O que são Polímeros?
Polímeros são macromoléculas compostas pela repetição de uma unidade básica,
chamada mero.
O que são Polímeros?Por exemplo, o Polietileno (PE), produzido a partir do monômero etileno (ou eteno), é composto pela repetição
de milhares de unidades (meros) -(CH2-CH2)- :
Onde n (Grau de Polimerização) normalmente é superior a 10.000. Ou seja, uma molécula de polietileno é
constituída da repetição de 10.000 ou mais unidades -(CH2-CH2)-.
Porque os polímeros são tão interessantes?
• Leveza• Flexibilidade• Baixas Temperaturas de Processamento.• Ajuste Fino de Propriedades através de Aditivação
• Baixas Condutividades Elétrica e Térmica
• Maior Resistência a Corrosão • Porosidade
• Reciclabilidade • Alta resistência ao impacto
Cronologia da Tecnologia dos Polímeros 1ª Fase - Polímeros, Materiais Naturais
Por que os polímeros demoraram tanto a surgir, viabilizando-se
comercialmente apenas nos últimos 50 anos?
Polímeros são compostos orgânicos, ou seja, baseados em átomos de carbono, produzidos por reações
químicas de grau relativamente alto de sofisticação.
Cronologia da Tecnologia dos Polímeros 1ª Fase - Polímeros, Materiais Naturais
Por isso, até o século passado, os principais materiais estudados eram:
a borracha, a goma-laca e a gutta-percha, extraídos de vegetais.
Por volta de 1860, já havia a moldagem industrial de plásticos naturais reforçados com fibras, como a
goma-laca e a gutta-percha.
Cronologia da Tecnologia dos Polímeros2ª Fase - Polímeros Naturais Modificados
• 1828: WOHLER (Alemanha) sintetiza uréia em laboratório, derrubando a teoria da Força Vital. Com isto, as pesquisas sobre química orgânica se multiplicam, criando a base para o desenvolvimento dos materiais poliméricos, através da alteração de polímeros naturais de modo a torná-los mais adequados a certas aplicações.
• 1839: GOODYEAR (E.U.A.) descobre a vulcanização da borracha natural.
Cronologia da Tecnologia dos Polímeros2ª Fase - Polímeros Naturais e Modificados
• 1835-1900: Grande progresso no desenvolvimento de derivados de celulose, tais como o nitrato de celulose (nitrocelulose), celulóide (nitrocelulose plastificada com cânfora) e fibras de viscose.
• 1910: Começa a funcionar a primeira fábrica de rayon nos E.U.A.
• 1924: Surgem as fibras de acetato de celulose.
Cronologia da Tecnologia dos Polímeros3ª Fase - Polímeros Sintéticos
• 1838: REGNAULT (França) polimeriza o cloreto de vinila (PVC) com auxílio da luz do sol. O PVC se tornaria comercial apenas em 1927.
• 1898: EINHORN & BISCHOFF descobrem, sem querer, o policarbonato. Esse material só voltou a ser desenvolvido em 1950.
• 1907: BAEKELAND (E.U.A.) sintetiza resinas de fenol-formaldeído
(baquelite). É o primeiro plástico totalmente sintético que surge em escala comercial
Cronologia da Tecnologia dos Polímeros3ª Fase - Polímeros Sintéticos
• 1924: STAUDINGER desvenda as estruturas do polietileno e da borracha natural.
• 1928: CAROTHERS (Du Pont) & FLORY sintetizam o neoprene, os poliésteres e as poliamidas.
• Anos 50: ZIEGLER & NATTA desenvolvem catalisadores eficientes
para polimerização por adição, permitindo um grande incremento da produção de PE, PP, POM, PET, PC e copolímeros.
Classificação dos Polímeros
• Classificação Quanto ao Tipo de Estrutura Química
• Classificação Quanto às Características de Fusibilidade
• Classificação Quanto ao Comportamento Mecânico
• Classificação Quanto à Escala de Fabricação
• Classificação Quanto ao Tipo de Aplicação
Classificação Quanto ao Tipo de Estrutura Química
A composição de um polímero pode apresentar apenas um único tipo de mero (cadeia homogênea) ou dois
ou mais meros (cadeia heterogênea)
Quando a cadeia é homogênea, diz-se que o polímero é um homopolímero, caso a cadeia seja
heterogênea, o polímero é designado copolímero.
