Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri Bacharelado em Ciência e Tecnologia Teófilo Otoni - MG Prof a. Dr a. Flaviana Tavares Vieira Tópicos : -Estrutura, composição, características. -Aplicações e processamento. -Tecnologias associadas às aplicações industriais. 1
Polímeros Naturais *Derivados de plantas e animais: polissacarídeos, proteínas, ácidos nucléicos, algodão, lã, cabelo, unha, couro, seda, chifre, borracha de seringueira, celulose, amido, Polímeros Sintéticos *Nylon, poliestireno, PVC, PET, *Propriedades podem ser alteradas superiores às dos materiais naturais. a ponto de serem Variedade de Propriedades Rígidos, tenazes, flexíveis, macios, elastoméricos, líquidos. Transparentes, opacos, translúcidos, coloridos, fluorescentes. Isolantes, condutores elétricos, eletroluminescentes. Hidrofílicos e hidrofóbicos. Biocompatíveis. Biodegradáveis. Leves 2
CONCEITOS FUNDAMENTAIS: *Polímero (do grego polys, muitos e meros, partes ) *A expressão foi criada por J.J.Berzelius em 1827. Os polímeros são moléculas constituídas de muitas moléculas menores com baixa massa molar (monômeros). Materiais poliméricos: são constituídos por macromoléculas, onda cada cadeia polimérica tem massa molecular média de 10.000 a mais de 1.000.000 g/mol -Monômeros são compostos químicos que reagem para formar polímeros. -A reação química que conduz à formação de polímeros é a polimerização. -A maioria dos polímeros síntéticos tem esqueleto de ligações de C-C, porque os átomos de C têm habilidade excepcional em formar ligações fortes e estáveis entre si. 3
Polietileno Polímeros de Importância Comercial 4
Diversas formas: Classificação de Polímeros 1) Por sua estrutura molecular 2) Por sua família química 3) Comportamento mecânico e térmico 4) Pelo processo como as moléculas são sintetizadas 1. Estrutura Molecular Polímero Linear: apresenta as cadeias dispostas aleatoriamente, não são retas e nem conectadas ( linear não significa cadeias em linhas retas). 5
Polímero Ramificado: as cadeias não estão conectadas, mas têm ramificações. Polímero Reticulado (com ligações cruzadas): as cadeias são conectadas por ligações covalentes. 6
Copolímeros HOMOPOLÍMERO: polímero contendo um único tipo de mero. COPOLÍMERO: polímero contendo duas ou mais espécies de meros. Tipos de distribuição dos diferentes meros nas moléculas dos copolímeros: (a) aleatória, (b) alternada, (c) em bloco e (d) enxertado 2. Família Química 7
3. Comportamento Mecânico e Térmico *Termoplástico *Termorígido *Elastômero *TERMOPLÁSTICO: -Cadeias lineares flexíveis emaranhadas (ramificadas ou não); -Comportamento mecânico plástico e dúctil; -Ligações de van der Walls entre as diferentes cadeias; -Podem ser amorfos ou cristalinos; -Quando aquecidos amolecem e fundem, podendo adquirir formas de diversos objetos; -Ex. Polietileno. 3. Comportamento Mecânico e Térmico *TERMORÍGIDO OU TERMOFIXO: -Cadeias longas reticuladas; -Rede tridimensional rígida; -Quando aquecidos não se fundem, porém se decompõe; -Não podem ser reprocessados com facilidade; -Ex. Poliuretano 8
3. Comportamento Mecânico e Térmico *ELASTÔMERO: -São conhecidos como borrachas; -Têm alta deformação elástica (superior a 200%); -Podem ser termoplásticos ou termorígidos pouco reticulados; -As cadeias se deformam de forma reversível com aplicação de uma tensão mecânica (como molas); -Ex. Borracha natural 4. Processo de Síntese dos Polímeros *Polimerização por Adição *Polimerização por Condensação *POLIMERIZAÇÃO POR ADIÇÃO -O mecanismo de polimerização pode ser classificado em cadeias ou por por etapas. Exemplo: o etileno H 2 C=CH 2, pode polimerizar-se através da abertura da ligação π C-C para formar ligações σ C-C com moléculas de etileno adjacentes. O resultado é o polietileno. 9
Polimerização por adição: as moléculas de etileno são adicionadas umas às outras. 10
POLIMERIZAÇÃO POR CONDENSAÇÃO Polimerização por condensação: as moléculas ligam-se por meio da eliminação de uma molécula pequena (Ex.: água, ácido clorídrico, amônia): Formação do náilon 11
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CRISTALINIDADE Grau de cristalinidade é a quantidade de ordenação em um polímero. O esticamento ou o prensamento de um polímero pode aumentar sua cristalinidade. 13
GRAU DE CRISTALINIDADE (% EM PESO) POLÍMEROS TERMOPÁSTICOS E TERMOFIXOS Os polímeros podem ser classificados em termoplásticos e termofixos. TERMOPLÁSTICOS Podem ser conformados mecanicamente repetidas vezes, desde que reaquecidos (são facilmente recicláveis). Parcialmente cristalinos ou totalmente amorfos. Lineares ou ramificados. 14
TERMOFIXOS Podem ser conformados plasticamente apenas em um estágio intermediário de sua fabricação. O produto final é, em geral, rígido e não apresenta escoamento (não se liquefaz) com o aumento da temperatura. São insolúveis e infusíveis. Mais resistentes ao calor do que os termoplásticos. Usualmente amorfos. Possuem uma estrutura tridimensional em rede com ligações cruzadas. ELASTÔMEROS 15
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