aula 9 polímeros
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Polímeros constituem umafamília de materiais com
grande amplitudecomportamental
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http://e-eletrosat.blogspot.com/2010_10_01_archive.html
O modelo Rebel é composto por duas camadas de proteção, a primeira camada é feita
com um novo material, o ADSP(Adaptive Dynamic Soft Polymer), um polímero
consistente e macio, que ao mesmo tempo é duro o suficiente para proteger contra osimpactos e choques diários
Exemplo
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A segunda camada de proteção é em formato de esqueleto, que se encaixa
perfeitamente na primeira camada,é uma armação flexível mas ultra-resistente, feita
em Policarbonato Lexan, que protege todas as partes importantes do seu iPhone emsituações de impacto.
http://e-eletrosat.blogspot.com/2010_10_01_archive.htmlExemplo
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http://e-eletrosat.blogspot.com/2010_10_01_archive.html
Exemplo
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Demanda brasileira
Componentes
técnicos8%
Agrícola
8%
Utilidades
domésticas
5%
Embalagens
41%
Descartáveis
11%
Outros
14%
Construção
civil
13%
Fonte: Abiquim
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1 – Quais usos de
polímeros você conhecena construção civil?
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8/72http://www.kalipedia.com/tecnologia/tema/mecanizacion-plasticos.html?x=20070822klpingtcn_42.Kes&ap=6
Tubos de PVC
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http://www.alambradoskaramuru.com/2010/01/eletroduto-corrugado-conduite.html
Conduíte elétrico
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Casa de Painéis de PVC
http://joinville.olx.com.br/casa-concreto-pvc-iid-125219598
Painéis PVC preenchidos com concreto
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Casa de Polímero Reciclado
http://www.ambiencia.org/site/outros-autores/casa-de-plastico-reciclado/
Casa de plástico reciclado – “Thermo Poly Rock (TPR)”
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Casa de Polímero Reciclado – Garrafas PET
http://www.sintracoopsc.com.br/?tag=casa-de-pet
Pastor constrói igreja com 10 mil garrafas PET em SC
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http://www.ecotelhado.com.br/ecotelhado/modular/fotos.aspx
Telhado de Plástico
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PET reciclado
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Túnel de Acrílico
http://inavotnam.wordpress.com/2010/12/
Aquário gigante - Dubai Mall
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http://amocaminhoes.wordpress.com/2009/10/17/uma-ponte-de-plastico/
Em lugar de vigas de concreto ou aço, a estrutura consiste de 23 arcos formados por um tecido de carbono e fibra de vidro. Tratam-se detubos com o diâmetro de 30 cm que foram inflados, dobrados na forma necessária e reforçados com uma resina plástica, e depois
instalados lado a lado e recheados com concreto, como se fossem gigantescos canelones.
Ponte de Plástico
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Diferentes estruturas
moleculares levam a famíliasde comportamentos
distintas
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Tensão x Deformação
Termofixo
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Termofixo
Assento sanitário18
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Tensão x Deformação
Termofixo
Termoplástico (T < Tg)
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Termoplástico (T
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Tensão x Deformação
Termofixo
Termoplástico (T < Tg)
Termoplástico (T > Tg)
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Termoplástico (T>Tg)
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Tensão x Deformação
Termofixo
Termoplástico (T < Tg)
Termoplástico (T > Tg)
Elastômero
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http://cyberdiet.terra.com.br/rubber-band-elastico-nao-e-mais-brincadeira-de-crianca-3-1-2-13.html
Elastômero
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Definições
• Molécu las dos po límeros : nos polímeros, as moléculas
(macromoléculas) são constituídas por muitas unidades ou
segmentos repetidos, que são chamadas meros.
• Monômero : molécula constituída por um único mero.
• Po límero : macromolécula constituída por vários meros.
• Polimerização : reações químicas intermoleculares pelas quais os
monômeros são ligados, na forma de meros, à estrutura molecularda cadeia.
