Upload
herilyn-de-azevedo-galvao
View
45
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 1/79
Tecnologia de Polimerização
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t o
Mecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
Forças
In te rmo lecu l a res
1
Introdução
àCiência dosPolímeros
Prof. Luiz Antôn io Chaves, Eng. Químico, MSc
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
Material adaptado dos prof. Maria Helena P. M e Prof Andrei Calheiro
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 2/79
Tecnologia de Polimerização
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t o
Mecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
Forças
In te rmo lecu l a res
2
C lass i f i caçãoPolipropileno (PP)
Polietileno (PE)
P o l ím e ros s i n t é t ico s
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 3/79
Tecnologia de Polimerização
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t o
Mecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
Forças
In te rmo lecu l a res
3
P o l ím e ros s i n t é t ico s
Poliestireno (PS)
Poliacrilonitri lo (PAN)
C lass i f i cação
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 4/79
Tecnologia de Polimerização
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t o
Mecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
Forças
In te rmo lecu l a res
4
Poli (metacrilato de metila) ouacrí l ico (PMMA)
P o l ím e ros s i n t é t ico s
Poli (cloreto de vinila) (PVC)
C lass i f i cação
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 5/79
Tecnologia de Polimerização
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t o
Mecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
Forças
In te rmo lecu l a res
5
P o l ím e ros s i n t é t ico s
Polibutadieno (PB)
Poliamida (PA) ou Nylonl a ss i f i cação
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 6/79
Tecnologia de Polimerização
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t o
Mecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
Forças
In te rmo lecu l a res
6
P o l ím e ros s i n t é t ico s
Poliésteres (PET, PBT, PEN)
Policarbonato (PC)
C lass i f i cação
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 7/79
Tecnologia de Polimerização
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t o
Mecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
Forças
In te rmo lecu l a res
7
P o l ím e ros s i n t é t ico s
Poliuretanos (PU)
C lass i f i cação
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 8/79
Tecnologia de Polimerização
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t o
Mecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
Forças
In te rmo lecu l a res
8
P o l ím e ros s i n t é t ico s
Politetrafluoretileno (PTFE) ou Teflon
Poli (vinil-pirrolidona)(PVP ): géis e laquês Epóxis: adesivos
C lass i f i cação
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 9/79
Tecnologia de Polimerização
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t o
Mecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
Forças
In te rmo lecu l a res
9
• Lineares
• Ramificados
• Reticulados
C lass i f i cação: a rqu i te tu ramo l e cu l a r
C lass i f i cação
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 10/79
Tecnologia de Polimerização
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t o
Mecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
Forças
In te rmo lecu l a res
10
• Homopolímeros Apenas um tipo de unidade quím ica na cadeia
• CopolímerosMais de um tipo de unidade química na cadeia
SAN: estireno – acrilonitrilo
ABS: acrilonitr ilo – butadieno – estirenoPP copolímero: PP – PEBorracha SBR: estireno - butadieno
C lass i f i cação
C lass if icação : nú m ero dem e ro s na cade ia
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 11/79
Tecnologia de Polimerização
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t o
Mecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
Forças
In te rmo lecu l a res
11
C lass i f i cação
alternados
aleatórios
em bloco
enxertados
Cop o l ím eros : t ipo s
l d l
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 12/79
Tecnologia de Polimerização
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t o
Mecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
Forças
In te rmo lecu l a res
12
C lass i f i cação
Copo l íme ro ≠ B l enda
• Copolímero: polímero com mais de umtipo de mero na cadeia PSAI (PS alto impacto) = todas asmoléculas tem uma cadeia principal de
polibutadieno com ramificações enxertadasde poliestireno.