Homopolímero É o polímero constituído por apenas um tipo de unidade estrutural repetida. Ex.:
Polietileno, poliestireno, poliacrilonitrila, poli(acetato de vinila)
Se considerarmos A como o mero presente em um
homopolímero, sua estrutura será:
~ A - A - A - A - A - A ~
CopolímeroÉ o polímero formado por dois ou mais tipos de meros. Ex.: SAN, NBR,
SBR
Os copolímeros podem ser divididos em:
• Copolímeros estatísticos (ou randômicos)• Copolímeros alternados• Copolímeros em bloco• Copolímeros grafitizados (ou enxertados)
Copolímeros Estatísticos ou Randômicos
Nestes copolímerosos meros estão
dispostos de forma desordenada na
cadeia do polímero
~ A - A - B - A - B - B ~
Copolímeros Alternados
Nestes copolímeros os meros estão
ordenados de forma alternada na cadeia
do polímero
~ A - B - A - B - A - B ~
Copolímeros em Bloco
O copolímero é formado por
sequências de meros iguais de
comprimentos variáveis
~ A - A - B - B - B - A - A ~
Copolímeros Graftizados ou Enxertados
A cadeia principal do copolímero é formada por um tipo de unidade
repetida, enquanto o outro mero forma a cadeia lateral
(enxertada)
~ A – A – A – A – A – A ~ B B B B B B
Propriedades e Aplicações dos Termoplásticos e Termorrígidos
Polipropileno - PP
• Monômero : H2C=CHCH3 Propileno (gás)
• Polímero: -(H2C-CHCH3)n- Polipropileno
• Densidade: 0,90 a 0,92 g/cm3
• Espessura: 0,3mm a 20mm
Polipropileno - PP• Características:
– Resistência química a ácidos,álcalis,graxas,óleos;– Alta resistência a abrasão;– Peso específico baixo;– Atóxico;– Absorve pouco a umidade;– Baixo custo;– Fácil moldagem e coloração;– Alta resistência a fratura por flexão ou fadiga;– Boa resistência ao impacto acima de 150oC;– Boa estabilidade térmica;– Sensibilidade a agentes de oxidação e a luz UV
Polipropileno - PP• Aplicações:
– Pára-choques de automóveis– Brinquedos– Recipientes para alimentos– Tubos para cargas de caneta– Peças de interior de automóveis
Polipropileno - PP
Poliestireno - PS
• Monômero : H2C=CHC6H5 Estireno (líquido)
• Polímero : -(H2C=CHC6H5)n Poliestireno
• Densidade : 1,04 a 1,07 g/cm3
• Espessura : 0,14mm a 10mm
Poliestireno - PS• Aplicações:
– PS cristal: amorfo, duro, com brilho e elevado índice de refração. Usado em artigos de baixo custo.
– PS resistente ao calor: difícil processamento. Usado em gabinetes de rádio e TV, grades de ar condicionado, ventiladores e exaustores, eletrodomésticos.
– PS de alto impacto: contém borracha. Usado para gavetas de geladeira e brinquedos.
– PS expandido: é conhecido como isopor. Usado como protetor de equipamentos, isolante térmico, pranchas de flutuação, geladeiras isotérmicas.
Poliestireno - PS
Polietileno - PE
• Monômero : H2C-CH2 Etileno (gás)
• Polímero: -(CH2-CH2)n Polietileno
• Densidade : 0,94 a 0,98 g/cm3
• Espessura: 0,3mm a 20mm
Polietileno - PE• Aplicações:
– Objetos de uso doméstico;– Embalagens;– Revestimento de frigorífico;– Material hospitalar;– Brinquedos;– Peças automobilísticas;– Garrafas flexíveis
Polietileno - PE
Poli (cloreto de vinila) - PVC
• Monômero : H2C=CHCl Cloreto de vinila (gás)
• Polímero : -(CH2 – CHCl)n Poli (cloreto de vinila)
• Densidade : 1,4 g/cm3
Poli (cloreto de vinila) - PVC• Características:
– Resistente à ação de fungos, bactérias, insetos e roedores; – Resistente à maioria dos reagentes químicos; – Bom isolante térmico, elétrico e acústico;– Impermeável a gases e líquidos;– Resistente a intempéries;– Durável;– Não propaga chamas;– Baixo custo
Poli (cloreto de vinila) - PVC• Aplicações:
– PVC rígido: duro e tenaz. Usado em tubos, carcaças de utensílios domésticos, baterias, instalações elétricas, cartões de crédito, construção civil
– PVC flexível: revestimento de fios e cabos elétricos, cortinas de banheiro, bandejas, cintos, mangueiras de jardim, artigos infláveis, garrafas de água mineral, frascos de cosméticos.
