Profa. Gisele Rocha
Materiais Polimricos
Faculdade Anhanguera de Piracicaba
Materiais de Construo Mecnica II
- Materiais polimricos so geralmente compostos orgnicos baseados em carbono, hidrognio e outros elementos no-metlicos.- So constitudos de molculas muito grandes (macromolculas).- Tipicamente, esse materiais apresentam baixa densidade e podem ser extremamente flexveis.- Materiais polimricos incluem plsticos e borrachas.
Materiais Polimricos
Macromolculas - so compostos de elevada massa molar em que a complexidade das molculas (e no a repetio de simples unidades) que acarreta o seu tamanho, so englobados no termo amplo e geral MACROMOLCULAS, que abriga tambm todos os polmeros.
Conceitos / Terminologia
Obs. Para se produzir ~ 1 ton de PP ou PE so necessrias ~ 30 ton de petrleo.
Obteno dos Materiais Plsticos
Cadeia PetroqumicaDo petrleo ao gro
PetrleoRefinamento
GLP
Gasolina
Naftaleo Diesel
leo combustvel
Resduo
1 GERAO
Craqueamento
Eteno
Propeno
Buteno
Butadieno
Benzeno
Tolueno e Xileno
2 GERAO
Polimerizao
Transformao
3 GERAO PPPEPS
INJEOSOPRO
EXTRUSO
Polmero
Natural
Semi-sinttico
Sinttico
Fibra Plstico Borracha
Termofixo Termoplstico
Homopolmero
Cristalino Amorfo
Copolmero Blenda
VARIABILIDADE DE PROPRIEDADES
Rgidos, tenazes, flexveis, macios, elastomricos, lquidos.Transparentes, opacos, translcidos, coloridos, fluorescentes.Isolantes, condutores eltricos, eletroluminescentes.Hidroflicos e hidrofbicos. Biocompatveis.Biodegradveis.Leves
RGIDO
FLEXVEL
ELASTOMRICO
8Definies : Monmero, Polmero e Mero
Monmero: molcula capaz de reagir formando cadeia polimrica.
Polmero: macromolcula constituda por vrios meros ligados covalentemente entre si.
Molcula de Polietileno
9Monmeros e polmeros mais comuns
Metacrilato de metila(2-metil-propenoato de metila
Estireno(vinilbenzeno)
Etileno(eteno)
Propileno(propeno)
Cloreto de vinila(cloroeteno)
CH2 CH2
CH2 CHCH3
CHCH2
CCH2
CH3
CO
O
CH3
CH2 CHCl
Frmula molecular
Poli(metacrilato de PMMAmetila)
Poliestireno PS
Polietileno PE
Polipropileno PP
Poli(cloreto de vinila) PVC
MONMERO
Sigla
POLMERO
Polimerizao: reaes qumicas intermoleculares pelas quais os monmeros reagem, integrando-se na forma de meros, estrutura molecular da cadeia.
No processo so formadas inmeras cadeias polimricas longas. Estas cadeias no apresentam uniformidade no nmero de meros.
Molcula de Polietileno
Grupo funcional reativo
CARACTERSTICAS MOLECULARES DOS POLMEROS
PMT 2100 Introduo Cincia dos Materiais para Engenharia EPUSP 2010
PMT 2100 Introduo Cincia dos Materiais para Engenharia EPUSP 2010
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Copolmeros HOMOPOLMERO: polmero contendo um nico tipo de mero. COPOLMERO : polmero contendo duas ou mais espcies de meros.
Tipos de distribuio dos diferentes meros nas molculas dos copolmeros: (a) aleatria, (b) alternada, (c) em bloco e (d) enxertado (graft)
PMT 2100 Introduo Cincia dos Materiais para Engenharia EPUSP 2009
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Representao de polmero semi-cristalino apresentando regies cristalinas e amorfas.
CRISTALINIDADE
Clula unitria (ortorrmbica) da parte cristalina do polietileno (PE)Cristalito polimrico
com defeitos
Elastmeros
Quando submetidos a tenso, os elastmeros se deformam, mas voltam ao estado inicial quando a tenso removida.
(b)(a)
Cadeia de molculas de um elastmero:(a) no estado no-deformado (livre de tenses)(b) deformado elasticamente em resposta a uma tenso
Os elastmeros apresentam baixo mdulo de elasticidade. So polmeros amorfos ou com baixa cristalinidade (obtida sob tenso). Apresentam geralmente altas deformaes elsticas, resultantes da
combinao de alta mobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interao intermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaes covalentes cruzadas entre cadeias ou reticuladas).
Exemplos: Poliisopreno (borracha natural), polibutadieno, SBS, borrachas de silicone, borracha nitrlica, borracha cloropreno
Comportamento tenso - deformao at elongao de 600% para uma borracha natural vulcanizada e sem vulcanizar.
Elastmeros
VULCANIZAO
BORRACHA NO-VULCANIZADA:mais macia, pegajosa e combaixa resistncia abraso.BORRACHA VULCANIZADA:valores maiores de mdulo deelasticidade, resistncia traoe resistncia degradaooxidativa.
PROCESSAMENTO DE POLMEROS
A tcnica usada para o processamento de um polmero depende basicamente:
(1) de o material ser termoplstico ou termofixo.
(2) da temperatura na qual ele amolece, no caso de material termoplstico.
(3) da estabilidade qumica (resistncia degradao oxidativa e diminuio da massa molar das molculas) do material a ser processado.
(4) da geometria e do tamanho do produto final.
17PROCESSAMENTO DE POLMEROS
Os materiais polimricos normalmente so processados em temperaturaselevadas (acima de 100 C) e geralmente com a aplicao de presso.
Os termoplsticos amorfos so processados acima da temperatura detransio vtrea e os semicristalinos acima da temperatura de fuso. Emambos os casos a aplicao de presso deve ser mantida durante oresfriamento da pea para que a mesma retenha sua forma .
Os termoplsticos podem ser reciclados.
O processamento dos polmeros termofixos geralmente feito em duas etapas:
(1) Preparao de composio reativa contendo polmero de baixa Mw(lquido) (algumas vezes chamado pr-polmero).
(2) Processamento e cura (reticulao, vulcanizao) do pr-polmero para obter uma pea dura e rgida, geralmente em um molde que tem a forma da pea acabada.
Processamento de polmeros - Termofixos
Remoo do molde
COMPOSIO REATIVA
Pellets, p ou lquido, catalisador, cargas, etc
Energia
Produto final
Resfriamento
molculas modificadas
Remoo do molde
Pellets ou p
Plastificao
Aquecimento
Produto amolecido
Produto final
Resfriamento
Produto moldado
Reciclagem
Moldagem
Reaes Qumicas
Processamento de polmeros termoplsticos
Placas, extrusados
Filmes, folhas, extrusados
Processamento de polmeros termofixos
moldagem
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TCNICAS DE PROCESSAMENTO
Processos Contnuos Extruso de filmes, extruso de fibras
Preenchimento de molde Moldagem por injeo, moldagem por compresso
Moldagem de pr-forma Sopro, conformao trmica
Moldagem gradual Revestimento, moldagem por rotao