• Blenda: mistura física de polímeros Noryl® = PSAI + PPO (poli-óxi-fenileno)
PEAD + PELBD sacolas de supermercado• Compósito: polímero misturado com
outro tipo de material PP carregado com talco
Poliéster + fibra-de-vidro
T l i d P li i
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 13/79
Tecnologia de Polimerização
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t o
Mecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
Forças
In te rmo lecu l a res
14
• PEAD (alta densidade)
• PEBD (baixa densidade)
• PELBD (linear de baixa densidade)
P o l i e t i l enos : a rqu i te tu rax dens idade
C lass i f i cação
T l i d P li i ã
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 14/79
Tecnologia de Polimerização
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t o
Mecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
Forças
In te rmo lecu l a res
15
C lass i f i cação:com po rt am en to t é rm ico
• Termoplásticos – Escoam quando aquecidos – Solidificam quando resfriados
• Termofixos – Não escoam quando aquecidos – Solidificam quando aquecidos pela
primeira vez, pois são formadospor pré-polímeros, oligômeros oumonômeros tri funcionais quereagem e reticulam
C lass i f i cação
T l i d P li i ã
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 15/79
Tecnologia de Polimerização
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t o
Mecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
Forças
In te rmo lecu l a res
16
com po rt am en to t érm ico xa rqu i t e tu ra
• Termoplásticos – l ineares – ramificados
• Termofixos – reticulados com ou sem cross-links
C lass i f i cação
T l i d P li i ã
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 16/79
Tecnologia de Polimerização
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t o
Mecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
Forças
In te rmo lecu l a res
17
C lass i f i cação:com po rt am en to m ecân ic o
• Plásticos – Pouca elasticidade deformação
predominantemente plástica
– Podem ser rígidos ou flexíveis• Elastômeros
– Grande elasticidade deformaçãopredominantemente elástica
• Fibras – Pequena deformação e alta
resistência
C lass i f i cação
T l i d P li i ã
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 17/79
Tecnologia de Polimerização
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t o
Mecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
Forças
In te rmo lecu l a res
18
C lass if icação : nú m ero dem o n ô m e r o s
• Homopolímeros Apenas um tipo de mero na cadeia
• CopolímerosDois ou mais tipos diferentes de
mero na cadeia
SAN – estireno + acrilonitrilo
ABS – butadieno + estireno + acrilonitriloPP copolímero – propileno + etilenoSBS – estireno + butadieno borracha
C lass i f i cação
T l i d P li i ã
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 18/79
Tecnologia de Polimerização
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t o
Mecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
Forças
In te rmo lecu l a res
19
C lass i f icaçã o: ta t i c ida deda cad e ia
Posição do radical em relação ao eixo da cadeia
• Isotáticos sempre do mesmo lado
• Sindiotáticos alternância do lado
• Atáticos disposição irregularC lass i f i cação
POLIESTIRENOS
Atático comercial
Sindiotático nãoé comum
Isotático nãoexiste
Tecnologia de Polimeri ação
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 19/79
Tecnologia de Polimerização
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t o
Mecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
Forças
In te rmo lecu l a res
20
C lass i f i cação
Isopreno: 2 ligações duplas podeformar quatro polímeros com a mesmafórmula molecular, C5H8, porém, com
configurações químicas diferentes.
I s ome r i smogeomét r i co
CIS
radicais iguais do mesmo ladoTRANS
radicais iguais em lados diferentes
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 20/79
Tecnologia de Polimerização
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
21
P e so m o le cu la r (P M )
Soma da massa atômica dos átomosda molécula:
• Água H 2O 18 u.m.a ou g/ mol
• Hexano C6H14 86 g/ mol• Etileno C2H4 28 g/ mol
• Polietileno (C2H4)n n*28 g/ mol
Grau de Polimerização (GP):• Número de vezes que o mero se repete na
cadeia polimérica
• Quanto maior o GP de um polímero, maior
seu Peso molecular (PM)
Peso M o l e cu l a r
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 21/79
Tecnologia de Polimerização
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
22
P eso m o le cu la r
Peso M o l e cu l a r
Moléculas de ABS com vários comprimentos, ouseja, com pesos moleculares diferentes
Polímero = 1 macromolécula com unidadesquím icas repetidas
ou
Material composto por inúmerasmacromoléculas poliméricas
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 22/79
Tecnologia de Polimerização
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
