Polímeros com Ligações cruzadas

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1 Polímeros com Ligações cruzadas Exemplo: poliisopreno Vulcanização da boracha: aquecimento com enxofre Ligações cruzadas C S S C entre cadeias

2 Organização Molecular Polímero amorfo (geralmente transparentes) Polímero semi-cristalino (mais densos, mais resistentes à deformação e à dissolução, geralmante translúcidos ou opacos)

3 Propriedades Térmicas dos Polímeros Temperatura de Transição Vítrea: T v Característica de polímeros amorfos ou com zonas amorfas V específico Abaixo de Tv o polímero tem um comporamento típico de um vidro: as cadeias perdem liberdade de movimento T v depende: Flexibilidade d da cadeia principal; i Presença de grupos laterias; Peso molecular médio; Velocidade de aquecimentoe Um polímero semicristalino apresenta T v T f T T v típica das zonas amorfas e T f característica das zonas cristalinas

4 Temperaturas de transição vítrea Polímero Estrutura T v / o C Observação Polidimetilsiloxano (PDMS silicone) CH 3 ( Si O ) n 127 Grande flexibilidade da cadeia CH 3 Polietileno l (PE) H H ( C C ) n H H 120 Idem Policloreto de vinilo (PVC) Polistireno (PS) H H ( C C ) n H Cl H H ( C C ) n H Maior volume dos grupos laterias em comparação com PE Maior volume dos grupos laterias em comparação com PVC

5 Temperaturas de transição vítrea Cont. Polímero Estrutura T o v / C Observação Polivinilcarbazole H H ( C C ) n Maior volume dos grupos laterias em H N 280 comparação com PS Polifenilenossulfona O ( S ) n O >500 Extrema rigidez da cadeia

6 Propriedades Mecânicas dos Polímeros Borrachas ou Elastómeros < < T v <T trabalho < Polímero amorfo com < algumas ligações cruzadas < < < < < O mesmo polímero < sujeito a uma tensão o < A densidade de ligações cruzadas < determina a rigidez e o grau < deformação máxima antes da rutura < Removida a tensão, o polímero < regressa à configuração inicial Vulcanização da borracha

7 Propriedades Mecânicas dos Polímeros Fibras Fortes interacções por ligações de hidrogénio entre cadeias Dificuldade de deslizamento das cadeias umas sobre as outras Exemplo: poliamidas Tipicamente duros, fortes, normalmente cristalinos

8 Propriedades ópticas dos Polímeros Polímeros electroluminescentes Diferença de potencial Polímero Luz visível

9 POLÍMEROS ELECTROLUMINESCENTES Eléctrodo metálico Filme de Polímero Eléctrodo transparente Substrato Luz visível

10 POLÍMERO ELECTROLUMINESCENTE (PPV poli(p-fenileno vinileno)

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12 INJECÇÃO DE CARGAS NO POLÍMERO

13 RECOMBINAÇÃO DE CARGAS EXCITÃO LUZ

14 POLÍMEROS DIFERENTES CORES VARIADAS

15 CÉLULAS FOTOVOLTAICAS

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17 Processo Sol-Gel PURPOSE OF WORK POLÍMEROS INORGÂNICOS EXEMPLOS: SiO 2, TiO 2, etc 4 H 2 O Cat. (Hydrólise) Si(OH) 4 4 C 2 H 5 OH Si(OC 2 H 5 ) 4 -TEOS- (SiO) 4 (SiO) 6 2 SiO 2

18 Polímeros inorgânicos densos e leves es pelo processo sol-gel Xerogel Sol Gel fresco Precursor H 2 O co-solvente

19 PROPRIEDADES DOS AEROGÉIS Muito leves Bons isolantes Resistentes, dependendo dos aditivos

20 OF t O Futuro... POLÍMEROS VERDES O Presente...

21 METAIS Baixas E i, baixas E a, logo baixas χ Partilha de e - s entre os átomos de um cristal Propriedades: d elevada densidade; elevada condutividade térmica e eléctrica; ductilidade 1s 1 Hidrogénio i Metalóides 1s 2 1s 2 Metais alcalinos Não metais 1s 2 2s 1 1s 2 2s 2 Metais alcalino terrosos Gases raros 1s 2 2s 2 2p 1 1s 2 2s 2 2p 6 Metais de transição Terras raras [Ne]3s 1 [Ne]3s 2 [Ne]3s 2 3p 1 [Ne]3s 2 3p 6 [Ar]4s 1 [Ar]4s 2 [Ar] 3d 1 4s 2 [Ar] 3d 10 4s 2 [Ar]4s 2 4p 1 [Ar]4s 2 4p 6 [Kr]5s 1 [Kr]5s 2 [Kr] 4d 1 5s 2 [Kr] 4d 10 5s 2 [Kr]5s 2 5p 1 [Kr]5s 2 5p 6 [Xe]6s 1 [Xe]6s 2 [Xe] 5d 1 6s 2 [Xe] 5d 10 6s 2 [Xe]6s 2 6p Rf [Rn]7s 1 [Rn]7s 2 [Rn] 6d 1 7s 2 Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Uub Uut Uuq Uup Uuh [Xe]6s 2 6p 6 6 [Xe]4f 1 5d 1 6s 2 [Xe]4f 14 5d 1 6s 2 7 [Rn]6d 2 7s 2 [Rn]5f 14 6d 1 7s 2

22 Estruturas dos Metais: Modelo das Esferas Rígidas Planos compactos de esferas Arranjo A-B-A Arranjo A-B-C

23 METAIS Estruturas Compactas Estrutura Hexagonal Compacta (HC) Célula unitária: prisma hexagonal Arranjo A, B, A Índice de coordenação: 12 Estrutura Cúbica de Faces Centradas (CFC) Célula unitária: Cubo de faces centradas Arranjo A, B, C A C Índice de coordenação: 12 B A

24 Planos semi-compactos de esferas Arranjo A, A

25 Planos semi-compactos de esferas Arranjo A, B, A 109º 28

26 Estruturas Semicompactas Estrutura Cúbica Simples (CS) Célula unitária: Cubo simples Arranjo A, A Índice de coordenação: 6 Estrutura Cúbica de Corpo Centrado (CCC) Célula l unitária: i Cubo de corpo centrado 109 o o 32 Índice de coordenação: 8 Arranjo A, B, A

27 Interstícios Tetraédricos e Octaédricos Localização dos interstícios numa estrutura CFC: Nº interstícios tetraédricos p/ cél.unit.: 8 = 2 Nº de átomos p/ c.u. Nº interstícios octaédricos p/ cél.unit.: 112x1/4 = 4 = Nº de átomos p/ c.u.

28 Polímeros SUMÁRIO 12 Polímeros Amorfos. Temperatura de Transição Vítrea Polímeros Semi-cristalinos. Temperatura de Fusão Variação do Volume Específico com a Temperatura Relação entre Estrutura e Propriedades dos polímeros Propriedades Mecânicas dos Polímeros - Elastómeros -Fibras - Fibras de carbono Propriedades Eléctricas e Ópticas dos Polímeros. LEDs Aplicações Polímeros inorgânicos

29 SUMÁRIO 12 Cont. Metais Propriedades Gerais dos Metais Estruturas Cristalinas dos Metais Estruturas Compactas - Empacotamentos ABA e ABC - Estruturas HC e CFC - Células Unitárias e Índices de Coordenação Estruturas Semi Compactas - Estruturas CS e CCC - Células Unitárias e Índices de Coordenação Interstícios de Rede nas Células Compactas - Octaédricos e Tetraédricos