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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ
POLIacuteMERO
Estruturas Polimeacutericas (Capiacutetulo 15)
Caracteriacutesticas Aplicaccedilotildees e o
Processamento dos Poliacutemeros (Capiacutetulo 16)
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POLIacuteMERO
Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Poliacutemeros Naturais derivados de plantas e animais
Madeira borracha algodatildeo latilde couro seda
proteiacutena enzima amidos e celulose
Celulose
Proteiacutena
Poliacutemeros Sinteacuteticos sintetizados a partir
de moleacuteculas orgacircnicas pequenas
Plaacutesticos borrachas e materiais fibrosos
Propriedades podem ser controladas Silicone
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POLIacuteMERO
Moleacuteculas de Hidrocarbonetos
Muito poliacutemeros satildeo orgacircnicos e formados por moleacuteculas de
Hidrocarbonetos
Cada aacutetomo de C tem 4 e- que podem estabelecer ligaccedilotildees atocircmicas com
aacutetomos vizinhos e cada H tem 1 e- na mesma condiccedilatildeo
Ligaccedilotildees saturadas
Ligaccedilotildees insaturadas
metano etano propano
etileno
acetilenoEx Moleacuteculas parafiacutenicas
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POLIacuteMERO
Definiccedilotildees
1 Moleacuteculas dos Poliacutemeros materiais orgacircnicos ou inorgacircnicos naturais ou
sinteacuteticos de alto peso molecular (macro-moleacuteculas) cuja estrutura molecular
consiste na repeticcedilatildeo de pequenas unidades chamadas meros que compotildeem as
macromoleacuteculas
2 Monocircmero moleacuteculas constituiacuteda por um uacutenico mero
3 Polimerizaccedilatildeo reaccedilotildees quiacutemicas intermoleculares pelas quais os monocircmeros
satildeo ligados na forma de meros agrave estrutura molecular da cadeia
Monocircmero
Mero
Poliacutemero
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POLIacuteMERO
Macromoleacuteculas
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De onde vem os poliacutemeros
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POLIacuteMERO
Polimerizaccedilatildeo
Os monocircmeros reagem entre si formando uma longa sequecircncia de unidades repetitivas (meros) Os
mecanismos de polimerizaccedilatildeo podem ser classificados em adiccedilatildeo e condensaccedilatildeo
Polimerizaccedilatildeo por adiccedilatildeo (por reaccedilatildeo em cadeia)
1) Iniciaccedilatildeo formaccedilatildeo de siacutetio reativo a
partir de uma espeacutecieiniciadora (ou catalisadora) e
monocircmero
Curiosidade periacuteodo para desenvolver uma moleacutecula com 1000unidades mero eacute da ordem de 10-3s
2) Propagaccedilatildeo da reaccedilatildeo crescimento linear da moleacutecula
3) Terminaccedilatildeo da reaccedilatildeo desativaccedilatildeo do siacutetio reativo
C
H
C
H
H H
R C
H H
C
H H
+ R
C
H H
C
H H
C
H
C
H
H H
C
H H
C
H H
C H
C
H
H H
R + R
Ex Polipropileno cloreto de polivinila e poliestireno
C
H H
C
H H
C
H
C
H
H H
C
H H
C
H H
C
H H
C
H H
C
H H
C
H H
R
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POLIacuteMERO
Polimerizaccedilatildeo
Polimerizaccedilatildeo por condensaccedilatildeo (ou reaccedilatildeo em estaacutegios) neste processo as reaccedilotildees
quiacutemicas intermoleculares ocorrem por etapas e em geral envolvem mais de um tipo de
monocircmero Etileno glicol Aacutecido adiacutepico
Polieacutester
Esse processo se repete sucessivamente produzindo neste caso uma moleacutecula linear e um
sobproduto de peso molecular pequeno
Ex Polieacutester naacuteilon e policarbonato
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POLIacuteMERO
Alguns exemplos
Unidade mero Unidade mero
Cloreto de polivinila
(PVC)
Polipropileno
(PP)
Unidade mero
Politetrafluoroetileno
(PTFE) Teflon
C
F F
C
F
C
F F
C
FF F
C
H H
C
H Cl
C
H H
C
H Cl
C
H
H
C
H H
C
H
C
H H
C C
H
HCH3 H CH
3
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Fenol-formaldeiacutedo(Baquelite)
Poliestireno (PS)
Alguns exemplos
H
C C
H
H
C
CH3
H
C
C O CH3
O
H
Polimetil metacrilato (PMMA)
OH
CH2
CH2
CH2
Poliexametilenoadipamida (naacuteilon)
Polietileno tereftalato(PET)
N
H
C
H H
C
H
N
H
C
H
C
O O
C
O
C O C
O
C
H
H
H
H
O
O C
CH3
CH3
O C
O
Policarbonato
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POLIacuteMERO
Peso molecular
Mn = peso molecular meacutedio pelo nuacutemero de moleacuteculas
Mi = peso molecular meacutedio da faixa de tamanhos i
xi = fraccedilatildeo do nuacutemero total das cadeias que se encontram dentro da faixa de tamanhos correspondentes
Mp = peso molecular meacutedio pelo peso
wi = fraccedilatildeo em peso das moleacuteculas dentro do mesmo intervalo de tamanhos
Grau de Polimerizaccedilatildeo Representa a quantidade meacutedia de meros existentes numa moleacutecula (tamanho meacutedio da cadeia)
m
Mn n
n m
Mn
p
p m = peso molecular do mero
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POLIacuteMERO
Forma molecular
Macromoleacutecula contendo espirais
torccedilotildees e dobras aleatoacuterias produzidas
por torccedilatildeo e rotaccedilotildees das ligaccedilotildees da
cadeia em trecircs dimensotildees
Modelo Tridimensional do Polietileno Confere ao poliacutemero caracteriacutestica elaacutestica
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POLIacuteMERO
Estrutura molecular
LinearRamificado
Ligaccedilotildees Cruzadas
Em rede
Unidade mero
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POLIacuteMERO
Copoliacutemeros
bull Homopoliacutemero poliacutemero derivado de apenas uma espeacutecie de monocircmero
bull Copoliacutemero poliacutemero derivado de duas ou mais espeacutecies de monocircmero
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POLIacuteMERO
Cristalinidade em Poliacutemeros Modelo miceacutelio
bull O arranjo atocircmico em poliacutemeros eacute mais complexo do que em metais e ceracircmicas
bull Os poliacutemeros satildeo geralmente parcialmente cristalinos com regiotildees cristalinas dispersas em uma matriz
amorfaRegiatildeo com alta cristalinidade
Regiatildeo amorfa
Arranjo de cadeias moleculares em uma ceacutelula unitaacuteria para o polietileno
Possiacuteveis rotaccedilotildees e torccedilotildees em torno de ligaccedilotildees
simples podem levar agrave formaccedilatildeo de cadeias
polimeacutericas natildeo necessariamente retiliacuteneas
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POLIacuteMERO
O grau de cristalinidade eacute definido por
Quanto mais cristalino maior a densidade a resistecircncia mecacircnica a resistecircncia agrave dissoluccedilatildeo e ao amolecimento pelo calor
Taxa de resfriamento durante a solidificaccedilatildeo tempo eacute necessaacuterio para as cadeias se moverem e se alinharem em uma estrutura cristalina
Complexidade do mero quanto mais complexo o mero menos cristalino o poliacutemero
Configuraccedilatildeo da cadeia poliacutemero lineares cristalizam com facilidade ramificaccedilotildees inibem a cristalizaccedilatildeo poliacutemeros em rede satildeo quase totalmente amorfos e satildeo possiacuteveis vaacuterios graus de cristalinidade para poliacutemeros com ligaccedilotildees cruzadas
Copolimerizaccedilatildeo se os meros se arranjam mais regularmente satildeo mais faacuteceis de cristalizar Ex Copoliacutemeros em bloco e alternados cristalizam mais facilmente que os aleatoacuterios ou por enxerto
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POLIacuteMERO
Estrutura Cristalina Esferuliacutetica
Cristalizaccedilatildeo a partir do material fundido
Cristalizaccedilatildeo se inicia em nuacutecleos individuais e se
desenvolve radialmente formando os esferulitos
Esferulitos diferentes graus de perfeiccedilatildeo e
tamanhos
Cruz de malta
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POLIacuteMERO
Esferulitos
bull Entre as lamelas cristalinas haacute regiotildees desordenadas denominadas regiotildees amorfas
bull Uma cadeia polimeacutericas pode estar parcialmente em uma lamela cristalina e
parcialmente em um estado amorfo Algumas cadeias comeccedilam em uma lamela cruza
a regiatildeo amorfa e entatildeo se juntam a outra lamela Estas cadeias satildeo denominadas
ldquomoleacuteculas de amarraccedilatildeordquo
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POLIacuteMERO
Caracteriacutesticas Mecacircnicas e Termomecacircnicas
Comportamento Tensatildeo x Deformaccedilatildeo
Satildeo encontrados 3 tipos de comportamento tensatildeo x deformaccedilatildeo
- Poliacutemero fraacutegil sofre fratura enquanto se deforma
elasticamente
- Poliacutemero plaacutestico a deformaccedilatildeo inicial eacute elaacutestica
seguida de escoamento e por uma regiatildeo de
deformaccedilatildeo plaacutestica (semelhante aos metais)
- Poliacutemero elaacutestico deformaccedilatildeo totalmente
elaacutestica essa elasticidade tiacutepica da borracha
grandes deformaccedilotildees recuperaacuteveis satildeo produzidas
mesmo sob pequenos niacuteveis de tensatildeo
(apresentada pelos elastocircmeros)
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Comportamento mecacircnico dos poliacutemeros
Moacutedulo de elasticidade (moacutedulo de traccedilatildeo) tensatildeodeformaccedilatildeo
7MPa 4GPaPoliacutemeros
Elaacutesticos Riacutegidos
48GPa 410GPaMetais
Ductibilidade eacute o alongamento percentual
Limite de escoamento (poliacutemeros plaacutestico) eacute o valor maacuteximo da curva y
Limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo tensatildeo na qual a fratura ocorre TS (pode ser maior ou menor que y)
Poliacutemeros Maacutex de 100MPa
Ligas metaacutelicas Maacutex de 4100GPa
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POLIacuteMERO
Variaccedilatildeo do Comportamento mecacircnico com a temperatura
Influecircncia da temperatura sobre as propriedades mecacircnicas do PMMA
Variaccedilotildees que se observa com a temperatura
bull Diminuiccedilatildeo do moacutedulo de
elasticidadebull Diminuiccedilatildeo do limite de
resistecircncia agrave traccedilatildeo
bull Aumento do alongamento agrave rotura (melhora a ductibilidade)
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POLIacuteMERO
Mecanismo de Deformaccedilatildeo Plaacutestica
1 Duas lamelas e
material amorfo
interlamelar amorfo
interlamelar antes de
aplicar uma deformaccedilatildeo
2 As cadeias nas
regiotildees amorfas
deslizam umas
contra as outras e
se alinham na
direccedilatildeo do
carregamento
3 Alinhamento das
lamelas de cadeias
de poliacutemero
durante a segunda
fase da deformaccedilatildeo
4 Separaccedilatildeo de
blocos cristalinos
das lamelas
durante a terceira
fase
5 Orientaccedilatildeo dos
segmentos cristalinos e
das cadeias de ligaccedilatildeo
ao longo do eixo de
traccedilatildeo na fase final da
deformaccedilatildeo
Deformaccedilatildeo de poliacutemeros semicristalinos
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova
1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo
3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo
Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2
1
3
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo
bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade
Aumento do peso molecular
bull aumenta o LRT
Aumento do grau de cristalinidade
bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)
O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute
uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de
traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos
bull Tratamento teacutermico
-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de
escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para
materiais metaacutelicos
- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de
orientaccedilatildeo da cadeia
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Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas
caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)
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POLIacuteMERO
Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea
Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida
ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular
altamente aleatoacuteria
Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura
definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em
termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf
Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um
liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada
caracteriacutestica do estado liacutequido
Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas
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POLIacuteMERO
Fatores que Influenciam a Tf e Tv
Flexibilidade da cadeia principal
Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o
poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf
Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf
1) Tamanho e tipo dos grupos laterais
2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)
3) Grupo aromaacutetico
4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia
5) Maior peso molecular
6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo
Grupo lateral volumoso
C
H
C
H
H CH3
C
H
C
H
H H
Tf= 175degCTf= 115degC
Grupo lateral polar
C
H
C
H
H Cl
C
H
C
H
H H
Tf= 212degCTf= 115degC
Tv= -18degC
C
H
C
H
H
Tv= 100degC
Tv= 87degC
C
H
C
H
H CH3
Tv= -18degC
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termoplaacutesticos
bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem
quando satildeo resfriados)
bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis
bull Materiais moles e duacutecteis
bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)
bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)
Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)
PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termofixos
bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)
bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em
alta temperatura
bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura
bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo
do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis
Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de
amostras metalograacuteficas
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POLIacuteMERO
Elastocircmero
Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)
Cadeia de moleacuteculas de um
elastocircmero
(a) no estado natildeo-deformado
(livre de tensotildees)
(b) deformado elasticamente
em resposta a uma tensatildeo s
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POLIacuteMERO
Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo
ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia
agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica
PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez
ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo
CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero
RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade
Aditivos para Poliacutemeros
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POLIacuteMERO
Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV
Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de
borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado
fluido
Sem ou com aquecimento
Sem ou com pressatildeo
Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido
Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas
Moldagem por Compressatildeo
1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde
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POLIacuteMERO
Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara
de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com
poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria
complexa
Moldagem por Transferecircncia
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POLIacuteMERO
1 Molde eacute fechado
2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde
3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute
alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute
que o moldado tenha atingido temperatura que permita
sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees
4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo
(1)
(2) (3)
(4)
Moldagem por Injeccedilatildeo
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POLIacuteMERO
1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado
2 O material fundido eacute compactado e conformado
3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz
4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua
Moldagem por Extrusatildeo
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POLIacuteMERO
1 Processo descontiacutenuo
2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas
3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no
interior de uma preacute forma (tubo)
geralmente obtido por extrusatildeo inserida
no molde
4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na
industria de embalagens
Ex frascos garrafas brinquedos volumosos
Moldagem por Insuflaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do
elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias
bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo
bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e
resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa
Processo de Vulcanizaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a
solventes aquecidos
- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam
pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo
Modelagem por Fiaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel
bull Polimetilmetacrilato (PMMA)
Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito
Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular
bull Politetrafluoretileno
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
Implante mamaacuterioEspumas
Telhas
bull Poliuretano
- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute
recomendado como material isolante)
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliamida (Naylon)
- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e
hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa
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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ
POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policloreto de Vinila (PVC)
- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de
tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica
- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do
cloro
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliestireno (PS)
- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Polietileno (PE)
- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliproprileno (PP)
- Baixo custo
- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policarbonato (PC)
- Semelhante ao vidro (transparecircncia)
- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
- Boa usinabilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Klevar ndash DuPont
Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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POLIacuteMERO
Introduccedilatildeo - Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Poliacutemeros Naturais derivados de plantas e animais
Madeira borracha algodatildeo latilde couro seda
proteiacutena enzima amidos e celulose
Celulose
Proteiacutena
Poliacutemeros Sinteacuteticos sintetizados a partir
de moleacuteculas orgacircnicas pequenas
Plaacutesticos borrachas e materiais fibrosos
Propriedades podem ser controladas Silicone
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POLIacuteMERO
Moleacuteculas de Hidrocarbonetos
Muito poliacutemeros satildeo orgacircnicos e formados por moleacuteculas de
Hidrocarbonetos
Cada aacutetomo de C tem 4 e- que podem estabelecer ligaccedilotildees atocircmicas com
aacutetomos vizinhos e cada H tem 1 e- na mesma condiccedilatildeo
Ligaccedilotildees saturadas
Ligaccedilotildees insaturadas
metano etano propano
etileno
acetilenoEx Moleacuteculas parafiacutenicas
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POLIacuteMERO
Definiccedilotildees
1 Moleacuteculas dos Poliacutemeros materiais orgacircnicos ou inorgacircnicos naturais ou
sinteacuteticos de alto peso molecular (macro-moleacuteculas) cuja estrutura molecular
consiste na repeticcedilatildeo de pequenas unidades chamadas meros que compotildeem as
macromoleacuteculas
2 Monocircmero moleacuteculas constituiacuteda por um uacutenico mero
3 Polimerizaccedilatildeo reaccedilotildees quiacutemicas intermoleculares pelas quais os monocircmeros
satildeo ligados na forma de meros agrave estrutura molecular da cadeia
Monocircmero
Mero
Poliacutemero
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POLIacuteMERO
Macromoleacuteculas
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POLIacuteMERO
De onde vem os poliacutemeros
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POLIacuteMERO
Polimerizaccedilatildeo
Os monocircmeros reagem entre si formando uma longa sequecircncia de unidades repetitivas (meros) Os
mecanismos de polimerizaccedilatildeo podem ser classificados em adiccedilatildeo e condensaccedilatildeo
Polimerizaccedilatildeo por adiccedilatildeo (por reaccedilatildeo em cadeia)
1) Iniciaccedilatildeo formaccedilatildeo de siacutetio reativo a
partir de uma espeacutecieiniciadora (ou catalisadora) e
monocircmero
Curiosidade periacuteodo para desenvolver uma moleacutecula com 1000unidades mero eacute da ordem de 10-3s
2) Propagaccedilatildeo da reaccedilatildeo crescimento linear da moleacutecula
3) Terminaccedilatildeo da reaccedilatildeo desativaccedilatildeo do siacutetio reativo
C
H
C
H
H H
R C
H H
C
H H
+ R
C
H H
C
H H
C
H
C
H
H H
C
H H
C
H H
C H
C
H
H H
R + R
Ex Polipropileno cloreto de polivinila e poliestireno
C
H H
C
H H
C
H
C
H
H H
C
H H
C
H H
C
H H
C
H H
C
H H
C
H H
R
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POLIacuteMERO
Polimerizaccedilatildeo
Polimerizaccedilatildeo por condensaccedilatildeo (ou reaccedilatildeo em estaacutegios) neste processo as reaccedilotildees
quiacutemicas intermoleculares ocorrem por etapas e em geral envolvem mais de um tipo de
monocircmero Etileno glicol Aacutecido adiacutepico
Polieacutester
Esse processo se repete sucessivamente produzindo neste caso uma moleacutecula linear e um
sobproduto de peso molecular pequeno
Ex Polieacutester naacuteilon e policarbonato
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POLIacuteMERO
Alguns exemplos
Unidade mero Unidade mero
Cloreto de polivinila
(PVC)
Polipropileno
(PP)
Unidade mero
Politetrafluoroetileno
(PTFE) Teflon
C
F F
C
F
C
F F
C
FF F
C
H H
C
H Cl
C
H H
C
H Cl
C
H
H
C
H H
C
H
C
H H
C C
H
HCH3 H CH
3
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POLIacuteMERO
Fenol-formaldeiacutedo(Baquelite)
Poliestireno (PS)
Alguns exemplos
H
C C
H
H
C
CH3
H
C
C O CH3
O
H
Polimetil metacrilato (PMMA)
OH
CH2
CH2
CH2
Poliexametilenoadipamida (naacuteilon)
Polietileno tereftalato(PET)
N
H
C
H H
C
H
N
H
C
H
C
O O
C
O
C O C
O
C
H
H
H
H
O
O C
CH3
CH3
O C
O
Policarbonato
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POLIacuteMERO
Peso molecular
Mn = peso molecular meacutedio pelo nuacutemero de moleacuteculas
Mi = peso molecular meacutedio da faixa de tamanhos i
xi = fraccedilatildeo do nuacutemero total das cadeias que se encontram dentro da faixa de tamanhos correspondentes
Mp = peso molecular meacutedio pelo peso
wi = fraccedilatildeo em peso das moleacuteculas dentro do mesmo intervalo de tamanhos
Grau de Polimerizaccedilatildeo Representa a quantidade meacutedia de meros existentes numa moleacutecula (tamanho meacutedio da cadeia)
m
Mn n
n m
Mn
p
p m = peso molecular do mero
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POLIacuteMERO
Forma molecular
Macromoleacutecula contendo espirais
torccedilotildees e dobras aleatoacuterias produzidas
por torccedilatildeo e rotaccedilotildees das ligaccedilotildees da
cadeia em trecircs dimensotildees
Modelo Tridimensional do Polietileno Confere ao poliacutemero caracteriacutestica elaacutestica
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POLIacuteMERO
Estrutura molecular
LinearRamificado
Ligaccedilotildees Cruzadas
Em rede
Unidade mero
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POLIacuteMERO
Copoliacutemeros
bull Homopoliacutemero poliacutemero derivado de apenas uma espeacutecie de monocircmero
bull Copoliacutemero poliacutemero derivado de duas ou mais espeacutecies de monocircmero
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POLIacuteMERO
Cristalinidade em Poliacutemeros Modelo miceacutelio
bull O arranjo atocircmico em poliacutemeros eacute mais complexo do que em metais e ceracircmicas
bull Os poliacutemeros satildeo geralmente parcialmente cristalinos com regiotildees cristalinas dispersas em uma matriz
amorfaRegiatildeo com alta cristalinidade
Regiatildeo amorfa
Arranjo de cadeias moleculares em uma ceacutelula unitaacuteria para o polietileno
Possiacuteveis rotaccedilotildees e torccedilotildees em torno de ligaccedilotildees
simples podem levar agrave formaccedilatildeo de cadeias
polimeacutericas natildeo necessariamente retiliacuteneas
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POLIacuteMERO
O grau de cristalinidade eacute definido por
Quanto mais cristalino maior a densidade a resistecircncia mecacircnica a resistecircncia agrave dissoluccedilatildeo e ao amolecimento pelo calor
Taxa de resfriamento durante a solidificaccedilatildeo tempo eacute necessaacuterio para as cadeias se moverem e se alinharem em uma estrutura cristalina
Complexidade do mero quanto mais complexo o mero menos cristalino o poliacutemero
Configuraccedilatildeo da cadeia poliacutemero lineares cristalizam com facilidade ramificaccedilotildees inibem a cristalizaccedilatildeo poliacutemeros em rede satildeo quase totalmente amorfos e satildeo possiacuteveis vaacuterios graus de cristalinidade para poliacutemeros com ligaccedilotildees cruzadas
Copolimerizaccedilatildeo se os meros se arranjam mais regularmente satildeo mais faacuteceis de cristalizar Ex Copoliacutemeros em bloco e alternados cristalizam mais facilmente que os aleatoacuterios ou por enxerto
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POLIacuteMERO
Estrutura Cristalina Esferuliacutetica
Cristalizaccedilatildeo a partir do material fundido
Cristalizaccedilatildeo se inicia em nuacutecleos individuais e se
desenvolve radialmente formando os esferulitos
Esferulitos diferentes graus de perfeiccedilatildeo e
tamanhos
Cruz de malta
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POLIacuteMERO
Esferulitos
bull Entre as lamelas cristalinas haacute regiotildees desordenadas denominadas regiotildees amorfas
bull Uma cadeia polimeacutericas pode estar parcialmente em uma lamela cristalina e
parcialmente em um estado amorfo Algumas cadeias comeccedilam em uma lamela cruza
a regiatildeo amorfa e entatildeo se juntam a outra lamela Estas cadeias satildeo denominadas
ldquomoleacuteculas de amarraccedilatildeordquo
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POLIacuteMERO
Caracteriacutesticas Mecacircnicas e Termomecacircnicas
Comportamento Tensatildeo x Deformaccedilatildeo
Satildeo encontrados 3 tipos de comportamento tensatildeo x deformaccedilatildeo
- Poliacutemero fraacutegil sofre fratura enquanto se deforma
elasticamente
- Poliacutemero plaacutestico a deformaccedilatildeo inicial eacute elaacutestica
seguida de escoamento e por uma regiatildeo de
deformaccedilatildeo plaacutestica (semelhante aos metais)
- Poliacutemero elaacutestico deformaccedilatildeo totalmente
elaacutestica essa elasticidade tiacutepica da borracha
grandes deformaccedilotildees recuperaacuteveis satildeo produzidas
mesmo sob pequenos niacuteveis de tensatildeo
(apresentada pelos elastocircmeros)
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POLIacuteMERO
Comportamento mecacircnico dos poliacutemeros
Moacutedulo de elasticidade (moacutedulo de traccedilatildeo) tensatildeodeformaccedilatildeo
7MPa 4GPaPoliacutemeros
Elaacutesticos Riacutegidos
48GPa 410GPaMetais
Ductibilidade eacute o alongamento percentual
Limite de escoamento (poliacutemeros plaacutestico) eacute o valor maacuteximo da curva y
Limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo tensatildeo na qual a fratura ocorre TS (pode ser maior ou menor que y)
Poliacutemeros Maacutex de 100MPa
Ligas metaacutelicas Maacutex de 4100GPa
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POLIacuteMERO
Variaccedilatildeo do Comportamento mecacircnico com a temperatura
Influecircncia da temperatura sobre as propriedades mecacircnicas do PMMA
Variaccedilotildees que se observa com a temperatura
bull Diminuiccedilatildeo do moacutedulo de
elasticidadebull Diminuiccedilatildeo do limite de
resistecircncia agrave traccedilatildeo
bull Aumento do alongamento agrave rotura (melhora a ductibilidade)
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POLIacuteMERO
Mecanismo de Deformaccedilatildeo Plaacutestica
1 Duas lamelas e
material amorfo
interlamelar amorfo
interlamelar antes de
aplicar uma deformaccedilatildeo
2 As cadeias nas
regiotildees amorfas
deslizam umas
contra as outras e
se alinham na
direccedilatildeo do
carregamento
3 Alinhamento das
lamelas de cadeias
de poliacutemero
durante a segunda
fase da deformaccedilatildeo
4 Separaccedilatildeo de
blocos cristalinos
das lamelas
durante a terceira
fase
5 Orientaccedilatildeo dos
segmentos cristalinos e
das cadeias de ligaccedilatildeo
ao longo do eixo de
traccedilatildeo na fase final da
deformaccedilatildeo
Deformaccedilatildeo de poliacutemeros semicristalinos
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova
1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo
3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo
Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2
1
3
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo
bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade
Aumento do peso molecular
bull aumenta o LRT
Aumento do grau de cristalinidade
bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)
O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute
uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de
traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos
bull Tratamento teacutermico
-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de
escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para
materiais metaacutelicos
- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de
orientaccedilatildeo da cadeia
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POLIacuteMERO
Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas
caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)
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POLIacuteMERO
Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea
Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida
ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular
altamente aleatoacuteria
Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura
definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em
termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf
Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um
liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada
caracteriacutestica do estado liacutequido
Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas
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POLIacuteMERO
Fatores que Influenciam a Tf e Tv
Flexibilidade da cadeia principal
Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o
poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf
Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf
1) Tamanho e tipo dos grupos laterais
2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)
3) Grupo aromaacutetico
4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia
5) Maior peso molecular
6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo
Grupo lateral volumoso
C
H
C
H
H CH3
C
H
C
H
H H
Tf= 175degCTf= 115degC
Grupo lateral polar
C
H
C
H
H Cl
C
H
C
H
H H
Tf= 212degCTf= 115degC
Tv= -18degC
C
H
C
H
H
Tv= 100degC
Tv= 87degC
C
H
C
H
H CH3
Tv= -18degC
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termoplaacutesticos
bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem
quando satildeo resfriados)
bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis
bull Materiais moles e duacutecteis
bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)
bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)
Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)
PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termofixos
bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)
bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em
alta temperatura
bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura
bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo
do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis
Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de
amostras metalograacuteficas
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POLIacuteMERO
Elastocircmero
Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)
Cadeia de moleacuteculas de um
elastocircmero
(a) no estado natildeo-deformado
(livre de tensotildees)
(b) deformado elasticamente
em resposta a uma tensatildeo s
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POLIacuteMERO
Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo
ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia
agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica
PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez
ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo
CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero
RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade
Aditivos para Poliacutemeros
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POLIacuteMERO
Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV
Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de
borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado
fluido
Sem ou com aquecimento
Sem ou com pressatildeo
Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido
Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas
Moldagem por Compressatildeo
1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde
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POLIacuteMERO
Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara
de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com
poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria
complexa
Moldagem por Transferecircncia
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POLIacuteMERO
1 Molde eacute fechado
2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde
3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute
alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute
que o moldado tenha atingido temperatura que permita
sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees
4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo
(1)
(2) (3)
(4)
Moldagem por Injeccedilatildeo
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POLIacuteMERO
1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado
2 O material fundido eacute compactado e conformado
3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz
4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua
Moldagem por Extrusatildeo
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POLIacuteMERO
1 Processo descontiacutenuo
2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas
3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no
interior de uma preacute forma (tubo)
geralmente obtido por extrusatildeo inserida
no molde
4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na
industria de embalagens
Ex frascos garrafas brinquedos volumosos
Moldagem por Insuflaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do
elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias
bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo
bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e
resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa
Processo de Vulcanizaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a
solventes aquecidos
- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam
pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo
Modelagem por Fiaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel
bull Polimetilmetacrilato (PMMA)
Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito
Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular
bull Politetrafluoretileno
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
Implante mamaacuterioEspumas
Telhas
bull Poliuretano
- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute
recomendado como material isolante)
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliamida (Naylon)
- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e
hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policloreto de Vinila (PVC)
- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de
tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica
- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do
cloro
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliestireno (PS)
- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Polietileno (PE)
- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliproprileno (PP)
- Baixo custo
- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policarbonato (PC)
- Semelhante ao vidro (transparecircncia)
- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
- Boa usinabilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Klevar ndash DuPont
Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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POLIacuteMERO
Moleacuteculas de Hidrocarbonetos
Muito poliacutemeros satildeo orgacircnicos e formados por moleacuteculas de
Hidrocarbonetos
Cada aacutetomo de C tem 4 e- que podem estabelecer ligaccedilotildees atocircmicas com
aacutetomos vizinhos e cada H tem 1 e- na mesma condiccedilatildeo
Ligaccedilotildees saturadas
Ligaccedilotildees insaturadas
metano etano propano
etileno
acetilenoEx Moleacuteculas parafiacutenicas
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POLIacuteMERO
Definiccedilotildees
1 Moleacuteculas dos Poliacutemeros materiais orgacircnicos ou inorgacircnicos naturais ou
sinteacuteticos de alto peso molecular (macro-moleacuteculas) cuja estrutura molecular
consiste na repeticcedilatildeo de pequenas unidades chamadas meros que compotildeem as
macromoleacuteculas
2 Monocircmero moleacuteculas constituiacuteda por um uacutenico mero
3 Polimerizaccedilatildeo reaccedilotildees quiacutemicas intermoleculares pelas quais os monocircmeros
satildeo ligados na forma de meros agrave estrutura molecular da cadeia
Monocircmero
Mero
Poliacutemero
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POLIacuteMERO
Macromoleacuteculas
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POLIacuteMERO
De onde vem os poliacutemeros
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POLIacuteMERO
Polimerizaccedilatildeo
Os monocircmeros reagem entre si formando uma longa sequecircncia de unidades repetitivas (meros) Os
mecanismos de polimerizaccedilatildeo podem ser classificados em adiccedilatildeo e condensaccedilatildeo
Polimerizaccedilatildeo por adiccedilatildeo (por reaccedilatildeo em cadeia)
1) Iniciaccedilatildeo formaccedilatildeo de siacutetio reativo a
partir de uma espeacutecieiniciadora (ou catalisadora) e
monocircmero
Curiosidade periacuteodo para desenvolver uma moleacutecula com 1000unidades mero eacute da ordem de 10-3s
2) Propagaccedilatildeo da reaccedilatildeo crescimento linear da moleacutecula
3) Terminaccedilatildeo da reaccedilatildeo desativaccedilatildeo do siacutetio reativo
C
H
C
H
H H
R C
H H
C
H H
+ R
C
H H
C
H H
C
H
C
H
H H
C
H H
C
H H
C H
C
H
H H
R + R
Ex Polipropileno cloreto de polivinila e poliestireno
C
H H
C
H H
C
H
C
H
H H
C
H H
C
H H
C
H H
C
H H
C
H H
C
H H
R
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POLIacuteMERO
Polimerizaccedilatildeo
Polimerizaccedilatildeo por condensaccedilatildeo (ou reaccedilatildeo em estaacutegios) neste processo as reaccedilotildees
quiacutemicas intermoleculares ocorrem por etapas e em geral envolvem mais de um tipo de
monocircmero Etileno glicol Aacutecido adiacutepico
Polieacutester
Esse processo se repete sucessivamente produzindo neste caso uma moleacutecula linear e um
sobproduto de peso molecular pequeno
Ex Polieacutester naacuteilon e policarbonato
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POLIacuteMERO
Alguns exemplos
Unidade mero Unidade mero
Cloreto de polivinila
(PVC)
Polipropileno
(PP)
Unidade mero
Politetrafluoroetileno
(PTFE) Teflon
C
F F
C
F
C
F F
C
FF F
C
H H
C
H Cl
C
H H
C
H Cl
C
H
H
C
H H
C
H
C
H H
C C
H
HCH3 H CH
3
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POLIacuteMERO
Fenol-formaldeiacutedo(Baquelite)
Poliestireno (PS)
Alguns exemplos
H
C C
H
H
C
CH3
H
C
C O CH3
O
H
Polimetil metacrilato (PMMA)
OH
CH2
CH2
CH2
Poliexametilenoadipamida (naacuteilon)
Polietileno tereftalato(PET)
N
H
C
H H
C
H
N
H
C
H
C
O O
C
O
C O C
O
C
H
H
H
H
O
O C
CH3
CH3
O C
O
Policarbonato
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POLIacuteMERO
Peso molecular
Mn = peso molecular meacutedio pelo nuacutemero de moleacuteculas
Mi = peso molecular meacutedio da faixa de tamanhos i
xi = fraccedilatildeo do nuacutemero total das cadeias que se encontram dentro da faixa de tamanhos correspondentes
Mp = peso molecular meacutedio pelo peso
wi = fraccedilatildeo em peso das moleacuteculas dentro do mesmo intervalo de tamanhos
Grau de Polimerizaccedilatildeo Representa a quantidade meacutedia de meros existentes numa moleacutecula (tamanho meacutedio da cadeia)
m
Mn n
n m
Mn
p
p m = peso molecular do mero
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POLIacuteMERO
Forma molecular
Macromoleacutecula contendo espirais
torccedilotildees e dobras aleatoacuterias produzidas
por torccedilatildeo e rotaccedilotildees das ligaccedilotildees da
cadeia em trecircs dimensotildees
Modelo Tridimensional do Polietileno Confere ao poliacutemero caracteriacutestica elaacutestica
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POLIacuteMERO
Estrutura molecular
LinearRamificado
Ligaccedilotildees Cruzadas
Em rede
Unidade mero
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POLIacuteMERO
Copoliacutemeros
bull Homopoliacutemero poliacutemero derivado de apenas uma espeacutecie de monocircmero
bull Copoliacutemero poliacutemero derivado de duas ou mais espeacutecies de monocircmero
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POLIacuteMERO
Cristalinidade em Poliacutemeros Modelo miceacutelio
bull O arranjo atocircmico em poliacutemeros eacute mais complexo do que em metais e ceracircmicas
bull Os poliacutemeros satildeo geralmente parcialmente cristalinos com regiotildees cristalinas dispersas em uma matriz
amorfaRegiatildeo com alta cristalinidade
Regiatildeo amorfa
Arranjo de cadeias moleculares em uma ceacutelula unitaacuteria para o polietileno
Possiacuteveis rotaccedilotildees e torccedilotildees em torno de ligaccedilotildees
simples podem levar agrave formaccedilatildeo de cadeias
polimeacutericas natildeo necessariamente retiliacuteneas
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POLIacuteMERO
O grau de cristalinidade eacute definido por
Quanto mais cristalino maior a densidade a resistecircncia mecacircnica a resistecircncia agrave dissoluccedilatildeo e ao amolecimento pelo calor
Taxa de resfriamento durante a solidificaccedilatildeo tempo eacute necessaacuterio para as cadeias se moverem e se alinharem em uma estrutura cristalina
Complexidade do mero quanto mais complexo o mero menos cristalino o poliacutemero
Configuraccedilatildeo da cadeia poliacutemero lineares cristalizam com facilidade ramificaccedilotildees inibem a cristalizaccedilatildeo poliacutemeros em rede satildeo quase totalmente amorfos e satildeo possiacuteveis vaacuterios graus de cristalinidade para poliacutemeros com ligaccedilotildees cruzadas
Copolimerizaccedilatildeo se os meros se arranjam mais regularmente satildeo mais faacuteceis de cristalizar Ex Copoliacutemeros em bloco e alternados cristalizam mais facilmente que os aleatoacuterios ou por enxerto
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POLIacuteMERO
Estrutura Cristalina Esferuliacutetica
Cristalizaccedilatildeo a partir do material fundido
Cristalizaccedilatildeo se inicia em nuacutecleos individuais e se
desenvolve radialmente formando os esferulitos
Esferulitos diferentes graus de perfeiccedilatildeo e