23
P eso m o le cu l a r m éd io
Peso M o l e cu l a r
origem polímero Peso molecular
médio
Naturais
Borracha natural 200.000
Celulose nativa 300.000
Queratina 60.000
Naturaismodificados
Celulose regenerada 150.000
Nitrato de celulose 50.000
SintéticosPoliadição
PEAD 200.000
PS 200.000
PVC 100.000
PMMA 500.000
SintéticosPolicondensação
PA 6/6 20.000
PET 20.000
Pesos moleculares médios comuns para alguns polímeros
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 23/79
Tecnologia de Polimerização
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
24
Dis t r ibu i ção d epeso m o le cu la r
Peso M o l e cu l a r
Uma amostra de material poliméricoapresenta: Peso molecular médio Curva de distribuição de peso molecular
Peso molecular médio aritmético
Peso molecular médioponderal
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 24/79
Tecnologia de Polimerização
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
26
Dis t r ibu i ção d epeso m o le cu la r
Peso M o l e cu l a r
Distribuição de peso molecular de trêspolímeros (A, B e blenda de A e B) :
distribuição de peso molecular
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000
peso molecular
% m
o l é c u l a s
d a a m o s t r
polímero B
polímero Ablenda A + B
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 25/79
Tecnologia de Polimerização
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
27
D ist r ibu i ção de P esom o lecu la r : po l i d ispe r são
Peso M o l e cu l a r
• Polímero monodisperso = todas as moléculaspossuem o mesmo peso não existe
• Polímero polidisperso = possui moléculas comdiferentes pesos moleculares
• Polidispersão = Peso molecular médioponderal / peso molecular médio aritmético
P = Mw/ Mnvalor sempre maior do que 1
Quanto maior o valor de P, mais larga é adistribuição de peso molecular, o que afeta aspropriedades do material
Dois polímeros de mesma estrutura química podemter mesmo peso molecular médio, mas distribuições
diferentes.
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 26/79
Tecnologia de Polimerização
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
28
D ist r ibu i ção de P esom o lecu la r : po l i d ispe r são
Peso M o l e cu l a r
Qual dos polímeros do gráfico abaixo tem amaior polidispersão ?
Clique para resposta: maior polidispersão: polímero verde
Dp = Mw/Mn
Logicamente a cura verde! Será?
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 27/79
Tecnologia de Polimerização
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
29
Mor fo l og i a
• Configuração molecular – Arquitetura molecular – Taticidade da cadeia (isotático, sindiotativo ou
atático)
• Conformação molecular
Mor fo l og i aEnovelamentodas moléculas
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 28/79
Tecnologia de Polimerização
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
30
Cr i s ta l i n idade
Mor fo l og i a
Enovelamento das moléculas
Configuração molecularregular
Configuração molecularirregular
POLÍMERO AMORFOPOLÍMERO CRISTALINO
Organização Empacotamento das moléculas
• cadeias isotáticas/ sindiotáticas• forças intermoleculares fortes(H ...H)• arquitetura linear
• grupos laterais pequenos• homopolímeros
• cadeias atáticas• forças intermoleculares fracas• arquitetura ramificada/ reticulada• grupos laterais grandes• copolímeros
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 29/79
Tecnologia de Polimerização
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
31
Cr is t a l in i dad e D epen de
• Estrutura Molecular• Peso Molecular do polímero
• Tratamento físico – Temperatura – Pressão (forças)
– TempoNo tratamento físico são as variáveis que o
material foi submetido.
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 30/79
Tecnologia de Polimerização
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
32
Cr i s ta l i t os
• O Cristalito é a região ordenada ou volumes dematéria do polímeros com estereoregularidadeestrutural de átomos, meros ou moléculas, isto éas estruturas da macromélcula estão arranjadasem um sistema geométrico regular.
• As Lamelas são associações dos cristalitos commaior grau de complexidade.
• Micela franjada
analisar• Cadeias dobradas
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 31/79
Tecnologia de Polimerização
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
33
De te rm inação daCr i s ta l i n idade
• Os métodos mais usuais paradeterminação da cristalinidade são: – Difração de Raios - X – Difração de Elétrons
– DSC – Differential Scanning Calorimetry –calorimetria de varredura diferencial
– IR – Infrared – Espectrofotometr ia noInfravermelho.
Conceito: Quando a estrutura da macromoléculaé ordenada a interferência das radiações dossegmentos da cadeia polimérica é maisacentuada. Logo, permite distinguir as regiõesamorfas desordenadas e as cristalinas.
