aula 9 polímeros

8/20/2019 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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5

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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Termofixo

Termoplástico (T < Tg)


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Termoplástico (T


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Termofixo


Termoplástico (T > Tg)


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Termoplástico (T>Tg)

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Termofixo


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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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



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2 –

Incêndio?

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Túnel São Gotardo

Incêndio em túneis

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Proteção do concretocontra lascamento

explosivo com fibras

de pp

Eurotúnel - 1996

Polipropileno

monofilamento


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5757


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Millenium Dome (Londres) - Teflon + fibra devidro


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

aula 9 polímeros

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