CLASSIFICAÇÃO DOS POLÍMEROS

Transcrição

1 CLASSIFICAÇÃO DOS POLÍMEROS Curso: Engenharia Mecânica - Terceiro Semestre Letivo Período: Primeiro Semestre 2010 Carga Horária: 60 horas Docente: Prof. Dr. Wagner M. Pachekoski

2 As formas geralmente utilizadas para classificar os polímeros são: Quanto a sua estrutura química Quanto ao método de preparação Quanto ao comportamento mecânico Quanto ao seu desempenho mecânico

3 CLASSIFICAÇÃO QUANTO À ESTRUTURA QUÍMICA O polímero pode ser classificado através da estrutura química do seu mero. Duas subdivisões são possíveis: Polímeros de cadeia carbônica Polímeros de cadeia heterogênea

4 POLÍMEROS DE CADEIA CARBÔNICA Apresentam somente átomos de carbono na cadeia principal Poliolefinas PE PP Possuem = ligação reativa C-C

5 Polímeros dienos CR Policloropreno BR Polibutadieno NR Borracha Natural

6 Polímeros estirênicos PS SAN

7 Polímeros clorados PVC Força molecular Polímeros fluorados F F PTFE C F C F n Força molecular

8 Polímeros acrílicos PMMA

9 POLÍMEROS DE CADEIA HETEROGÊNEA São polímeros que apresentam além do carbono, outros átomos na cadeia principal Poliésteres Grupo éster PBT PET

10 Policarbonato PC Poliuretano PU

11 Poliamidas H O PA 6 N C n Ligação amida PA66 H N N H O C C O n

12 Siliconas SILICONE Variável

13 CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO MÉTODO DE PREPARAÇÃO Com relação a esta classificação os polímeros podem ser subdivididos em duas grandes classes: Polímeros de adição Polímeros de condensação

14 POLÍMEROS DE ADIÇÃO São aqueles em que durante a sua formação (reação dos monômeros) não há perda de massa na forma de compostos de baixo peso molecular. Ex.: polietilenos (PE), polipropilenos (PP), policloreto de vinila (PVC), poli(metil metacrilato) (PMMA)

15 POLÍMEROS DE CONDENSAÇÃO Originados de reação de dois grupos funcionais reativos com eliminação de moléculas de baixo peso molecular (água, amônio, HCl, etc.) Ex.: nylons e poliésteres

16 Reação de polimerização de etileno glicol + ácido tereftálico produzindo polietileno tereftalato (PET). O O nho CH 2 CH 2 OH + nho C C OH etileno glicol ácido tereftálico O O H CH 2 CH 2 O C C polietileno tereftalato OH n + (2n - 1)H 2 O

17 CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO COMPORTAMENTO MECÂNICO Os polímeros podem ser classificados, quanto ao comportamento mecânico em: Plástico Fibras Elastômero

18 PLÁSTICO Um material sólido na temperatura ambiente

19 Termoplástico PLÁSTICO Termofixo

20 TERMOPLÁSTICOS Polímeros que sob efeito da temperatura amolecem e fluem, retirada e temperatura se solidificam, repetidas vezes. São solúveis e possuem cadeia linear ou ramificada. Ex: PE, PP, PVC

21 TERMOFIXO São polímeros que sob determinadas condições de temperatura e pressão reagem quimicamente formando ligações cruzadas entre cadeias e se solidificam. Posterior aquecimento e pressão não levam o polímero à fusão. Ex: baquelite, époxi (araldite)

22 FIBRAS Termoplástico orientado (com sentido longitudianal dito eixo principal de fibra). A orientação das cadeias e dos cristais, feita de modo forçado durante a fiação, aumenta a resistência mecânica, tornando-os possíveis de serem usados na forma de fios finos. Ex:PAN, Nylons, Poliéster

23 ELASTÔMEROS São polímeros que na temperatura ambiente, podem deformarse no mínimo 2 vezes o seu comprimento inicial, retornando ao comprimento original rapidamente após retirado o esforço. Por isso, os elastômeros normalmente possuem cadeias flexíveis amarradas umas as outras, com uma baixa densidade de ligações cruzadas. Ex:NR, BR, IR

24 ELASTÔMEROS X TERMOFIXOS ELASTÔMEROS = POUCAS LIGAÇÕES CRUZADAS TERMOFIXOS= MUITAS LIGAÇÕES CRUZADAS

25 Termoplásticos Termofixos Elastômeros cadeias lineares ou ramificadas estrutura reticulada reticulações ocasionais amolecem quando aquecidos recicláveis infusíveis e insolúveis grande elasticidade moldados apenas durante a reticulação

26 CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO DESEMPENHO MECÂNICO Esta classificação leva em conta o desempenho mecânico do polímero na sua aplicação ou uso. Neste tipo de classificação os materiais poliméricos podem ser subdivididos em: Termoplásticos convencionais (commodities) Termoplásticos de uso industrial Termoplásticos de engenharia Termoplásticos de alta performance

27 TERMOPLÁSTICOS CONVENCIONAIS (COMMODITIES) São polímeros de baixo custo, baixo nível de exigência mecânica, alta produção, facilidade de processamento, etc. A produção destes termoplásticos corresponde em torno de 70% da produção mundial de polímeros. Ex:Poliolefinas (PE, LDPE, HDPE, PP, PS e o PVC).