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Monômero, Mero e Polímero
Molécula de polietileno
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Molécula de polietileno
Monômero, Mero e Polímero
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Molécula de polietileno
Monômero, Mero e Polímero
POLIMERIZAÇÃO
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POLIMERIZAÇÃO
Os mecanismos de polimerizaçãopodem ser classificados em:
adição e condensação
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Polimerização por adição (em cadeia) – ex. Polietileno
1) Iniciação: formação de sítio reat ivo a partir de um iniciador (R) emonômero:
R + CH2=CH2 R-CH2CH2
2) Propagação da reação a partir dos centros reativos:
R-CH2CH2 + n CH2=CH2 R-(CH2CH2)nCH2CH2
3) Terminação da reação:
R- (CH2CH2)nCH2CH2 + R’ R-(CH2CH2)nCH2CH2-R’
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Po limer ização por condensação (por etapas) neste processo, as reações químicas intermoleculares ocorrem por
etapas, e em geral envolvem mais de um tipo de monômero.
Exemplo: formação do poliéster (reação entre hidroxila e carboxila)
Representação de um passo do processo de polimerização por condensação de um
poliéster (este passo se repete sucessivamente, produzindo-se uma molécula linear)
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Monômeros e polímeros mais comuns
Metacrilato de metila
(2-metil-propenoato de
metila
Estireno(vinilbenzeno)
Etileno
(eteno)
Propileno
(propeno)
Cloreto de vinila
(cloroeteno)
CH2 CH2
CH2 CH
CH3
CHCH2
CCH2
CH3
C
O
O
CH3
CH2 CH
Cl
Nomenclatura
Polimetacrilato de metila
(acrílico)
Poliestireno(PS)
Polietileno
(PE)
Polipropileno
(PP)
Policloreto de vinila
(PVC)
Monômero NomenclaturaPolímero
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Classificação das características
das moléculas poliméricas
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Estrutura
molecular
linear
com ligações cruzadas
ramificada
em rede
Macromolécula contendo espirais e dobras
aleatórias produzidas por rotações das
ligações da cadeia
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Copolímeros
• Homopolímero: polímero derivado de apenas uma espécie de
monômero.• Copolímero: polímero derivado de duas ou mais espécies de
monômero.
Tipos de distribuição dos diferentes monômeros nas moléculas dos co-
polímeros: (a) aleatória, (b) alternada, (c) em bloco e (d) ramificada
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Homopolímero
Copolímero
Copolímero
Monômero A Monômero B
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Microestrutura
Microestrutura de um polímero semi-
cristalino apresentando regiões
cristalinas e amorfas.
G d i t li id d (% )
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Grau de cristalinidade (% em peso)
100)(
)( peso)em(%
ac s
a scdadecristalini
onde: S, densidade do polímero; a, densidade da parte amorfa;
c, densidade da parte cristalina
Representação de uma estrutura esferulítica
Microfotografia de uma estrutura
Esferulítica. Luz polarizada. 525X.
Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas
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Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas
características físicas do polietileno (PE)
Massa molar
Ceras
(Frágeis)
Ceras
(Tenazes)
Plásticos
(Duros)
Plásticos
(moles)Ceras(Moles)
Graxas
(Líquidos)
Esses comportamentos dependem da temperatura
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Polímeros 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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Polímeros termoplásticos e termofixos
Termofixos
• Podem ser conformados plasticamente apenas em um estágio
intermediário de sua fabricação.
• O produto final é duro e não amolece com o aumento da
temperatura.
•Eles são insolúveis e infusíveis.• Mais resistentes ao calor do que os termoplásticos.
• Completamente amorfos.
• Possuem uma estrutura tridimensional em rede com ligações
cruzadas.
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A temperatura de transição vítrea depende da flexibilidade das cadeias e da
possibilidade de sofrerem rotação.Se T>Tg alta mobilidade das cadeias
Se T
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Transições Térmicas
Volume
Específico
TemperaturaTg Tm
100 % amorfo
semi-cristalino
cristal perfeito
T g : Temperatura de transição vítrea
T m : Temperatura de fusão cristalina
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Os polímeros 100% amorfos não possuem temperatura de fusão
cristalina, apresentando apenas a temperatura de transição vítrea (T g ).
Se Tuso Tg o polímero é “borrachoso”
Se Tuso >> Tg a viscosidade do polímero diminui
progressivamente, até que seja atingida
a temperatura de degradação
Para os plásticos: Tg > Tamb Para os elastômeros: Tg < Tamb
Transições Térmicas
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Elastômeros
• Quando submetidos a tensão, os elastômeros se deformam, mas voltamao estado inicial quando a tensão é removida.