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 32/79
g z ç
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
34
Cr i s ta l iza ção: con d i ções
• Critério termodinâmico – configuração molecular regular; – formação de forças intermoleculares
capazes de manter empacotamento.
• Critério cinético – tempo necessário para formação e
crescimento dos cristais:• PP e PE rápida cristalização
• PET cristalização lenta comresfriamento rápido é possível deixar o PETamorfo garrafas de refrigerante
Mor fo l og i a
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 33/79
g z ç
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
35
M or fo log ia : e s t ru tu rasc r i s ta l i nas
• Existem várias estruturas cristalinas diferentes,conforme as propriedades do polímero e das suascondições de processamento
– Esferulitos:
Mor fo l og i a
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 34/79
g ç
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
36
G rau d e c r is t a l i n i dade xp rop r i edades
• Não existe polímero 100% cristalino• 2 polímeros podem ter a mesma estrutura química, mas
graus de cristalização diferentes: – PEAD: até 95 %
– PEBD: até 60%
• A velocidade de resfriamento do material injetado pode
mudar o grau de cristalinidade do polímero• Propriedades X aumento no grau de cristalinidade de
um polímero:
– Densidade aumenta
– Resistência à tração aumenta
– Rigidez
aumenta – Tenacidade diminui (material fica mais quebradiço)
– Transparência diminui
– Solubilidade diminui
– Permeabilidade diminui
– Ponto de fusão sem relação direta
Mor fo l og i a
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 35/79
g ç
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
37
G rau d e c r is t a l i n i dade xt ransparênc i a
• Tendência: – Polímeros amorfos: transparentes
– Polímeros semicristalinos: translúcidos / opacos
• Fatores de influência:
– Espessura
– % cristalinidade
– Tamanho dos cristais
– Cargas e aditivos: duas fases opacidade
– Blendas e copolímeros: duas fases opacidade
• Filme de PP para embalagens é transparente.Porque, se o PP tem alto grau de cristalinidade ?
– Resfriamento rápido impede crescimento doscristais, que ficam menores do que o comprimentode onda da luz.
Mor fo l og i a
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 36/79
g ç
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
38
G rau d e c r is t a l i n i dade xp rop r i edades
Mor fo l og i a
Qual dos polímeros abaixo deve ter amaior densidade ?
Clique para resposta:PEAD: semicristalino (95% )
PEBD: semicristalino (55% )POM: semicristalino (75% )PS: amorfo
densidades0 ,94 - 0 ,97 g/ cm3
0,92 – 0,94 g/ cm3
1,42 g/ cm31,04 g/ cm3
Materi ais com estruturas químicas diferentes não podemser comparados dessa forma, pois não é apenas o grau decristalinidade que influencia a densidade dos polímeros:
O POM possui átomos de oxigênio e nitrogênio em suacadeia, ao contrário dos demais. Além disso, interaçõesdipolo-dipolo e pontes de hidrogênio aproximam mais ascadeias desse polímero linear.
O PS, mesmo amor fo, é mais denso que o PE por causade sua estrutura química, que apresenta os grandes epesados anéis aromát icos presos à cadeia.