tamanhos
Cruz de malta
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POLIacuteMERO
Esferulitos
bull Entre as lamelas cristalinas haacute regiotildees desordenadas denominadas regiotildees amorfas
bull Uma cadeia polimeacutericas pode estar parcialmente em uma lamela cristalina e
parcialmente em um estado amorfo Algumas cadeias comeccedilam em uma lamela cruza
a regiatildeo amorfa e entatildeo se juntam a outra lamela Estas cadeias satildeo denominadas
ldquomoleacuteculas de amarraccedilatildeordquo
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POLIacuteMERO
Caracteriacutesticas Mecacircnicas e Termomecacircnicas
Comportamento Tensatildeo x Deformaccedilatildeo
Satildeo encontrados 3 tipos de comportamento tensatildeo x deformaccedilatildeo
- Poliacutemero fraacutegil sofre fratura enquanto se deforma
elasticamente
- Poliacutemero plaacutestico a deformaccedilatildeo inicial eacute elaacutestica
seguida de escoamento e por uma regiatildeo de
deformaccedilatildeo plaacutestica (semelhante aos metais)
- Poliacutemero elaacutestico deformaccedilatildeo totalmente
elaacutestica essa elasticidade tiacutepica da borracha
grandes deformaccedilotildees recuperaacuteveis satildeo produzidas
mesmo sob pequenos niacuteveis de tensatildeo
(apresentada pelos elastocircmeros)
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POLIacuteMERO
Comportamento mecacircnico dos poliacutemeros
Moacutedulo de elasticidade (moacutedulo de traccedilatildeo) tensatildeodeformaccedilatildeo
7MPa 4GPaPoliacutemeros
Elaacutesticos Riacutegidos
48GPa 410GPaMetais
Ductibilidade eacute o alongamento percentual
Limite de escoamento (poliacutemeros plaacutestico) eacute o valor maacuteximo da curva y
Limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo tensatildeo na qual a fratura ocorre TS (pode ser maior ou menor que y)
Poliacutemeros Maacutex de 100MPa
Ligas metaacutelicas Maacutex de 4100GPa
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POLIacuteMERO
Variaccedilatildeo do Comportamento mecacircnico com a temperatura
Influecircncia da temperatura sobre as propriedades mecacircnicas do PMMA
Variaccedilotildees que se observa com a temperatura
bull Diminuiccedilatildeo do moacutedulo de
elasticidadebull Diminuiccedilatildeo do limite de
resistecircncia agrave traccedilatildeo
bull Aumento do alongamento agrave rotura (melhora a ductibilidade)
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POLIacuteMERO
Mecanismo de Deformaccedilatildeo Plaacutestica
1 Duas lamelas e
material amorfo
interlamelar amorfo
interlamelar antes de
aplicar uma deformaccedilatildeo
2 As cadeias nas
regiotildees amorfas
deslizam umas
contra as outras e
se alinham na
direccedilatildeo do
carregamento
3 Alinhamento das
lamelas de cadeias
de poliacutemero
durante a segunda
fase da deformaccedilatildeo
4 Separaccedilatildeo de
blocos cristalinos
das lamelas
durante a terceira
fase
5 Orientaccedilatildeo dos
segmentos cristalinos e
das cadeias de ligaccedilatildeo
ao longo do eixo de
traccedilatildeo na fase final da
deformaccedilatildeo
Deformaccedilatildeo de poliacutemeros semicristalinos
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova
1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo
3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo
Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2
1
3
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo
bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade
Aumento do peso molecular
bull aumenta o LRT
Aumento do grau de cristalinidade
bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)
O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute
uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de
traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos
bull Tratamento teacutermico
-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de
escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para
materiais metaacutelicos
- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de
orientaccedilatildeo da cadeia
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POLIacuteMERO
Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas
caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)
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POLIacuteMERO
Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea
Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida
ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular
altamente aleatoacuteria
Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura
definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em
termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf
Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um
liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada
caracteriacutestica do estado liacutequido
Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas
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POLIacuteMERO
Fatores que Influenciam a Tf e Tv
Flexibilidade da cadeia principal
Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o
poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf
Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf
1) Tamanho e tipo dos grupos laterais
2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)
3) Grupo aromaacutetico
4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia
5) Maior peso molecular
6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo
Grupo lateral volumoso
C
H
C
H
H CH3
C
H
C
H
H H
Tf= 175degCTf= 115degC
Grupo lateral polar
C
H
C
H
H Cl
C
H
C
H
H H
Tf= 212degCTf= 115degC
Tv= -18degC
C
H
C
H
H
Tv= 100degC
Tv= 87degC
C
H
C
H
H CH3
Tv= -18degC
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termoplaacutesticos
bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem
quando satildeo resfriados)
bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis
bull Materiais moles e duacutecteis
bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)
bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)
Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)
PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termofixos
bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)
bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em
alta temperatura
bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura
bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo
do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis
Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de
amostras metalograacuteficas
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POLIacuteMERO
Elastocircmero
Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)
Cadeia de moleacuteculas de um
elastocircmero
(a) no estado natildeo-deformado
(livre de tensotildees)
(b) deformado elasticamente
em resposta a uma tensatildeo s
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POLIacuteMERO
Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo
ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia
agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica
PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez
ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo
CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero
RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade
Aditivos para Poliacutemeros
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POLIacuteMERO
Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV
Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de
borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado
fluido
Sem ou com aquecimento
Sem ou com pressatildeo
Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido
Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo
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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ
POLIacuteMERO
Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas
Moldagem por Compressatildeo
1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde
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POLIacuteMERO
Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara
de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com
poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria
complexa
Moldagem por Transferecircncia
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POLIacuteMERO
1 Molde eacute fechado
2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde
3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute
alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute
que o moldado tenha atingido temperatura que permita
sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees
4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo
(1)
(2) (3)
(4)
Moldagem por Injeccedilatildeo
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POLIacuteMERO
1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado
2 O material fundido eacute compactado e conformado
3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz
4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua
Moldagem por Extrusatildeo
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POLIacuteMERO
1 Processo descontiacutenuo
2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas
3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no
interior de uma preacute forma (tubo)
geralmente obtido por extrusatildeo inserida
no molde
4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na
industria de embalagens
Ex frascos garrafas brinquedos volumosos
Moldagem por Insuflaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do
elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias
bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo
bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e
resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa
Processo de Vulcanizaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a
solventes aquecidos
- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam
pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo
Modelagem por Fiaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel
bull Polimetilmetacrilato (PMMA)
Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito
Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular
bull Politetrafluoretileno
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
Implante mamaacuterioEspumas
Telhas
bull Poliuretano
- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute
recomendado como material isolante)
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliamida (Naylon)
- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e
hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policloreto de Vinila (PVC)
- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de
tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica
- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do
cloro
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliestireno (PS)
- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Polietileno (PE)
- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliproprileno (PP)
- Baixo custo
- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policarbonato (PC)
- Semelhante ao vidro (transparecircncia)
- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
- Boa usinabilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Klevar ndash DuPont
Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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POLIacuteMERO
Definiccedilotildees
1 Moleacuteculas dos Poliacutemeros materiais orgacircnicos ou inorgacircnicos naturais ou
sinteacuteticos de alto peso molecular (macro-moleacuteculas) cuja estrutura molecular
consiste na repeticcedilatildeo de pequenas unidades chamadas meros que compotildeem as
macromoleacuteculas
2 Monocircmero moleacuteculas constituiacuteda por um uacutenico mero
3 Polimerizaccedilatildeo reaccedilotildees quiacutemicas intermoleculares pelas quais os monocircmeros
satildeo ligados na forma de meros agrave estrutura molecular da cadeia
Monocircmero
Mero
Poliacutemero
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POLIacuteMERO
Macromoleacuteculas
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POLIacuteMERO
De onde vem os poliacutemeros
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POLIacuteMERO
Polimerizaccedilatildeo
Os monocircmeros reagem entre si formando uma longa sequecircncia de unidades repetitivas (meros) Os
mecanismos de polimerizaccedilatildeo podem ser classificados em adiccedilatildeo e condensaccedilatildeo
Polimerizaccedilatildeo por adiccedilatildeo (por reaccedilatildeo em cadeia)
1) Iniciaccedilatildeo formaccedilatildeo de siacutetio reativo a
partir de uma espeacutecieiniciadora (ou catalisadora) e
monocircmero
Curiosidade periacuteodo para desenvolver uma moleacutecula com 1000unidades mero eacute da ordem de 10-3s
2) Propagaccedilatildeo da reaccedilatildeo crescimento linear da moleacutecula
3) Terminaccedilatildeo da reaccedilatildeo desativaccedilatildeo do siacutetio reativo
C
H
C
H
H H
R C
H H
C
H H
+ R
C
H H
C
H H
C
H
C
H
H H
C
H H
C
H H
C H
C
H
H H
R + R
Ex Polipropileno cloreto de polivinila e poliestireno
C
H H
C
H H
C
H
C
H
H H
C
H H
C
H H
C
H H
C
H H
C
H H
C
H H
R
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POLIacuteMERO
Polimerizaccedilatildeo
Polimerizaccedilatildeo por condensaccedilatildeo (ou reaccedilatildeo em estaacutegios) neste processo as reaccedilotildees
quiacutemicas intermoleculares ocorrem por etapas e em geral envolvem mais de um tipo de
monocircmero Etileno glicol Aacutecido adiacutepico
Polieacutester
Esse processo se repete sucessivamente produzindo neste caso uma moleacutecula linear e um
sobproduto de peso molecular pequeno
Ex Polieacutester naacuteilon e policarbonato
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POLIacuteMERO
Alguns exemplos
Unidade mero Unidade mero
Cloreto de polivinila
(PVC)
Polipropileno
(PP)
Unidade mero
Politetrafluoroetileno
(PTFE) Teflon
C
F F
C
F
C
F F
C
FF F
C
H H
C
H Cl
C
H H
C
H Cl
C
H
H
C
H H
C
H
C
H H
C C
H
HCH3 H CH
3
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POLIacuteMERO
Fenol-formaldeiacutedo(Baquelite)
Poliestireno (PS)
Alguns exemplos
H
C C
H
H
C
CH3
H
C
C O CH3
O
H
Polimetil metacrilato (PMMA)
OH
CH2
CH2
CH2
Poliexametilenoadipamida (naacuteilon)
Polietileno tereftalato(PET)
N
H
C
H H
C
H
N
H
C
H
C
O O
C
O
C O C
O
C
H
H
H
H
O
O C
CH3
CH3
O C
O
Policarbonato
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POLIacuteMERO
Peso molecular
Mn = peso molecular meacutedio pelo nuacutemero de moleacuteculas
Mi = peso molecular meacutedio da faixa de tamanhos i
xi = fraccedilatildeo do nuacutemero total das cadeias que se encontram dentro da faixa de tamanhos correspondentes
Mp = peso molecular meacutedio pelo peso
wi = fraccedilatildeo em peso das moleacuteculas dentro do mesmo intervalo de tamanhos
Grau de Polimerizaccedilatildeo Representa a quantidade meacutedia de meros existentes numa moleacutecula (tamanho meacutedio da cadeia)
m
Mn n
n m
Mn
p
p m = peso molecular do mero
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POLIacuteMERO
Forma molecular
Macromoleacutecula contendo espirais
torccedilotildees e dobras aleatoacuterias produzidas
por torccedilatildeo e rotaccedilotildees das ligaccedilotildees da
cadeia em trecircs dimensotildees
Modelo Tridimensional do Polietileno Confere ao poliacutemero caracteriacutestica elaacutestica
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POLIacuteMERO
Estrutura molecular
LinearRamificado
Ligaccedilotildees Cruzadas
Em rede
Unidade mero
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POLIacuteMERO
Copoliacutemeros
bull Homopoliacutemero poliacutemero derivado de apenas uma espeacutecie de monocircmero
bull Copoliacutemero poliacutemero derivado de duas ou mais espeacutecies de monocircmero
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POLIacuteMERO
Cristalinidade em Poliacutemeros Modelo miceacutelio
bull O arranjo atocircmico em poliacutemeros eacute mais complexo do que em metais e ceracircmicas
bull Os poliacutemeros satildeo geralmente parcialmente cristalinos com regiotildees cristalinas dispersas em uma matriz
amorfaRegiatildeo com alta cristalinidade
Regiatildeo amorfa
Arranjo de cadeias moleculares em uma ceacutelula unitaacuteria para o polietileno
Possiacuteveis rotaccedilotildees e torccedilotildees em torno de ligaccedilotildees
simples podem levar agrave formaccedilatildeo de cadeias
polimeacutericas natildeo necessariamente retiliacuteneas
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POLIacuteMERO
O grau de cristalinidade eacute definido por
Quanto mais cristalino maior a densidade a resistecircncia mecacircnica a resistecircncia agrave dissoluccedilatildeo e ao amolecimento pelo calor
Taxa de resfriamento durante a solidificaccedilatildeo tempo eacute necessaacuterio para as cadeias se moverem e se alinharem em uma estrutura cristalina
Complexidade do mero quanto mais complexo o mero menos cristalino o poliacutemero
Configuraccedilatildeo da cadeia poliacutemero lineares cristalizam com facilidade ramificaccedilotildees inibem a cristalizaccedilatildeo poliacutemeros em rede satildeo quase totalmente amorfos e satildeo possiacuteveis vaacuterios graus de cristalinidade para poliacutemeros com ligaccedilotildees cruzadas
Copolimerizaccedilatildeo se os meros se arranjam mais regularmente satildeo mais faacuteceis de cristalizar Ex Copoliacutemeros em bloco e alternados cristalizam mais facilmente que os aleatoacuterios ou por enxerto
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POLIacuteMERO
Estrutura Cristalina Esferuliacutetica
Cristalizaccedilatildeo a partir do material fundido
Cristalizaccedilatildeo se inicia em nuacutecleos individuais e se
desenvolve radialmente formando os esferulitos
Esferulitos diferentes graus de perfeiccedilatildeo e
tamanhos
Cruz de malta
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POLIacuteMERO
Esferulitos
bull Entre as lamelas cristalinas haacute regiotildees desordenadas denominadas regiotildees amorfas
bull Uma cadeia polimeacutericas pode estar parcialmente em uma lamela cristalina e
parcialmente em um estado amorfo Algumas cadeias comeccedilam em uma lamela cruza
a regiatildeo amorfa e entatildeo se juntam a outra lamela Estas cadeias satildeo denominadas
ldquomoleacuteculas de amarraccedilatildeordquo
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POLIacuteMERO
Caracteriacutesticas Mecacircnicas e Termomecacircnicas
Comportamento Tensatildeo x Deformaccedilatildeo
Satildeo encontrados 3 tipos de comportamento tensatildeo x deformaccedilatildeo
- Poliacutemero fraacutegil sofre fratura enquanto se deforma
elasticamente
- Poliacutemero plaacutestico a deformaccedilatildeo inicial eacute elaacutestica
seguida de escoamento e por uma regiatildeo de
deformaccedilatildeo plaacutestica (semelhante aos metais)
- Poliacutemero elaacutestico deformaccedilatildeo totalmente
elaacutestica essa elasticidade tiacutepica da borracha
grandes deformaccedilotildees recuperaacuteveis satildeo produzidas
mesmo sob pequenos niacuteveis de tensatildeo
(apresentada pelos elastocircmeros)
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POLIacuteMERO
Comportamento mecacircnico dos poliacutemeros
Moacutedulo de elasticidade (moacutedulo de traccedilatildeo) tensatildeodeformaccedilatildeo
7MPa 4GPaPoliacutemeros
Elaacutesticos Riacutegidos
48GPa 410GPaMetais
Ductibilidade eacute o alongamento percentual
Limite de escoamento (poliacutemeros plaacutestico) eacute o valor maacuteximo da curva y
Limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo tensatildeo na qual a fratura ocorre TS (pode ser maior ou menor que y)
Poliacutemeros Maacutex de 100MPa
Ligas metaacutelicas Maacutex de 4100GPa
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POLIacuteMERO
Variaccedilatildeo do Comportamento mecacircnico com a temperatura
Influecircncia da temperatura sobre as propriedades mecacircnicas do PMMA
Variaccedilotildees que se observa com a temperatura
bull Diminuiccedilatildeo do moacutedulo de
elasticidadebull Diminuiccedilatildeo do limite de
resistecircncia agrave traccedilatildeo
bull Aumento do alongamento agrave rotura (melhora a ductibilidade)
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POLIacuteMERO
Mecanismo de Deformaccedilatildeo Plaacutestica
1 Duas lamelas e
material amorfo
interlamelar amorfo
interlamelar antes de
aplicar uma deformaccedilatildeo
2 As cadeias nas
regiotildees amorfas
deslizam umas
contra as outras e
se alinham na
direccedilatildeo do
carregamento
3 Alinhamento das
lamelas de cadeias
de poliacutemero
durante a segunda
fase da deformaccedilatildeo
4 Separaccedilatildeo de
blocos cristalinos
das lamelas
durante a terceira
fase
5 Orientaccedilatildeo dos
segmentos cristalinos e
das cadeias de ligaccedilatildeo
ao longo do eixo de
traccedilatildeo na fase final da
deformaccedilatildeo
Deformaccedilatildeo de poliacutemeros semicristalinos
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova
1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo
3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo
Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2
1
3
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo
bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade
Aumento do peso molecular
bull aumenta o LRT
Aumento do grau de cristalinidade
bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)
O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute
uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de
traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos
bull Tratamento teacutermico
-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de
escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para
materiais metaacutelicos
- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de
orientaccedilatildeo da cadeia
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POLIacuteMERO
Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas
caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)
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POLIacuteMERO
Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea
Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida
ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular
altamente aleatoacuteria
Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura
definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em
termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf
Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um
liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada
caracteriacutestica do estado liacutequido
Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas
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POLIacuteMERO
Fatores que Influenciam a Tf e Tv
Flexibilidade da cadeia principal
Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o
poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf
Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf
1) Tamanho e tipo dos grupos laterais
2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)
3) Grupo aromaacutetico
4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia
5) Maior peso molecular
6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo
Grupo lateral volumoso
C
H
C
H
H CH3
C
H
C
H
H H
Tf= 175degCTf= 115degC
Grupo lateral polar
C
H
C
H
H Cl
C
H
C
H
H H
Tf= 212degCTf= 115degC
Tv= -18degC
C
H
C
H
H
Tv= 100degC
Tv= 87degC
C
H
C
H
H CH3
Tv= -18degC
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termoplaacutesticos
bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem
quando satildeo resfriados)
bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis
bull Materiais moles e duacutecteis
bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)
bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)
Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)
PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termofixos
bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)
bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em
alta temperatura
bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura
bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo
do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis
Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de
amostras metalograacuteficas
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POLIacuteMERO
Elastocircmero
Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)
Cadeia de moleacuteculas de um
elastocircmero
(a) no estado natildeo-deformado
(livre de tensotildees)
(b) deformado elasticamente
em resposta a uma tensatildeo s
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POLIacuteMERO
Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo
ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia
agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica
PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez
ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo
CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero
RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade
Aditivos para Poliacutemeros
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POLIacuteMERO
Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV
Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de
borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado
fluido
Sem ou com aquecimento
Sem ou com pressatildeo
Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido
Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas
Moldagem por Compressatildeo
1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde
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POLIacuteMERO
Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara
de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com
poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria
complexa
Moldagem por Transferecircncia
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POLIacuteMERO
1 Molde eacute fechado
2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde
3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute
alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute
que o moldado tenha atingido temperatura que permita
sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees
4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo
(1)
(2) (3)
(4)
Moldagem por Injeccedilatildeo
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POLIacuteMERO
1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado
2 O material fundido eacute compactado e conformado
3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz
4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua
Moldagem por Extrusatildeo
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POLIacuteMERO
1 Processo descontiacutenuo
2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas
3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no
interior de uma preacute forma (tubo)
geralmente obtido por extrusatildeo inserida
no molde
4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na
industria de embalagens
Ex frascos garrafas brinquedos volumosos
Moldagem por Insuflaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do
elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias
bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo
bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e
resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa
Processo de Vulcanizaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a
solventes aquecidos
- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam
pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo
Modelagem por Fiaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel
bull Polimetilmetacrilato (PMMA)
Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito
Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular
bull Politetrafluoretileno
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
Implante mamaacuterioEspumas
Telhas
bull Poliuretano
- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute
recomendado como material isolante)
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliamida (Naylon)
- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e
hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policloreto de Vinila (PVC)
- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de
tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica
- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do
cloro
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliestireno (PS)
- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Polietileno (PE)
- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliproprileno (PP)
- Baixo custo
- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policarbonato (PC)
- Semelhante ao vidro (transparecircncia)
- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
- Boa usinabilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Klevar ndash DuPont
Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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POLIacuteMERO
Macromoleacuteculas
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POLIacuteMERO
De onde vem os poliacutemeros
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POLIacuteMERO
Polimerizaccedilatildeo
Os monocircmeros reagem entre si formando uma longa sequecircncia de unidades repetitivas (meros) Os
mecanismos de polimerizaccedilatildeo podem ser classificados em adiccedilatildeo e condensaccedilatildeo
Polimerizaccedilatildeo por adiccedilatildeo (por reaccedilatildeo em cadeia)
1) Iniciaccedilatildeo formaccedilatildeo de siacutetio reativo a
partir de uma espeacutecieiniciadora (ou catalisadora) e
monocircmero
Curiosidade periacuteodo para desenvolver uma moleacutecula com 1000unidades mero eacute da ordem de 10-3s
2) Propagaccedilatildeo da reaccedilatildeo crescimento linear da moleacutecula
3) Terminaccedilatildeo da reaccedilatildeo desativaccedilatildeo do siacutetio reativo
C
H
C
H
H H
R C
H H
C
H H
+ R
C
H H
C
H H
C
H
C
H
H H
C
H H
C
H H
C H
C
H
H H
R + R
Ex Polipropileno cloreto de polivinila e poliestireno
C
H H
C
H H
C
H
C
H
H H
C
H H
C
H H
C
H H
C
H H
C
H H
C
H H
R
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POLIacuteMERO
Polimerizaccedilatildeo
Polimerizaccedilatildeo por condensaccedilatildeo (ou reaccedilatildeo em estaacutegios) neste processo as reaccedilotildees
quiacutemicas intermoleculares ocorrem por etapas e em geral envolvem mais de um tipo de
monocircmero Etileno glicol Aacutecido adiacutepico
Polieacutester
Esse processo se repete sucessivamente produzindo neste caso uma moleacutecula linear e um
sobproduto de peso molecular pequeno
Ex Polieacutester naacuteilon e policarbonato
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POLIacuteMERO
Alguns exemplos
Unidade mero Unidade mero
Cloreto de polivinila
(PVC)
Polipropileno
(PP)
Unidade mero
Politetrafluoroetileno
(PTFE) Teflon
C
F F
C
F
C
F F
C
FF F
C
H H
C
H Cl
C
H H
C
H Cl
C
H
H
C
H H
C
H
C
H H
C C
H
HCH3 H CH
3
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POLIacuteMERO
Fenol-formaldeiacutedo(Baquelite)
Poliestireno (PS)
Alguns exemplos
H
C C
H
H
C
CH3
H
C
C O CH3
O
H
Polimetil metacrilato (PMMA)
OH
CH2
CH2
CH2
Poliexametilenoadipamida (naacuteilon)
Polietileno tereftalato(PET)
N
H
C
H H
C
H
N
H
C
H
C
O O
C
O
C O C
O
C
H
H
H
H
O
O C
CH3
CH3
O C
O
Policarbonato
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POLIacuteMERO
Peso molecular
Mn = peso molecular meacutedio pelo nuacutemero de moleacuteculas
Mi = peso molecular meacutedio da faixa de tamanhos i
xi = fraccedilatildeo do nuacutemero total das cadeias que se encontram dentro da faixa de tamanhos correspondentes
Mp = peso molecular meacutedio pelo peso
wi = fraccedilatildeo em peso das moleacuteculas dentro do mesmo intervalo de tamanhos
Grau de Polimerizaccedilatildeo Representa a quantidade meacutedia de meros existentes numa moleacutecula (tamanho meacutedio da cadeia)
m
Mn n
n m
Mn
p
p m = peso molecular do mero
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POLIacuteMERO
Forma molecular
Macromoleacutecula contendo espirais
torccedilotildees e dobras aleatoacuterias produzidas
por torccedilatildeo e rotaccedilotildees das ligaccedilotildees da
cadeia em trecircs dimensotildees
Modelo Tridimensional do Polietileno Confere ao poliacutemero caracteriacutestica elaacutestica
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POLIacuteMERO
Estrutura molecular
LinearRamificado
Ligaccedilotildees Cruzadas
Em rede
Unidade mero
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POLIacuteMERO
Copoliacutemeros
bull Homopoliacutemero poliacutemero derivado de apenas uma espeacutecie de monocircmero
bull Copoliacutemero poliacutemero derivado de duas ou mais espeacutecies de monocircmero
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POLIacuteMERO
Cristalinidade em Poliacutemeros Modelo miceacutelio
bull O arranjo atocircmico em poliacutemeros eacute mais complexo do que em metais e ceracircmicas
bull Os poliacutemeros satildeo geralmente parcialmente cristalinos com regiotildees cristalinas dispersas em uma matriz
amorfaRegiatildeo com alta cristalinidade
Regiatildeo amorfa
Arranjo de cadeias moleculares em uma ceacutelula unitaacuteria para o polietileno
Possiacuteveis rotaccedilotildees e torccedilotildees em torno de ligaccedilotildees
simples podem levar agrave formaccedilatildeo de cadeias
polimeacutericas natildeo necessariamente retiliacuteneas
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POLIacuteMERO
O grau de cristalinidade eacute definido por
Quanto mais cristalino maior a densidade a resistecircncia mecacircnica a resistecircncia agrave dissoluccedilatildeo e ao amolecimento pelo calor
Taxa de resfriamento durante a solidificaccedilatildeo tempo eacute necessaacuterio para as cadeias se moverem e se alinharem em uma estrutura cristalina
Complexidade do mero quanto mais complexo o mero menos cristalino o poliacutemero
Configuraccedilatildeo da cadeia poliacutemero lineares cristalizam com facilidade ramificaccedilotildees inibem a cristalizaccedilatildeo poliacutemeros em rede satildeo quase totalmente amorfos e satildeo possiacuteveis vaacuterios graus de cristalinidade para poliacutemeros com ligaccedilotildees cruzadas
Copolimerizaccedilatildeo se os meros se arranjam mais regularmente satildeo mais faacuteceis de cristalizar Ex Copoliacutemeros em bloco e alternados cristalizam mais facilmente que os aleatoacuterios ou por enxerto
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POLIacuteMERO
Estrutura Cristalina Esferuliacutetica
Cristalizaccedilatildeo a partir do material fundido
Cristalizaccedilatildeo se inicia em nuacutecleos individuais e se
desenvolve radialmente formando os esferulitos
Esferulitos diferentes graus de perfeiccedilatildeo e
tamanhos
Cruz de malta
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POLIacuteMERO
Esferulitos
bull Entre as lamelas cristalinas haacute regiotildees desordenadas denominadas regiotildees amorfas
bull Uma cadeia polimeacutericas pode estar parcialmente em uma lamela cristalina e
parcialmente em um estado amorfo Algumas cadeias comeccedilam em uma lamela cruza
a regiatildeo amorfa e entatildeo se juntam a outra lamela Estas cadeias satildeo denominadas
ldquomoleacuteculas de amarraccedilatildeordquo
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POLIacuteMERO
Caracteriacutesticas Mecacircnicas e Termomecacircnicas
Comportamento Tensatildeo x Deformaccedilatildeo
Satildeo encontrados 3 tipos de comportamento tensatildeo x deformaccedilatildeo
- Poliacutemero fraacutegil sofre fratura enquanto se deforma
elasticamente
- Poliacutemero plaacutestico a deformaccedilatildeo inicial eacute elaacutestica
seguida de escoamento e por uma regiatildeo de
deformaccedilatildeo plaacutestica (semelhante aos metais)
- Poliacutemero elaacutestico deformaccedilatildeo totalmente
elaacutestica essa elasticidade tiacutepica da borracha
grandes deformaccedilotildees recuperaacuteveis satildeo produzidas
mesmo sob pequenos niacuteveis de tensatildeo
(apresentada pelos elastocircmeros)
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POLIacuteMERO
Comportamento mecacircnico dos poliacutemeros
Moacutedulo de elasticidade (moacutedulo de traccedilatildeo) tensatildeodeformaccedilatildeo
7MPa 4GPaPoliacutemeros
Elaacutesticos Riacutegidos
48GPa 410GPaMetais
Ductibilidade eacute o alongamento percentual
Limite de escoamento (poliacutemeros plaacutestico) eacute o valor maacuteximo da curva y
Limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo tensatildeo na qual a fratura ocorre TS (pode ser maior ou menor que y)
Poliacutemeros Maacutex de 100MPa
Ligas metaacutelicas Maacutex de 4100GPa
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POLIacuteMERO
Variaccedilatildeo do Comportamento mecacircnico com a temperatura
Influecircncia da temperatura sobre as propriedades mecacircnicas do PMMA
Variaccedilotildees que se observa com a temperatura
bull Diminuiccedilatildeo do moacutedulo de
elasticidadebull Diminuiccedilatildeo do limite de
resistecircncia agrave traccedilatildeo
bull Aumento do alongamento agrave rotura (melhora a ductibilidade)
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POLIacuteMERO
Mecanismo de Deformaccedilatildeo Plaacutestica
1 Duas lamelas e
material amorfo
interlamelar amorfo
interlamelar antes de
aplicar uma deformaccedilatildeo
2 As cadeias nas
regiotildees amorfas
deslizam umas
contra as outras e
se alinham na
direccedilatildeo do
carregamento
3 Alinhamento das
lamelas de cadeias
de poliacutemero
durante a segunda
fase da deformaccedilatildeo
4 Separaccedilatildeo de
blocos cristalinos
das lamelas
durante a terceira
fase
5 Orientaccedilatildeo dos
segmentos cristalinos e
das cadeias de ligaccedilatildeo
ao longo do eixo de
traccedilatildeo na fase final da
deformaccedilatildeo
Deformaccedilatildeo de poliacutemeros semicristalinos
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova
1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo
3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo
Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2
1
3
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo
bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade
Aumento do peso molecular
bull aumenta o LRT
Aumento do grau de cristalinidade
bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)
O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute
uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de
traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos
bull Tratamento teacutermico
-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de
escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para
materiais metaacutelicos
- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de
orientaccedilatildeo da cadeia
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POLIacuteMERO
Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas
caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)
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POLIacuteMERO
Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea
Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida
ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular
altamente aleatoacuteria
Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura
definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em
termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf
Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um
liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada
caracteriacutestica do estado liacutequido
Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas
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POLIacuteMERO
Fatores que Influenciam a Tf e Tv
Flexibilidade da cadeia principal
Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o
poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf
Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf
1) Tamanho e tipo dos grupos laterais
2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)
3) Grupo aromaacutetico
4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia
5) Maior peso molecular
6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo
Grupo lateral volumoso
C
H
C
H
H CH3
C
H
C
H
H H
Tf= 175degCTf= 115degC
Grupo lateral polar
C
H
C
H
H Cl
C
H
C
H
H H
Tf= 212degCTf= 115degC
Tv= -18degC
C
H
C
H
H
Tv= 100degC
Tv= 87degC
C
H
C
H
H CH3
Tv= -18degC
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termoplaacutesticos
bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem
quando satildeo resfriados)
bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis
bull Materiais moles e duacutecteis
bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)
bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)
Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)
PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termofixos
bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)
bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em
alta temperatura
bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura
bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo
do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis
Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de
amostras metalograacuteficas
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POLIacuteMERO
Elastocircmero
Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)
Cadeia de moleacuteculas de um
elastocircmero
(a) no estado natildeo-deformado
(livre de tensotildees)
(b) deformado elasticamente
em resposta a uma tensatildeo s
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POLIacuteMERO
Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo
ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia
agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica
PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez
ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo
CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero
RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade
Aditivos para Poliacutemeros
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POLIacuteMERO
Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV
Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de
borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado
fluido
Sem ou com aquecimento
Sem ou com pressatildeo
Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido
Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas
Moldagem por Compressatildeo
1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde
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POLIacuteMERO
Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara
de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com
poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria
complexa
Moldagem por Transferecircncia
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POLIacuteMERO
1 Molde eacute fechado
2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde
3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute
alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute
que o moldado tenha atingido temperatura que permita
sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees
4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo
(1)
(2) (3)
(4)
Moldagem por Injeccedilatildeo
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POLIacuteMERO
1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado
2 O material fundido eacute compactado e conformado
3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz
4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua
Moldagem por Extrusatildeo
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POLIacuteMERO
1 Processo descontiacutenuo
2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas
3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no
interior de uma preacute forma (tubo)
geralmente obtido por extrusatildeo inserida
no molde
4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na
industria de embalagens
Ex frascos garrafas brinquedos volumosos
Moldagem por Insuflaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do
elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias
bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo
bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e
resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa
Processo de Vulcanizaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a
solventes aquecidos
- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam
pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo
Modelagem por Fiaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel
bull Polimetilmetacrilato (PMMA)
Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito
Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular
bull Politetrafluoretileno
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
Implante mamaacuterioEspumas
Telhas
bull Poliuretano
- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute
recomendado como material isolante)
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliamida (Naylon)
- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e
hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policloreto de Vinila (PVC)
- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de
tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica
- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do
cloro
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliestireno (PS)
- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Polietileno (PE)
- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliproprileno (PP)
- Baixo custo
- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policarbonato (PC)
- Semelhante ao vidro (transparecircncia)
- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
- Boa usinabilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Klevar ndash DuPont
Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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POLIacuteMERO
De onde vem os poliacutemeros
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POLIacuteMERO
Polimerizaccedilatildeo
Os monocircmeros reagem entre si formando uma longa sequecircncia de unidades repetitivas (meros) Os
mecanismos de polimerizaccedilatildeo podem ser classificados em adiccedilatildeo e condensaccedilatildeo
Polimerizaccedilatildeo por adiccedilatildeo (por reaccedilatildeo em cadeia)
1) Iniciaccedilatildeo formaccedilatildeo de siacutetio reativo a
partir de uma espeacutecieiniciadora (ou catalisadora) e
monocircmero
Curiosidade periacuteodo para desenvolver uma moleacutecula com 1000unidades mero eacute da ordem de 10-3s
2) Propagaccedilatildeo da reaccedilatildeo crescimento linear da moleacutecula
3) Terminaccedilatildeo da reaccedilatildeo desativaccedilatildeo do siacutetio reativo
C
H
C
H
H H
R C
H H
C
H H
+ R
C
H H
C
H H
C
H
C
H
H H
C
H H
C
H H
C H
C
H
H H
R + R
Ex Polipropileno cloreto de polivinila e poliestireno
C
H H
C
H H
C
H
C
H
H H
C
H H
C
H H
C
H H
C
H H
C
H H
C
H H
R
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POLIacuteMERO
Polimerizaccedilatildeo
Polimerizaccedilatildeo por condensaccedilatildeo (ou reaccedilatildeo em estaacutegios) neste processo as reaccedilotildees
quiacutemicas intermoleculares ocorrem por etapas e em geral envolvem mais de um tipo de
monocircmero Etileno glicol Aacutecido adiacutepico
Polieacutester
Esse processo se repete sucessivamente produzindo neste caso uma moleacutecula linear e um
sobproduto de peso molecular pequeno
Ex Polieacutester naacuteilon e policarbonato
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POLIacuteMERO
Alguns exemplos
Unidade mero Unidade mero
Cloreto de polivinila
(PVC)
Polipropileno
(PP)
Unidade mero
Politetrafluoroetileno
(PTFE) Teflon
C
F F
C
F
C
F F
C
FF F
C
H H
C
H Cl
C
H H
C
H Cl
C
H
H
C
H H
C
H
C
H H
C C
H
HCH3 H CH
3
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POLIacuteMERO
Fenol-formaldeiacutedo(Baquelite)
Poliestireno (PS)
Alguns exemplos
H
C C
H
H
C
CH3
H
C
C O CH3
O
H
Polimetil metacrilato (PMMA)
OH
CH2
CH2
CH2
Poliexametilenoadipamida (naacuteilon)
Polietileno tereftalato(PET)
N
H
C
H H
C
H
N
H
C
H
C
O O
C
O
C O C
O
C
H
H
H
H
O
O C
CH3
CH3
O C
O
Policarbonato
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POLIacuteMERO
Peso molecular
Mn = peso molecular meacutedio pelo nuacutemero de moleacuteculas
Mi = peso molecular meacutedio da faixa de tamanhos i
xi = fraccedilatildeo do nuacutemero total das cadeias que se encontram dentro da faixa de tamanhos correspondentes
Mp = peso molecular meacutedio pelo peso
wi = fraccedilatildeo em peso das moleacuteculas dentro do mesmo intervalo de tamanhos
Grau de Polimerizaccedilatildeo Representa a quantidade meacutedia de meros existentes numa moleacutecula (tamanho meacutedio da cadeia)
m
Mn n
n m
Mn
p
p m = peso molecular do mero
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POLIacuteMERO
Forma molecular
Macromoleacutecula contendo espirais
torccedilotildees e dobras aleatoacuterias produzidas
por torccedilatildeo e rotaccedilotildees das ligaccedilotildees da
cadeia em trecircs dimensotildees
Modelo Tridimensional do Polietileno Confere ao poliacutemero caracteriacutestica elaacutestica
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POLIacuteMERO
Estrutura molecular
LinearRamificado
Ligaccedilotildees Cruzadas
Em rede
Unidade mero
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POLIacuteMERO
Copoliacutemeros
bull Homopoliacutemero poliacutemero derivado de apenas uma espeacutecie de monocircmero
bull Copoliacutemero poliacutemero derivado de duas ou mais espeacutecies de monocircmero
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POLIacuteMERO
Cristalinidade em Poliacutemeros Modelo miceacutelio
bull O arranjo atocircmico em poliacutemeros eacute mais complexo do que em metais e ceracircmicas
bull Os poliacutemeros satildeo geralmente parcialmente cristalinos com regiotildees cristalinas dispersas em uma matriz
amorfaRegiatildeo com alta cristalinidade
Regiatildeo amorfa
Arranjo de cadeias moleculares em uma ceacutelula unitaacuteria para o polietileno
Possiacuteveis rotaccedilotildees e torccedilotildees em torno de ligaccedilotildees
simples podem levar agrave formaccedilatildeo de cadeias
polimeacutericas natildeo necessariamente retiliacuteneas
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POLIacuteMERO
O grau de cristalinidade eacute definido por
Quanto mais cristalino maior a densidade a resistecircncia mecacircnica a resistecircncia agrave dissoluccedilatildeo e ao amolecimento pelo calor
Taxa de resfriamento durante a solidificaccedilatildeo tempo eacute necessaacuterio para as cadeias se moverem e se alinharem em uma estrutura cristalina
Complexidade do mero quanto mais complexo o mero menos cristalino o poliacutemero
Configuraccedilatildeo da cadeia poliacutemero lineares cristalizam com facilidade ramificaccedilotildees inibem a cristalizaccedilatildeo poliacutemeros em rede satildeo quase totalmente amorfos e satildeo possiacuteveis vaacuterios graus de cristalinidade para poliacutemeros com ligaccedilotildees cruzadas
Copolimerizaccedilatildeo se os meros se arranjam mais regularmente satildeo mais faacuteceis de cristalizar Ex Copoliacutemeros em bloco e alternados cristalizam mais facilmente que os aleatoacuterios ou por enxerto
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POLIacuteMERO
Estrutura Cristalina Esferuliacutetica
Cristalizaccedilatildeo a partir do material fundido
Cristalizaccedilatildeo se inicia em nuacutecleos individuais e se
desenvolve radialmente formando os esferulitos
Esferulitos diferentes graus de perfeiccedilatildeo e
tamanhos
Cruz de malta
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POLIacuteMERO
Esferulitos
bull Entre as lamelas cristalinas haacute regiotildees desordenadas denominadas regiotildees amorfas
bull Uma cadeia polimeacutericas pode estar parcialmente em uma lamela cristalina e
parcialmente em um estado amorfo Algumas cadeias comeccedilam em uma lamela cruza
a regiatildeo amorfa e entatildeo se juntam a outra lamela Estas cadeias satildeo denominadas
ldquomoleacuteculas de amarraccedilatildeordquo
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POLIacuteMERO
Caracteriacutesticas Mecacircnicas e Termomecacircnicas
Comportamento Tensatildeo x Deformaccedilatildeo
Satildeo encontrados 3 tipos de comportamento tensatildeo x deformaccedilatildeo
- Poliacutemero fraacutegil sofre fratura enquanto se deforma
elasticamente
- Poliacutemero plaacutestico a deformaccedilatildeo inicial eacute elaacutestica
seguida de escoamento e por uma regiatildeo de
deformaccedilatildeo plaacutestica (semelhante aos metais)
- Poliacutemero elaacutestico deformaccedilatildeo totalmente
elaacutestica essa elasticidade tiacutepica da borracha
grandes deformaccedilotildees recuperaacuteveis satildeo produzidas
mesmo sob pequenos niacuteveis de tensatildeo
(apresentada pelos elastocircmeros)
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POLIacuteMERO
Comportamento mecacircnico dos poliacutemeros
Moacutedulo de elasticidade (moacutedulo de traccedilatildeo) tensatildeodeformaccedilatildeo
7MPa 4GPaPoliacutemeros
Elaacutesticos Riacutegidos
48GPa 410GPaMetais
Ductibilidade eacute o alongamento percentual
Limite de escoamento (poliacutemeros plaacutestico) eacute o valor maacuteximo da curva y
Limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo tensatildeo na qual a fratura ocorre TS (pode ser maior ou menor que y)
Poliacutemeros Maacutex de 100MPa
Ligas metaacutelicas Maacutex de 4100GPa
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POLIacuteMERO
Variaccedilatildeo do Comportamento mecacircnico com a temperatura
Influecircncia da temperatura sobre as propriedades mecacircnicas do PMMA
Variaccedilotildees que se observa com a temperatura
bull Diminuiccedilatildeo do moacutedulo de
elasticidadebull Diminuiccedilatildeo do limite de
resistecircncia agrave traccedilatildeo
bull Aumento do alongamento agrave rotura (melhora a ductibilidade)
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POLIacuteMERO
Mecanismo de Deformaccedilatildeo Plaacutestica
1 Duas lamelas e
material amorfo
interlamelar amorfo
interlamelar antes de
aplicar uma deformaccedilatildeo
2 As cadeias nas
regiotildees amorfas
deslizam umas
contra as outras e
se alinham na
direccedilatildeo do
carregamento
3 Alinhamento das
lamelas de cadeias
de poliacutemero
durante a segunda
fase da deformaccedilatildeo
4 Separaccedilatildeo de
blocos cristalinos
das lamelas
durante a terceira
fase
5 Orientaccedilatildeo dos
segmentos cristalinos e
das cadeias de ligaccedilatildeo
ao longo do eixo de
traccedilatildeo na fase final da
deformaccedilatildeo
Deformaccedilatildeo de poliacutemeros semicristalinos
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova
1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo
3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo
Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2
1
3
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo
bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade
Aumento do peso molecular
bull aumenta o LRT
Aumento do grau de cristalinidade
bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)
O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute
uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de
traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos
bull Tratamento teacutermico
-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de
escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para
materiais metaacutelicos
- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de
orientaccedilatildeo da cadeia
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POLIacuteMERO
Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas
caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)
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POLIacuteMERO
Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea
Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida
ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular
altamente aleatoacuteria
Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura
definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em
termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf
Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um
liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada
caracteriacutestica do estado liacutequido
Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas
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POLIacuteMERO
Fatores que Influenciam a Tf e Tv
Flexibilidade da cadeia principal
Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o
poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf
Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf
1) Tamanho e tipo dos grupos laterais
2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)
3) Grupo aromaacutetico
4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia
5) Maior peso molecular
6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo
Grupo lateral volumoso
C
H
C
H
H CH3
C
H
C
H
H H
Tf= 175degCTf= 115degC
Grupo lateral polar
C
H
C
H
H Cl
C
H
C
H
H H
Tf= 212degCTf= 115degC
Tv= -18degC
C
H
C
H
H
Tv= 100degC
Tv= 87degC
C
H
C
H
H CH3
Tv= -18degC
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termoplaacutesticos
bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem
quando satildeo resfriados)
bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis
bull Materiais moles e duacutecteis
bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)
bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)
Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)
PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termofixos
bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)
bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em
alta temperatura
bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura
bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo
do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis
Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de
amostras metalograacuteficas
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POLIacuteMERO
Elastocircmero
Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)
Cadeia de moleacuteculas de um
elastocircmero
(a) no estado natildeo-deformado
(livre de tensotildees)
(b) deformado elasticamente
em resposta a uma tensatildeo s
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POLIacuteMERO
Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo
ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia
agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica
PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez
ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo
CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero
RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade
Aditivos para Poliacutemeros
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POLIacuteMERO
Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV
Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de
borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado
fluido
Sem ou com aquecimento
Sem ou com pressatildeo
Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido
Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas
Moldagem por Compressatildeo
1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde
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POLIacuteMERO
Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara
de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com
poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria
complexa
Moldagem por Transferecircncia
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POLIacuteMERO
1 Molde eacute fechado
2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde
3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute
alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute
que o moldado tenha atingido temperatura que permita
sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees
4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo
(1)
(2) (3)
(4)
Moldagem por Injeccedilatildeo
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POLIacuteMERO
1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado
2 O material fundido eacute compactado e conformado
3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz
4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua
Moldagem por Extrusatildeo
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POLIacuteMERO
1 Processo descontiacutenuo
2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas
3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no
interior de uma preacute forma (tubo)
geralmente obtido por extrusatildeo inserida
no molde
4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na
industria de embalagens
Ex frascos garrafas brinquedos volumosos
Moldagem por Insuflaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do
elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias
bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo
bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e
resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa
Processo de Vulcanizaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a
solventes aquecidos
- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam
pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo
Modelagem por Fiaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel
bull Polimetilmetacrilato (PMMA)
Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito
Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular
bull Politetrafluoretileno
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
Implante mamaacuterioEspumas
Telhas
bull Poliuretano
- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute
recomendado como material isolante)
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliamida (Naylon)
- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e
hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policloreto de Vinila (PVC)
- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de
tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica
- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do
cloro
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliestireno (PS)
- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Polietileno (PE)
- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliproprileno (PP)
- Baixo custo
- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policarbonato (PC)
- Semelhante ao vidro (transparecircncia)
- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
- Boa usinabilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Klevar ndash DuPont
Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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POLIacuteMERO
Polimerizaccedilatildeo
Os monocircmeros reagem entre si formando uma longa sequecircncia de unidades repetitivas (meros) Os
mecanismos de polimerizaccedilatildeo podem ser classificados em adiccedilatildeo e condensaccedilatildeo
Polimerizaccedilatildeo por adiccedilatildeo (por reaccedilatildeo em cadeia)
1) Iniciaccedilatildeo formaccedilatildeo de siacutetio reativo a
partir de uma espeacutecieiniciadora (ou catalisadora) e
monocircmero
Curiosidade periacuteodo para desenvolver uma moleacutecula com 1000unidades mero eacute da ordem de 10-3s
2) Propagaccedilatildeo da reaccedilatildeo crescimento linear da moleacutecula
3) Terminaccedilatildeo da reaccedilatildeo desativaccedilatildeo do siacutetio reativo
C
H
C
H
H H
R C
H H
C
H H
+ R
C
H H
C
H H
C
H
C
H
H H
C
H H
C
H H
C H
C
H
H H
R + R
Ex Polipropileno cloreto de polivinila e poliestireno
C
H H
C
H H
C
H
C
H
H H
C
H H
C
H H
C
H H
C
H H
C
H H
C
H H
R
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POLIacuteMERO
Polimerizaccedilatildeo
Polimerizaccedilatildeo por condensaccedilatildeo (ou reaccedilatildeo em estaacutegios) neste processo as reaccedilotildees
quiacutemicas intermoleculares ocorrem por etapas e em geral envolvem mais de um tipo de
monocircmero Etileno glicol Aacutecido adiacutepico
Polieacutester
Esse processo se repete sucessivamente produzindo neste caso uma moleacutecula linear e um
sobproduto de peso molecular pequeno
Ex Polieacutester naacuteilon e policarbonato
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POLIacuteMERO
Alguns exemplos
Unidade mero Unidade mero
Cloreto de polivinila
(PVC)
Polipropileno
(PP)
Unidade mero
Politetrafluoroetileno
(PTFE) Teflon
C
F F
C
F
C
F F
C
FF F
C
H H
C
H Cl
C
H H
C
H Cl
C
H
H
C
H H
C
H
C
H H
C C
H
HCH3 H CH
3
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POLIacuteMERO
Fenol-formaldeiacutedo(Baquelite)
Poliestireno (PS)
Alguns exemplos
H
C C
H
H
C
CH3
H
C
C O CH3
O
H
Polimetil metacrilato (PMMA)
OH
CH2
CH2
CH2
Poliexametilenoadipamida (naacuteilon)
Polietileno tereftalato(PET)
N
H
C
H H
C
H
N
H
C
H
C
O O
C
O
C O C
O
C
H
H
H
H
O
O C
CH3
CH3
O C
O
Policarbonato
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POLIacuteMERO
Peso molecular
Mn = peso molecular meacutedio pelo nuacutemero de moleacuteculas
Mi = peso molecular meacutedio da faixa de tamanhos i
xi = fraccedilatildeo do nuacutemero total das cadeias que se encontram dentro da faixa de tamanhos correspondentes
Mp = peso molecular meacutedio pelo peso
wi = fraccedilatildeo em peso das moleacuteculas dentro do mesmo intervalo de tamanhos
Grau de Polimerizaccedilatildeo Representa a quantidade meacutedia de meros existentes numa moleacutecula (tamanho meacutedio da cadeia)
m
Mn n
n m
Mn
p
p m = peso molecular do mero
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POLIacuteMERO
Forma molecular
Macromoleacutecula contendo espirais
torccedilotildees e dobras aleatoacuterias produzidas
por torccedilatildeo e rotaccedilotildees das ligaccedilotildees da
cadeia em trecircs dimensotildees
Modelo Tridimensional do Polietileno Confere ao poliacutemero caracteriacutestica elaacutestica
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POLIacuteMERO
Estrutura molecular
LinearRamificado
Ligaccedilotildees Cruzadas
Em rede
Unidade mero
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POLIacuteMERO
Copoliacutemeros
bull Homopoliacutemero poliacutemero derivado de apenas uma espeacutecie de monocircmero
bull Copoliacutemero poliacutemero derivado de duas ou mais espeacutecies de monocircmero
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POLIacuteMERO
Cristalinidade em Poliacutemeros Modelo miceacutelio
bull O arranjo atocircmico em poliacutemeros eacute mais complexo do que em metais e ceracircmicas
bull Os poliacutemeros satildeo geralmente parcialmente cristalinos com regiotildees cristalinas dispersas em uma matriz
amorfaRegiatildeo com alta cristalinidade
Regiatildeo amorfa
Arranjo de cadeias moleculares em uma ceacutelula unitaacuteria para o polietileno
Possiacuteveis rotaccedilotildees e torccedilotildees em torno de ligaccedilotildees
simples podem levar agrave formaccedilatildeo de cadeias
polimeacutericas natildeo necessariamente retiliacuteneas
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POLIacuteMERO
O grau de cristalinidade eacute definido por
Quanto mais cristalino maior a densidade a resistecircncia mecacircnica a resistecircncia agrave dissoluccedilatildeo e ao amolecimento pelo calor
Taxa de resfriamento durante a solidificaccedilatildeo tempo eacute necessaacuterio para as cadeias se moverem e se alinharem em uma estrutura cristalina
Complexidade do mero quanto mais complexo o mero menos cristalino o poliacutemero
Configuraccedilatildeo da cadeia poliacutemero lineares cristalizam com facilidade ramificaccedilotildees inibem a cristalizaccedilatildeo poliacutemeros em rede satildeo quase totalmente amorfos e satildeo possiacuteveis vaacuterios graus de cristalinidade para poliacutemeros com ligaccedilotildees cruzadas
Copolimerizaccedilatildeo se os meros se arranjam mais regularmente satildeo mais faacuteceis de cristalizar Ex Copoliacutemeros em bloco e alternados cristalizam mais facilmente que os aleatoacuterios ou por enxerto
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POLIacuteMERO
Estrutura Cristalina Esferuliacutetica
Cristalizaccedilatildeo a partir do material fundido
Cristalizaccedilatildeo se inicia em nuacutecleos individuais e se
desenvolve radialmente formando os esferulitos
Esferulitos diferentes graus de perfeiccedilatildeo e
tamanhos
Cruz de malta
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POLIacuteMERO
Esferulitos
bull Entre as lamelas cristalinas haacute regiotildees desordenadas denominadas regiotildees amorfas
bull Uma cadeia polimeacutericas pode estar parcialmente em uma lamela cristalina e
parcialmente em um estado amorfo Algumas cadeias comeccedilam em uma lamela cruza
a regiatildeo amorfa e entatildeo se juntam a outra lamela Estas cadeias satildeo denominadas
ldquomoleacuteculas de amarraccedilatildeordquo
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POLIacuteMERO
Caracteriacutesticas Mecacircnicas e Termomecacircnicas
Comportamento Tensatildeo x Deformaccedilatildeo
Satildeo encontrados 3 tipos de comportamento tensatildeo x deformaccedilatildeo
- Poliacutemero fraacutegil sofre fratura enquanto se deforma
elasticamente
- Poliacutemero plaacutestico a deformaccedilatildeo inicial eacute elaacutestica
seguida de escoamento e por uma regiatildeo de
deformaccedilatildeo plaacutestica (semelhante aos metais)
- Poliacutemero elaacutestico deformaccedilatildeo totalmente
elaacutestica essa elasticidade tiacutepica da borracha
grandes deformaccedilotildees recuperaacuteveis satildeo produzidas
mesmo sob pequenos niacuteveis de tensatildeo
(apresentada pelos elastocircmeros)
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POLIacuteMERO
Comportamento mecacircnico dos poliacutemeros
Moacutedulo de elasticidade (moacutedulo de traccedilatildeo) tensatildeodeformaccedilatildeo
7MPa 4GPaPoliacutemeros
Elaacutesticos Riacutegidos
48GPa 410GPaMetais
Ductibilidade eacute o alongamento percentual
Limite de escoamento (poliacutemeros plaacutestico) eacute o valor maacuteximo da curva y
Limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo tensatildeo na qual a fratura ocorre TS (pode ser maior ou menor que y)
Poliacutemeros Maacutex de 100MPa
Ligas metaacutelicas Maacutex de 4100GPa
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POLIacuteMERO
Variaccedilatildeo do Comportamento mecacircnico com a temperatura
Influecircncia da temperatura sobre as propriedades mecacircnicas do PMMA
Variaccedilotildees que se observa com a temperatura
bull Diminuiccedilatildeo do moacutedulo de
elasticidadebull Diminuiccedilatildeo do limite de
resistecircncia agrave traccedilatildeo
bull Aumento do alongamento agrave rotura (melhora a ductibilidade)
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POLIacuteMERO
Mecanismo de Deformaccedilatildeo Plaacutestica
1 Duas lamelas e
material amorfo
interlamelar amorfo
interlamelar antes de
aplicar uma deformaccedilatildeo
2 As cadeias nas
regiotildees amorfas
deslizam umas
contra as outras e
se alinham na
direccedilatildeo do
carregamento
3 Alinhamento das
lamelas de cadeias
de poliacutemero
durante a segunda
fase da deformaccedilatildeo
4 Separaccedilatildeo de
blocos cristalinos
das lamelas
durante a terceira
fase
5 Orientaccedilatildeo dos
segmentos cristalinos e
das cadeias de ligaccedilatildeo
ao longo do eixo de
traccedilatildeo na fase final da
deformaccedilatildeo
Deformaccedilatildeo de poliacutemeros semicristalinos
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova
1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo
3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo
Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2
1
3
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo
bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade
Aumento do peso molecular
bull aumenta o LRT
Aumento do grau de cristalinidade
bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)
O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute
uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de
traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos
bull Tratamento teacutermico
-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de
escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para
materiais metaacutelicos
- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de
orientaccedilatildeo da cadeia
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POLIacuteMERO
Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas
caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)
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POLIacuteMERO
Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea
Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida
ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular
altamente aleatoacuteria
Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura
definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em
termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf
Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um
liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada
caracteriacutestica do estado liacutequido
Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas
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POLIacuteMERO
Fatores que Influenciam a Tf e Tv
Flexibilidade da cadeia principal
Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o
poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf
Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf
1) Tamanho e tipo dos grupos laterais
2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)
3) Grupo aromaacutetico
4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia
5) Maior peso molecular
6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo
Grupo lateral volumoso
C
H
C
H
H CH3
C
H
C
H
H H
Tf= 175degCTf= 115degC
Grupo lateral polar
C
H
C
H
H Cl
C
H
C
H
H H
Tf= 212degCTf= 115degC
Tv= -18degC
C
H
C
H
H
Tv= 100degC
Tv= 87degC
C
H
C
H
H CH3
Tv= -18degC
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termoplaacutesticos
bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem
quando satildeo resfriados)
bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis
bull Materiais moles e duacutecteis
bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)
bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)
Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)
PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termofixos
bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)
bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em
alta temperatura
bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura
bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo
do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis
Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de
amostras metalograacuteficas
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POLIacuteMERO
Elastocircmero
Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)
Cadeia de moleacuteculas de um
elastocircmero
(a) no estado natildeo-deformado
(livre de tensotildees)
(b) deformado elasticamente
em resposta a uma tensatildeo s
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POLIacuteMERO
Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo
ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia
agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica
PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez
ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo
CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero
RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade
Aditivos para Poliacutemeros
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POLIacuteMERO
Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV
Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de
borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado
fluido
Sem ou com aquecimento
Sem ou com pressatildeo
Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido
Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas
Moldagem por Compressatildeo
1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde
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POLIacuteMERO
Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara
de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com
poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria
complexa
Moldagem por Transferecircncia
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POLIacuteMERO
1 Molde eacute fechado
2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde
3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute
alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute
que o moldado tenha atingido temperatura que permita
sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees
4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo
(1)
(2) (3)
(4)
Moldagem por Injeccedilatildeo
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POLIacuteMERO
1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado
2 O material fundido eacute compactado e conformado
3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz
4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua
Moldagem por Extrusatildeo
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POLIacuteMERO
1 Processo descontiacutenuo
2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas
3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no
interior de uma preacute forma (tubo)
geralmente obtido por extrusatildeo inserida
no molde
4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na
industria de embalagens
Ex frascos garrafas brinquedos volumosos
Moldagem por Insuflaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do
elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias
bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo
bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e
resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa
Processo de Vulcanizaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a
solventes aquecidos
- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam
pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo
Modelagem por Fiaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel
bull Polimetilmetacrilato (PMMA)
Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito
Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular
bull Politetrafluoretileno
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
Implante mamaacuterioEspumas
Telhas
bull Poliuretano
- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute
recomendado como material isolante)
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliamida (Naylon)
- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e
hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policloreto de Vinila (PVC)
- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de
tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica
- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do
cloro
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliestireno (PS)
- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Polietileno (PE)
- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliproprileno (PP)
- Baixo custo
- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policarbonato (PC)
- Semelhante ao vidro (transparecircncia)
- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
- Boa usinabilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Klevar ndash DuPont
Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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POLIacuteMERO
Polimerizaccedilatildeo
Polimerizaccedilatildeo por condensaccedilatildeo (ou reaccedilatildeo em estaacutegios) neste processo as reaccedilotildees
quiacutemicas intermoleculares ocorrem por etapas e em geral envolvem mais de um tipo de
monocircmero Etileno glicol Aacutecido adiacutepico
Polieacutester
Esse processo se repete sucessivamente produzindo neste caso uma moleacutecula linear e um
sobproduto de peso molecular pequeno
Ex Polieacutester naacuteilon e policarbonato
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POLIacuteMERO
Alguns exemplos
Unidade mero Unidade mero
Cloreto de polivinila
(PVC)
Polipropileno
(PP)
Unidade mero
Politetrafluoroetileno
(PTFE) Teflon
C
F F
C
F
C
F F
C
FF F
C
H H
C
H Cl
C
H H
C
H Cl
C
H
H
C
H H
C
H
C
H H
C C
H
HCH3 H CH
3
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POLIacuteMERO
Fenol-formaldeiacutedo(Baquelite)
Poliestireno (PS)
Alguns exemplos
H
C C
H
H
C
CH3
H
C
C O CH3
O
H
Polimetil metacrilato (PMMA)
OH
CH2
CH2
CH2
Poliexametilenoadipamida (naacuteilon)
Polietileno tereftalato(PET)
N
H
C
H H
C
H
N
H
C
H
C
O O
C
O
C O C
O
C
H
H
H
H
O
O C
CH3
CH3
O C
O
Policarbonato
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POLIacuteMERO
Peso molecular
Mn = peso molecular meacutedio pelo nuacutemero de moleacuteculas
Mi = peso molecular meacutedio da faixa de tamanhos i
xi = fraccedilatildeo do nuacutemero total das cadeias que se encontram dentro da faixa de tamanhos correspondentes
Mp = peso molecular meacutedio pelo peso
wi = fraccedilatildeo em peso das moleacuteculas dentro do mesmo intervalo de tamanhos
Grau de Polimerizaccedilatildeo Representa a quantidade meacutedia de meros existentes numa moleacutecula (tamanho meacutedio da cadeia)
m
Mn n
n m
Mn
p
p m = peso molecular do mero
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POLIacuteMERO
Forma molecular
Macromoleacutecula contendo espirais
torccedilotildees e dobras aleatoacuterias produzidas
por torccedilatildeo e rotaccedilotildees das ligaccedilotildees da
cadeia em trecircs dimensotildees
Modelo Tridimensional do Polietileno Confere ao poliacutemero caracteriacutestica elaacutestica
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POLIacuteMERO
Estrutura molecular
LinearRamificado
Ligaccedilotildees Cruzadas
Em rede
Unidade mero
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POLIacuteMERO
Copoliacutemeros
bull Homopoliacutemero poliacutemero derivado de apenas uma espeacutecie de monocircmero
bull Copoliacutemero poliacutemero derivado de duas ou mais espeacutecies de monocircmero
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POLIacuteMERO
Cristalinidade em Poliacutemeros Modelo miceacutelio
bull O arranjo atocircmico em poliacutemeros eacute mais complexo do que em metais e ceracircmicas
bull Os poliacutemeros satildeo geralmente parcialmente cristalinos com regiotildees cristalinas dispersas em uma matriz
amorfaRegiatildeo com alta cristalinidade
Regiatildeo amorfa
Arranjo de cadeias moleculares em uma ceacutelula unitaacuteria para o polietileno
Possiacuteveis rotaccedilotildees e torccedilotildees em torno de ligaccedilotildees
simples podem levar agrave formaccedilatildeo de cadeias
polimeacutericas natildeo necessariamente retiliacuteneas
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POLIacuteMERO
O grau de cristalinidade eacute definido por
Quanto mais cristalino maior a densidade a resistecircncia mecacircnica a resistecircncia agrave dissoluccedilatildeo e ao amolecimento pelo calor
Taxa de resfriamento durante a solidificaccedilatildeo tempo eacute necessaacuterio para as cadeias se moverem e se alinharem em uma estrutura cristalina
Complexidade do mero quanto mais complexo o mero menos cristalino o poliacutemero
Configuraccedilatildeo da cadeia poliacutemero lineares cristalizam com facilidade ramificaccedilotildees inibem a cristalizaccedilatildeo poliacutemeros em rede satildeo quase totalmente amorfos e satildeo possiacuteveis vaacuterios graus de cristalinidade para poliacutemeros com ligaccedilotildees cruzadas
Copolimerizaccedilatildeo se os meros se arranjam mais regularmente satildeo mais faacuteceis de cristalizar Ex Copoliacutemeros em bloco e alternados cristalizam mais facilmente que os aleatoacuterios ou por enxerto
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POLIacuteMERO
Estrutura Cristalina Esferuliacutetica
Cristalizaccedilatildeo a partir do material fundido
Cristalizaccedilatildeo se inicia em nuacutecleos individuais e se
desenvolve radialmente formando os esferulitos
Esferulitos diferentes graus de perfeiccedilatildeo e
tamanhos
Cruz de malta
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POLIacuteMERO
Esferulitos
bull Entre as lamelas cristalinas haacute regiotildees desordenadas denominadas regiotildees amorfas
bull Uma cadeia polimeacutericas pode estar parcialmente em uma lamela cristalina e
parcialmente em um estado amorfo Algumas cadeias comeccedilam em uma lamela cruza
a regiatildeo amorfa e entatildeo se juntam a outra lamela Estas cadeias satildeo denominadas
ldquomoleacuteculas de amarraccedilatildeordquo
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POLIacuteMERO
Caracteriacutesticas Mecacircnicas e Termomecacircnicas
Comportamento Tensatildeo x Deformaccedilatildeo
Satildeo encontrados 3 tipos de comportamento tensatildeo x deformaccedilatildeo
- Poliacutemero fraacutegil sofre fratura enquanto se deforma
elasticamente
- Poliacutemero plaacutestico a deformaccedilatildeo inicial eacute elaacutestica
seguida de escoamento e por uma regiatildeo de
deformaccedilatildeo plaacutestica (semelhante aos metais)
- Poliacutemero elaacutestico deformaccedilatildeo totalmente
elaacutestica essa elasticidade tiacutepica da borracha
grandes deformaccedilotildees recuperaacuteveis satildeo produzidas
mesmo sob pequenos niacuteveis de tensatildeo
(apresentada pelos elastocircmeros)
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POLIacuteMERO
Comportamento mecacircnico dos poliacutemeros
Moacutedulo de elasticidade (moacutedulo de traccedilatildeo) tensatildeodeformaccedilatildeo
7MPa 4GPaPoliacutemeros
Elaacutesticos Riacutegidos
48GPa 410GPaMetais
Ductibilidade eacute o alongamento percentual
Limite de escoamento (poliacutemeros plaacutestico) eacute o valor maacuteximo da curva y
Limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo tensatildeo na qual a fratura ocorre TS (pode ser maior ou menor que y)
Poliacutemeros Maacutex de 100MPa
Ligas metaacutelicas Maacutex de 4100GPa
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POLIacuteMERO
Variaccedilatildeo do Comportamento mecacircnico com a temperatura
Influecircncia da temperatura sobre as propriedades mecacircnicas do PMMA
Variaccedilotildees que se observa com a temperatura
bull Diminuiccedilatildeo do moacutedulo de
elasticidadebull Diminuiccedilatildeo do limite de
resistecircncia agrave traccedilatildeo
bull Aumento do alongamento agrave rotura (melhora a ductibilidade)
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POLIacuteMERO
Mecanismo de Deformaccedilatildeo Plaacutestica
1 Duas lamelas e
material amorfo
interlamelar amorfo
interlamelar antes de
aplicar uma deformaccedilatildeo
2 As cadeias nas
regiotildees amorfas
deslizam umas
contra as outras e
se alinham na
direccedilatildeo do
carregamento
3 Alinhamento das
lamelas de cadeias
de poliacutemero
durante a segunda
fase da deformaccedilatildeo
4 Separaccedilatildeo de
blocos cristalinos
das lamelas
durante a terceira
fase
5 Orientaccedilatildeo dos
segmentos cristalinos e
das cadeias de ligaccedilatildeo
ao longo do eixo de
traccedilatildeo na fase final da
deformaccedilatildeo
Deformaccedilatildeo de poliacutemeros semicristalinos
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova
1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo
3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo
Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2
1
3
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo
bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade
Aumento do peso molecular
bull aumenta o LRT
Aumento do grau de cristalinidade
bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)
O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute
uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de
traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos
bull Tratamento teacutermico
-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de
escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para
materiais metaacutelicos
- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de
orientaccedilatildeo da cadeia
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POLIacuteMERO
Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas
caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)
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POLIacuteMERO
Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea
Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida
ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular
altamente aleatoacuteria
Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura
definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em
termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf
Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um
liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada
caracteriacutestica do estado liacutequido
Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas
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POLIacuteMERO
Fatores que Influenciam a Tf e Tv
Flexibilidade da cadeia principal
Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o
poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf
Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf
1) Tamanho e tipo dos grupos laterais
2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)
3) Grupo aromaacutetico
4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia
5) Maior peso molecular
6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo
Grupo lateral volumoso
C
H
C
H
H CH3
C
H
C
H
H H
Tf= 175degCTf= 115degC
Grupo lateral polar
C
H
C
H
H Cl
C
H
C
H
H H
Tf= 212degCTf= 115degC
Tv= -18degC
C
H
C
H
H
Tv= 100degC
Tv= 87degC
C
H
C
H
H CH3
Tv= -18degC
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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ
POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termoplaacutesticos
bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem
quando satildeo resfriados)
bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis
bull Materiais moles e duacutecteis
bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)
bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)
Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)
PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termofixos
bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)
bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em
alta temperatura
bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura
bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo
do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis
Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de
amostras metalograacuteficas
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POLIacuteMERO
Elastocircmero
Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)
Cadeia de moleacuteculas de um
elastocircmero
(a) no estado natildeo-deformado
(livre de tensotildees)
(b) deformado elasticamente
em resposta a uma tensatildeo s
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POLIacuteMERO
Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo
ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia
agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica
PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez
ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo
CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero
RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade
Aditivos para Poliacutemeros
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POLIacuteMERO
Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV
Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de
borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado
fluido
Sem ou com aquecimento
Sem ou com pressatildeo
Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido
Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas
Moldagem por Compressatildeo
1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde
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POLIacuteMERO
Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara
de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com
poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria
complexa
Moldagem por Transferecircncia
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POLIacuteMERO
1 Molde eacute fechado
2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde
3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute
alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute
que o moldado tenha atingido temperatura que permita
sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees
4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo
(1)
(2) (3)
(4)
Moldagem por Injeccedilatildeo
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POLIacuteMERO
1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado
2 O material fundido eacute compactado e conformado
3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz
4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua
Moldagem por Extrusatildeo
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POLIacuteMERO
1 Processo descontiacutenuo
2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas
3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no
interior de uma preacute forma (tubo)
geralmente obtido por extrusatildeo inserida
no molde
4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na
industria de embalagens
Ex frascos garrafas brinquedos volumosos
Moldagem por Insuflaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do
elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias
bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo
bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e
resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa
Processo de Vulcanizaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a
solventes aquecidos
- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam
pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo
Modelagem por Fiaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel
bull Polimetilmetacrilato (PMMA)
Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito
Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular
bull Politetrafluoretileno
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
Implante mamaacuterioEspumas
Telhas
bull Poliuretano
- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute
recomendado como material isolante)
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliamida (Naylon)
- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e
hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policloreto de Vinila (PVC)
- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de
tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica
- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do
cloro
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliestireno (PS)
- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Polietileno (PE)
- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliproprileno (PP)
- Baixo custo
- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policarbonato (PC)
- Semelhante ao vidro (transparecircncia)
- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
- Boa usinabilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Klevar ndash DuPont
Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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POLIacuteMERO
Alguns exemplos
Unidade mero Unidade mero
Cloreto de polivinila
(PVC)
Polipropileno
(PP)
Unidade mero
Politetrafluoroetileno
(PTFE) Teflon
C
F F
C
F
C
F F
C
FF F
C
H H
C
H Cl
C
H H
C
H Cl
C
H
H
C
H H
C
H
C
H H
C C
H
HCH3 H CH
3
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POLIacuteMERO
Fenol-formaldeiacutedo(Baquelite)
Poliestireno (PS)
Alguns exemplos
H
C C
H
H
C
CH3
H
C
C O CH3
O
H
Polimetil metacrilato (PMMA)
OH
CH2
CH2
CH2
Poliexametilenoadipamida (naacuteilon)
Polietileno tereftalato(PET)
N
H
C
H H
C
H
N
H
C
H
C
O O
C
O
C O C
O
C
H
H
H
H
O
O C
CH3
CH3
O C
O
Policarbonato
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POLIacuteMERO
Peso molecular
Mn = peso molecular meacutedio pelo nuacutemero de moleacuteculas
Mi = peso molecular meacutedio da faixa de tamanhos i
xi = fraccedilatildeo do nuacutemero total das cadeias que se encontram dentro da faixa de tamanhos correspondentes
Mp = peso molecular meacutedio pelo peso
wi = fraccedilatildeo em peso das moleacuteculas dentro do mesmo intervalo de tamanhos
Grau de Polimerizaccedilatildeo Representa a quantidade meacutedia de meros existentes numa moleacutecula (tamanho meacutedio da cadeia)
m
Mn n
n m
Mn
p
p m = peso molecular do mero
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POLIacuteMERO
Forma molecular
Macromoleacutecula contendo espirais
torccedilotildees e dobras aleatoacuterias produzidas
por torccedilatildeo e rotaccedilotildees das ligaccedilotildees da
cadeia em trecircs dimensotildees
Modelo Tridimensional do Polietileno Confere ao poliacutemero caracteriacutestica elaacutestica
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POLIacuteMERO
Estrutura molecular
LinearRamificado
Ligaccedilotildees Cruzadas
Em rede
Unidade mero
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POLIacuteMERO
Copoliacutemeros
bull Homopoliacutemero poliacutemero derivado de apenas uma espeacutecie de monocircmero
bull Copoliacutemero poliacutemero derivado de duas ou mais espeacutecies de monocircmero
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POLIacuteMERO
Cristalinidade em Poliacutemeros Modelo miceacutelio
bull O arranjo atocircmico em poliacutemeros eacute mais complexo do que em metais e ceracircmicas
bull Os poliacutemeros satildeo geralmente parcialmente cristalinos com regiotildees cristalinas dispersas em uma matriz
amorfaRegiatildeo com alta cristalinidade
Regiatildeo amorfa
Arranjo de cadeias moleculares em uma ceacutelula unitaacuteria para o polietileno
Possiacuteveis rotaccedilotildees e torccedilotildees em torno de ligaccedilotildees
simples podem levar agrave formaccedilatildeo de cadeias
polimeacutericas natildeo necessariamente retiliacuteneas
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POLIacuteMERO
O grau de cristalinidade eacute definido por
Quanto mais cristalino maior a densidade a resistecircncia mecacircnica a resistecircncia agrave dissoluccedilatildeo e ao amolecimento pelo calor
Taxa de resfriamento durante a solidificaccedilatildeo tempo eacute necessaacuterio para as cadeias se moverem e se alinharem em uma estrutura cristalina
Complexidade do mero quanto mais complexo o mero menos cristalino o poliacutemero
Configuraccedilatildeo da cadeia poliacutemero lineares cristalizam com facilidade ramificaccedilotildees inibem a cristalizaccedilatildeo poliacutemeros em rede satildeo quase totalmente amorfos e satildeo possiacuteveis vaacuterios graus de cristalinidade para poliacutemeros com ligaccedilotildees cruzadas
Copolimerizaccedilatildeo se os meros se arranjam mais regularmente satildeo mais faacuteceis de cristalizar Ex Copoliacutemeros em bloco e alternados cristalizam mais facilmente que os aleatoacuterios ou por enxerto
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POLIacuteMERO
Estrutura Cristalina Esferuliacutetica
Cristalizaccedilatildeo a partir do material fundido
Cristalizaccedilatildeo se inicia em nuacutecleos individuais e se
desenvolve radialmente formando os esferulitos
Esferulitos diferentes graus de perfeiccedilatildeo e
tamanhos
Cruz de malta
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POLIacuteMERO
Esferulitos
bull Entre as lamelas cristalinas haacute regiotildees desordenadas denominadas regiotildees amorfas
bull Uma cadeia polimeacutericas pode estar parcialmente em uma lamela cristalina e
parcialmente em um estado amorfo Algumas cadeias comeccedilam em uma lamela cruza
a regiatildeo amorfa e entatildeo se juntam a outra lamela Estas cadeias satildeo denominadas
ldquomoleacuteculas de amarraccedilatildeordquo
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POLIacuteMERO
Caracteriacutesticas Mecacircnicas e Termomecacircnicas
Comportamento Tensatildeo x Deformaccedilatildeo
Satildeo encontrados 3 tipos de comportamento tensatildeo x deformaccedilatildeo
- Poliacutemero fraacutegil sofre fratura enquanto se deforma
elasticamente
- Poliacutemero plaacutestico a deformaccedilatildeo inicial eacute elaacutestica
seguida de escoamento e por uma regiatildeo de
deformaccedilatildeo plaacutestica (semelhante aos metais)
- Poliacutemero elaacutestico deformaccedilatildeo totalmente
elaacutestica essa elasticidade tiacutepica da borracha
grandes deformaccedilotildees recuperaacuteveis satildeo produzidas
mesmo sob pequenos niacuteveis de tensatildeo
(apresentada pelos elastocircmeros)
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POLIacuteMERO
Comportamento mecacircnico dos poliacutemeros
Moacutedulo de elasticidade (moacutedulo de traccedilatildeo) tensatildeodeformaccedilatildeo
7MPa 4GPaPoliacutemeros
Elaacutesticos Riacutegidos
48GPa 410GPaMetais
Ductibilidade eacute o alongamento percentual
Limite de escoamento (poliacutemeros plaacutestico) eacute o valor maacuteximo da curva y
Limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo tensatildeo na qual a fratura ocorre TS (pode ser maior ou menor que y)
Poliacutemeros Maacutex de 100MPa
Ligas metaacutelicas Maacutex de 4100GPa
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POLIacuteMERO
Variaccedilatildeo do Comportamento mecacircnico com a temperatura
Influecircncia da temperatura sobre as propriedades mecacircnicas do PMMA
Variaccedilotildees que se observa com a temperatura
bull Diminuiccedilatildeo do moacutedulo de
elasticidadebull Diminuiccedilatildeo do limite de
resistecircncia agrave traccedilatildeo
bull Aumento do alongamento agrave rotura (melhora a ductibilidade)
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POLIacuteMERO
Mecanismo de Deformaccedilatildeo Plaacutestica
1 Duas lamelas e
material amorfo
interlamelar amorfo
interlamelar antes de
aplicar uma deformaccedilatildeo
2 As cadeias nas
regiotildees amorfas
deslizam umas
contra as outras e
se alinham na
direccedilatildeo do
carregamento
3 Alinhamento das
lamelas de cadeias
de poliacutemero
durante a segunda
fase da deformaccedilatildeo
4 Separaccedilatildeo de
blocos cristalinos
das lamelas
durante a terceira
fase
5 Orientaccedilatildeo dos
segmentos cristalinos e
das cadeias de ligaccedilatildeo
ao longo do eixo de
traccedilatildeo na fase final da
deformaccedilatildeo
Deformaccedilatildeo de poliacutemeros semicristalinos
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova
1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo
3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo
Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2
1
3
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo
bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade
Aumento do peso molecular
bull aumenta o LRT
Aumento do grau de cristalinidade
bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)
O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute
uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de
traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos
bull Tratamento teacutermico
-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de
escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para
materiais metaacutelicos
- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de
orientaccedilatildeo da cadeia
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POLIacuteMERO
Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas
caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)
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POLIacuteMERO
Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea
Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida
ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular
altamente aleatoacuteria
Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura
definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em
termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf
Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um
liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada
caracteriacutestica do estado liacutequido
Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas
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POLIacuteMERO
Fatores que Influenciam a Tf e Tv
Flexibilidade da cadeia principal
Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o
poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf
Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf
1) Tamanho e tipo dos grupos laterais
2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)
3) Grupo aromaacutetico
4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia
5) Maior peso molecular
6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo
Grupo lateral volumoso
C
H
C
H
H CH3
C
H
C
H
H H
Tf= 175degCTf= 115degC
Grupo lateral polar
C
H
C
H
H Cl
C
H
C
H
H H
Tf= 212degCTf= 115degC
Tv= -18degC
C
H
C
H
H
Tv= 100degC
Tv= 87degC
C
H
C
H
H CH3
Tv= -18degC
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termoplaacutesticos
bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem
quando satildeo resfriados)
bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis
bull Materiais moles e duacutecteis
bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)
bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)
Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)
PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termofixos
bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)
bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em
alta temperatura
bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura
bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo
do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis
Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de
amostras metalograacuteficas
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POLIacuteMERO
Elastocircmero
Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)
Cadeia de moleacuteculas de um
elastocircmero
(a) no estado natildeo-deformado
(livre de tensotildees)
(b) deformado elasticamente
em resposta a uma tensatildeo s
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POLIacuteMERO
Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo
ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia
agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica
PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez
ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo
CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero
RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade
Aditivos para Poliacutemeros
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POLIacuteMERO
Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV
Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de
borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado
fluido
Sem ou com aquecimento
Sem ou com pressatildeo
Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido
Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas
Moldagem por Compressatildeo
1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde
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POLIacuteMERO
Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara
de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com
poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria
complexa
Moldagem por Transferecircncia
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POLIacuteMERO
1 Molde eacute fechado
2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde
3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute
alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute
que o moldado tenha atingido temperatura que permita
sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees
4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo
(1)
(2) (3)
(4)
Moldagem por Injeccedilatildeo
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POLIacuteMERO
1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado
2 O material fundido eacute compactado e conformado
3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz
4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua
Moldagem por Extrusatildeo
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POLIacuteMERO
1 Processo descontiacutenuo
2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas
3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no
interior de uma preacute forma (tubo)
geralmente obtido por extrusatildeo inserida
no molde
4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na
industria de embalagens
Ex frascos garrafas brinquedos volumosos
Moldagem por Insuflaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do
elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias
bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo
bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e
resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa
Processo de Vulcanizaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a
solventes aquecidos
- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam
pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo
Modelagem por Fiaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel
bull Polimetilmetacrilato (PMMA)
Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito
Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular
bull Politetrafluoretileno
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
Implante mamaacuterioEspumas
Telhas
bull Poliuretano
- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute
recomendado como material isolante)
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliamida (Naylon)
- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e
hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policloreto de Vinila (PVC)
- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de
tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica
- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do
cloro
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliestireno (PS)
- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Polietileno (PE)
- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliproprileno (PP)
- Baixo custo
- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policarbonato (PC)
- Semelhante ao vidro (transparecircncia)
- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
- Boa usinabilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Klevar ndash DuPont
Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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POLIacuteMERO
Fenol-formaldeiacutedo(Baquelite)
Poliestireno (PS)
Alguns exemplos
H
C C
H
H
C
CH3
H
C
C O CH3
O
H
Polimetil metacrilato (PMMA)
OH
CH2
CH2
CH2
Poliexametilenoadipamida (naacuteilon)
Polietileno tereftalato(PET)
N
H
C
H H
C
H
N
H
C
H
C
O O
C
O
C O C
O
C
H
H
H
H
O
O C
CH3
CH3
O C
O
Policarbonato
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POLIacuteMERO
Peso molecular
Mn = peso molecular meacutedio pelo nuacutemero de moleacuteculas
Mi = peso molecular meacutedio da faixa de tamanhos i
xi = fraccedilatildeo do nuacutemero total das cadeias que se encontram dentro da faixa de tamanhos correspondentes
Mp = peso molecular meacutedio pelo peso
wi = fraccedilatildeo em peso das moleacuteculas dentro do mesmo intervalo de tamanhos
Grau de Polimerizaccedilatildeo Representa a quantidade meacutedia de meros existentes numa moleacutecula (tamanho meacutedio da cadeia)
m
Mn n
n m
Mn
p
p m = peso molecular do mero
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POLIacuteMERO
Forma molecular
Macromoleacutecula contendo espirais
torccedilotildees e dobras aleatoacuterias produzidas
por torccedilatildeo e rotaccedilotildees das ligaccedilotildees da
cadeia em trecircs dimensotildees
Modelo Tridimensional do Polietileno Confere ao poliacutemero caracteriacutestica elaacutestica
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POLIacuteMERO
Estrutura molecular
LinearRamificado
Ligaccedilotildees Cruzadas
Em rede
Unidade mero
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POLIacuteMERO
Copoliacutemeros
bull Homopoliacutemero poliacutemero derivado de apenas uma espeacutecie de monocircmero
bull Copoliacutemero poliacutemero derivado de duas ou mais espeacutecies de monocircmero
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POLIacuteMERO
Cristalinidade em Poliacutemeros Modelo miceacutelio
bull O arranjo atocircmico em poliacutemeros eacute mais complexo do que em metais e ceracircmicas
bull Os poliacutemeros satildeo geralmente parcialmente cristalinos com regiotildees cristalinas dispersas em uma matriz
amorfaRegiatildeo com alta cristalinidade
Regiatildeo amorfa
Arranjo de cadeias moleculares em uma ceacutelula unitaacuteria para o polietileno
Possiacuteveis rotaccedilotildees e torccedilotildees em torno de ligaccedilotildees
simples podem levar agrave formaccedilatildeo de cadeias
polimeacutericas natildeo necessariamente retiliacuteneas
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POLIacuteMERO
O grau de cristalinidade eacute definido por
Quanto mais cristalino maior a densidade a resistecircncia mecacircnica a resistecircncia agrave dissoluccedilatildeo e ao amolecimento pelo calor
Taxa de resfriamento durante a solidificaccedilatildeo tempo eacute necessaacuterio para as cadeias se moverem e se alinharem em uma estrutura cristalina
Complexidade do mero quanto mais complexo o mero menos cristalino o poliacutemero
Configuraccedilatildeo da cadeia poliacutemero lineares cristalizam com facilidade ramificaccedilotildees inibem a cristalizaccedilatildeo poliacutemeros em rede satildeo quase totalmente amorfos e satildeo possiacuteveis vaacuterios graus de cristalinidade para poliacutemeros com ligaccedilotildees cruzadas
Copolimerizaccedilatildeo se os meros se arranjam mais regularmente satildeo mais faacuteceis de cristalizar Ex Copoliacutemeros em bloco e alternados cristalizam mais facilmente que os aleatoacuterios ou por enxerto
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POLIacuteMERO
Estrutura Cristalina Esferuliacutetica
Cristalizaccedilatildeo a partir do material fundido
Cristalizaccedilatildeo se inicia em nuacutecleos individuais e se
desenvolve radialmente formando os esferulitos
Esferulitos diferentes graus de perfeiccedilatildeo e
tamanhos
Cruz de malta
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POLIacuteMERO
Esferulitos
bull Entre as lamelas cristalinas haacute regiotildees desordenadas denominadas regiotildees amorfas
bull Uma cadeia polimeacutericas pode estar parcialmente em uma lamela cristalina e
parcialmente em um estado amorfo Algumas cadeias comeccedilam em uma lamela cruza
a regiatildeo amorfa e entatildeo se juntam a outra lamela Estas cadeias satildeo denominadas
ldquomoleacuteculas de amarraccedilatildeordquo
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POLIacuteMERO
Caracteriacutesticas Mecacircnicas e Termomecacircnicas
Comportamento Tensatildeo x Deformaccedilatildeo
Satildeo encontrados 3 tipos de comportamento tensatildeo x deformaccedilatildeo
- Poliacutemero fraacutegil sofre fratura enquanto se deforma
elasticamente
- Poliacutemero plaacutestico a deformaccedilatildeo inicial eacute elaacutestica
seguida de escoamento e por uma regiatildeo de
deformaccedilatildeo plaacutestica (semelhante aos metais)
- Poliacutemero elaacutestico deformaccedilatildeo totalmente
elaacutestica essa elasticidade tiacutepica da borracha
grandes deformaccedilotildees recuperaacuteveis satildeo produzidas
mesmo sob pequenos niacuteveis de tensatildeo
(apresentada pelos elastocircmeros)
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POLIacuteMERO
Comportamento mecacircnico dos poliacutemeros
Moacutedulo de elasticidade (moacutedulo de traccedilatildeo) tensatildeodeformaccedilatildeo
7MPa 4GPaPoliacutemeros
Elaacutesticos Riacutegidos
48GPa 410GPaMetais
Ductibilidade eacute o alongamento percentual
Limite de escoamento (poliacutemeros plaacutestico) eacute o valor maacuteximo da curva y
Limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo tensatildeo na qual a fratura ocorre TS (pode ser maior ou menor que y)
Poliacutemeros Maacutex de 100MPa
Ligas metaacutelicas Maacutex de 4100GPa
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POLIacuteMERO
Variaccedilatildeo do Comportamento mecacircnico com a temperatura
Influecircncia da temperatura sobre as propriedades mecacircnicas do PMMA
Variaccedilotildees que se observa com a temperatura
bull Diminuiccedilatildeo do moacutedulo de
elasticidadebull Diminuiccedilatildeo do limite de
resistecircncia agrave traccedilatildeo
bull Aumento do alongamento agrave rotura (melhora a ductibilidade)
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POLIacuteMERO
Mecanismo de Deformaccedilatildeo Plaacutestica
1 Duas lamelas e
material amorfo
interlamelar amorfo
interlamelar antes de
aplicar uma deformaccedilatildeo
2 As cadeias nas
regiotildees amorfas
deslizam umas
contra as outras e
se alinham na
direccedilatildeo do
carregamento
3 Alinhamento das
lamelas de cadeias
de poliacutemero
durante a segunda
fase da deformaccedilatildeo
4 Separaccedilatildeo de
blocos cristalinos
das lamelas
durante a terceira
fase
5 Orientaccedilatildeo dos
segmentos cristalinos e
das cadeias de ligaccedilatildeo
ao longo do eixo de
traccedilatildeo na fase final da
deformaccedilatildeo
Deformaccedilatildeo de poliacutemeros semicristalinos
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova
1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo
3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo
Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2
1
3
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo
bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade
Aumento do peso molecular
bull aumenta o LRT
Aumento do grau de cristalinidade
bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)
O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute
uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de
traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos
bull Tratamento teacutermico
-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de
escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para
materiais metaacutelicos
- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de
orientaccedilatildeo da cadeia
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POLIacuteMERO
Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas
caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)
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POLIacuteMERO
Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea
Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida
ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular
altamente aleatoacuteria
Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura
definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em
termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf
Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um
liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada
caracteriacutestica do estado liacutequido
Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas
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POLIacuteMERO
Fatores que Influenciam a Tf e Tv
Flexibilidade da cadeia principal
Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o
poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf
Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf
1) Tamanho e tipo dos grupos laterais
2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)
3) Grupo aromaacutetico
4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia
5) Maior peso molecular
6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo
Grupo lateral volumoso
C
H
C
H
H CH3
C
H
C
H
H H
Tf= 175degCTf= 115degC
Grupo lateral polar
C
H
C
H
H Cl
C
H
C
H
H H
Tf= 212degCTf= 115degC
Tv= -18degC
C
H
C
H
H
Tv= 100degC
Tv= 87degC
C
H
C
H
H CH3
Tv= -18degC
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termoplaacutesticos
bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem
quando satildeo resfriados)
bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis
bull Materiais moles e duacutecteis
bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)
bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)
Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)
PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)
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Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termofixos
bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)
bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em
alta temperatura
bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura
bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo
do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis
Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de
amostras metalograacuteficas
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Elastocircmero
Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)
Cadeia de moleacuteculas de um
elastocircmero
(a) no estado natildeo-deformado
(livre de tensotildees)
(b) deformado elasticamente
em resposta a uma tensatildeo s
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POLIacuteMERO
Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo
ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia
agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica
PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez
ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo
CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero
RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade
Aditivos para Poliacutemeros
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POLIacuteMERO
Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV
Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de
borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado
fluido
Sem ou com aquecimento
Sem ou com pressatildeo
Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido
Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas
Moldagem por Compressatildeo
1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde
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POLIacuteMERO
Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara
de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com
poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria
complexa
Moldagem por Transferecircncia
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POLIacuteMERO
1 Molde eacute fechado
2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde
3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute
alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute
que o moldado tenha atingido temperatura que permita
sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees
4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo
(1)
(2) (3)
(4)
Moldagem por Injeccedilatildeo
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POLIacuteMERO
1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado
2 O material fundido eacute compactado e conformado
3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz
4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua
Moldagem por Extrusatildeo
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POLIacuteMERO
1 Processo descontiacutenuo
2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas
3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no
interior de uma preacute forma (tubo)
geralmente obtido por extrusatildeo inserida
no molde
4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na
industria de embalagens
Ex frascos garrafas brinquedos volumosos
Moldagem por Insuflaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do
elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias
bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo
bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e
resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa
Processo de Vulcanizaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a
solventes aquecidos
- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam
pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo
Modelagem por Fiaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel
bull Polimetilmetacrilato (PMMA)
Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito
Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular
bull Politetrafluoretileno
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
Implante mamaacuterioEspumas
Telhas
bull Poliuretano
- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute
recomendado como material isolante)
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliamida (Naylon)
- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e
hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policloreto de Vinila (PVC)
- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de
tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica
- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do
cloro
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliestireno (PS)
- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Polietileno (PE)
- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliproprileno (PP)
- Baixo custo
- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policarbonato (PC)
- Semelhante ao vidro (transparecircncia)
- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
- Boa usinabilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Klevar ndash DuPont
Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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POLIacuteMERO
Peso molecular
Mn = peso molecular meacutedio pelo nuacutemero de moleacuteculas
Mi = peso molecular meacutedio da faixa de tamanhos i
xi = fraccedilatildeo do nuacutemero total das cadeias que se encontram dentro da faixa de tamanhos correspondentes
Mp = peso molecular meacutedio pelo peso
wi = fraccedilatildeo em peso das moleacuteculas dentro do mesmo intervalo de tamanhos
Grau de Polimerizaccedilatildeo Representa a quantidade meacutedia de meros existentes numa moleacutecula (tamanho meacutedio da cadeia)
m
Mn n
n m
Mn
p
p m = peso molecular do mero
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POLIacuteMERO
Forma molecular
Macromoleacutecula contendo espirais
torccedilotildees e dobras aleatoacuterias produzidas
por torccedilatildeo e rotaccedilotildees das ligaccedilotildees da
cadeia em trecircs dimensotildees
Modelo Tridimensional do Polietileno Confere ao poliacutemero caracteriacutestica elaacutestica
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POLIacuteMERO
Estrutura molecular
LinearRamificado
Ligaccedilotildees Cruzadas
Em rede
Unidade mero
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POLIacuteMERO
Copoliacutemeros
bull Homopoliacutemero poliacutemero derivado de apenas uma espeacutecie de monocircmero
bull Copoliacutemero poliacutemero derivado de duas ou mais espeacutecies de monocircmero
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POLIacuteMERO
Cristalinidade em Poliacutemeros Modelo miceacutelio
bull O arranjo atocircmico em poliacutemeros eacute mais complexo do que em metais e ceracircmicas
bull Os poliacutemeros satildeo geralmente parcialmente cristalinos com regiotildees cristalinas dispersas em uma matriz
amorfaRegiatildeo com alta cristalinidade
Regiatildeo amorfa
Arranjo de cadeias moleculares em uma ceacutelula unitaacuteria para o polietileno
Possiacuteveis rotaccedilotildees e torccedilotildees em torno de ligaccedilotildees
simples podem levar agrave formaccedilatildeo de cadeias
polimeacutericas natildeo necessariamente retiliacuteneas
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POLIacuteMERO
O grau de cristalinidade eacute definido por
Quanto mais cristalino maior a densidade a resistecircncia mecacircnica a resistecircncia agrave dissoluccedilatildeo e ao amolecimento pelo calor
Taxa de resfriamento durante a solidificaccedilatildeo tempo eacute necessaacuterio para as cadeias se moverem e se alinharem em uma estrutura cristalina
Complexidade do mero quanto mais complexo o mero menos cristalino o poliacutemero
Configuraccedilatildeo da cadeia poliacutemero lineares cristalizam com facilidade ramificaccedilotildees inibem a cristalizaccedilatildeo poliacutemeros em rede satildeo quase totalmente amorfos e satildeo possiacuteveis vaacuterios graus de cristalinidade para poliacutemeros com ligaccedilotildees cruzadas
Copolimerizaccedilatildeo se os meros se arranjam mais regularmente satildeo mais faacuteceis de cristalizar Ex Copoliacutemeros em bloco e alternados cristalizam mais facilmente que os aleatoacuterios ou por enxerto
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POLIacuteMERO
Estrutura Cristalina Esferuliacutetica
Cristalizaccedilatildeo a partir do material fundido
Cristalizaccedilatildeo se inicia em nuacutecleos individuais e se
desenvolve radialmente formando os esferulitos
Esferulitos diferentes graus de perfeiccedilatildeo e
tamanhos
Cruz de malta
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POLIacuteMERO
Esferulitos
bull Entre as lamelas cristalinas haacute regiotildees desordenadas denominadas regiotildees amorfas
bull Uma cadeia polimeacutericas pode estar parcialmente em uma lamela cristalina e
parcialmente em um estado amorfo Algumas cadeias comeccedilam em uma lamela cruza
a regiatildeo amorfa e entatildeo se juntam a outra lamela Estas cadeias satildeo denominadas
ldquomoleacuteculas de amarraccedilatildeordquo
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POLIacuteMERO
Caracteriacutesticas Mecacircnicas e Termomecacircnicas
Comportamento Tensatildeo x Deformaccedilatildeo
Satildeo encontrados 3 tipos de comportamento tensatildeo x deformaccedilatildeo
- Poliacutemero fraacutegil sofre fratura enquanto se deforma
elasticamente
- Poliacutemero plaacutestico a deformaccedilatildeo inicial eacute elaacutestica
seguida de escoamento e por uma regiatildeo de
deformaccedilatildeo plaacutestica (semelhante aos metais)
- Poliacutemero elaacutestico deformaccedilatildeo totalmente
elaacutestica essa elasticidade tiacutepica da borracha
grandes deformaccedilotildees recuperaacuteveis satildeo produzidas
mesmo sob pequenos niacuteveis de tensatildeo
(apresentada pelos elastocircmeros)
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POLIacuteMERO
Comportamento mecacircnico dos poliacutemeros
Moacutedulo de elasticidade (moacutedulo de traccedilatildeo) tensatildeodeformaccedilatildeo
7MPa 4GPaPoliacutemeros
Elaacutesticos Riacutegidos
48GPa 410GPaMetais
Ductibilidade eacute o alongamento percentual
Limite de escoamento (poliacutemeros plaacutestico) eacute o valor maacuteximo da curva y
Limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo tensatildeo na qual a fratura ocorre TS (pode ser maior ou menor que y)
Poliacutemeros Maacutex de 100MPa
Ligas metaacutelicas Maacutex de 4100GPa
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POLIacuteMERO
Variaccedilatildeo do Comportamento mecacircnico com a temperatura
Influecircncia da temperatura sobre as propriedades mecacircnicas do PMMA
Variaccedilotildees que se observa com a temperatura
bull Diminuiccedilatildeo do moacutedulo de
elasticidadebull Diminuiccedilatildeo do limite de
resistecircncia agrave traccedilatildeo
bull Aumento do alongamento agrave rotura (melhora a ductibilidade)
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POLIacuteMERO
Mecanismo de Deformaccedilatildeo Plaacutestica
1 Duas lamelas e
material amorfo
interlamelar amorfo
interlamelar antes de
aplicar uma deformaccedilatildeo
2 As cadeias nas
regiotildees amorfas
deslizam umas
contra as outras e
se alinham na
direccedilatildeo do
carregamento
3 Alinhamento das
lamelas de cadeias
de poliacutemero
durante a segunda
fase da deformaccedilatildeo
4 Separaccedilatildeo de
blocos cristalinos
das lamelas
durante a terceira
fase
5 Orientaccedilatildeo dos
segmentos cristalinos e
das cadeias de ligaccedilatildeo
ao longo do eixo de
traccedilatildeo na fase final da
deformaccedilatildeo
Deformaccedilatildeo de poliacutemeros semicristalinos
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova
1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo
3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo
Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2
1
3
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo
bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade
Aumento do peso molecular
bull aumenta o LRT
Aumento do grau de cristalinidade
bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)
O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute
uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de
traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos
bull Tratamento teacutermico
-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de
escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para
materiais metaacutelicos
- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de
orientaccedilatildeo da cadeia
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POLIacuteMERO
Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas
caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)
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POLIacuteMERO
Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea
Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida
ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular
altamente aleatoacuteria
Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura
definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em
termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf
Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um
liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada
caracteriacutestica do estado liacutequido
Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas
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POLIacuteMERO
Fatores que Influenciam a Tf e Tv
Flexibilidade da cadeia principal
Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o
poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf
Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf
1) Tamanho e tipo dos grupos laterais
2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)
3) Grupo aromaacutetico
4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia
5) Maior peso molecular
6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo
Grupo lateral volumoso
C
H
C
H
H CH3
C
H
C
H
H H
Tf= 175degCTf= 115degC
Grupo lateral polar
C
H
C
H
H Cl
C
H
C
H
H H
Tf= 212degCTf= 115degC
Tv= -18degC
C
H
C
H
H
Tv= 100degC
Tv= 87degC
C
H
C
H
H CH3
Tv= -18degC
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termoplaacutesticos
bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem
quando satildeo resfriados)
bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis
bull Materiais moles e duacutecteis
bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)
bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)
Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)
PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termofixos
bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)
bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em
alta temperatura
bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura
bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo
do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis
Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de
amostras metalograacuteficas
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POLIacuteMERO
Elastocircmero
Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)
Cadeia de moleacuteculas de um
elastocircmero
(a) no estado natildeo-deformado
(livre de tensotildees)
(b) deformado elasticamente
em resposta a uma tensatildeo s
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Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo
ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia
agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica
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ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo
CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero
RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade
Aditivos para Poliacutemeros
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Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV
Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de
borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado
fluido
Sem ou com aquecimento
Sem ou com pressatildeo
Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido
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Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas
Moldagem por Compressatildeo
1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde
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POLIacuteMERO
Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara
de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com
poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria
complexa
Moldagem por Transferecircncia
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POLIacuteMERO
1 Molde eacute fechado
2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde
3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute
alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute
que o moldado tenha atingido temperatura que permita
sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees
4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo
(1)
(2) (3)
(4)
Moldagem por Injeccedilatildeo
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POLIacuteMERO
1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado
2 O material fundido eacute compactado e conformado
3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz
4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua
Moldagem por Extrusatildeo
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POLIacuteMERO
1 Processo descontiacutenuo
2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas
3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no
interior de uma preacute forma (tubo)
geralmente obtido por extrusatildeo inserida
no molde
4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na
industria de embalagens
Ex frascos garrafas brinquedos volumosos
Moldagem por Insuflaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do
elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias
bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo
bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e
resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa
Processo de Vulcanizaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a
solventes aquecidos
- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam
pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo
Modelagem por Fiaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel
bull Polimetilmetacrilato (PMMA)
Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito
Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular
bull Politetrafluoretileno
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
Implante mamaacuterioEspumas
Telhas
bull Poliuretano
- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute
recomendado como material isolante)
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliamida (Naylon)
- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e
hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policloreto de Vinila (PVC)
- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de
tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica
- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do
cloro
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliestireno (PS)
- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Polietileno (PE)
- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliproprileno (PP)
- Baixo custo
- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policarbonato (PC)
- Semelhante ao vidro (transparecircncia)
- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
- Boa usinabilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Klevar ndash DuPont
Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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POLIacuteMERO
Forma molecular
Macromoleacutecula contendo espirais
torccedilotildees e dobras aleatoacuterias produzidas
por torccedilatildeo e rotaccedilotildees das ligaccedilotildees da
cadeia em trecircs dimensotildees
Modelo Tridimensional do Polietileno Confere ao poliacutemero caracteriacutestica elaacutestica
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POLIacuteMERO
Estrutura molecular
LinearRamificado
Ligaccedilotildees Cruzadas
Em rede
Unidade mero
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POLIacuteMERO
Copoliacutemeros
bull Homopoliacutemero poliacutemero derivado de apenas uma espeacutecie de monocircmero
bull Copoliacutemero poliacutemero derivado de duas ou mais espeacutecies de monocircmero
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POLIacuteMERO
Cristalinidade em Poliacutemeros Modelo miceacutelio
bull O arranjo atocircmico em poliacutemeros eacute mais complexo do que em metais e ceracircmicas
bull Os poliacutemeros satildeo geralmente parcialmente cristalinos com regiotildees cristalinas dispersas em uma matriz
amorfaRegiatildeo com alta cristalinidade
Regiatildeo amorfa
Arranjo de cadeias moleculares em uma ceacutelula unitaacuteria para o polietileno
Possiacuteveis rotaccedilotildees e torccedilotildees em torno de ligaccedilotildees
simples podem levar agrave formaccedilatildeo de cadeias
polimeacutericas natildeo necessariamente retiliacuteneas
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POLIacuteMERO
O grau de cristalinidade eacute definido por
Quanto mais cristalino maior a densidade a resistecircncia mecacircnica a resistecircncia agrave dissoluccedilatildeo e ao amolecimento pelo calor
Taxa de resfriamento durante a solidificaccedilatildeo tempo eacute necessaacuterio para as cadeias se moverem e se alinharem em uma estrutura cristalina
Complexidade do mero quanto mais complexo o mero menos cristalino o poliacutemero
Configuraccedilatildeo da cadeia poliacutemero lineares cristalizam com facilidade ramificaccedilotildees inibem a cristalizaccedilatildeo poliacutemeros em rede satildeo quase totalmente amorfos e satildeo possiacuteveis vaacuterios graus de cristalinidade para poliacutemeros com ligaccedilotildees cruzadas
Copolimerizaccedilatildeo se os meros se arranjam mais regularmente satildeo mais faacuteceis de cristalizar Ex Copoliacutemeros em bloco e alternados cristalizam mais facilmente que os aleatoacuterios ou por enxerto
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POLIacuteMERO
Estrutura Cristalina Esferuliacutetica
Cristalizaccedilatildeo a partir do material fundido
Cristalizaccedilatildeo se inicia em nuacutecleos individuais e se
desenvolve radialmente formando os esferulitos
Esferulitos diferentes graus de perfeiccedilatildeo e
tamanhos
Cruz de malta
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POLIacuteMERO
Esferulitos
bull Entre as lamelas cristalinas haacute regiotildees desordenadas denominadas regiotildees amorfas
bull Uma cadeia polimeacutericas pode estar parcialmente em uma lamela cristalina e
parcialmente em um estado amorfo Algumas cadeias comeccedilam em uma lamela cruza
a regiatildeo amorfa e entatildeo se juntam a outra lamela Estas cadeias satildeo denominadas
ldquomoleacuteculas de amarraccedilatildeordquo
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POLIacuteMERO
Caracteriacutesticas Mecacircnicas e Termomecacircnicas
Comportamento Tensatildeo x Deformaccedilatildeo
Satildeo encontrados 3 tipos de comportamento tensatildeo x deformaccedilatildeo
- Poliacutemero fraacutegil sofre fratura enquanto se deforma
elasticamente
- Poliacutemero plaacutestico a deformaccedilatildeo inicial eacute elaacutestica
seguida de escoamento e por uma regiatildeo de
deformaccedilatildeo plaacutestica (semelhante aos metais)
- Poliacutemero elaacutestico deformaccedilatildeo totalmente
elaacutestica essa elasticidade tiacutepica da borracha
grandes deformaccedilotildees recuperaacuteveis satildeo produzidas
mesmo sob pequenos niacuteveis de tensatildeo
(apresentada pelos elastocircmeros)
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POLIacuteMERO
Comportamento mecacircnico dos poliacutemeros
Moacutedulo de elasticidade (moacutedulo de traccedilatildeo) tensatildeodeformaccedilatildeo
7MPa 4GPaPoliacutemeros
Elaacutesticos Riacutegidos
48GPa 410GPaMetais
Ductibilidade eacute o alongamento percentual
Limite de escoamento (poliacutemeros plaacutestico) eacute o valor maacuteximo da curva y
Limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo tensatildeo na qual a fratura ocorre TS (pode ser maior ou menor que y)
Poliacutemeros Maacutex de 100MPa
Ligas metaacutelicas Maacutex de 4100GPa
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POLIacuteMERO
Variaccedilatildeo do Comportamento mecacircnico com a temperatura
Influecircncia da temperatura sobre as propriedades mecacircnicas do PMMA
Variaccedilotildees que se observa com a temperatura
bull Diminuiccedilatildeo do moacutedulo de
elasticidadebull Diminuiccedilatildeo do limite de
resistecircncia agrave traccedilatildeo
bull Aumento do alongamento agrave rotura (melhora a ductibilidade)
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POLIacuteMERO
Mecanismo de Deformaccedilatildeo Plaacutestica
1 Duas lamelas e
material amorfo
interlamelar amorfo
interlamelar antes de
aplicar uma deformaccedilatildeo
2 As cadeias nas
regiotildees amorfas
deslizam umas
contra as outras e
se alinham na
direccedilatildeo do
carregamento
3 Alinhamento das
lamelas de cadeias
de poliacutemero
durante a segunda
fase da deformaccedilatildeo
4 Separaccedilatildeo de
blocos cristalinos
das lamelas
durante a terceira
fase
5 Orientaccedilatildeo dos
segmentos cristalinos e
das cadeias de ligaccedilatildeo
ao longo do eixo de
traccedilatildeo na fase final da
deformaccedilatildeo
Deformaccedilatildeo de poliacutemeros semicristalinos
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova
1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo
3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo
Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2
1
3
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo
bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade
Aumento do peso molecular
bull aumenta o LRT
Aumento do grau de cristalinidade
bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)
O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute
uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de
traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos
bull Tratamento teacutermico
-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de
escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para
materiais metaacutelicos
- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de
orientaccedilatildeo da cadeia
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POLIacuteMERO
Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas
caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)
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POLIacuteMERO
Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea
Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida
ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular
altamente aleatoacuteria
Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura
definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em
termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf
Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um
liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada
caracteriacutestica do estado liacutequido
Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas
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POLIacuteMERO
Fatores que Influenciam a Tf e Tv
Flexibilidade da cadeia principal
Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o
poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf
Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf
1) Tamanho e tipo dos grupos laterais
2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)
3) Grupo aromaacutetico
4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia
5) Maior peso molecular
6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo
Grupo lateral volumoso
C
H
C
H
H CH3
C
H
C
H
H H
Tf= 175degCTf= 115degC
Grupo lateral polar
C
H
C
H
H Cl
C
H
C
H
H H
Tf= 212degCTf= 115degC
Tv= -18degC
C
H
C
H
H
Tv= 100degC
Tv= 87degC
C
H
C
H
H CH3
Tv= -18degC
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termoplaacutesticos
bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem
quando satildeo resfriados)
bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis
bull Materiais moles e duacutecteis
bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)
bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)
Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)
PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termofixos
bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)
bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em
alta temperatura
bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura
bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo
do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis
Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de
amostras metalograacuteficas
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POLIacuteMERO
Elastocircmero
Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)
Cadeia de moleacuteculas de um
elastocircmero
(a) no estado natildeo-deformado
(livre de tensotildees)
(b) deformado elasticamente
em resposta a uma tensatildeo s
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POLIacuteMERO
Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo
ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia
agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica
PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez
ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo
CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero
RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade
Aditivos para Poliacutemeros
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POLIacuteMERO
Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV
Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de
borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado
fluido
Sem ou com aquecimento
Sem ou com pressatildeo
Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido
Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas
Moldagem por Compressatildeo
1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde
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POLIacuteMERO
Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara
de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com
poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria
complexa
Moldagem por Transferecircncia
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POLIacuteMERO
1 Molde eacute fechado
2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde
3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute
alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute
que o moldado tenha atingido temperatura que permita
sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees
4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo
(1)
(2) (3)
(4)
Moldagem por Injeccedilatildeo
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POLIacuteMERO
1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado
2 O material fundido eacute compactado e conformado
3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz
4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua
Moldagem por Extrusatildeo
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POLIacuteMERO
1 Processo descontiacutenuo
2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas
3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no
interior de uma preacute forma (tubo)
geralmente obtido por extrusatildeo inserida
no molde
4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na
industria de embalagens
Ex frascos garrafas brinquedos volumosos
Moldagem por Insuflaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do
elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias
bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo
bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e
resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa
Processo de Vulcanizaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a
solventes aquecidos
- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam
pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo
Modelagem por Fiaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel
bull Polimetilmetacrilato (PMMA)
Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise
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Aplicaccedilotildees
- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito
Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular
bull Politetrafluoretileno
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Aplicaccedilotildees
Implante mamaacuterioEspumas
Telhas
bull Poliuretano
- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute
recomendado como material isolante)
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Aplicaccedilotildees
bull Poliamida (Naylon)
- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e
hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa
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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ
POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policloreto de Vinila (PVC)
- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de
tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica
- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do
cloro
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliestireno (PS)
- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Polietileno (PE)
- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliproprileno (PP)
- Baixo custo
- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policarbonato (PC)
- Semelhante ao vidro (transparecircncia)
- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
- Boa usinabilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Klevar ndash DuPont
Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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POLIacuteMERO
Estrutura molecular
LinearRamificado
Ligaccedilotildees Cruzadas
Em rede
Unidade mero
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POLIacuteMERO
Copoliacutemeros
bull Homopoliacutemero poliacutemero derivado de apenas uma espeacutecie de monocircmero
bull Copoliacutemero poliacutemero derivado de duas ou mais espeacutecies de monocircmero
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POLIacuteMERO
Cristalinidade em Poliacutemeros Modelo miceacutelio
bull O arranjo atocircmico em poliacutemeros eacute mais complexo do que em metais e ceracircmicas
bull Os poliacutemeros satildeo geralmente parcialmente cristalinos com regiotildees cristalinas dispersas em uma matriz
amorfaRegiatildeo com alta cristalinidade
Regiatildeo amorfa
Arranjo de cadeias moleculares em uma ceacutelula unitaacuteria para o polietileno
Possiacuteveis rotaccedilotildees e torccedilotildees em torno de ligaccedilotildees
simples podem levar agrave formaccedilatildeo de cadeias
polimeacutericas natildeo necessariamente retiliacuteneas
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POLIacuteMERO
O grau de cristalinidade eacute definido por
Quanto mais cristalino maior a densidade a resistecircncia mecacircnica a resistecircncia agrave dissoluccedilatildeo e ao amolecimento pelo calor
Taxa de resfriamento durante a solidificaccedilatildeo tempo eacute necessaacuterio para as cadeias se moverem e se alinharem em uma estrutura cristalina
Complexidade do mero quanto mais complexo o mero menos cristalino o poliacutemero
Configuraccedilatildeo da cadeia poliacutemero lineares cristalizam com facilidade ramificaccedilotildees inibem a cristalizaccedilatildeo poliacutemeros em rede satildeo quase totalmente amorfos e satildeo possiacuteveis vaacuterios graus de cristalinidade para poliacutemeros com ligaccedilotildees cruzadas
Copolimerizaccedilatildeo se os meros se arranjam mais regularmente satildeo mais faacuteceis de cristalizar Ex Copoliacutemeros em bloco e alternados cristalizam mais facilmente que os aleatoacuterios ou por enxerto
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POLIacuteMERO
Estrutura Cristalina Esferuliacutetica
Cristalizaccedilatildeo a partir do material fundido
Cristalizaccedilatildeo se inicia em nuacutecleos individuais e se
desenvolve radialmente formando os esferulitos
Esferulitos diferentes graus de perfeiccedilatildeo e
tamanhos
Cruz de malta
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POLIacuteMERO
Esferulitos
bull Entre as lamelas cristalinas haacute regiotildees desordenadas denominadas regiotildees amorfas
bull Uma cadeia polimeacutericas pode estar parcialmente em uma lamela cristalina e
parcialmente em um estado amorfo Algumas cadeias comeccedilam em uma lamela cruza
a regiatildeo amorfa e entatildeo se juntam a outra lamela Estas cadeias satildeo denominadas
ldquomoleacuteculas de amarraccedilatildeordquo
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POLIacuteMERO
Caracteriacutesticas Mecacircnicas e Termomecacircnicas
Comportamento Tensatildeo x Deformaccedilatildeo
Satildeo encontrados 3 tipos de comportamento tensatildeo x deformaccedilatildeo
- Poliacutemero fraacutegil sofre fratura enquanto se deforma
elasticamente
- Poliacutemero plaacutestico a deformaccedilatildeo inicial eacute elaacutestica
seguida de escoamento e por uma regiatildeo de
deformaccedilatildeo plaacutestica (semelhante aos metais)
- Poliacutemero elaacutestico deformaccedilatildeo totalmente
elaacutestica essa elasticidade tiacutepica da borracha
grandes deformaccedilotildees recuperaacuteveis satildeo produzidas
mesmo sob pequenos niacuteveis de tensatildeo
(apresentada pelos elastocircmeros)
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POLIacuteMERO
Comportamento mecacircnico dos poliacutemeros
Moacutedulo de elasticidade (moacutedulo de traccedilatildeo) tensatildeodeformaccedilatildeo
7MPa 4GPaPoliacutemeros
Elaacutesticos Riacutegidos
48GPa 410GPaMetais
Ductibilidade eacute o alongamento percentual
Limite de escoamento (poliacutemeros plaacutestico) eacute o valor maacuteximo da curva y
Limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo tensatildeo na qual a fratura ocorre TS (pode ser maior ou menor que y)
Poliacutemeros Maacutex de 100MPa
Ligas metaacutelicas Maacutex de 4100GPa
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POLIacuteMERO
Variaccedilatildeo do Comportamento mecacircnico com a temperatura
Influecircncia da temperatura sobre as propriedades mecacircnicas do PMMA
Variaccedilotildees que se observa com a temperatura
bull Diminuiccedilatildeo do moacutedulo de
elasticidadebull Diminuiccedilatildeo do limite de
resistecircncia agrave traccedilatildeo
bull Aumento do alongamento agrave rotura (melhora a ductibilidade)
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POLIacuteMERO
Mecanismo de Deformaccedilatildeo Plaacutestica
1 Duas lamelas e
material amorfo
interlamelar amorfo
interlamelar antes de
aplicar uma deformaccedilatildeo
2 As cadeias nas
regiotildees amorfas
deslizam umas
contra as outras e
se alinham na
direccedilatildeo do
carregamento
3 Alinhamento das
lamelas de cadeias
de poliacutemero
durante a segunda
fase da deformaccedilatildeo
4 Separaccedilatildeo de
blocos cristalinos
das lamelas
durante a terceira
fase
5 Orientaccedilatildeo dos
segmentos cristalinos e
das cadeias de ligaccedilatildeo
ao longo do eixo de
traccedilatildeo na fase final da
deformaccedilatildeo
Deformaccedilatildeo de poliacutemeros semicristalinos
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova
1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo
3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo
Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2
1
3
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo
bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade
Aumento do peso molecular
bull aumenta o LRT
Aumento do grau de cristalinidade
bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)
O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute
uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de
traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos
bull Tratamento teacutermico
-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de
escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para
materiais metaacutelicos
- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de
orientaccedilatildeo da cadeia
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POLIacuteMERO
Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas
caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)
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POLIacuteMERO
Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea
Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida
ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular
altamente aleatoacuteria
Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura
definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em
termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf
Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um
liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada
caracteriacutestica do estado liacutequido
Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas
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POLIacuteMERO
Fatores que Influenciam a Tf e Tv
Flexibilidade da cadeia principal
Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o
poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf
Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf
1) Tamanho e tipo dos grupos laterais
2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)
3) Grupo aromaacutetico
4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia
5) Maior peso molecular
6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo
Grupo lateral volumoso
C
H
C
H
H CH3
C
H
C
H
H H
Tf= 175degCTf= 115degC
Grupo lateral polar
C
H
C
H
H Cl
C
H
C
H
H H
Tf= 212degCTf= 115degC
Tv= -18degC
C
H
C
H
H
Tv= 100degC
Tv= 87degC
C
H
C
H
H CH3
Tv= -18degC
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termoplaacutesticos
bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem
quando satildeo resfriados)
bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis
bull Materiais moles e duacutecteis
bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)
bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)
Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)
PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termofixos
bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)
bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em
alta temperatura
bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura
bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo
do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis
Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de
amostras metalograacuteficas
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POLIacuteMERO
Elastocircmero
Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)
Cadeia de moleacuteculas de um
elastocircmero
(a) no estado natildeo-deformado
(livre de tensotildees)
(b) deformado elasticamente
em resposta a uma tensatildeo s
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POLIacuteMERO
Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo
ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia
agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica
PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez
ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo
CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero
RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade
Aditivos para Poliacutemeros
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POLIacuteMERO
Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV
Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de
borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado
fluido
Sem ou com aquecimento
Sem ou com pressatildeo
Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido
Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas
Moldagem por Compressatildeo
1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde
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POLIacuteMERO
Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara
de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com
poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria
complexa
Moldagem por Transferecircncia
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POLIacuteMERO
1 Molde eacute fechado
2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde
3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute
alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute
que o moldado tenha atingido temperatura que permita
sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees
4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo
(1)
(2) (3)
(4)
Moldagem por Injeccedilatildeo
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POLIacuteMERO
1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado
2 O material fundido eacute compactado e conformado
3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz
4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua
Moldagem por Extrusatildeo
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POLIacuteMERO
1 Processo descontiacutenuo
2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas
3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no
interior de uma preacute forma (tubo)
geralmente obtido por extrusatildeo inserida
no molde
4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na
industria de embalagens
Ex frascos garrafas brinquedos volumosos
Moldagem por Insuflaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do
elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias
bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo
bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e
resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa
Processo de Vulcanizaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a
solventes aquecidos
- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam
pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo
Modelagem por Fiaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel
bull Polimetilmetacrilato (PMMA)
Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito
Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular
bull Politetrafluoretileno
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
Implante mamaacuterioEspumas
Telhas
bull Poliuretano
- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute
recomendado como material isolante)
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliamida (Naylon)
- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e
hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa
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Aplicaccedilotildees
bull Policloreto de Vinila (PVC)
- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de
tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica
- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do
cloro
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bull Poliestireno (PS)
- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries
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Aplicaccedilotildees
bull Polietileno (PE)
- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliproprileno (PP)
- Baixo custo
- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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Aplicaccedilotildees
bull Policarbonato (PC)
- Semelhante ao vidro (transparecircncia)
- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
- Boa usinabilidade
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Aplicaccedilotildees
bull Klevar ndash DuPont
Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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Copoliacutemeros
bull Homopoliacutemero poliacutemero derivado de apenas uma espeacutecie de monocircmero
bull Copoliacutemero poliacutemero derivado de duas ou mais espeacutecies de monocircmero
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POLIacuteMERO
Cristalinidade em Poliacutemeros Modelo miceacutelio
bull O arranjo atocircmico em poliacutemeros eacute mais complexo do que em metais e ceracircmicas
bull Os poliacutemeros satildeo geralmente parcialmente cristalinos com regiotildees cristalinas dispersas em uma matriz
amorfaRegiatildeo com alta cristalinidade
Regiatildeo amorfa
Arranjo de cadeias moleculares em uma ceacutelula unitaacuteria para o polietileno
Possiacuteveis rotaccedilotildees e torccedilotildees em torno de ligaccedilotildees
simples podem levar agrave formaccedilatildeo de cadeias
polimeacutericas natildeo necessariamente retiliacuteneas
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POLIacuteMERO
O grau de cristalinidade eacute definido por
Quanto mais cristalino maior a densidade a resistecircncia mecacircnica a resistecircncia agrave dissoluccedilatildeo e ao amolecimento pelo calor
Taxa de resfriamento durante a solidificaccedilatildeo tempo eacute necessaacuterio para as cadeias se moverem e se alinharem em uma estrutura cristalina
Complexidade do mero quanto mais complexo o mero menos cristalino o poliacutemero
Configuraccedilatildeo da cadeia poliacutemero lineares cristalizam com facilidade ramificaccedilotildees inibem a cristalizaccedilatildeo poliacutemeros em rede satildeo quase totalmente amorfos e satildeo possiacuteveis vaacuterios graus de cristalinidade para poliacutemeros com ligaccedilotildees cruzadas
Copolimerizaccedilatildeo se os meros se arranjam mais regularmente satildeo mais faacuteceis de cristalizar Ex Copoliacutemeros em bloco e alternados cristalizam mais facilmente que os aleatoacuterios ou por enxerto
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POLIacuteMERO
Estrutura Cristalina Esferuliacutetica
Cristalizaccedilatildeo a partir do material fundido
Cristalizaccedilatildeo se inicia em nuacutecleos individuais e se
desenvolve radialmente formando os esferulitos
Esferulitos diferentes graus de perfeiccedilatildeo e
tamanhos
Cruz de malta
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POLIacuteMERO
Esferulitos
bull Entre as lamelas cristalinas haacute regiotildees desordenadas denominadas regiotildees amorfas
bull Uma cadeia polimeacutericas pode estar parcialmente em uma lamela cristalina e
parcialmente em um estado amorfo Algumas cadeias comeccedilam em uma lamela cruza
a regiatildeo amorfa e entatildeo se juntam a outra lamela Estas cadeias satildeo denominadas
ldquomoleacuteculas de amarraccedilatildeordquo
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POLIacuteMERO
Caracteriacutesticas Mecacircnicas e Termomecacircnicas
Comportamento Tensatildeo x Deformaccedilatildeo
Satildeo encontrados 3 tipos de comportamento tensatildeo x deformaccedilatildeo
- Poliacutemero fraacutegil sofre fratura enquanto se deforma
elasticamente
- Poliacutemero plaacutestico a deformaccedilatildeo inicial eacute elaacutestica
seguida de escoamento e por uma regiatildeo de
deformaccedilatildeo plaacutestica (semelhante aos metais)
- Poliacutemero elaacutestico deformaccedilatildeo totalmente
elaacutestica essa elasticidade tiacutepica da borracha
grandes deformaccedilotildees recuperaacuteveis satildeo produzidas
mesmo sob pequenos niacuteveis de tensatildeo
(apresentada pelos elastocircmeros)
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POLIacuteMERO
Comportamento mecacircnico dos poliacutemeros
Moacutedulo de elasticidade (moacutedulo de traccedilatildeo) tensatildeodeformaccedilatildeo
7MPa 4GPaPoliacutemeros
Elaacutesticos Riacutegidos
48GPa 410GPaMetais
Ductibilidade eacute o alongamento percentual
Limite de escoamento (poliacutemeros plaacutestico) eacute o valor maacuteximo da curva y
Limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo tensatildeo na qual a fratura ocorre TS (pode ser maior ou menor que y)
Poliacutemeros Maacutex de 100MPa
Ligas metaacutelicas Maacutex de 4100GPa
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POLIacuteMERO
Variaccedilatildeo do Comportamento mecacircnico com a temperatura
Influecircncia da temperatura sobre as propriedades mecacircnicas do PMMA
Variaccedilotildees que se observa com a temperatura
bull Diminuiccedilatildeo do moacutedulo de
elasticidadebull Diminuiccedilatildeo do limite de
resistecircncia agrave traccedilatildeo
bull Aumento do alongamento agrave rotura (melhora a ductibilidade)
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POLIacuteMERO
Mecanismo de Deformaccedilatildeo Plaacutestica
1 Duas lamelas e
material amorfo
interlamelar amorfo
interlamelar antes de
aplicar uma deformaccedilatildeo
2 As cadeias nas
regiotildees amorfas
deslizam umas
contra as outras e
se alinham na
direccedilatildeo do
carregamento
3 Alinhamento das
lamelas de cadeias
de poliacutemero
durante a segunda
fase da deformaccedilatildeo
4 Separaccedilatildeo de
blocos cristalinos
das lamelas
durante a terceira
fase
5 Orientaccedilatildeo dos
segmentos cristalinos e
das cadeias de ligaccedilatildeo
ao longo do eixo de
traccedilatildeo na fase final da
deformaccedilatildeo
Deformaccedilatildeo de poliacutemeros semicristalinos
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova
1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo
3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo
Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2
1
3
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo
bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade
Aumento do peso molecular
bull aumenta o LRT
Aumento do grau de cristalinidade
bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)
O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute
uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de
traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos
bull Tratamento teacutermico
-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de
escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para
materiais metaacutelicos
- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de
orientaccedilatildeo da cadeia
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POLIacuteMERO
Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas
caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)
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POLIacuteMERO
Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea
Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida
ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular
altamente aleatoacuteria
Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura
definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em
termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf
Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um
liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada
caracteriacutestica do estado liacutequido
Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas
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POLIacuteMERO
Fatores que Influenciam a Tf e Tv
Flexibilidade da cadeia principal
Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o
poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf
Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf
1) Tamanho e tipo dos grupos laterais
2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)
3) Grupo aromaacutetico
4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia
5) Maior peso molecular
6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo
Grupo lateral volumoso
C
H
C
H
H CH3
C
H
C
H
H H
Tf= 175degCTf= 115degC
Grupo lateral polar
C
H
C
H
H Cl
C
H
C
H
H H
Tf= 212degCTf= 115degC
Tv= -18degC
C
H
C
H
H
Tv= 100degC
Tv= 87degC
C
H
C
H
H CH3
Tv= -18degC
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termoplaacutesticos
bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem
quando satildeo resfriados)
bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis
bull Materiais moles e duacutecteis
bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)
bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)
Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)
PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termofixos
bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)
bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em
alta temperatura
bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura
bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo
do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis
Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de
amostras metalograacuteficas
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POLIacuteMERO
Elastocircmero
Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)
Cadeia de moleacuteculas de um
elastocircmero
(a) no estado natildeo-deformado
(livre de tensotildees)
(b) deformado elasticamente
em resposta a uma tensatildeo s
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POLIacuteMERO
Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo
ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia
agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica
PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez
ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo
CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero
RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade
Aditivos para Poliacutemeros
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POLIacuteMERO
Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV
Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de
borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado
fluido
Sem ou com aquecimento
Sem ou com pressatildeo
Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido
Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas
Moldagem por Compressatildeo
1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde
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POLIacuteMERO
Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara
de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com
poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria
complexa
Moldagem por Transferecircncia
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POLIacuteMERO
1 Molde eacute fechado
2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde
3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute
alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute
que o moldado tenha atingido temperatura que permita
sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees
4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo
(1)
(2) (3)
(4)
Moldagem por Injeccedilatildeo
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POLIacuteMERO
1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado
2 O material fundido eacute compactado e conformado
3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz
4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua
Moldagem por Extrusatildeo
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POLIacuteMERO
1 Processo descontiacutenuo
2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas
3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no
interior de uma preacute forma (tubo)
geralmente obtido por extrusatildeo inserida
no molde
4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na
industria de embalagens
Ex frascos garrafas brinquedos volumosos
Moldagem por Insuflaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do
elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias
bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo
bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e
resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa
Processo de Vulcanizaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a
solventes aquecidos
- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam
pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo
Modelagem por Fiaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel
bull Polimetilmetacrilato (PMMA)
Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito
Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular
bull Politetrafluoretileno
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
Implante mamaacuterioEspumas
Telhas
bull Poliuretano
- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute
recomendado como material isolante)
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliamida (Naylon)
- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e
hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policloreto de Vinila (PVC)
- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de
tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica
- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do
cloro
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliestireno (PS)
- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Polietileno (PE)
- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliproprileno (PP)
- Baixo custo
- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policarbonato (PC)
- Semelhante ao vidro (transparecircncia)
- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
- Boa usinabilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Klevar ndash DuPont
Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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POLIacuteMERO
Cristalinidade em Poliacutemeros Modelo miceacutelio
bull O arranjo atocircmico em poliacutemeros eacute mais complexo do que em metais e ceracircmicas
bull Os poliacutemeros satildeo geralmente parcialmente cristalinos com regiotildees cristalinas dispersas em uma matriz
amorfaRegiatildeo com alta cristalinidade
Regiatildeo amorfa
Arranjo de cadeias moleculares em uma ceacutelula unitaacuteria para o polietileno
Possiacuteveis rotaccedilotildees e torccedilotildees em torno de ligaccedilotildees
simples podem levar agrave formaccedilatildeo de cadeias
polimeacutericas natildeo necessariamente retiliacuteneas
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POLIacuteMERO
O grau de cristalinidade eacute definido por
Quanto mais cristalino maior a densidade a resistecircncia mecacircnica a resistecircncia agrave dissoluccedilatildeo e ao amolecimento pelo calor
Taxa de resfriamento durante a solidificaccedilatildeo tempo eacute necessaacuterio para as cadeias se moverem e se alinharem em uma estrutura cristalina
Complexidade do mero quanto mais complexo o mero menos cristalino o poliacutemero
Configuraccedilatildeo da cadeia poliacutemero lineares cristalizam com facilidade ramificaccedilotildees inibem a cristalizaccedilatildeo poliacutemeros em rede satildeo quase totalmente amorfos e satildeo possiacuteveis vaacuterios graus de cristalinidade para poliacutemeros com ligaccedilotildees cruzadas
Copolimerizaccedilatildeo se os meros se arranjam mais regularmente satildeo mais faacuteceis de cristalizar Ex Copoliacutemeros em bloco e alternados cristalizam mais facilmente que os aleatoacuterios ou por enxerto
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POLIacuteMERO
Estrutura Cristalina Esferuliacutetica
Cristalizaccedilatildeo a partir do material fundido
Cristalizaccedilatildeo se inicia em nuacutecleos individuais e se
desenvolve radialmente formando os esferulitos
Esferulitos diferentes graus de perfeiccedilatildeo e
tamanhos
Cruz de malta
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POLIacuteMERO
Esferulitos
bull Entre as lamelas cristalinas haacute regiotildees desordenadas denominadas regiotildees amorfas
bull Uma cadeia polimeacutericas pode estar parcialmente em uma lamela cristalina e
parcialmente em um estado amorfo Algumas cadeias comeccedilam em uma lamela cruza
a regiatildeo amorfa e entatildeo se juntam a outra lamela Estas cadeias satildeo denominadas
ldquomoleacuteculas de amarraccedilatildeordquo
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POLIacuteMERO
Caracteriacutesticas Mecacircnicas e Termomecacircnicas
Comportamento Tensatildeo x Deformaccedilatildeo
Satildeo encontrados 3 tipos de comportamento tensatildeo x deformaccedilatildeo
- Poliacutemero fraacutegil sofre fratura enquanto se deforma
elasticamente
- Poliacutemero plaacutestico a deformaccedilatildeo inicial eacute elaacutestica
seguida de escoamento e por uma regiatildeo de
deformaccedilatildeo plaacutestica (semelhante aos metais)
- Poliacutemero elaacutestico deformaccedilatildeo totalmente
elaacutestica essa elasticidade tiacutepica da borracha
grandes deformaccedilotildees recuperaacuteveis satildeo produzidas
mesmo sob pequenos niacuteveis de tensatildeo
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Comportamento mecacircnico dos poliacutemeros
Moacutedulo de elasticidade (moacutedulo de traccedilatildeo) tensatildeodeformaccedilatildeo
7MPa 4GPaPoliacutemeros
Elaacutesticos Riacutegidos
48GPa 410GPaMetais
Ductibilidade eacute o alongamento percentual
Limite de escoamento (poliacutemeros plaacutestico) eacute o valor maacuteximo da curva y
Limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo tensatildeo na qual a fratura ocorre TS (pode ser maior ou menor que y)
Poliacutemeros Maacutex de 100MPa
Ligas metaacutelicas Maacutex de 4100GPa
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POLIacuteMERO
Variaccedilatildeo do Comportamento mecacircnico com a temperatura
Influecircncia da temperatura sobre as propriedades mecacircnicas do PMMA
Variaccedilotildees que se observa com a temperatura
bull Diminuiccedilatildeo do moacutedulo de
elasticidadebull Diminuiccedilatildeo do limite de
resistecircncia agrave traccedilatildeo
bull Aumento do alongamento agrave rotura (melhora a ductibilidade)
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POLIacuteMERO
Mecanismo de Deformaccedilatildeo Plaacutestica
1 Duas lamelas e
material amorfo
interlamelar amorfo
interlamelar antes de
aplicar uma deformaccedilatildeo
2 As cadeias nas
regiotildees amorfas
deslizam umas
contra as outras e
se alinham na
direccedilatildeo do
carregamento
3 Alinhamento das
lamelas de cadeias
de poliacutemero
durante a segunda
fase da deformaccedilatildeo
4 Separaccedilatildeo de
blocos cristalinos
das lamelas
durante a terceira
fase
5 Orientaccedilatildeo dos
segmentos cristalinos e
das cadeias de ligaccedilatildeo
ao longo do eixo de
traccedilatildeo na fase final da
deformaccedilatildeo
Deformaccedilatildeo de poliacutemeros semicristalinos
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova
1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo
3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo
Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2
1
3
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo
bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade
Aumento do peso molecular
bull aumenta o LRT
Aumento do grau de cristalinidade
bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)
O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute
uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de
traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos
bull Tratamento teacutermico
-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de
escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para
materiais metaacutelicos
- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de
orientaccedilatildeo da cadeia
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POLIacuteMERO
Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas
caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)
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POLIacuteMERO
Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea
Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida
ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular
altamente aleatoacuteria
Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura
definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em
termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf
Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um
liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada
caracteriacutestica do estado liacutequido
Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas
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POLIacuteMERO
Fatores que Influenciam a Tf e Tv
Flexibilidade da cadeia principal
Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o
poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf
Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf
1) Tamanho e tipo dos grupos laterais
2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)
3) Grupo aromaacutetico
4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia
5) Maior peso molecular
6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo
Grupo lateral volumoso
C
H
C
H
H CH3
C
H
C
H
H H
Tf= 175degCTf= 115degC
Grupo lateral polar
C
H
C
H
H Cl
C
H
C
H
H H
Tf= 212degCTf= 115degC
Tv= -18degC
C
H
C
H
H
Tv= 100degC
Tv= 87degC
C
H
C
H
H CH3
Tv= -18degC
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termoplaacutesticos
bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem
quando satildeo resfriados)
bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis
bull Materiais moles e duacutecteis
bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)
bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)
Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)
PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termofixos
bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)
bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em
alta temperatura
bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura
bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo
do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis
Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de
amostras metalograacuteficas
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POLIacuteMERO
Elastocircmero
Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)
Cadeia de moleacuteculas de um
elastocircmero
(a) no estado natildeo-deformado
(livre de tensotildees)
(b) deformado elasticamente
em resposta a uma tensatildeo s
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POLIacuteMERO
Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo
ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia
agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica
PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez
ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo
CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero
RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade
Aditivos para Poliacutemeros
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POLIacuteMERO
Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV
Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de
borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado
fluido
Sem ou com aquecimento
Sem ou com pressatildeo
Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido
Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas
Moldagem por Compressatildeo
1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde
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POLIacuteMERO
Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara
de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com
poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria
complexa
Moldagem por Transferecircncia
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POLIacuteMERO
1 Molde eacute fechado
2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde
3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute
alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute
que o moldado tenha atingido temperatura que permita
sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees
4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo
(1)
(2) (3)
(4)
Moldagem por Injeccedilatildeo
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POLIacuteMERO
1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado
2 O material fundido eacute compactado e conformado
3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz
4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua
Moldagem por Extrusatildeo
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POLIacuteMERO
1 Processo descontiacutenuo
2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas
3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no
interior de uma preacute forma (tubo)
geralmente obtido por extrusatildeo inserida
no molde
4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na
industria de embalagens
Ex frascos garrafas brinquedos volumosos
Moldagem por Insuflaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do
elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias
bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo
bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e
resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa
Processo de Vulcanizaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a
solventes aquecidos
- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam
pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo
Modelagem por Fiaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel
bull Polimetilmetacrilato (PMMA)
Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito
Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular
bull Politetrafluoretileno
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
Implante mamaacuterioEspumas
Telhas
bull Poliuretano
- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute
recomendado como material isolante)
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliamida (Naylon)
- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e
hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policloreto de Vinila (PVC)
- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de
tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica
- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do
cloro
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliestireno (PS)
- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Polietileno (PE)
- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliproprileno (PP)
- Baixo custo
- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policarbonato (PC)
- Semelhante ao vidro (transparecircncia)
- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
- Boa usinabilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Klevar ndash DuPont
Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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POLIacuteMERO
O grau de cristalinidade eacute definido por
Quanto mais cristalino maior a densidade a resistecircncia mecacircnica a resistecircncia agrave dissoluccedilatildeo e ao amolecimento pelo calor
Taxa de resfriamento durante a solidificaccedilatildeo tempo eacute necessaacuterio para as cadeias se moverem e se alinharem em uma estrutura cristalina
Complexidade do mero quanto mais complexo o mero menos cristalino o poliacutemero
Configuraccedilatildeo da cadeia poliacutemero lineares cristalizam com facilidade ramificaccedilotildees inibem a cristalizaccedilatildeo poliacutemeros em rede satildeo quase totalmente amorfos e satildeo possiacuteveis vaacuterios graus de cristalinidade para poliacutemeros com ligaccedilotildees cruzadas
Copolimerizaccedilatildeo se os meros se arranjam mais regularmente satildeo mais faacuteceis de cristalizar Ex Copoliacutemeros em bloco e alternados cristalizam mais facilmente que os aleatoacuterios ou por enxerto
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POLIacuteMERO
Estrutura Cristalina Esferuliacutetica
Cristalizaccedilatildeo a partir do material fundido
Cristalizaccedilatildeo se inicia em nuacutecleos individuais e se
desenvolve radialmente formando os esferulitos
Esferulitos diferentes graus de perfeiccedilatildeo e
tamanhos
Cruz de malta
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POLIacuteMERO
Esferulitos
bull Entre as lamelas cristalinas haacute regiotildees desordenadas denominadas regiotildees amorfas
bull Uma cadeia polimeacutericas pode estar parcialmente em uma lamela cristalina e
parcialmente em um estado amorfo Algumas cadeias comeccedilam em uma lamela cruza
a regiatildeo amorfa e entatildeo se juntam a outra lamela Estas cadeias satildeo denominadas
ldquomoleacuteculas de amarraccedilatildeordquo
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POLIacuteMERO
Caracteriacutesticas Mecacircnicas e Termomecacircnicas
Comportamento Tensatildeo x Deformaccedilatildeo
Satildeo encontrados 3 tipos de comportamento tensatildeo x deformaccedilatildeo
- Poliacutemero fraacutegil sofre fratura enquanto se deforma
elasticamente
- Poliacutemero plaacutestico a deformaccedilatildeo inicial eacute elaacutestica
seguida de escoamento e por uma regiatildeo de
deformaccedilatildeo plaacutestica (semelhante aos metais)
- Poliacutemero elaacutestico deformaccedilatildeo totalmente
elaacutestica essa elasticidade tiacutepica da borracha
grandes deformaccedilotildees recuperaacuteveis satildeo produzidas
mesmo sob pequenos niacuteveis de tensatildeo
(apresentada pelos elastocircmeros)
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POLIacuteMERO
Comportamento mecacircnico dos poliacutemeros
Moacutedulo de elasticidade (moacutedulo de traccedilatildeo) tensatildeodeformaccedilatildeo
7MPa 4GPaPoliacutemeros
Elaacutesticos Riacutegidos
48GPa 410GPaMetais
Ductibilidade eacute o alongamento percentual
Limite de escoamento (poliacutemeros plaacutestico) eacute o valor maacuteximo da curva y
Limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo tensatildeo na qual a fratura ocorre TS (pode ser maior ou menor que y)
Poliacutemeros Maacutex de 100MPa
Ligas metaacutelicas Maacutex de 4100GPa
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POLIacuteMERO
Variaccedilatildeo do Comportamento mecacircnico com a temperatura
Influecircncia da temperatura sobre as propriedades mecacircnicas do PMMA
Variaccedilotildees que se observa com a temperatura
bull Diminuiccedilatildeo do moacutedulo de
elasticidadebull Diminuiccedilatildeo do limite de
resistecircncia agrave traccedilatildeo
bull Aumento do alongamento agrave rotura (melhora a ductibilidade)
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POLIacuteMERO
Mecanismo de Deformaccedilatildeo Plaacutestica
1 Duas lamelas e
material amorfo
interlamelar amorfo
interlamelar antes de
aplicar uma deformaccedilatildeo
2 As cadeias nas
regiotildees amorfas
deslizam umas
contra as outras e
se alinham na
direccedilatildeo do
carregamento
3 Alinhamento das
lamelas de cadeias
de poliacutemero
durante a segunda
fase da deformaccedilatildeo
4 Separaccedilatildeo de
blocos cristalinos
das lamelas
durante a terceira
fase
5 Orientaccedilatildeo dos
segmentos cristalinos e
das cadeias de ligaccedilatildeo
ao longo do eixo de
traccedilatildeo na fase final da
deformaccedilatildeo
Deformaccedilatildeo de poliacutemeros semicristalinos
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova
1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo
3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo
Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2
1
3
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo
bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade
Aumento do peso molecular
bull aumenta o LRT
Aumento do grau de cristalinidade
bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)
O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute
uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de
traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos
bull Tratamento teacutermico
-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de
escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para
materiais metaacutelicos
- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de
orientaccedilatildeo da cadeia
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POLIacuteMERO
Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas
caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)
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POLIacuteMERO
Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea
Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida
ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular
altamente aleatoacuteria
Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura
definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em
termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf
Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um
liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada
caracteriacutestica do estado liacutequido
Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas
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POLIacuteMERO
Fatores que Influenciam a Tf e Tv
Flexibilidade da cadeia principal
Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o
poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf
Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf
1) Tamanho e tipo dos grupos laterais
2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)
3) Grupo aromaacutetico
4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia
5) Maior peso molecular
6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo
Grupo lateral volumoso
C
H
C
H
H CH3
C
H
C
H
H H
Tf= 175degCTf= 115degC
Grupo lateral polar
C
H
C
H
H Cl
C
H
C
H
H H
Tf= 212degCTf= 115degC
Tv= -18degC
C
H
C
H
H
Tv= 100degC
Tv= 87degC
C
H
C
H
H CH3
Tv= -18degC
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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ
POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termoplaacutesticos
bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem
quando satildeo resfriados)
bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis
bull Materiais moles e duacutecteis
bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)
bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)
Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)
PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termofixos
bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)
bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em
alta temperatura
bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura
bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo
do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis
Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de
amostras metalograacuteficas
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POLIacuteMERO
Elastocircmero
Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)
Cadeia de moleacuteculas de um
elastocircmero
(a) no estado natildeo-deformado
(livre de tensotildees)
(b) deformado elasticamente
em resposta a uma tensatildeo s
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POLIacuteMERO
Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo
ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia
agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica
PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez
ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo
CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero
RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade
Aditivos para Poliacutemeros
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POLIacuteMERO
Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV
Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de
borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado
fluido
Sem ou com aquecimento
Sem ou com pressatildeo
Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido
Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas
Moldagem por Compressatildeo
1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde
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POLIacuteMERO
Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara
de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com
poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria
complexa
Moldagem por Transferecircncia
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POLIacuteMERO
1 Molde eacute fechado
2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde
3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute
alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute
que o moldado tenha atingido temperatura que permita
sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees
4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo
(1)
(2) (3)
(4)
Moldagem por Injeccedilatildeo
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POLIacuteMERO
1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado
2 O material fundido eacute compactado e conformado
3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz
4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua
Moldagem por Extrusatildeo
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POLIacuteMERO
1 Processo descontiacutenuo
2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas
3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no
interior de uma preacute forma (tubo)
geralmente obtido por extrusatildeo inserida
no molde
4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na
industria de embalagens
Ex frascos garrafas brinquedos volumosos
Moldagem por Insuflaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do
elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias
bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo
bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e
resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa
Processo de Vulcanizaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a
solventes aquecidos
- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam
pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo
Modelagem por Fiaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel
bull Polimetilmetacrilato (PMMA)
Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito
Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular
bull Politetrafluoretileno
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
Implante mamaacuterioEspumas
Telhas
bull Poliuretano
- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute
recomendado como material isolante)
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliamida (Naylon)
- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e
hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policloreto de Vinila (PVC)
- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de
tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica
- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do
cloro
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliestireno (PS)
- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Polietileno (PE)
- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliproprileno (PP)
- Baixo custo
- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policarbonato (PC)
- Semelhante ao vidro (transparecircncia)
- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
- Boa usinabilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Klevar ndash DuPont
Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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POLIacuteMERO
Estrutura Cristalina Esferuliacutetica
Cristalizaccedilatildeo a partir do material fundido
Cristalizaccedilatildeo se inicia em nuacutecleos individuais e se
desenvolve radialmente formando os esferulitos
Esferulitos diferentes graus de perfeiccedilatildeo e
tamanhos
Cruz de malta
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POLIacuteMERO
Esferulitos
bull Entre as lamelas cristalinas haacute regiotildees desordenadas denominadas regiotildees amorfas
bull Uma cadeia polimeacutericas pode estar parcialmente em uma lamela cristalina e
parcialmente em um estado amorfo Algumas cadeias comeccedilam em uma lamela cruza
a regiatildeo amorfa e entatildeo se juntam a outra lamela Estas cadeias satildeo denominadas
ldquomoleacuteculas de amarraccedilatildeordquo
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POLIacuteMERO
Caracteriacutesticas Mecacircnicas e Termomecacircnicas
Comportamento Tensatildeo x Deformaccedilatildeo
Satildeo encontrados 3 tipos de comportamento tensatildeo x deformaccedilatildeo
- Poliacutemero fraacutegil sofre fratura enquanto se deforma
elasticamente
- Poliacutemero plaacutestico a deformaccedilatildeo inicial eacute elaacutestica
seguida de escoamento e por uma regiatildeo de
deformaccedilatildeo plaacutestica (semelhante aos metais)
- Poliacutemero elaacutestico deformaccedilatildeo totalmente
elaacutestica essa elasticidade tiacutepica da borracha
grandes deformaccedilotildees recuperaacuteveis satildeo produzidas
mesmo sob pequenos niacuteveis de tensatildeo
(apresentada pelos elastocircmeros)
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POLIacuteMERO
Comportamento mecacircnico dos poliacutemeros
Moacutedulo de elasticidade (moacutedulo de traccedilatildeo) tensatildeodeformaccedilatildeo
7MPa 4GPaPoliacutemeros
Elaacutesticos Riacutegidos
48GPa 410GPaMetais
Ductibilidade eacute o alongamento percentual
Limite de escoamento (poliacutemeros plaacutestico) eacute o valor maacuteximo da curva y
Limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo tensatildeo na qual a fratura ocorre TS (pode ser maior ou menor que y)
Poliacutemeros Maacutex de 100MPa
Ligas metaacutelicas Maacutex de 4100GPa
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POLIacuteMERO
Variaccedilatildeo do Comportamento mecacircnico com a temperatura
Influecircncia da temperatura sobre as propriedades mecacircnicas do PMMA
Variaccedilotildees que se observa com a temperatura
bull Diminuiccedilatildeo do moacutedulo de
elasticidadebull Diminuiccedilatildeo do limite de
resistecircncia agrave traccedilatildeo
bull Aumento do alongamento agrave rotura (melhora a ductibilidade)
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POLIacuteMERO
Mecanismo de Deformaccedilatildeo Plaacutestica
1 Duas lamelas e
material amorfo
interlamelar amorfo
interlamelar antes de
aplicar uma deformaccedilatildeo
2 As cadeias nas
regiotildees amorfas
deslizam umas
contra as outras e
se alinham na
direccedilatildeo do
carregamento
3 Alinhamento das
lamelas de cadeias
de poliacutemero
durante a segunda
fase da deformaccedilatildeo
4 Separaccedilatildeo de
blocos cristalinos
das lamelas
durante a terceira
fase
5 Orientaccedilatildeo dos
segmentos cristalinos e
das cadeias de ligaccedilatildeo
ao longo do eixo de
traccedilatildeo na fase final da
deformaccedilatildeo
Deformaccedilatildeo de poliacutemeros semicristalinos
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova
1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo
3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo
Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2
1
3
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo
bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade
Aumento do peso molecular
bull aumenta o LRT
Aumento do grau de cristalinidade
bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)
O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute
uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de
traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos
bull Tratamento teacutermico
-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de
escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para
materiais metaacutelicos
- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de
orientaccedilatildeo da cadeia
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POLIacuteMERO
Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas
caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)
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POLIacuteMERO
Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea
Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida
ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular
altamente aleatoacuteria
Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura
definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em
termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf
Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um
liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada
caracteriacutestica do estado liacutequido
Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas
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POLIacuteMERO
Fatores que Influenciam a Tf e Tv
Flexibilidade da cadeia principal
Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o
poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf
Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf
1) Tamanho e tipo dos grupos laterais
2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)
3) Grupo aromaacutetico
4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia
5) Maior peso molecular
6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo
Grupo lateral volumoso
C
H
C
H
H CH3
C
H
C
H
H H
Tf= 175degCTf= 115degC
Grupo lateral polar
C
H
C
H
H Cl
C
H
C
H
H H
Tf= 212degCTf= 115degC
Tv= -18degC
C
H
C
H
H
Tv= 100degC
Tv= 87degC
C
H
C
H
H CH3
Tv= -18degC
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Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termoplaacutesticos
bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem
quando satildeo resfriados)
bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis
bull Materiais moles e duacutecteis
bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)
bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)
Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)
PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termofixos
bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)
bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em
alta temperatura
bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura
bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo
do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis
Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de
amostras metalograacuteficas
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Elastocircmero
Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)
Cadeia de moleacuteculas de um
elastocircmero
(a) no estado natildeo-deformado
(livre de tensotildees)
(b) deformado elasticamente
em resposta a uma tensatildeo s
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Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo
ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia
agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica
PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez
ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo
CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero
RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade
Aditivos para Poliacutemeros
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POLIacuteMERO
Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV
Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de
borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado
fluido
Sem ou com aquecimento
Sem ou com pressatildeo
Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido
Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas
Moldagem por Compressatildeo
1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde
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POLIacuteMERO
Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara
de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com
poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria
complexa
Moldagem por Transferecircncia
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POLIacuteMERO
1 Molde eacute fechado
2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde
3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute
alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute
que o moldado tenha atingido temperatura que permita
sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees
4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo
(1)
(2) (3)
(4)
Moldagem por Injeccedilatildeo
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POLIacuteMERO
1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado
2 O material fundido eacute compactado e conformado
3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz
4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua
Moldagem por Extrusatildeo
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POLIacuteMERO
1 Processo descontiacutenuo
2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas
3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no
interior de uma preacute forma (tubo)
geralmente obtido por extrusatildeo inserida
no molde
4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na
industria de embalagens
Ex frascos garrafas brinquedos volumosos
Moldagem por Insuflaccedilatildeo
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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ
POLIacuteMERO
O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do
elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias
bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo
bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e
resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa
Processo de Vulcanizaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a
solventes aquecidos
- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam
pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo
Modelagem por Fiaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel
bull Polimetilmetacrilato (PMMA)
Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito
Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular
bull Politetrafluoretileno
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
Implante mamaacuterioEspumas
Telhas
bull Poliuretano
- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute
recomendado como material isolante)
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliamida (Naylon)
- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e
hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policloreto de Vinila (PVC)
- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de
tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica
- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do
cloro
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliestireno (PS)
- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Polietileno (PE)
- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliproprileno (PP)
- Baixo custo
- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policarbonato (PC)
- Semelhante ao vidro (transparecircncia)
- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
- Boa usinabilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Klevar ndash DuPont
Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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POLIacuteMERO
Esferulitos
bull Entre as lamelas cristalinas haacute regiotildees desordenadas denominadas regiotildees amorfas
bull Uma cadeia polimeacutericas pode estar parcialmente em uma lamela cristalina e
parcialmente em um estado amorfo Algumas cadeias comeccedilam em uma lamela cruza
a regiatildeo amorfa e entatildeo se juntam a outra lamela Estas cadeias satildeo denominadas
ldquomoleacuteculas de amarraccedilatildeordquo
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POLIacuteMERO
Caracteriacutesticas Mecacircnicas e Termomecacircnicas
Comportamento Tensatildeo x Deformaccedilatildeo
Satildeo encontrados 3 tipos de comportamento tensatildeo x deformaccedilatildeo
- Poliacutemero fraacutegil sofre fratura enquanto se deforma
elasticamente
- Poliacutemero plaacutestico a deformaccedilatildeo inicial eacute elaacutestica
seguida de escoamento e por uma regiatildeo de
deformaccedilatildeo plaacutestica (semelhante aos metais)
- Poliacutemero elaacutestico deformaccedilatildeo totalmente
elaacutestica essa elasticidade tiacutepica da borracha
grandes deformaccedilotildees recuperaacuteveis satildeo produzidas
mesmo sob pequenos niacuteveis de tensatildeo
(apresentada pelos elastocircmeros)
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POLIacuteMERO
Comportamento mecacircnico dos poliacutemeros
Moacutedulo de elasticidade (moacutedulo de traccedilatildeo) tensatildeodeformaccedilatildeo
7MPa 4GPaPoliacutemeros
Elaacutesticos Riacutegidos
48GPa 410GPaMetais
Ductibilidade eacute o alongamento percentual
Limite de escoamento (poliacutemeros plaacutestico) eacute o valor maacuteximo da curva y
Limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo tensatildeo na qual a fratura ocorre TS (pode ser maior ou menor que y)
Poliacutemeros Maacutex de 100MPa
Ligas metaacutelicas Maacutex de 4100GPa
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POLIacuteMERO
Variaccedilatildeo do Comportamento mecacircnico com a temperatura
Influecircncia da temperatura sobre as propriedades mecacircnicas do PMMA
Variaccedilotildees que se observa com a temperatura
bull Diminuiccedilatildeo do moacutedulo de
elasticidadebull Diminuiccedilatildeo do limite de
resistecircncia agrave traccedilatildeo
bull Aumento do alongamento agrave rotura (melhora a ductibilidade)
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POLIacuteMERO
Mecanismo de Deformaccedilatildeo Plaacutestica
1 Duas lamelas e
material amorfo
interlamelar amorfo
interlamelar antes de
aplicar uma deformaccedilatildeo
2 As cadeias nas
regiotildees amorfas
deslizam umas
contra as outras e
se alinham na
direccedilatildeo do
carregamento
3 Alinhamento das
lamelas de cadeias
de poliacutemero
durante a segunda
fase da deformaccedilatildeo
4 Separaccedilatildeo de
blocos cristalinos
das lamelas
durante a terceira
