POLÍMEROS. Prof. Roberto Monteiro de Barros Filho. Roberto Monteiro de Barros Filho

Transcrição

1 POLÍMEROS Prof.

2 Macromoléculas Moléculas grandes contendo um número de átomos encadeados superior a uma centena e podendo atingir valor ilimitado, podendo ou não ter unidades químicas repetidas

3 Polímeros Moléculas relativamente grandes, de pesos moleculares l da ordem de 10 3 a 10 6 em cuja estrutura se encontram repetidas unidades químicas simples conhecidas como meros. O número de meros da cadeia polimérica é denominado grau de polimerização

4 Monômero Moléculas menores, mais simples, de baixo peso molecular, que reagem para formar as cadeias poliméricas. POLIMERIZAÇÃO Reação química que dá origem ao polímero.

5 Nomenclatura de polímeros prefixo poli + monômero

6 Principais Grupos Funcionais e Substâncias Químicas envolvidas na nomenclatura de Polímeros

7 Tipos possíveis de cadeias poliméricas (Homopolímeros)

8 Tipos possíveis de cadeias poliméricas (Copolímeros)

9 Classificação dos polímeros

10 Polímeros Plásticos - Borrachas - Fibras (polímeros de interesse industrial) Os polímeros sintéticos são sintetizados quimicamente, em geral, de produtos derivados do petróleo Podem oferecer uma infinidade de desenhos possíveis São projetados para atender cada aplicação requerida O tamanho e a composição química podem ser manipulados a fim de criar propriedades para quase todas as funções

11 Plásticos O termo plástico vem do grego, e significa ifi adequado d à moldagem. Plásticos embora sólidos à temperatura ambiente em seu estado final, em algum estágio de seu processamento, tornam-se fluidos e possíveis de serem moldados, por ação isolada ou conjunta de calor e pressão.

12 Plásticos Termoplástico: são polímeros que podem ser fundidos e solidificados repetidas vezes sem modificação significativa nas propriedades básicas, nesta classe estão o PE, PP, PS, PVC, PC. Termorrígido: são polímeros que depois do processo de cura (ligações cruzadas) não podem ser fundidos ou dissolvidos sem que ocorra degradação química. Também são conhecidos como termofixos ou termoestáveis. Ex: Baquelite,,poliéster insaturado, borracha vulcanizada, poliuretano, etc.

13 Polietileno-PEPE Polietileno é, provavelmente, o plástico mais usado no dia-a-dia Tem uma estrutura muito simples, a mais simples de todos os polímeros comerciais Algumas vezes sua estrutura se torna um pouco mais complicada: Às vezes, alguns átomos de carbono, ao invés de ter átomos de hidrogênio ligados a eles, têm longas cadeias de PE ligadas a eles. São chamados ramificados ou PEBD. Quando não existem ramificações, são chamados de lineares ou PEAD. PE linear é muito mais forte do que o PE ramificado, mas o ramificado é mais barato e mais fácil de sintetizar.

14 Polipropileno-PPPP Pli Polipropileno il é um dos mais versáteis áti polímeros que existem. it Podem ser usados como plásticos e como fibras Plásticos: embalagem de alimentos que são levadas a lavalouças (podem ser usadas pois não fundem abaixo de 160 o C) Fibras: carpets de uso externo/interno (funcionam bem quando feitos de PP porque são fáceis de colorir e porque não absorvem água)

15 Poliestireno-PSPS PS é um dos componentes de uma borracha rígida chamada SBS poli(estireno-butadieno-estireno): termoplástico elastomérico A combinação de copolímeros em bloco possibilita a construção de polímeros com diferentes propriedades PS é um polímero rígido e barato e provavelmente apenas o PE é mais usado no nosso dia-a-dia EPS - Poliestireno Expandido (Isopor ),

16 Poli(metacrilato de metila)-pmma Utilizado, entre outras coisas, em substituição ao vidro em janelas de segurança PMMA é mais transparente que o vidro. Quando janelas de vidro são feitas com espessura elevada, torna-se difícil enxergar através delas. Janelas de PMMA podem ser feitas com 33cm de espessura e ainda assim são perfeitamente transparentes. Portanto, o PMMA um material perfeito para fazer largos aquários, ái cujas janelas devem ser grossas o suficiente fii para conter a alta pressão de milhões de galões de água.

17 Poli(cloreto de vinila)-pvc PVC é útil porque resiste a duas coisas: fogo e água Inicialmente a síntese do PVC foi patenteada na Alemanha mas como eles não conseguiram descobrir uma utilização para a nova descoberta, em 1925 sua patente expirou. Em 1926 pesquisadores americanos, trabalhando independentemente, inventaram o PVC e primeiramente o utilizaram em cortinas para chuveiro. Posteriormente milhares de aplicações forma descobertas.

18 Poli(tereftalato de etileno) - PET PET pode ser utilizado como plástico ou fibra. As cargas positivas e negativas dos diferentes grupos éster da cadeia do PET são atraídas uma em direção a outra.esta é a razão do alinhamento das cadeias em forma organizada, responsável pela força das fibras formadas. A reutilização da garrafa de PET pode se tornar um problema devido a dificuldade na esterilização do material, pois o polímero não suportaria as altas temperaturas utilizadas Uma alternativa seria utilizar uma mistura de PET com PEN poli(naftalato de etileno). A mistura obtida pode suportar o processo de esterilização.