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 37/79
g ç
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
39
Com po rt am en to Té rm ico
• Termoplásticos escoam – Amorfos – Semicristalinos
• Termofixos não escoam
Compo r t a me n t oTé rm i co
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 38/79
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
40
Te rm op lás t ico s m a i sc o m u n s
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 39/79
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
41
Com po rt am en to Té rm ico :e s coamen to
• Termoplásticos escoam
Compo r t a me n t oTé rm i co
Forças intermoleculares
“seguram ” as cadeias,impedindo seu deslocamento
Forças intermolecularesenfraquecem quando omaterial é aquecido
translação das moléculas
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 40/79
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
42
Com po rt am en to Té rm ico
• Termoplástico cristalino (1)• Termoplástico amorfo (2)
Compo r t a me n t oTé rm i co
FUSÃO
Estrutura cristalinase desmancha e
se torna amorfa
PONTO DE FUSÃO Tmou Tf
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 41/79
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
43
Com po rt am en to Té rm ico
• Termoplástico cristalino (1)• Termoplástico amorfo (2)
Compo r t a me n t oTé rm i co
TEMPERATURA DETRANSIÇÃO VÍTREA Tg
TRANSIÇÃO VÍTREA
Polímero amorfo rígidotorna-se flexível eelástico ao ser aquecido
acima da Tg
Material l íquidoao ser resfriado
torna-segradativamentemais viscoso, até
passar a secomportar como
uma borracha
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 42/79
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
44
Com po r tam en to ge r a l do sp lás t i cos
• Resistência à tração x temperatura
Compo r t a me n t oTé rm i co
temperatura
R e s i s t ê n c i a à t r a ç ã o
a l o n g a m e n t o
T R A N S I Ç Ã O V
Í T R E A
D E G R A D A Ç
à O
AMORFOS SEMICRISTALINOS
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 43/79
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
45
Com po r tam en to ge r a l do sp lás t i cos
• Resistência à tração x temperatura
Compo r t a me n t oTé rm i co
temperatura
R e s i s t ê n c i
a à t r a ç ã o
a l o n g a m e n t o
F U S Ã O C R I S T
A L I N A
D E G R A D A Ç
à O
T R A N S I Ç Ã O V
Í T R E A
AMORFOS SEMICRISTALINOS
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 44/79
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
46
Tran s i ção V í t rea
Compo r t a me n t oTé rm i co
VIDRO duro e quebradiço
PS plástico rígidoduro e quebradiço (vítreo)Tg acima da Temperatura
Ambiente
borracha elástica e flexívelTg abaixo da Temperatura
ambiente
Morfologia – Estado Amorfo Cristalino Transparente
Morfologia – Estado Cristalino Opaco
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 45/79
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
47
Tran s i ção V í t rea
Compo r t a me n t oTé rm i co
FLEXIBILIDADEcadeias devem se dobrar
ELASTICIDADEcadeias devem se desenrolar
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 46/79
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
48
Tran s i ção V í t rea
Compo r t a me n t oTé rm i co
• As macromoléculas se dobram edesenrolam quando solicitadas, desde que:
- Estejam em um nível de energia quepossibilite movimentos cooperativos de
segmentos de 40-50 átomos da cadeia erotação dos grupos laterais em torno dasligações.
- Quanto maior for a energia térmicanecessária para que esses movimentosocorram, mais alta será a Tg do polímero.
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 47/79
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
49
Tran s i ção V í t rea
Compo r t a me n t oTé rm i co
• Ausência de energia: zero kelvin não há movimentos
• 1º nível de energia: vibração atômica
• 2º nível de energia:
movimentos de 5-6 átomos• 3º nível de energia:
Rotações e saltos cooperativos desegmentos de 40-50 átomos da cadeia desenrolamento e flexão
• 4º nível de energia: translação das cadeias
•5º nível de energia:
rompimento das ligações entre osátomos da cadeia
aquecimento
Transiçãovítrea
Escoamento
Degradação
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 48/79
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
50
Tran s i ção V í t rea
• 5 Fatores de influência na Tg:
– VOLUME LIVRE
– FORÇAS INTERMOLECULARES – COMPRIMENTO DAS CADEIAS
– RIGIDEZ DA CADEIA
– MOBILIDADE DOS GRUPOS LATERAIS
Compo r t a me n t oTé rm i co
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 49/79
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
51
Vo lum e l iv r e x Tg
• Quanto maior o volume livre, mais fácil seráa flexão e o desenrolamento das cadeias
• Quanto maior o volume livre, menor a Tg
Compo r t a me n t oTé rm i co
mais espaço entre as cadeiasTg menor
menos espaço entre as cadeiasTg maior
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 50/79
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
52
Fo rçasin t e rm o lecu l a re s x Tg
• Quanto maior a intensidade das forçasintermoleculares, mais difícil será a flexão e o
desenrolamento das cadeia, aumentando a Tg
Compo r t a me n t oTé rm i co
PET 2 dipolo e 2 dispersão por mero
PBT 2 dipolo e 4 dispersão por mero
Grupo etileno do PBT tem maiormobilidade que o do PET Tg menor
PET
PBT
forças de dispersão
interações dipolo-dipolo
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 51/79
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
53
Comp r imen t odas cade ias x Tg
• Quanto mais longas as cadeias (maior grau depolimerização), maior o emaranhamento e o
número de forças intermoleculares, diminu indo
a mobilidade molecular maior Tg.