fase
5 Orientaccedilatildeo dos
segmentos cristalinos e
das cadeias de ligaccedilatildeo
ao longo do eixo de
traccedilatildeo na fase final da
deformaccedilatildeo
Deformaccedilatildeo de poliacutemeros semicristalinos
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova
1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo
3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo
Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2
1
3
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo
bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade
Aumento do peso molecular
bull aumenta o LRT
Aumento do grau de cristalinidade
bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)
O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute
uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de
traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos
bull Tratamento teacutermico
-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de
escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para
materiais metaacutelicos
- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de
orientaccedilatildeo da cadeia
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POLIacuteMERO
Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas
caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)
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POLIacuteMERO
Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea
Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida
ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular
altamente aleatoacuteria
Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura
definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em
termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf
Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um
liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada
caracteriacutestica do estado liacutequido
Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas
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POLIacuteMERO
Fatores que Influenciam a Tf e Tv
Flexibilidade da cadeia principal
Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o
poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf
Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf
1) Tamanho e tipo dos grupos laterais
2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)
3) Grupo aromaacutetico
4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia
5) Maior peso molecular
6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo
Grupo lateral volumoso
C
H
C
H
H CH3
C
H
C
H
H H
Tf= 175degCTf= 115degC
Grupo lateral polar
C
H
C
H
H Cl
C
H
C
H
H H
Tf= 212degCTf= 115degC
Tv= -18degC
C
H
C
H
H
Tv= 100degC
Tv= 87degC
C
H
C
H
H CH3
Tv= -18degC
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termoplaacutesticos
bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem
quando satildeo resfriados)
bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis
bull Materiais moles e duacutecteis
bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)
bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)
Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)
PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termofixos
bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)
bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em
alta temperatura
bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura
bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo
do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis
Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de
amostras metalograacuteficas
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POLIacuteMERO
Elastocircmero
Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)
Cadeia de moleacuteculas de um
elastocircmero
(a) no estado natildeo-deformado
(livre de tensotildees)
(b) deformado elasticamente
em resposta a uma tensatildeo s
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POLIacuteMERO
Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo
ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia
agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica
PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez
ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo
CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero
RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade
Aditivos para Poliacutemeros
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POLIacuteMERO
Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV
Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de
borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado
fluido
Sem ou com aquecimento
Sem ou com pressatildeo
Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido
Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas
Moldagem por Compressatildeo
1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde
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POLIacuteMERO
Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara
de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com
poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria
complexa
Moldagem por Transferecircncia
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POLIacuteMERO
1 Molde eacute fechado
2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde
3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute
alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute
que o moldado tenha atingido temperatura que permita
sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees
4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo
(1)
(2) (3)
(4)
Moldagem por Injeccedilatildeo
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POLIacuteMERO
1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado
2 O material fundido eacute compactado e conformado
3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz
4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua
Moldagem por Extrusatildeo
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POLIacuteMERO
1 Processo descontiacutenuo
2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas
3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no
interior de uma preacute forma (tubo)
geralmente obtido por extrusatildeo inserida
no molde
4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na
industria de embalagens
Ex frascos garrafas brinquedos volumosos
Moldagem por Insuflaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do
elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias
bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo
bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e
resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa
Processo de Vulcanizaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a
solventes aquecidos
- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam
pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo
Modelagem por Fiaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel
bull Polimetilmetacrilato (PMMA)
Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito
Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular
bull Politetrafluoretileno
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
Implante mamaacuterioEspumas
Telhas
bull Poliuretano
- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute
recomendado como material isolante)
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Aplicaccedilotildees
bull Poliamida (Naylon)
- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e
hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policloreto de Vinila (PVC)
- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de
tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica
- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do
cloro
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliestireno (PS)
- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries
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Aplicaccedilotildees
bull Polietileno (PE)
- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliproprileno (PP)
- Baixo custo
- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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Aplicaccedilotildees
bull Policarbonato (PC)
- Semelhante ao vidro (transparecircncia)
- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
- Boa usinabilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Klevar ndash DuPont
Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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POLIacuteMERO
Caracteriacutesticas Mecacircnicas e Termomecacircnicas
Comportamento Tensatildeo x Deformaccedilatildeo
Satildeo encontrados 3 tipos de comportamento tensatildeo x deformaccedilatildeo
- Poliacutemero fraacutegil sofre fratura enquanto se deforma
elasticamente
- Poliacutemero plaacutestico a deformaccedilatildeo inicial eacute elaacutestica
seguida de escoamento e por uma regiatildeo de
deformaccedilatildeo plaacutestica (semelhante aos metais)
- Poliacutemero elaacutestico deformaccedilatildeo totalmente
elaacutestica essa elasticidade tiacutepica da borracha
grandes deformaccedilotildees recuperaacuteveis satildeo produzidas
mesmo sob pequenos niacuteveis de tensatildeo
(apresentada pelos elastocircmeros)
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POLIacuteMERO
Comportamento mecacircnico dos poliacutemeros
Moacutedulo de elasticidade (moacutedulo de traccedilatildeo) tensatildeodeformaccedilatildeo
7MPa 4GPaPoliacutemeros
Elaacutesticos Riacutegidos
48GPa 410GPaMetais
Ductibilidade eacute o alongamento percentual
Limite de escoamento (poliacutemeros plaacutestico) eacute o valor maacuteximo da curva y
Limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo tensatildeo na qual a fratura ocorre TS (pode ser maior ou menor que y)
Poliacutemeros Maacutex de 100MPa
Ligas metaacutelicas Maacutex de 4100GPa
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POLIacuteMERO
Variaccedilatildeo do Comportamento mecacircnico com a temperatura
Influecircncia da temperatura sobre as propriedades mecacircnicas do PMMA
Variaccedilotildees que se observa com a temperatura
bull Diminuiccedilatildeo do moacutedulo de
elasticidadebull Diminuiccedilatildeo do limite de
resistecircncia agrave traccedilatildeo
bull Aumento do alongamento agrave rotura (melhora a ductibilidade)
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POLIacuteMERO
Mecanismo de Deformaccedilatildeo Plaacutestica
1 Duas lamelas e
material amorfo
interlamelar amorfo
interlamelar antes de
aplicar uma deformaccedilatildeo
2 As cadeias nas
regiotildees amorfas
deslizam umas
contra as outras e
se alinham na
direccedilatildeo do
carregamento
3 Alinhamento das
lamelas de cadeias
de poliacutemero
durante a segunda
fase da deformaccedilatildeo
4 Separaccedilatildeo de
blocos cristalinos
das lamelas
durante a terceira
fase
5 Orientaccedilatildeo dos
segmentos cristalinos e
das cadeias de ligaccedilatildeo
ao longo do eixo de
traccedilatildeo na fase final da
deformaccedilatildeo
Deformaccedilatildeo de poliacutemeros semicristalinos
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova
1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo
3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo
Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2
1
3
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo
bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade
Aumento do peso molecular
bull aumenta o LRT
Aumento do grau de cristalinidade
bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)
O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute
uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de
traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos
bull Tratamento teacutermico
-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de
escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para
materiais metaacutelicos
- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de
orientaccedilatildeo da cadeia
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POLIacuteMERO
Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas
caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)
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POLIacuteMERO
Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea
Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida
ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular
altamente aleatoacuteria
Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura
definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em
termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf
Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um
liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada
caracteriacutestica do estado liacutequido
Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas
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POLIacuteMERO
Fatores que Influenciam a Tf e Tv
Flexibilidade da cadeia principal
Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o
poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf
Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf
1) Tamanho e tipo dos grupos laterais
2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)
3) Grupo aromaacutetico
4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia
5) Maior peso molecular
6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo
Grupo lateral volumoso
C
H
C
H
H CH3
C
H
C
H
H H
Tf= 175degCTf= 115degC
Grupo lateral polar
C
H
C
H
H Cl
C
H
C
H
H H
Tf= 212degCTf= 115degC
Tv= -18degC
C
H
C
H
H
Tv= 100degC
Tv= 87degC
C
H
C
H
H CH3
Tv= -18degC
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termoplaacutesticos
bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem
quando satildeo resfriados)
bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis
bull Materiais moles e duacutecteis
bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)
bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)
Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)
PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termofixos
bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)
bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em
alta temperatura
bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura
bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo
do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis
Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de
amostras metalograacuteficas
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POLIacuteMERO
Elastocircmero
Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)
Cadeia de moleacuteculas de um
elastocircmero
(a) no estado natildeo-deformado
(livre de tensotildees)
(b) deformado elasticamente
em resposta a uma tensatildeo s
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POLIacuteMERO
Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo
ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia
agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica
PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez
ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo
CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero
RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade
Aditivos para Poliacutemeros
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POLIacuteMERO
Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV
Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de
borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado
fluido
Sem ou com aquecimento
Sem ou com pressatildeo
Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido
Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas
Moldagem por Compressatildeo
1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde
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POLIacuteMERO
Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara
de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com
poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria
complexa
Moldagem por Transferecircncia
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POLIacuteMERO
1 Molde eacute fechado
2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde
3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute
alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute
que o moldado tenha atingido temperatura que permita
sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees
4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo
(1)
(2) (3)
(4)
Moldagem por Injeccedilatildeo
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POLIacuteMERO
1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado
2 O material fundido eacute compactado e conformado
3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz
4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua
Moldagem por Extrusatildeo
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POLIacuteMERO
1 Processo descontiacutenuo
2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas
3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no
interior de uma preacute forma (tubo)
geralmente obtido por extrusatildeo inserida
no molde
4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na
industria de embalagens
Ex frascos garrafas brinquedos volumosos
Moldagem por Insuflaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do
elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias
bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo
bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e
resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa
Processo de Vulcanizaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a
solventes aquecidos
- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam
pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo
Modelagem por Fiaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel
bull Polimetilmetacrilato (PMMA)
Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito
Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular
bull Politetrafluoretileno
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
Implante mamaacuterioEspumas
Telhas
bull Poliuretano
- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute
recomendado como material isolante)
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliamida (Naylon)
- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e
hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policloreto de Vinila (PVC)
- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de
tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica
- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do
cloro
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliestireno (PS)
- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Polietileno (PE)
- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliproprileno (PP)
- Baixo custo
- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policarbonato (PC)
- Semelhante ao vidro (transparecircncia)
- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
- Boa usinabilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Klevar ndash DuPont
Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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POLIacuteMERO
Comportamento mecacircnico dos poliacutemeros
Moacutedulo de elasticidade (moacutedulo de traccedilatildeo) tensatildeodeformaccedilatildeo
7MPa 4GPaPoliacutemeros
Elaacutesticos Riacutegidos
48GPa 410GPaMetais
Ductibilidade eacute o alongamento percentual
Limite de escoamento (poliacutemeros plaacutestico) eacute o valor maacuteximo da curva y
Limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo tensatildeo na qual a fratura ocorre TS (pode ser maior ou menor que y)
Poliacutemeros Maacutex de 100MPa
Ligas metaacutelicas Maacutex de 4100GPa
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POLIacuteMERO
Variaccedilatildeo do Comportamento mecacircnico com a temperatura
Influecircncia da temperatura sobre as propriedades mecacircnicas do PMMA
Variaccedilotildees que se observa com a temperatura
bull Diminuiccedilatildeo do moacutedulo de
elasticidadebull Diminuiccedilatildeo do limite de
resistecircncia agrave traccedilatildeo
bull Aumento do alongamento agrave rotura (melhora a ductibilidade)
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POLIacuteMERO
Mecanismo de Deformaccedilatildeo Plaacutestica
1 Duas lamelas e
material amorfo
interlamelar amorfo
interlamelar antes de
aplicar uma deformaccedilatildeo
2 As cadeias nas
regiotildees amorfas
deslizam umas
contra as outras e
se alinham na
direccedilatildeo do
carregamento
3 Alinhamento das
lamelas de cadeias
de poliacutemero
durante a segunda
fase da deformaccedilatildeo
4 Separaccedilatildeo de
blocos cristalinos
das lamelas
durante a terceira
fase
5 Orientaccedilatildeo dos
segmentos cristalinos e
das cadeias de ligaccedilatildeo
ao longo do eixo de
traccedilatildeo na fase final da
deformaccedilatildeo
Deformaccedilatildeo de poliacutemeros semicristalinos
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova
1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo
3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo
Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2
1
3
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo
bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade
Aumento do peso molecular
bull aumenta o LRT
Aumento do grau de cristalinidade
bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)
O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute
uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de
traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos
bull Tratamento teacutermico
-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de
escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para
materiais metaacutelicos
- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de
orientaccedilatildeo da cadeia
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Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas
caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)
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Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea
Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida
ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular
altamente aleatoacuteria
Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura
definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em
termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf
Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um
liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada
caracteriacutestica do estado liacutequido
Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas
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POLIacuteMERO
Fatores que Influenciam a Tf e Tv
Flexibilidade da cadeia principal
Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o
poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf
Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf
1) Tamanho e tipo dos grupos laterais
2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)
3) Grupo aromaacutetico
4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia
5) Maior peso molecular
6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo
Grupo lateral volumoso
C
H
C
H
H CH3
C
H
C
H
H H
Tf= 175degCTf= 115degC
Grupo lateral polar
C
H
C
H
H Cl
C
H
C
H
H H
Tf= 212degCTf= 115degC
Tv= -18degC
C
H
C
H
H
Tv= 100degC
Tv= 87degC
C
H
C
H
H CH3
Tv= -18degC
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termoplaacutesticos
bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem
quando satildeo resfriados)
bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis
bull Materiais moles e duacutecteis
bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)
bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)
Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)
PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termofixos
bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)
bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em
alta temperatura
bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura
bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo
do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis
Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de
amostras metalograacuteficas
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POLIacuteMERO
Elastocircmero
Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)
Cadeia de moleacuteculas de um
elastocircmero
(a) no estado natildeo-deformado
(livre de tensotildees)
(b) deformado elasticamente
em resposta a uma tensatildeo s
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POLIacuteMERO
Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo
ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia
agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica
PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez
ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo
CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero
RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade
Aditivos para Poliacutemeros
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POLIacuteMERO
Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV
Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de
borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado
fluido
Sem ou com aquecimento
Sem ou com pressatildeo
Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido
Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas
Moldagem por Compressatildeo
1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde
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POLIacuteMERO
Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara
de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com
poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria
complexa
Moldagem por Transferecircncia
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POLIacuteMERO
1 Molde eacute fechado
2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde
3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute
alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute
que o moldado tenha atingido temperatura que permita
sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees
4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo
(1)
(2) (3)
(4)
Moldagem por Injeccedilatildeo
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POLIacuteMERO
1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado
2 O material fundido eacute compactado e conformado
3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz
4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua
Moldagem por Extrusatildeo
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POLIacuteMERO
1 Processo descontiacutenuo
2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas
3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no
interior de uma preacute forma (tubo)
geralmente obtido por extrusatildeo inserida
no molde
4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na
industria de embalagens
Ex frascos garrafas brinquedos volumosos
Moldagem por Insuflaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do
elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias
bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo
bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e
resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa
Processo de Vulcanizaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a
solventes aquecidos
- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam
pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo
Modelagem por Fiaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel
bull Polimetilmetacrilato (PMMA)
Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito
Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular
bull Politetrafluoretileno
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
Implante mamaacuterioEspumas
Telhas
bull Poliuretano
- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute
recomendado como material isolante)
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliamida (Naylon)
- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e
hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policloreto de Vinila (PVC)
- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de
tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica
- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do
cloro
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliestireno (PS)
- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Polietileno (PE)
- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliproprileno (PP)
- Baixo custo
- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policarbonato (PC)
- Semelhante ao vidro (transparecircncia)
- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
- Boa usinabilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Klevar ndash DuPont
Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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POLIacuteMERO
Variaccedilatildeo do Comportamento mecacircnico com a temperatura
Influecircncia da temperatura sobre as propriedades mecacircnicas do PMMA
Variaccedilotildees que se observa com a temperatura
bull Diminuiccedilatildeo do moacutedulo de
elasticidadebull Diminuiccedilatildeo do limite de
resistecircncia agrave traccedilatildeo
bull Aumento do alongamento agrave rotura (melhora a ductibilidade)
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POLIacuteMERO
Mecanismo de Deformaccedilatildeo Plaacutestica
1 Duas lamelas e
material amorfo
interlamelar amorfo
interlamelar antes de
aplicar uma deformaccedilatildeo
2 As cadeias nas
regiotildees amorfas
deslizam umas
contra as outras e
se alinham na
direccedilatildeo do
carregamento
3 Alinhamento das
lamelas de cadeias
de poliacutemero
durante a segunda
fase da deformaccedilatildeo
4 Separaccedilatildeo de
blocos cristalinos
das lamelas
durante a terceira
fase
5 Orientaccedilatildeo dos
segmentos cristalinos e
das cadeias de ligaccedilatildeo
ao longo do eixo de
traccedilatildeo na fase final da
deformaccedilatildeo
Deformaccedilatildeo de poliacutemeros semicristalinos
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova
1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo
3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo
Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2
1
3
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo
bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade
Aumento do peso molecular
bull aumenta o LRT
Aumento do grau de cristalinidade
bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)
O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute
uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de
traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos
bull Tratamento teacutermico
-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de
escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para
materiais metaacutelicos
- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de
orientaccedilatildeo da cadeia
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POLIacuteMERO
Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas
caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)
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POLIacuteMERO
Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea
Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida
ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular
altamente aleatoacuteria
Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura
definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em
termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf
Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um
liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada
caracteriacutestica do estado liacutequido
Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas
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POLIacuteMERO
Fatores que Influenciam a Tf e Tv
Flexibilidade da cadeia principal
Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o
poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf
Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf
1) Tamanho e tipo dos grupos laterais
2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)
3) Grupo aromaacutetico
4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia
5) Maior peso molecular
6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo
Grupo lateral volumoso
C
H
C
H
H CH3
C
H
C
H
H H
Tf= 175degCTf= 115degC
Grupo lateral polar
C
H
C
H
H Cl
C
H
C
H
H H
Tf= 212degCTf= 115degC
Tv= -18degC
C
H
C
H
H
Tv= 100degC
Tv= 87degC
C
H
C
H
H CH3
Tv= -18degC
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termoplaacutesticos
bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem
quando satildeo resfriados)
bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis
bull Materiais moles e duacutecteis
bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)
bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)
Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)
PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termofixos
bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)
bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em
alta temperatura
bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura
bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo
do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis
Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de
amostras metalograacuteficas
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POLIacuteMERO
Elastocircmero
Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)
Cadeia de moleacuteculas de um
elastocircmero
(a) no estado natildeo-deformado
(livre de tensotildees)
(b) deformado elasticamente
em resposta a uma tensatildeo s
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POLIacuteMERO
Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo
ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia
agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica
PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez
ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo
CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero
RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade
Aditivos para Poliacutemeros
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POLIacuteMERO
Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV
Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de
borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado
fluido
Sem ou com aquecimento
Sem ou com pressatildeo
Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido
Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas
Moldagem por Compressatildeo
1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde
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POLIacuteMERO
Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara
de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com
poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria
complexa
Moldagem por Transferecircncia
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POLIacuteMERO
1 Molde eacute fechado
2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde
3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute
alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute
que o moldado tenha atingido temperatura que permita
sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees
4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo
(1)
(2) (3)
(4)
Moldagem por Injeccedilatildeo
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POLIacuteMERO
1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado
2 O material fundido eacute compactado e conformado
3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz
4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua
Moldagem por Extrusatildeo
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POLIacuteMERO
1 Processo descontiacutenuo
2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas
3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no
interior de uma preacute forma (tubo)
geralmente obtido por extrusatildeo inserida
no molde
4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na
industria de embalagens
Ex frascos garrafas brinquedos volumosos
Moldagem por Insuflaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do
elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias
bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo
bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e
resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa
Processo de Vulcanizaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a
solventes aquecidos
- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam
pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo
Modelagem por Fiaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel
bull Polimetilmetacrilato (PMMA)
Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito
Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular
bull Politetrafluoretileno
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
Implante mamaacuterioEspumas
Telhas
bull Poliuretano
- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute
recomendado como material isolante)
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Aplicaccedilotildees
bull Poliamida (Naylon)
- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e
hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policloreto de Vinila (PVC)
- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de
tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica
- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do
cloro
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliestireno (PS)
- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries
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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ
POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Polietileno (PE)
- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliproprileno (PP)
- Baixo custo
- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policarbonato (PC)
- Semelhante ao vidro (transparecircncia)
- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
- Boa usinabilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Klevar ndash DuPont
Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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POLIacuteMERO
Mecanismo de Deformaccedilatildeo Plaacutestica
1 Duas lamelas e
material amorfo
interlamelar amorfo
interlamelar antes de
aplicar uma deformaccedilatildeo
2 As cadeias nas
regiotildees amorfas
deslizam umas
contra as outras e
se alinham na
direccedilatildeo do
carregamento
3 Alinhamento das
lamelas de cadeias
de poliacutemero
durante a segunda
fase da deformaccedilatildeo
4 Separaccedilatildeo de
blocos cristalinos
das lamelas
durante a terceira
fase
5 Orientaccedilatildeo dos
segmentos cristalinos e
das cadeias de ligaccedilatildeo
ao longo do eixo de
traccedilatildeo na fase final da
deformaccedilatildeo
Deformaccedilatildeo de poliacutemeros semicristalinos
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova
1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo
3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo
Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2
1
3
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo
bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade
Aumento do peso molecular
bull aumenta o LRT
Aumento do grau de cristalinidade
bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)
O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute
uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de
traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos
bull Tratamento teacutermico
-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de
escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para
materiais metaacutelicos
- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de
orientaccedilatildeo da cadeia
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POLIacuteMERO
Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas
caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)
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POLIacuteMERO
Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea
Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida
ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular
altamente aleatoacuteria
Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura
definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em
termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf
Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um
liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada
caracteriacutestica do estado liacutequido
Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas
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POLIacuteMERO
Fatores que Influenciam a Tf e Tv
Flexibilidade da cadeia principal
Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o
poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf
Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf
1) Tamanho e tipo dos grupos laterais
2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)
3) Grupo aromaacutetico
4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia
5) Maior peso molecular
6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo
Grupo lateral volumoso
C
H
C
H
H CH3
C
H
C
H
H H
Tf= 175degCTf= 115degC
Grupo lateral polar
C
H
C
H
H Cl
C
H
C
H
H H
Tf= 212degCTf= 115degC
Tv= -18degC
C
H
C
H
H
Tv= 100degC
Tv= 87degC
C
H
C
H
H CH3
Tv= -18degC
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termoplaacutesticos
bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem
quando satildeo resfriados)
bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis
bull Materiais moles e duacutecteis
bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)
bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)
Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)
PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termofixos
bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)
bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em
alta temperatura
bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura
bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo
do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis
Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de
amostras metalograacuteficas
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POLIacuteMERO
Elastocircmero
Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)
Cadeia de moleacuteculas de um
elastocircmero
(a) no estado natildeo-deformado
(livre de tensotildees)
(b) deformado elasticamente
em resposta a uma tensatildeo s
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POLIacuteMERO
Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo
ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia
agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica
PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez
ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo
CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero
RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade
Aditivos para Poliacutemeros
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POLIacuteMERO
Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV
Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de
borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado
fluido
Sem ou com aquecimento
Sem ou com pressatildeo
Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido
Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas
Moldagem por Compressatildeo
1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde
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POLIacuteMERO
Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara
de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com
poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria
complexa
Moldagem por Transferecircncia
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POLIacuteMERO
1 Molde eacute fechado
2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde
3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute
alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute
que o moldado tenha atingido temperatura que permita
sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees
4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo
