantes – afeta grandemente as propriedades
mecânicas (água e monômeros residuais agem como
platificantes)
Luis Carlos Resnauer
2011/1
Plásticos de Engenharia
Luis Carlos Resnauer
2011/1
Plásticos de Engenharia
Características

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
Módulo de elasticidade elevado
Boa resistência ao impacto
Boa resistência à tração
Estabilidade dimensional a alta temperatura
Resistência a degradação térmica e oxidação
Temperatura de distorção térmica >100 ºC
Módulo de elasticidade > 20.000 kgf/cm2
Resistência à tração > 500 kgf/cm2
Luis Carlos Resnauer
2011/1
Polietileno de ultra alto peso
molecular (PEAUPM ou UHMWPE)

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

PEAD – linear – 200.000 a 500.000 g/gmol
PEAUPM – 3 a 6 milhões g/gmol
Uso: fibras de alto desempenho (substituição do
Kevlar)
Alta resistência à abrasão
Inércia química
Baixíssimo coeficiente de atrito
A altíssima viscosidade impede processamento
por processo convencionais (extrusão, injeção)
Luis Carlos Resnauer
2011/1
Poliacetal – POM
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
Derivados de formaldeído ou de trioxano
Cristalinidade de cerca de 75%
Temperatura de fusão = 170 ºC
Uso: substituição de metais em peças
automobilísticas (carcaça de bombas, engrenagens)
Estabilidade dimensional
Resistência à corrosão, desgaste e abrasão
Alta resistência química
Luis Carlos Resnauer
2011/1
Poliamidas 6 e 6.6
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
Excelentes propriedades mecânicas
Ótima resistência química à maioria dos solventes
Uso: industria automotiva, elétrica e eletrônica
Desvantages: absorção de água (em altas
temperaturas provoca degradação)
baixa resistência a ácidos
Alta resistência à fadiga
Boa resistência à impacto
Boa resistência química a hidrocarbonetos
alifáticos (ex.: gasolina)
Luis Carlos Resnauer
2011/1
Poliamidas - Tipos
Luis Carlos Resnauer
2011/1
Poliamidas - Propriedades
Luis Carlos Resnauer
2011/1
Poliamidas Aromáticas Poliaramidas
Possuem anéis aromáticos na sua estrutura. Ex.:
Kevlar, Nomex
Apresentam:
 Alta resistência à tração
 Resistência ao impacto
 Estabilidade dimensional
 Resistência ao calor
 Resistência química

Luis Carlos Resnauer
2011/1
Policarbonato





Alta transparência
Altíssima resistência ao impacto
Grande resistência ao calor
Propriedades mecânicas constantes para a faixa
de temperatura de -10 a 130 ºC
Usos: indústria eletro-eletrônica (CD, DVD),
mamadeiras, garrafas
Luis Carlos Resnauer
2011/1
Outros plásticos de engenharia

Poliimidas (PI)
 Estabilidade térmica > 500 ºC
 Alta resistência mecânica e química

Policetonas – poliétercetona (PEK) e poliéterétercetona (PEEK)
 Boa resistência à hidrólise
 Alta resistência a raios X, raios gama e beta
Luis Carlos Resnauer
2011/1
Outros plásticos de engenharia

Polissulfona (PSU)
 Alta estabilidade térmica
 Bom isolante elétrico

Poliarilato (PAR)
 Boa estabilidade dimensional
 Excelentes propriedades dielétricas
 Alta resistência mecânica
Luis Carlos Resnauer
2011/1
Outros plásticos de engenharia

Polissulfeto de fenileno (PPS)
 Alta estabilidade térmica – longo tempo a até
200 ºC
 Excepcional resistência química
 Auto-extinguível
 Características dielétricas e isolantes
 Alto módulo de flexão e resistência à fluência
 Queima com baixa geração de fumaça
 Baixa absorção de umidade (0,01%)
Luis Carlos Resnauer
2011/1
Polímeros - Utilização
Luis Carlos Resnauer
2011/1
Luis Carlos Resnauer
2011/1
Luis Carlos Resnauer
2011/1
Luis Carlos Resnauer
2011/1
Polímeros - Processamento
Termoplásticos

Extrusão

Injeção

Termoformagem
Termofixos

Compressão/cura

Moldagem por Injeção e Reação (RIM)
Luis Carlos Resnauer
2011/1
Polímeros - Processamento
Extrusão
Luis Carlos Resnauer
2011/1
Polímeros - Processamento
Injeção
Luis Carlos Resnauer
2011/1
Polímeros - Reciclagem
Luis Carlos Resnauer
2011/1
Polímeros - Reciclagem
Luis Carlos Resnauer
2011/1