Compo r t a me n t oTé rm i co
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 52/79
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
54
R ig i dez da cade ia x Tg
• Quanto maior for a rigidez da cadeia principaldas macromoléculas maior será a Tg.
• Elementos que enrijecem a cadeia:
– Anéis aromáticos
– Grupo Sulfona
– Ligações duplas e triplas
– Ligações paralelas
• Oxigênio flexibiliza a cadeia
Compo r t a me n t oTé rm i co
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 53/79
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
55
R ig i dez da cade ia x Tg
Compo r t a me n t oTé rm i co
enrijecem acadeia
Nada enrijece
Oxigênio flexibiliza
Tg = -127 C°
Sulfona e anel
aromático tornamcadeia muito rígida
Tg > 500 C°Oxigênioflexibilizacadeia
Tg =119 C°
Não flexibiliza, poisnão está na cadeia
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 54/79
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
56
M ob i l id ade de g ruposla te ra i s x Tg
• Quanto mais difícil for rotacionar e movimentargrupos laterais, maior será a Tg: – Grupos laterais compridos – Ramificações
– Grupos laterais pesados
Compo r t a me n t oTé rm i co
Tg =100 C°
A única diferença ent reos dois polímeros aolado é o adamantano
ligado à cadeia
Tg =119 C°
Tg =225 C°
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 55/79
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
57
M ob i l id ade de g ruposla te ra i s x Tg
• Quanto mais difícil for rotacionar e movimentargrupos laterais, maior será a Tg: – Grupos laterais compridos
Compo r t a me n t oTé rm i co
Embora os grupos mais compridos dificultem a mobilidade da cadeia,eles afastam as macromoléculas, aumentando o volume livre e
diminuindo a intensidade das forças intermoleculares diminui Tg
comprimento do grupo lateral
Temperatura de transição vítrea
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 56/79
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
58
M ob i l id ade de g ruposla te ra i s x Tg
• Quanto mais difícil for rotacionar e movimentargrupos laterais, maior será a Tg: – Grupos laterais compridos
Compo r t a me n t oTé rm i co
Embora os grupos mais compridos dificultem a mobilidade da cadeia,eles afastam as macromoléculas, aumentando o volume livre e
diminuindo a intensidade das forças intermoleculares diminui Tg
O contrário ocorre com o polieti leno. PEAD tem Tg mais baix a que o
PEBD por que as longas ramificações desse diminuem a mobilidade
comprimento do grupo lateralTemperatura de transição vítrea
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 57/79
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
59
e s p e c í f i c o
Com po rt am en to Té rm ico
• Termoplástico semicristalino
Compo r t a me n t oTé rm i co
Material
semicristalino sofremaior contração aoser resfriado, por
causa doempacotamento
das regiõescristalinas do
polímero
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 58/79
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
60
Com po rt am en to Té rm ico
• Termofixos – São amorfos – Posuem Tg
– Não escoam – Não são solúveis
Compo r t a me n t oTé rm i co
O materialtermofixo é
uma únicaenorme
macromolécula
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 59/79
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
61
Com po rt am en to Té rm ico
Compo r t a me n t oTé rm i co
O materialtermofixo é
uma únicaenorme
macromolécula
Cross-linksimpedem
translação dascadeias
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 60/79
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
62
So lub i l i dade
Compo r t a me n t oTé rm i co
Termofixos
insolúveis
Termoplásticossolúveis
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 61/79
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
63
So lub i l i dade
Compo r t a me n t oTé rm i co
Moléculas do solventeafastam as cadeias,enfraquecendo as
interações intermoleculares escoamento
SOLVENTE
SOLVENTE
SOLVENTE
SOLVENTE
SOLVENTE
Moléculas do solventeentram nos retículosmaiores, inchando opolímero, mas não
dissolvendo-o, pois ascadeias estão presas
pelos cross-links
SOLVENTE
SOLVENTE
SOLVENTE
SOLVENTE
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 62/79
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
64
Com po rt am en to m ecân ic o
Plásticos rígidos: deformam-se pouco, mas são mais
quebradiçosPlásticos flexíveis: deformam-se facilmente, mas não tendem a
romper-se; deformação irreversível
Elastômeros: deformam-se facilmente, mas com reversibilidade