28 TERMOPLÁSTICOS DE USO INDUSTRIAL Têm custo maior que os polímeros convencionais, porém, com algumas propriedades um pouco superiores. Nesta classe encontram-se os copolímeros, homopolímeros. Ex: Etileno-acetato de vinila (EVA), estireno-acrilonitrila (SAN), politetrafluoreto de etila (PTFE) e acrílico (PMMA)

29 TERMOPLÁSTICOS DE ENGENHARIA São polímeros usados em situações onde são exigidos resistência mecânica, tenacidade e estabilidade dimensional. São utilizados em peças técnicas (engrenagens, componentes eletrônicos e automobilísticos, etc). Ex:Nylon, PET, PBT, POM, PC, ABS

30 TERMOPLÁSTICOS DE ALTA PERFORMANCE São polímeros que resistem a temperaturas de uso contínuo superiores a 150 C e caracterizados pela presença de grande quantidade de anéis aromáticos na cadeia principal Ex: (polissulfonas, polissulfeto de fenileno PPS), poliimidas (poliimidapoliamida), poliéter-éter-cetona poliéter-éter-cetona (PEEK).

31 TIPOS DE CADEIAS

32 As propriedades físicas dos polímeros são uma função da sua estrutura molecular. Esta estrutura depende, por sua vez, da composição química e da sua arquitetura molecular.

33 TIPOS DE CADEIAS POLIMÉRICAS (a) Cadeia sem ramificações ou linear, (b) Cadeia com ramificações, (c) Cadeia com ligações cruzadas ou reticuladas.

34 CADEIAS LINEARES CADEIA POLIMÉRICA É CONSTITUÍDA APENAS DE UMA CADEIA PRINCIPAL Ex: PEAD, PP,PVC,PS,etc...

35 CADEIAS RAMIFICADAS DA CADEIA PRINCIPAL PARTEM PROLONGAMENTOS (QUE PODEM SER LONGOS QUANTO CURTOS). Ex: PEBD, ABS.

36 O Polipropileno é um polímero ramificado? Justifique sua resposta.

37 CADEIAS COM LIGAÇÕES CRUZADAS (EM REDE) AS CADEIAS POLIMÉRICAS ESTÃO LIGADAS ENTRE SI, ATRAVÉS DE SEGMENTOS DE CADEIAS LIGADOS POR FORÇAS PRIMÁRIAS FORTES. Ex: Fenolformaldeído

38 As características físicas e as propriedades mecânicas dos polímeros são diretamente influenciadas pelo tipo de cadeia que apresenta o material polimérico. Ilustração esquemática da estrutura de PEBD(a) e PEAD(b).

39 COPOLÍMERO Copolímero é um polímero que apresenta mais de um mero diferente na cadeia polimérica. Ex.: SAN, NBR, SBR, EVA

40 Em função do modo de distribuição dos diferentes meros dentro da cadeia polimérica, pode-se dividir os copolímeros nos seguintes tipo: ALEATÓRIO ALTERNADO EM BLOCO GRAFTIZADO A B

41 COPOLÍMERO ALEATÓRIO As unidades de mero diferentes estão dispersas aleatoriamente ao longo da cadeia A A B A B B B A A -

42 Estireno acrilonitrica- SAN Copolímero aleatório

43 Copolímero de etileno acetato de vinila - EVA H H C C H H Etileno + H H C C H O O C CH 3 Acetato de vinila

44 COPOLÍMERO ALTERNADO As unidades mero alternam as suas posições na cadeia A B A B A B A B A Um dos poucos exemplos é o anidrido maleico estireno,utilizado na produção de plastificantes.

45 EM BLOCO Há a formação de grandes seqüências (blocos) de um dado mero se alternando com outras grandes seqüências do outro mero A A A A A A A B B B B B B B

46 SBS Copolímero em bloco

47 GRAFTIZADO OU ENXERTADO Sobre a cadeia de um homopolímero liga-se covalentemente outra cadeia polimérica.

48 COPOLIMERO GRAFTIZADO HIPS- PSAI POLIBUTADIENO COM ESTIRENO

49 ABS Acrilonitrila- Butadieno - Estireno