Estruturas de polímeros

Transcrição

1 Estruturas de polímeros 1

2 Propriedade PEBD PELBD PEAD T fusão (K) >130 Dendidade (g/cm 3 ) Resistência a tração (MPa) 2

3 Fatores que influem nas propriedades p de polímeros Massa molar e distribuição de massa molar Conformação Se refere aos diferentes arranjos dos átomos da cadeia no espaço que podem acontecer por rotações das moléculas Configuração Se refere a organização dos átomos ao longo da cadeia. Uma cadeia pode passar de uma configuração a outra somente por quebra de ligações químicas Isômeros São moléculas de mesma fórmula química mas que tem configuração ou conformação diferente 3

4 Fatores que influem nas propriedades p de polímeros Configuração das cadeias: Encadeamento das unidades monoméricas: cabeça-cauda, cabeçacabeça, cauda-cauda, ou misto: : 4

5 Conformação Se refere aos diferentes arranjos dos átomos da cadeia no espaço, que podem acontecer por rotações de ligação simples das moléculas c3 c4 c2 c1 Mantidos: distância da ligação (1,54Å) e o ângulo de ligação (109º28 ), C4 pode variar sua posição na cadeia. 5

6 Conformação Rotação de ligação simples muda distancia entre átomos vizinhos e interação entre eles Diferentes conformações diferença na energia potencial da molécula Tipos de conformação: anti (trans); eclipsada (cis); gauche (+ ou -) Trans ( =180º) Eclipsada (instável) 6

7 Para o butano Conformação Gauche ( =60º e -60º) Trans ( =π) Eclipsada J.M.G. Cowie, Polymer Chemistry and Physics of Modern Materials; 2nd Edition, Blackie Academic and Professional

8 Conformação Zig-zag planar (toda trans) estável Polietileno (sindiotático) Hélice (g e t) Ex. Polímero com substituinte grande William D Callister, Material Science and Engineering, Wiley and Sons,

9 Conformação Zig-zag planar (toda trans) estável gauche (ng/nt )= 2 exp(- /kt) Número de estados trans (nt) e gauche (ng); K = cte de Boltzmann; = diferença de energia entre 2 mínimos Ex: PE = 3,34kJ/mol, T=100; 200 e 300K (ng/nt) = 0,036; 0,264; 0,524 E = barreira de energia potencial=16,7kj/mol (PE) 9

10 Isômeros São moléculas de mesma fórmula química mas que tem configuração ou conformação diferente Tipos de Isomeria: Arquitetura: Orientação Geométrica Configuração 10

11 De arquitetura Monômero: C 2 H 4 O, com arranjo diferente (-CH 2 -CH 2 -O-) poli(oxi etileno) Tg= 206K utilizado na indústria farmacêutica M w < PEG e > PEO (-CH 2 -CH-) poli(álcool vinílico) Tg=358K OH polímero com impermeabilidade a solventes (embalagens) e tintas (com vinil acetato) (-CH-O-) CH 3 poli(acetaldeído) Tg=243K Propriedades de elastômero accelrys.com/.../archive/studies/helsinki.ht ml 11

12 De orientação Configuração cabeça-cabeça ou cabeça-cauda: Durante polimerização em cadeia, radical ataca monômero e 2 tipos de adição podem ser realizadas R* + H 2 C=CH RCH 2 -CH* ou RCH-CH 2 * X X X -CH 2 -CH-CH 2 -CH-CH 2 -CH 2 -CH- X X X CH 2 -CH-CH-CH 2 -CH 2 -CH-CH-CH 2 -CH 2 -CH- X X X X X 12

13 Isomeria geométrica Para polímeros com ligação dupla: a conformação não pode ser desfeita pois não há rotação a partir de ligação dupla. Cis = mesmo lado Trans = lados opostos Cristalinidade baixa Tg =165K Tm=301K Cristalinida de mais alta Tg =255K Tm=347K A borracha natural é o poliisopreno cis: baixa cristalinidade e pode ser facilmente vulcanizada. Pode ser sintetizada. Usado na fabricação de carcaças de pneus. 13

14 Isomeria configuracional Para moléculas l que possuem carbono assimétrico (centro assimétrico) Taticidade: regularidade na colocação de grupos laterais (polímero com encadeamento cabeça-cauda) cauda) Isotático: grupos laterais dispostos do mesmo lado. Sindiotático: grupos laterais dispostos do lado alternado. Atático: não há regularidade na disposição. 14

15 Referências J.M.G. Cowie: Polymers: Chemistry and Physics of Modern Materials, 2nd edition,1991, Blackie Academic and Professional. L. H. Sperling Introduction to Physical Polymer Science 2ndEdition1992, JohnWiley andsons, New York Ciência dos polímeros: um texto básico para tecnólogos e engenheiros, Sebastião V. Canevarolo Jr., Editora Artliber, 2º edição,