Fibras: muita resistência e pequena deformação
Plásticos flexíveis:PEAD, PEBD, PPPlást icos rígidos: PS,
PM MA, PC, PET, PA,POM, PVC rígido;
Elastômeros: borrachanatural, neoprene,
polibutadieno,NBR, SBR;Fibras: PA, PAN , PET,
kevlar, fibra decarbono
Compo r t a me n t oMecân i c o
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 63/79
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
66
Com po rt am en to M ecân ic o
• Elastômeros – Termoplásticos:
• amorfos (ou com baixa cristalinidade), comTg abaixo da ambiente
– Termofixos:• termoplásticos vulcanizados aumento da
elasticidade e da resistência
• Plásticos• Fibras
Compo r t a me n t oMecân i c o
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 64/79
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
67
E las tôm eros Te rm op lás t icos :i onôme ro s
Compo r t a me n t oMecân i c o
Elastômeros TERMOPLÁSTICOS: Efeito de “amarra” dos cross-links é conseguido
com forças intermoleculares de segunda ordem;
material pode ser plastificado, pois essas forçasintermoleculares se desfazem ‘a um temperatura
inferior ‘a de degradação do material; Como conseguir cross-links reversíveis reticulacçao
fisica?
ionômeros
copolímeros tri-blocados de estireno TPO - copolímeros olefínicos
Poliésteres e Poliamidas com longossegmentos elásticos
TPU - Poliuretanos com longos segmentoselásticos
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 65/79
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
68
E las tôm eros Te rm op lás t icos :i onôme ro s
Compo r t a me n t oMecân i c o
Efeito de “amarra” conseguido pela atração entreos fortes dipolos de ligações iônicas.
Material não é um plástico rígido porque é umcopolímero aleatório com longos segmentos deetileno (Tg inferior à ambiente)
Copolímero:
85% eti leno15% ácidometacríl ico
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 66/79
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
69
E las tôm eros Te rm op lás t icos :Bo r r a cha SB R
Compo r t a me n t oMecân i c o
Efeito de “amarra” conseguido pelo agrupamentodas rígidas extremidades de poliestireno dascadeias triblocadas estireno-butadieno-estireno
A borracha termofixa vulcanizada Buna-S ou SBR também é um copolímero de estireno e butadieno copolímero aleatório
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 67/79
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
70
Com po rt am en to M ecân ic o :P l ás t i cos
Compo r t a me n t oMecân i c o
Deformação plástica: permanente, irreversívelPeça original
Plásticos AMORFOS (termoplásticos e termofixos): as cadeias não se desenrolam
material resiste à deformação
ruptura com pequena ou nenhuma deformação
Plásticos SEMICRISTALINOS, com Tg< ambiente: a parte amorfa se desenrola pequena deformação
elástica.
material resiste à deformação até ruptura de planosda estrutura cristalina deformação plástica
material rompe após grande deformação
Tracionamento encerrado
Durante tracionamento
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 68/79
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
71
Com po rt am en to M ecân ic o :P l ás t icos Sem icr is t a l ino s
Compo r t a me n t oMecân i c o
Deformação da parte amorfa: pode serparcialmente elástica se tg<tambiente
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 69/79
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
72
Com po rt am en to M ecân ic o :P l ás t icos Sem icr is t a l ino s
Compo r t a me n t oMecân i c o
Deformação da parte cristalina: plástica
Maior resistência
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 70/79
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
73
P lás t i cos Te rm op lás t icos
Compo r t a me n t oMecân i c o
materiais Densidade(g/cm 3)
Pesomolecular
cristalinidade Tg(C°)
Tm(C°)
PEAD 0,94-0,97 105 até 95% -120 135
PEBD 0,92 104-1 06 até 60% -20 120
PP 0,90 104-1 05 60-70% 4-12 165-175
PET 1,33-1,45 4x104 variável 7--74 250-270
POM 1,42 3x104 75% 82 180
PA 6/ 6 1,14 2x104 variável 52 265
PA 6 1,12-1,15 2x104 variável 40 223
PTFE 2,20 105-106 95% 127 327
PVC 1,39 104
-1 05
5-15% -81 273PAN 1,18 105 baixa 105 250
PS 1,04 106 amorfo 100 -
PMMA 1,18 105 -106 amorfo 105 -
PC 1,20 3x104 amorfo 150 -
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 71/79
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
74
• Resinas Fenólicas – Antes da reticulação: oligômeros (PM = 1000)
– Após reticulação: termofixo
– Bakelite, Fórmica, Amberlite: isolamento de materiaiselétricos como caixa de interruptores, pastilhas de freio,engrenagens, etc..