– PVC de alto impacto: utilizado em exteriores como perfis de janelas, pavimentos, revestimentos de fachadas
Poli(cloreto de vinila) - PVC
Poli(tetrafluoretileno) - PTFE
• Características:– Boa resistência mecânica, térmica e química;– Fácil reciclabilidade;– Baixo coeficiente de fricção;– Baixa aderência;– Boa resistência ao impacto
Poli(tetrafluoretileno) - PTFE• Aplicações:
– Garrafas para óles vegetais e produtos de limpeza;– Na forma de fibras(roupas) não amassa e tem lavagem e
secagem rápidas;– Películas cinematográficas;– Fitas magnéticas;– Filmes;– Placas para radiografia;– Carburadores e componentes elétricos de carros
Poli(tetrafluoretileno) - PTFE
Poli(metacrilato de metila) - PMMA
• Características: – Semelhante ao vidro;– Conhecido como acrílico;– Propriedades mecânicas boas;– Resistência ao impacto boa;– Resistência a intempéries elevada;– Tranparente
Polimetacrilato de metila - PMMA
• Aplicações:– Painéis;– Letreiros;– Vidraças;– Fibras ópticas;– Visores;– Lentes;– Vidros de relógio
Poli(metacrilato de metila) - PMMA
Policarbonato - PC• Características:
– Semelhante ao vidro (transparência);– Excelente resistência ao impacto;– Excelente propriedades mecânicas;– Boa estabilidade dimensional;– Resistência a intempéries;– Resistência a chama;– Bom isolamento térmico;– Boa usinabilidade
Policarbonato - PC• Aplicações:
– Compact-Discs(CD´s)– Janelas de segurança;– Óculos de segurança;– Bandejas, jarros de água, tigelas, frascos;– Escudos de proteção;– Aquários;– Garrafas retornáveis;– Visores de máquinas
Policarbonato - PC
Copolímero Acrilonitrila-butadieno-estireno - ABS
• Aplicações:– Cartões telefônicos;– Malas de viagem;– Capacetes;– Brinquedos;– Peças automobilísticas
Acrilonitrila-butadieno-estireno ABS
Poliamidas - Nylon
• Características:– Boas propriedades mecânicas;– Resistente a abrasivos;– Baixo coeficiente de atrito;– Absorve água e outros líquidos
Poliamidas - Nylon
Resinas Fenólicas - Termorrígidos• Laminado Industrial Termofixo , obtido da combinação de
tecidos de algodão ou papéis especiais com resinas do tipo Fenólica. O resultado desta combinação é um produto que pode ser fornecido de várias formas: chapas , tarugos, tubos , peças usinadas e moldadas em geral
Resinas Fenólicas - Termorrígidos
• Baixo peso específico : 1,3 - 1,4; • Baixo coeficiente de atrito : normal 0,22 / grafitado 0,07; • Resistente a altas temperaturas (até 150oC); • Excelente resistência mecânica; • Baixa absorção de água; • Resistente a óleos e graxas minerais; • Isolante elétrico;• Fácil de ser trabalhado;• Resistente a água do mar; • Resistente a agentes corrosivos (ácidos);• Estabilidade dimensional
Resinas Fenólicas - Termorrígidos• Aplicações:
– buchas, mancais, polias, guias para laminadores, flanges etc.
– peças frezadas torneadas , plainadas , furadas tais como : engrenagens(modulo 2 - 5 ), anéis de vedação , polias , etc.
– mini-engrenagens, palhetas para bombas de vácuo, etc..– Alongamento para motores;– telefones;– Instalações elétricas
Resinas Fenólicas - Termorrígidos
Produtos:
Epoxis - Termorrígidos– Automotiva – Embalagens de bebidas e alimentos (enlatados) – Construção civil (revestimentos de pisos, adesivos) – Naval e Nautico – Eletrodomésticos – Autopeças – Eletroeletrônicos – Manutenção anti-corrosiva – Móveis – Transformadores de distribuição – Buchas Isoladoras, Disjuntores – Transformadores de medição de corrente e potencial
Epoxis - Termorrígidos
Produtos:
Poliésteres - Termorrígidos
– Alta resistência mecânica;– Alta resistência elétrica;– Estabilidade dimensional;– Resistência ao UV;– Auto-extinção;– Resistência química;– Resistência a temperatura
Poliésteres - Termofixos
– Chaveiros, Crachás, Placas Indicativas;– Relógios;– Eletro-eletrônicos;– Automobilístico;– Móveis escolares;– Capacetes
Características próprias das Macromoléculas
Emaranhamento de cadeias
Grande somatória de forças intermoleculares
Baixa velocidade de deslocamento
Distribuição de Massa Molar
Distribuição de Massa Molar
Polímeros Não Lineares Cadeias ramificadas Cadeias
entrecruzadas
Polímeros Não Lineares Cadeias micelares Dendrímeros
Vulcanização: Um exemplo de reticulação de polímeros
A Transição Vítrea
A Transição Vítrea
Cristalinidade em Polímeros
Cristalinidade em Polímeros
Cristalinidade em Polímeros
Cristalinidade em Polímeros
Cristalinidade em Polímeros
Cristalinidade em Polímeros
Taticidade
Taticidade
Fibras
Elastômeros Termoplásticos
• Ionômeros
Elastômeros Termoplásticos
• Copolímeros Bloco
Elastômeros Termoplásticos