Química de Polímeros LOM3058 PROF. FÁBIO HERBST FLORENZANO
Estrutura da disciplina Aulas Expositivas Listas de Exercícios Provas teóricas Apoio didático por meio do STOA
Avaliação Provas teóricas (26/4 e 21/6). Média = (P1 + P2)/2 Entrega das listas (facultativa) e outras atividades: - para quem entregar tudo: Pn=P*0,95+0,05; para quem não entregar, ou entrega insuficiente: Pn=P - recuperação prevista para 21/12
Bibliografia Carraher, C.E. Jr. Introduction to Polymer Chemistry 2a. Edição - CRCPress Billmeyer, F.W. Jr. Textbook of Polymer Science 3a. Edição Wiley Interscience Odian, G. Principles of Polymerization, 3rd Edition, New York: WileyInterscience, 1991 Cowie, J.M.G. and Arrighi, V. Polymers: Chemistry and Physics of Modern Materials. 3ª. Edição. CRC Press. Complementares - Canevarolo, S. V. Ciência de Polímeros: um Texto Básico para Engenheiros e Tecnólogos. ArtLiber. 2002 - Mano, E. Introdução a Polímeros. Edgard Blucher. 1985
Cronograma tentativo data 8/3 Atividade Apresentação da Disciplina Química de polímeros: conceitos básicos 15/3 22/3 29/3 5/4 12/4 19/4 26/4 3/5 10/5 17/5 24/5 31/5 7/6 14/6 21/6 19/7 Síntese de Polímeros Policondensações I Policondensações II Poliadições via radical livre I Semana Santa não haverá aulas Poliadições via radical livre II Prova I Poliadições iônicas Copolimerização Polimerização estéreo-específica Polimerização via radical controlada Tipos de Polimerização: batelada, suspensão, emulsão, outras Modificações Químicas em Polímeros Degradação de Polímeros Prova II Data provável para recuperação
Introdução aos Polímeros Orgânicos Algumas definições: - Polímeros: macromoléculas formadas a partir da união de moléculas orgânicas simples (meros) - Monômero: substância, geralmente de baixa massa molar que dá origem ao polímero - Mero ou unidade repetitiva: estrutura química que se repete ao longo da cadeia polimérica - Homopolímeros: polímeros formados por apenas um mero; - Copolímeros: polímeros formados por mais de um mero;
Introdução aos Polímeros Orgânicos Mais algumas definições: - Copolímeros aleatórios ou estatísticos: meros se distribuem aleatoriamente ao longo da cadeia; - copolímeros alternados: meros alternam-se na cadeia; - copolímeros em bloco: os meros estão organizados como blocos homopoliméricos unidos para a formação da cadeia; - outros copolímeros Quanto à arquitetura da cadeia os polímeros podem ser lineares, ramificados ou reticulados.
Introdução aos Polímeros Orgânicos Quanto ao modo de obtenção os polímeros podem ser: - naturais; - semi-sintéticos; - sintéticos; Os sintéticos se subdividem em: - Polímeros de adição: gerados por reações em que não há eliminação de átomos (todos os átomos do monômero presentes no polímeros) - Polímeros de condensação: produzidos por reações que levam à eliminação de moléculas pequenas como a água.
Um pouco de História Borracha Natural Goodyear, 1840 Baquelite Baekeland, 1909 Teoria macromolecular: Staudinger na década de 1920. Nylon 6,6 e Carothers, 1934 Teflon, Kevlar e outros final do século XX
Nomenclatura Nomes derivados dos monômeros Eteno (etileno): polietileno Polipropileno (polipropeno) Poliestireno Poli(ácido metacrílico) monômero com duas palavras Poli(tereftalato de etileno) - idem Nylon 6,6 nomes comuns/comerciais
Síntese de Polímeros: Polímeros de Adição ou Condensação Classificação proposta por Carothers baseada na reação de polimerização que dá origem ao material De adição: produzidos por reações de adição De condensação: produzidos por policondensação, Geralmente os polímeros de adição não apresentam hetero-átomos na cadeia principal. Nas policondensações são eliminadas moléculas pequenas durante a reação Exceções
Polímeros são misturas Há sempre uma distribuição de massas molares
Relação entre a massa molar e propriedades
Propriedades dos materiais poliméricos As propriedades dos materiais poliméricos dependem de, entre outras coisas: Interações entre os grupos presentes nas suas cadeias (forças de London, dipolo-dipolo, ligações de H, etc.). Relacionadas à natureza química dos meros. Presença de ligações cruzadas Massa molar das cadeias (e seu entrelaçamento entanglement) Topologia das cadeias (ramificada, ou não, por exemplo) Taticidade História (térmica, por exemplo) do material Cristalinidade Aditivos (plasticantes, por exemplo) Etc.
Relação estruturapropriedades em Polímeros
Transições típicas temperatura Temperatura de transição vítrea (Tg) o Relaciona-se com a temperatura a partir da qual a parte amorfa do polímero passa a apresentar alguma mobilidade (frequentemente o polímero passa de rígido para borrachoso acima dessa temperatura) Temperatura de fusão (Tm) o O polímero passa a comportar-se como um líquido bastante viscoso acima dessa temperatura (não existe para os polímeros termofixos) Temperatura de cristalização (Tc): o Quando resfriados os polímeros cristalinos e semicristalinos iniciam sua cristalização nessa temperatura (geralmente diferente de Tm)
Taticidade Conforme a configuração de seus carbonos os polímeros podem ser: Atáticos Sindiotáticos Isotáticos A taticidade está relacionada às propriedades físicas dos polímeros
PVC - taticidade
Elastômeros, fibras, plásticos e termofixos De acordo com suas propriedades mecânicas, os materiais poliméricos podem ser divididos em: Elastômeros Fibras Plásticos Termofixos
Objetivos da disciplina Estudar os principais processos de obtenção de materiais poliméricos Relacionar os materiais poliméricos mais comuns à sua obtenção típica Propiciar o entendimento das relações existentes entre a síntese, a estrutura molecular e as propriedades do material Apresentar modificações pós-síntese de materiais poliméricos e processos gerais de degradação de polímeros