P lá s t ico s Term o f ix os
Compo r t a me n t oMecân i c o
Fenol + Aldeído fórmico em solução de ácido acético =Fenol-Formaldeído
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 72/79
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
75
• Resinas Melamínicas – Antes da reticulação: oligômeros (PM até 3000)
– Após reticulação: termofixo
– Cymel, Melchrome
P lá s t ico s Term o f ix os
Compo r t a me n t oMecân i c o
Melamina + Aldeído fórmicoem solução ácida =
Melamina- Formaldeído
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 73/79
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
76
• Resinas Epoxídicas – Diepóxi + diamina = resina epoxídica
– Antes da reticulação:
• Diepóxi: pré-polímero termoplástico sólido oumonômero líquido
• Diamina: líquido
– Reticulação: reação pela mistura dos dois líquidos
– Após reticulação: termofixo
P lá s t ico s Term o f ix os
Compo r t a me n t oMecân i c o
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 74/79
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
77
P lá s t ico s Term o f ix os
Compo r t a me n t oMecân i c o
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 75/79
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
78
P lá s t ico s Term o f ix os
• Poliuretanos – Plásticos termofixos
• Espuma rígida• Espuma semirígida
• Espuma flexível• Espuma com superfície integral
– Plástico termoplástico – Elastômero
• Reação de polimerização durante amoldagem• RIM moldagem por injeção reativa solados, automotivas
• Extrusão colchõesompo r t a me n t oMecân i c o
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 76/79
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
79
Com po rt am en to M ecân ic o
• Elastômeros• Plásticos
• Fibras• alta orientação molecular• grande resistência à tração• pouca deformação
Compo r t a me n t oMecân i c o
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 77/79
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
80
Com po rt am en to M ecân ic o :F ib ras
Compo r t a me n t oMecân i c o
Fibras PLÁSTICAS: as cadeias não se desenrolam, porque não há o que
ser desenrolado alto nível de orientação molecular
alta resistência à deformação e ruptura por tração materiais: PA, PAN, PET, acetato de celu lose
Fibras ELASTOMÉRICAS: Lycra poliuretano com segmentos rígidos
altamente orientados e segmentos elásticos, cuja Tgestá abaixo da ambiente.
X=40
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 78/79
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
Compo r t a me n t oMecân i c o
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
81
Com po rt am en to Té rm ico eM ecân ic o x P e so M o le cu la r
Compo r t a me n t oMecân i c o
Viscosidade
Resistência àtração e rigidez
Grau de polimerização
Materiais comercializados
Grau de polimerização
Temperatura deescoamento
Distribuição de peso molecular:
também modifica as propriedades do material
Exemplo: em polímeros com uma distribuição larga,as moléculas menores tendem a facilitar a translaçãodas maiores, ou seja, facilitam o escoamento
Viscosidade resistência ao escoamento
Tecnologia de Polimerização
5/10/2018 Apresentacao Teorica de Polimeros 2 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/apresentacao-teorica-de-polimeros-2 79/79
C lass i f i cação
Mor fo l og i a
Compo r t a me n t oTé rm i co
In t r odução eConce i tos
Peso M o l e cu l a r
ForçasIn te rmo lecu l a res
Ad i t i vos
• Modificam propriedades ecomportamento do polímero
• Polímero(s) + aditivo = COMPOSTO• Principais aditivos:
– Pigmentos – Plastificantes – Lubrificantes – Atioxidantes
– Fotoestabilizantes (anti UV) – Retardantes de chama – Antiestáticos – Cargas minerais talco, mica , sílica– Reforços estruturais fibras