13/10/2011
Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri
Bacharelado em Ciência e Tecnologia
Teófilo Otoni - MG
Profa. Dra. Flaviana Tavares Vieira
Tópicos :
-Estrutura, composição,
características.
-Aplicações e processamento.
-Tecnologias associadas às
aplicações industriais.
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Polímeros Naturais
*Derivados de plantas e animais: polissacarídeos,
proteínas, ácidos nucléicos, algodão, lã, cabelo, unha,
couro, seda, chifre, borracha de seringueira, celulose,
amido, …
Polímeros Sintéticos
*Nylon, poliestireno, PVC, PET, …
*Propriedades podem ser alteradas
superiores às dos materiais naturais.
a ponto de serem
Variedade de Propriedades
•Rígidos, tenazes, flexíveis, macios, elastoméricos,
líquidos.
•Transparentes,
opacos,
translúcidos,
coloridos,
fluorescentes.
•Isolantes, condutores elétricos, eletroluminescentes.
•Hidrofílicos e hidrofóbicos.
•Biocompatíveis.
•Biodegradáveis.
•Leves
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CONCEITOS FUNDAMENTAIS:
*Polímero (do grego polys, ‘muitos’ e meros, ‘partes’)
*A expressão foi criada por J.J.Berzelius em 1827.
• Os polímeros são moléculas constituídas de muitas
moléculas menores – com baixa massa molar
(monômeros).
• Materiais
poliméricos:
são
constituídos
por
macromoléculas, onda cada cadeia polimérica tem massa
molecular média de 10.000 a mais de 1.000.000 g/mol
-Monômeros são compostos químicos que reagem para
formar polímeros.
-A reação química que conduz à formação de polímeros é
a polimerização.
-A maioria dos polímeros síntéticos tem esqueleto de
ligações de C-C, porque os átomos de C têm habilidade
excepcional em formar ligações fortes e estáveis entre si.
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Polietileno
Polímeros de Importância Comercial
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Classificação de Polímeros
Diversas formas:
1)
2)
3)
4)
Por sua estrutura molecular
Por sua família química
Comportamento mecânico e térmico
Pelo processo como as moléculas são sintetizadas
1. Estrutura Molecular
Polímero Linear: apresenta as cadeias dispostas
aleatoriamente, não são retas e nem conectadas (“linear” não
significa cadeias em linhas retas).
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Polímero Ramificado: as cadeias não estão conectadas,
mas têm ramificações.
Polímero Reticulado (com ligações cruzadas): as
cadeias são conectadas por ligações covalentes.
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Copolímeros
• HOMOPOLÍMERO: polímero contendo um único tipo de mero.
• COPOLÍMERO: polímero contendo duas ou mais espécies de meros.
Tipos de distribuição dos diferentes meros nas moléculas dos
copolímeros: (a) aleatória, (b) alternada, (c) em bloco e (d) enxertado
2. Família Química
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3. Comportamento Mecânico e Térmico
*Termoplástico
*Termorígido
*Elastômero
*TERMOPLÁSTICO:
-Cadeias lineares flexíveis emaranhadas (ramificadas ou
não);
-Comportamento mecânico plástico e dúctil;
-Ligações de van der Walls entre as diferentes cadeias;
-Podem ser amorfos ou cristalinos;
-Quando aquecidos amolecem e fundem, podendo adquirir
formas de diversos objetos;
-Ex. Polietileno.
3. Comportamento Mecânico e Térmico
*TERMORÍGIDO OU TERMOFIXO:
-Cadeias longas reticuladas;
-Rede tridimensional rígida;
-Quando aquecidos não se fundem, porém se decompõe;
-Não podem ser reprocessados com facilidade;
-Ex. Poliuretano
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3. Comportamento Mecânico e Térmico
*ELASTÔMERO:
-São conhecidos como borrachas;
-Têm alta deformação elástica (superior a 200%);
-Podem ser termoplásticos ou termorígidos pouco
reticulados;
-As cadeias se deformam de forma reversível com aplicação
de uma tensão mecânica (como molas);
-Ex. Borracha natural
4. Processo de Síntese dos Polímeros
*Polimerização por Adição
*Polimerização por Condensação
*POLIMERIZAÇÃO POR ADIÇÃO
-O mecanismo de polimerização pode ser classificado em cadeias
ou por por etapas.
• Exemplo: o etileno H2C=CH2, pode polimerizar-se através da
abertura da ligação π C-C para formar ligações σ C-C com
moléculas de etileno adjacentes. O resultado é o polietileno.
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• Polimerização por adição: as moléculas de etileno são
adicionadas umas às outras.
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POLIMERIZAÇÃO POR CONDENSAÇÃO
Polimerização por condensação: as moléculas ligam-se
por meio da eliminação de uma molécula pequena (Ex.:
água, ácido clorídrico, amônia):
Formação do náilon
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CRISTALINIDADE
• Grau de cristalinidade é a quantidade de
ordenação em um polímero.
• O esticamento ou o prensamento de um polímero
pode aumentar sua cristalinidade.
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GRAU DE CRISTALINIDADE (% EM PESO)
POLÍMEROS TERMOPÁSTICOS E TERMOFIXOS
Os polímeros podem ser classificados em termoplásticos e
termofixos.
TERMOPLÁSTICOS
• Podem ser conformados mecanicamente repetidas vezes,
desde que reaquecidos (são facilmente recicláveis).
• Parcialmente cristalinos ou totalmente amorfos.
• Lineares ou ramificados.
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TERMOFIXOS
• Podem ser conformados plasticamente apenas em
um estágio intermediário de sua fabricação.
• O produto final é, em geral, rígido e não apresenta
escoamento (não se liquefaz) com o aumento da
temperatura.
• São insolúveis e infusíveis.
• Mais resistentes ao calor do que os termoplásticos.
• Usualmente amorfos.
• Possuem uma estrutura tridimensional em rede com
ligações cruzadas.
ELASTÔMEROS
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Capítulo do Callister tratado sobre este assunto
– Capítulo 14
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