19 Policarbonato-PCPC PC obtido a partir dos monômeros bisfenol A e fosgênio apresenta características de um material termoplástico PC podem formar ligações cruzadas tornando o polímero um material com características termorrígidas Essas ligações cruzadas tornam o polímero muito forte, ou seja, um material com maior resistência a ruptura do que o vidro e por isso utilizado na fabricação de lentes óticas (material mais leve e com maior índice de refração)

20 Poliamida - Nylon Nylon primeira i fibra completamente lt t sintética, foi desenvolvida em meados da década de 1930 nos laboratórios da Du Pont. Poliamida que lembra um poliéster, mas resulta de uma reação entre grupos NH 2 (no lugar de OH) e carboxilas O átomo de hidrogênio a mais nessa substituição permite a formação de MEV - Seção da fibra do Nylon pontes de hidrogênio que dão resistência mecânica ao material

21 Borrachas A borracha é um exemplo de um elastômero, um polímero elástico. A borracha natural é obtida comercialmente do látex coagulado da Hevea brasiliensis. É dura e quebradiça quando fria e pegajosa quando quente. Suas propriedades elásticas são mais eficientes se a borracha for moldada d na forma desejada e depois aquecida com enxofre (Vulcanização). EX: poli-cis- isopreno natural (NR), BR, SBR, NBR, EVA, Neoprene, etc. Látex da seringueira i

22 Fibras São estruturas que apresentam comprimento muito elevado em relação ao diâmetro médio da seção transversal. Devido à composição alguns polímeros podem ser obtidos sob esta forma. Ex: Poliamida,Poliéster, etc.

23 MEV O que éi isto?

24 Polímeros Naturais O cabelo, a lã e a seda são Polipeptídeos, isto é, compostos cuja característica é a unidade de repetição CO-NH-C-, C com vários grupos pendurados no segundo átomo de carbono. Eles são a versão natural do nylon. Polipeptídeos - proteínas (lã e seda)

25 Polipeptídeo

26 Fio de cabelo Sem condicionador Com condicionador Esquema do fio de cabelo

27 Fibra de lã MEV da fibra de lã.

28 Cadeias polipeptídicas (seda)

29 TEIA DE ARANHA

30 TEIA DE ARANHA MEV da fiandeira da aranha e da seda extrudada. Versão industrial da fiandeira da aranha.

31 Polissacarídeos Amido, glicose, celulose etc Tal como as proteínas, amido e celulose são polímeros naturais; a unidade que neles se repete é a glicose ou uma outra molécula similar. Amido é comestível; a celulose não, mas tem função estruturaleéasubstânciaorgânicamaisabundantesobre a Terra. Ambos são exemplos de carboidratos.

32 Amido (polímeros de glicose: amilose e amilopectina)

33 Propriedades dos polímeros Por serem produzidos como plásticos, borrachas e fibras, apresentam propriedades diversificadas. Propriedades Fisico-químicas Permeabilidade a gases e vapores

34 Propriedades Químicas As propriedades d químicas mais importantes dos materiais i poliméricos relacionadas às suas aplicações: Resistência à oxidação Resistência ao calor Resistência às radiações ultravioleta Resistência à água Resistência a ácidos e bases Resistência a solventes e reagentes Inflamabilidade

35 Tensão X Deformação

36 Técnicas de Processamento de Polímeros Os materiais poliméricos são hoje utilizados para a produção de uma gama variada de artigos de forma geométrica variada, suprindo requisitos funcionais os mais diversos de uma maneira eficaz e econômica. Para que a substituição de materiais convencionais por polímeros seja bem sucedida, é necessário que a concepção dos produtos se faça com critério e experiência. Três elementos são participantes do processo de concepção e materialização do projeto adequado de uma peça ou produto em material polimérico: o projetista do projeto, o especialista de manufatura em polímeros e o especialista em materiais.

37 A concepção de peças em plásticos Ao projetista do produto competem as decisões que dizem respeito as atividades dos Designers, englobando aspectos como forma, função e dimensões. Ele deverá conhecer as condições de uso desse produto: os esforços a que estará sujeito, o ambiente em que irá atuar. (seleção do material). Ao especialista em materiais compete fornecer informações sobre o material selecionado, ou oferecer alternativas mais vantajosas, tanto do ponto de vista do desempenho em serviço, quanto de aspectos de moldagem. O especialista em manufatura deverá ter um conhecimento amplo dos processos de moldagem e de problemas de ferramentaria. Cabe-lhe orientar o projetista do produto sobre aspectos técnicos de moldagem: como viabilizar a moldagem de formas geométricas complexas e os reflexos de uma concepção arrojada sobre os custos do processo.

38 Processos de transformação Ij Injeção Extrusão Coextrusão Laminação Revestimento Moldagem por Sopro Moldagem por Compressão Cl Calandragem Rotomoldagem (vazamento)

39 Injeção jç

40 Extrusão

41 Coextrusão

42 Coextrusão

43 Extrusão de filmes

44 Moldagem por sopro

45 Calandragem

46 Revestimento em leito fluidizado

47 Rotomoldagem