• Os elastômeros apresentam baixo módulo de elasticidade.
•São polímeros amorfos ou com baixa cristalinidade (obtida sob tensão).
• Apresentam geralmente altas deformações elásticas, resultantes dacombinação de alta mobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia deinteração intermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaçõescovalentes cruzadas entre cadeias ou reticuladas).
(b)(a)
Cadeia de moléculas de um
elastômero:
(a) no estado não-deformado
(livre de tensões)
(b) deformado elasticamente
em resposta a uma tensão
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Poliisopreno (borracha natural), polibutadieno, SBS, borrachas de
silicone, borracha nitrílica, borracha cloropreno
Comportamento tensão - deformação até elongação de 600% para uma borracha
natural vulcanizada e sem vulcanizar.
Elastômeros
Exemplos de temperatura de transição vítrea (T )
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Exemplos de temperatura de transição vítrea (Tg)
e temperatura de fusão (Tm)
Polímero Tg Tm
PEAD -110 137
PEBD -90 110
PVC 105 212
PTFE -90 327
PP -20 175
PS 100
Nylon 6,6 57 265
PET 73 265
PC 150
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Exemplos de Termoplásticos
PolímeroRt
(MPa)E (GPa) D Usos C. Civil
Polietileno 8 – 21 0,1 – 0,28 0,92 Lonas, tubos
PVC 34 – 62 2,1 – 4,1 1,40Tubos,
esquadrias,eletrocalhas
Policarbonato 62 – 72 2,38 1,20 Telhas
Polimetilme-tacrilato(acrílico)
48 – 72 2,2 – 3,2 1,18 Telhas,acabamentos
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Exemplos de Termofixos
Polímero Rt (MPa) E (GPa) D Usos C. CivilMelamina 34 – 69 6,9 – 11 1,27 revestimentos
Epóxi 28 –
104 2,8 –
3,4 1,25 adesivos, pisosUretanos 34 – 68 - 1,30 pintura
Reticulação
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Exemplos de Elastômeros
PolímeroRt
(MPa)(%) D Usos C. Civil
Silicone 2,4 – 7 100 – 700 1,5 Selantes
Policloropreno(neoprene)
24 800 1,24
PinturasAparelhos de
apoioImpermeabilização
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Exemplos de aplicações
polietileno
expandido
polietileno
AD
poliestireno
expandidoPVC
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reforço c/não tecido
PET
Reciclagem dePET
Exemplos de aplicações
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2 –
Incêndio?
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Exemplos de aplicações
Túnel São Gotardo
Incêndio em túneis
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Exemplos de aplicações
Proteção do concretocontra lascamento
explosivo com fibras
de pp
Eurotúnel - 1996
Polipropileno
monofilamento
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Millenium Dome (Londres) - Teflon + fibra devidro
Exemplos de aplicações
http://www.urban75.org/photos/dome/dome30.html
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30 (22%)30 (22%)
25,8 (19%)23,1 (17%)
10,9 (8%)
8,1 (6%)
5,4 (4%)2,7 (2%)
EPS ABS PET PS PEAD PVC PEBD/L PP
Fonte: CMAIDemanda total de termoplásticos no mundo 2002: 135,7 MMt
Demanda mundial de termoplásticos
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Demanda total dos principais termoplásticos no Brasil em
2002: 3,9 MMt846 (22%)811 (21%)
658 (17%)
291 (8%)
455 (12%)
628 (16%)
PS PET PVC PEAD PEBD/L PP
Fonte: Abiquim
Demanda brasileira
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3 –
De onde vêm os
polímeros?
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http://tututetheu.blogspot.com/ 63
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http://www.saberweb.com.br/quimica/petroleo.htm 64
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4 –
Para onde vão os
polímeros?
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durabilidade
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durabilidade
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http://ajudantedaarte.blogspot.com/2010/02/garrafa-pet-porta-moedas.html 69
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5 –
Quem é melhor para o
meio ambiente:Termofixos ou
Termoplásticos?
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Polímeros Derivados de Petróleo
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http://cta-2009-petroleo2ano.blogspot.com/ 71
Polímeros Biodegradáveis
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g
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