(1)
(2) (3)
(4)
Moldagem por Injeccedilatildeo
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POLIacuteMERO
1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado
2 O material fundido eacute compactado e conformado
3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz
4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua
Moldagem por Extrusatildeo
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POLIacuteMERO
1 Processo descontiacutenuo
2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas
3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no
interior de uma preacute forma (tubo)
geralmente obtido por extrusatildeo inserida
no molde
4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na
industria de embalagens
Ex frascos garrafas brinquedos volumosos
Moldagem por Insuflaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do
elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias
bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo
bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e
resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa
Processo de Vulcanizaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a
solventes aquecidos
- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam
pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo
Modelagem por Fiaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel
bull Polimetilmetacrilato (PMMA)
Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito
Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular
bull Politetrafluoretileno
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
Implante mamaacuterioEspumas
Telhas
bull Poliuretano
- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute
recomendado como material isolante)
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliamida (Naylon)
- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e
hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policloreto de Vinila (PVC)
- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de
tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica
- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do
cloro
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliestireno (PS)
- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Polietileno (PE)
- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliproprileno (PP)
- Baixo custo
- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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Aplicaccedilotildees
bull Policarbonato (PC)
- Semelhante ao vidro (transparecircncia)
- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
- Boa usinabilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Klevar ndash DuPont
Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2 ndash Limite de escoamento superior Pequeno pescoccedilo se forma na seccedilatildeo uacutetil do corpo de prova
1 ndash Corpo de prova antes do ensaio de traccedilatildeo
3 ndash Ponto de resistecircncia agrave continuidade da deformaccedilatildeo e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagaccedilatildeo do pescoccedilo
Em um ensaio de traccedilatildeo um corpo de prova eacute submetido a um esforccedilo que tende a alongaacute-lo ou esticaacute-lo ateacute agrave ruptura
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2
1
3
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo
bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade
Aumento do peso molecular
bull aumenta o LRT
Aumento do grau de cristalinidade
bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)
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Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)
O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute
uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de
traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos
bull Tratamento teacutermico
-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de
escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para
materiais metaacutelicos
- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de
orientaccedilatildeo da cadeia
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Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas
caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)
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Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea
Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida
ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular
altamente aleatoacuteria
Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura
definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em
termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf
Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um
liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada
caracteriacutestica do estado liacutequido
Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas
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POLIacuteMERO
Fatores que Influenciam a Tf e Tv
Flexibilidade da cadeia principal
Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o
poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf
Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf
1) Tamanho e tipo dos grupos laterais
2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)
3) Grupo aromaacutetico
4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia
5) Maior peso molecular
6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo
Grupo lateral volumoso
C
H
C
H
H CH3
C
H
C
H
H H
Tf= 175degCTf= 115degC
Grupo lateral polar
C
H
C
H
H Cl
C
H
C
H
H H
Tf= 212degCTf= 115degC
Tv= -18degC
C
H
C
H
H
Tv= 100degC
Tv= 87degC
C
H
C
H
H CH3
Tv= -18degC
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Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termoplaacutesticos
bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem
quando satildeo resfriados)
bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis
bull Materiais moles e duacutecteis
bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)
bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)
Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)
PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)
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Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termofixos
bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)
bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em
alta temperatura
bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura
bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo
do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis
Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de
amostras metalograacuteficas
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POLIacuteMERO
Elastocircmero
Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)
Cadeia de moleacuteculas de um
elastocircmero
(a) no estado natildeo-deformado
(livre de tensotildees)
(b) deformado elasticamente
em resposta a uma tensatildeo s
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POLIacuteMERO
Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo
ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia
agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica
PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez
ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo
CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero
RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade
Aditivos para Poliacutemeros
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POLIacuteMERO
Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV
Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de
borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado
fluido
Sem ou com aquecimento
Sem ou com pressatildeo
Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido
Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas
Moldagem por Compressatildeo
1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde
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POLIacuteMERO
Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara
de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com
poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria
complexa
Moldagem por Transferecircncia
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POLIacuteMERO
1 Molde eacute fechado
2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde
3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute
alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute
que o moldado tenha atingido temperatura que permita
sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees
4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo
(1)
(2) (3)
(4)
Moldagem por Injeccedilatildeo
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POLIacuteMERO
1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado
2 O material fundido eacute compactado e conformado
3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz
4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua
Moldagem por Extrusatildeo
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POLIacuteMERO
1 Processo descontiacutenuo
2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas
3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no
interior de uma preacute forma (tubo)
geralmente obtido por extrusatildeo inserida
no molde
4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na
industria de embalagens
Ex frascos garrafas brinquedos volumosos
Moldagem por Insuflaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do
elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias
bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo
bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e
resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa
Processo de Vulcanizaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a
solventes aquecidos
- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam
pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo
Modelagem por Fiaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel
bull Polimetilmetacrilato (PMMA)
Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito
Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular
bull Politetrafluoretileno
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
Implante mamaacuterioEspumas
Telhas
bull Poliuretano
- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute
recomendado como material isolante)
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliamida (Naylon)
- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e
hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policloreto de Vinila (PVC)
- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de
tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica
- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do
cloro
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliestireno (PS)
- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Polietileno (PE)
- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliproprileno (PP)
- Baixo custo
- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policarbonato (PC)
- Semelhante ao vidro (transparecircncia)
- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
- Boa usinabilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Klevar ndash DuPont
Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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POLIacuteMERO
Deformaccedilatildeo Macroscoacutepica
2
1
3
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo
bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade
Aumento do peso molecular
bull aumenta o LRT
Aumento do grau de cristalinidade
bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)
O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute
uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de
traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos
bull Tratamento teacutermico
-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de
escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para
materiais metaacutelicos
- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de
orientaccedilatildeo da cadeia
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POLIacuteMERO
Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas
caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)
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POLIacuteMERO
Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea
Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida
ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular
altamente aleatoacuteria
Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura
definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em
termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf
Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um
liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada
caracteriacutestica do estado liacutequido
Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas
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POLIacuteMERO
Fatores que Influenciam a Tf e Tv
Flexibilidade da cadeia principal
Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o
poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf
Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf
1) Tamanho e tipo dos grupos laterais
2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)
3) Grupo aromaacutetico
4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia
5) Maior peso molecular
6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo
Grupo lateral volumoso
C
H
C
H
H CH3
C
H
C
H
H H
Tf= 175degCTf= 115degC
Grupo lateral polar
C
H
C
H
H Cl
C
H
C
H
H H
Tf= 212degCTf= 115degC
Tv= -18degC
C
H
C
H
H
Tv= 100degC
Tv= 87degC
C
H
C
H
H CH3
Tv= -18degC
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termoplaacutesticos
bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem
quando satildeo resfriados)
bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis
bull Materiais moles e duacutecteis
bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)
bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)
Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)
PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termofixos
bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)
bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em
alta temperatura
bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura
bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo
do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis
Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de
amostras metalograacuteficas
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POLIacuteMERO
Elastocircmero
Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)
Cadeia de moleacuteculas de um
elastocircmero
(a) no estado natildeo-deformado
(livre de tensotildees)
(b) deformado elasticamente
em resposta a uma tensatildeo s
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POLIacuteMERO
Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo
ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia
agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica
PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez
ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo
CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero
RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade
Aditivos para Poliacutemeros
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POLIacuteMERO
Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV
Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de
borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado
fluido
Sem ou com aquecimento
Sem ou com pressatildeo
Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido
Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas
Moldagem por Compressatildeo
1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde
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POLIacuteMERO
Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara
de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com
poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria
complexa
Moldagem por Transferecircncia
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POLIacuteMERO
1 Molde eacute fechado
2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde
3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute
alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute
que o moldado tenha atingido temperatura que permita
sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees
4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo
(1)
(2) (3)
(4)
Moldagem por Injeccedilatildeo
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POLIacuteMERO
1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado
2 O material fundido eacute compactado e conformado
3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz
4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua
Moldagem por Extrusatildeo
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POLIacuteMERO
1 Processo descontiacutenuo
2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas
3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no
interior de uma preacute forma (tubo)
geralmente obtido por extrusatildeo inserida
no molde
4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na
industria de embalagens
Ex frascos garrafas brinquedos volumosos
Moldagem por Insuflaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do
elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias
bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo
bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e
resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa
Processo de Vulcanizaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a
solventes aquecidos
- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam
pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo
Modelagem por Fiaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel
bull Polimetilmetacrilato (PMMA)
Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito
Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular
bull Politetrafluoretileno
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Aplicaccedilotildees
Implante mamaacuterioEspumas
Telhas
bull Poliuretano
- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute
recomendado como material isolante)
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Aplicaccedilotildees
bull Poliamida (Naylon)
- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e
hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa
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bull Policloreto de Vinila (PVC)
- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de
tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica
- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do
cloro
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Aplicaccedilotildees
bull Poliestireno (PS)
- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries
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bull Polietileno (PE)
- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua
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bull Poliproprileno (PP)
- Baixo custo
- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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bull Policarbonato (PC)
- Semelhante ao vidro (transparecircncia)
- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
- Boa usinabilidade
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Aplicaccedilotildees
bull Klevar ndash DuPont
Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
O aumento da temperatura e a diminuiccedilatildeo da taxa de deformaccedilatildeo
bull diminuem E (moacutedulo de traccedilatildeo) e LRT e melhoram a ductilidade
Aumento do peso molecular
bull aumenta o LRT
Aumento do grau de cristalinidade
bull provoca um aumento do E e geralmente aumenta o LRT o quetorna o material mais fraacutegil (diminuiccedilatildeo da ductilidade)
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Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)
O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute
uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de
traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos
bull Tratamento teacutermico
-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de
escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para
materiais metaacutelicos
- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de
orientaccedilatildeo da cadeia
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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ
POLIacuteMERO
Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas
caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)
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POLIacuteMERO
Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea
Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida
ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular
altamente aleatoacuteria
Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura
definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em
termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf
Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um
liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada
caracteriacutestica do estado liacutequido
Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas
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POLIacuteMERO
Fatores que Influenciam a Tf e Tv
Flexibilidade da cadeia principal
Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o
poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf
Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf
1) Tamanho e tipo dos grupos laterais
2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)
3) Grupo aromaacutetico
4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia
5) Maior peso molecular
6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo
Grupo lateral volumoso
C
H
C
H
H CH3
C
H
C
H
H H
Tf= 175degCTf= 115degC
Grupo lateral polar
C
H
C
H
H Cl
C
H
C
H
H H
Tf= 212degCTf= 115degC
Tv= -18degC
C
H
C
H
H
Tv= 100degC
Tv= 87degC
C
H
C
H
H CH3
Tv= -18degC
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termoplaacutesticos
bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem
quando satildeo resfriados)
bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis
bull Materiais moles e duacutecteis
bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)
bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)
Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)
PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termofixos
bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)
bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em
alta temperatura
bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura
bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo
do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis
Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de
amostras metalograacuteficas
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POLIacuteMERO
Elastocircmero
Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)
Cadeia de moleacuteculas de um
elastocircmero
(a) no estado natildeo-deformado
(livre de tensotildees)
(b) deformado elasticamente
em resposta a uma tensatildeo s
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POLIacuteMERO
Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo
ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia
agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica
PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez
ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo
CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero
RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade
Aditivos para Poliacutemeros
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POLIacuteMERO
Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV
Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de
borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado
fluido
Sem ou com aquecimento
Sem ou com pressatildeo
Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido
Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas
Moldagem por Compressatildeo
1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde
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POLIacuteMERO
Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara
de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com
poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria
complexa
Moldagem por Transferecircncia
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POLIacuteMERO
1 Molde eacute fechado
2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde
3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute
alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute
que o moldado tenha atingido temperatura que permita
sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees
4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo
(1)
(2) (3)
(4)
Moldagem por Injeccedilatildeo
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POLIacuteMERO
1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado
2 O material fundido eacute compactado e conformado
3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz
4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua
Moldagem por Extrusatildeo
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POLIacuteMERO
1 Processo descontiacutenuo
2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas
3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no
interior de uma preacute forma (tubo)
geralmente obtido por extrusatildeo inserida
no molde
4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na
industria de embalagens
Ex frascos garrafas brinquedos volumosos
Moldagem por Insuflaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do
elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias
bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo
bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e
resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa
Processo de Vulcanizaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a
solventes aquecidos
- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam
pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo
Modelagem por Fiaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel
bull Polimetilmetacrilato (PMMA)
Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito
Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular
bull Politetrafluoretileno
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
Implante mamaacuterioEspumas
Telhas
bull Poliuretano
- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute
recomendado como material isolante)
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliamida (Naylon)
- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e
hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policloreto de Vinila (PVC)
- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de
tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica
- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do
cloro
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliestireno (PS)
- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Polietileno (PE)
- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliproprileno (PP)
- Baixo custo
- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policarbonato (PC)
- Semelhante ao vidro (transparecircncia)
- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
- Boa usinabilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Klevar ndash DuPont
Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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POLIacuteMERO
Fatores que influenciam as propriedades mecacircnicas dos poliacutemeros
bull Preacute-deformaccedilatildeo (estiramento)
O estiramento eacute o endurecimento do material apoacutes a aplicaccedilatildeo de uma traccedilatildeo Eacute
uma teacutecnica de enrijecimento que aumenta a resistecircncia mecacircnica e o moacutedulo de
traccedilatildeo em poliacutemeros semicristalinos
bull Tratamento teacutermico
-Materiais natildeo estirados recozimento aumenta moacutedulo de traccedilatildeo o limite de
escoamento e diminui a ductilidade rarr efeito oposto daquele obsevado para
materiais metaacutelicos
- Materiais submetido ao estiramento comportamento oposto devido a perda de
orientaccedilatildeo da cadeia
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POLIacuteMERO
Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas
caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)
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POLIacuteMERO
Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea
Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida
ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular
altamente aleatoacuteria
Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura
definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em
termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf
Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um
liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada
caracteriacutestica do estado liacutequido
Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas
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POLIacuteMERO
Fatores que Influenciam a Tf e Tv
Flexibilidade da cadeia principal
Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o
poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf
Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf
1) Tamanho e tipo dos grupos laterais
2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)
3) Grupo aromaacutetico
4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia
5) Maior peso molecular
6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo
Grupo lateral volumoso
C
H
C
H
H CH3
C
H
C
H
H H
Tf= 175degCTf= 115degC
Grupo lateral polar
C
H
C
H
H Cl
C
H
C
H
H H
Tf= 212degCTf= 115degC
Tv= -18degC
C
H
C
H
H
Tv= 100degC
Tv= 87degC
C
H
C
H
H CH3
Tv= -18degC
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termoplaacutesticos
bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem
quando satildeo resfriados)
bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis
bull Materiais moles e duacutecteis
bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)
bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)
Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)
PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termofixos
bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)
bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em
alta temperatura
bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura
bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo
do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis
Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de
amostras metalograacuteficas
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POLIacuteMERO
Elastocircmero
Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)
Cadeia de moleacuteculas de um
elastocircmero
(a) no estado natildeo-deformado
(livre de tensotildees)
(b) deformado elasticamente
em resposta a uma tensatildeo s
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POLIacuteMERO
Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo
ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia
agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica
PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez
ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo
CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero
RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade
Aditivos para Poliacutemeros
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POLIacuteMERO
Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV
Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de
borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado
fluido
Sem ou com aquecimento
Sem ou com pressatildeo
Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido
Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas
Moldagem por Compressatildeo
1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde
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POLIacuteMERO
Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara
de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com
poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria
complexa
Moldagem por Transferecircncia
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POLIacuteMERO
1 Molde eacute fechado
2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde
3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute
alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute
que o moldado tenha atingido temperatura que permita
sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees
4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo
(1)
(2) (3)
(4)
Moldagem por Injeccedilatildeo
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POLIacuteMERO
1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado
2 O material fundido eacute compactado e conformado
3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz
4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua
Moldagem por Extrusatildeo
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POLIacuteMERO
1 Processo descontiacutenuo
2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas
3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no
interior de uma preacute forma (tubo)
geralmente obtido por extrusatildeo inserida
no molde
4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na
industria de embalagens
Ex frascos garrafas brinquedos volumosos
Moldagem por Insuflaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do
elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias
bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo
bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e
resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa
Processo de Vulcanizaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a
solventes aquecidos
- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam
pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo
Modelagem por Fiaccedilatildeo
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Aplicaccedilotildees
-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel
bull Polimetilmetacrilato (PMMA)
Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito
Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular
bull Politetrafluoretileno
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
Implante mamaacuterioEspumas
Telhas
bull Poliuretano
- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute
recomendado como material isolante)
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliamida (Naylon)
- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e
hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa
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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ
POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policloreto de Vinila (PVC)
- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de
tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica
- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do
cloro
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliestireno (PS)
- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Polietileno (PE)
- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliproprileno (PP)
- Baixo custo
- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policarbonato (PC)
- Semelhante ao vidro (transparecircncia)
- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
- Boa usinabilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Klevar ndash DuPont
Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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POLIacuteMERO
Efeito do grau de cristalinidade e da massa molar nas
caracteriacutesticas fiacutesicas do polietileno (PE)
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POLIacuteMERO
Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea
Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida
ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular
altamente aleatoacuteria
Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura
definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em
termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf
Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um
liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada
caracteriacutestica do estado liacutequido
Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas
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POLIacuteMERO
Fatores que Influenciam a Tf e Tv
Flexibilidade da cadeia principal
Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o
poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf
Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf
1) Tamanho e tipo dos grupos laterais
2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)
3) Grupo aromaacutetico
4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia
5) Maior peso molecular
6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo
Grupo lateral volumoso
C
H
C
H
H CH3
C
H
C
H
H H
Tf= 175degCTf= 115degC
Grupo lateral polar
C
H
C
H
H Cl
C
H
C
H
H H
Tf= 212degCTf= 115degC
Tv= -18degC
C
H
C
H
H
Tv= 100degC
Tv= 87degC
C
H
C
H
H CH3
Tv= -18degC
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termoplaacutesticos
bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem
quando satildeo resfriados)
bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis
bull Materiais moles e duacutecteis
bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)
bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)
Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)
PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termofixos
bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)
bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em
alta temperatura
bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura
bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo
do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis
Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de
amostras metalograacuteficas
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POLIacuteMERO
Elastocircmero
Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)
Cadeia de moleacuteculas de um
elastocircmero
(a) no estado natildeo-deformado
(livre de tensotildees)
(b) deformado elasticamente
em resposta a uma tensatildeo s
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POLIacuteMERO
Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo
ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia
agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica
PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez
ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo
CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero
RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade
Aditivos para Poliacutemeros
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POLIacuteMERO
Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV
Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de
borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado
fluido
Sem ou com aquecimento
Sem ou com pressatildeo
Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido
Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas
Moldagem por Compressatildeo
1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde
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POLIacuteMERO
Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara
de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com
poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria
complexa
Moldagem por Transferecircncia
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POLIacuteMERO
1 Molde eacute fechado
2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde
3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute
alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute
que o moldado tenha atingido temperatura que permita
sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees
4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo
(1)
(2) (3)
(4)
Moldagem por Injeccedilatildeo
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POLIacuteMERO
1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado
2 O material fundido eacute compactado e conformado
3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz
4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua
Moldagem por Extrusatildeo
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POLIacuteMERO
1 Processo descontiacutenuo
2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas
3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no
interior de uma preacute forma (tubo)
geralmente obtido por extrusatildeo inserida
no molde
4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na
industria de embalagens
Ex frascos garrafas brinquedos volumosos
Moldagem por Insuflaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do
elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias
bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo
bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e
resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa
Processo de Vulcanizaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a
solventes aquecidos
- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam
pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo
Modelagem por Fiaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel
bull Polimetilmetacrilato (PMMA)
Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito
Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular
bull Politetrafluoretileno
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
Implante mamaacuterioEspumas
Telhas
bull Poliuretano
- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute
recomendado como material isolante)
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliamida (Naylon)
- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e
hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policloreto de Vinila (PVC)
- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de
tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica
- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do
cloro
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliestireno (PS)
- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries
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Aplicaccedilotildees
bull Polietileno (PE)
- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliproprileno (PP)
- Baixo custo
- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policarbonato (PC)
- Semelhante ao vidro (transparecircncia)
- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
- Boa usinabilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Klevar ndash DuPont
Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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POLIacuteMERO
Fenocircmeno da Cristalizaccedilatildeo Fusatildeo e Transiccedilatildeo Viacutetrea
Cristalizaccedilatildeo - Processo segundo o qual mediante a um resfriamento uma fase soacutelida
ordenada eacute produzida a partir de um liacutequido fundido que possui uma estrutura molecular
altamente aleatoacuteria
Ponto de Fusatildeo - Ocorre quando o poliacutemero eacute aquecido Natildeo ocorre a uma temperatura
definida O poliacutemero amolece sua viscosidade muda numa faixa de 50oC A fusatildeo ocorre em
termoplaacutesticos Um poliacutemero cristalino possui um ponto de fusatildeo definido Tf
Transiccedilatildeo Viacutetrea - Ocorre com poliacutemero amorfo o qual quando resfriado a partir de um
liacutequido fundido se tornam soacutelidos riacutegidos mantendo a estrutura molecular desordenada
caracteriacutestica do estado liacutequido
Propriedades Fiacutesicas e Mecacircnicas satildeo altamente sensiacutevel as mudanccedilas teacutermicas
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POLIacuteMERO
Fatores que Influenciam a Tf e Tv
Flexibilidade da cadeia principal
Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o
poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf
Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf
1) Tamanho e tipo dos grupos laterais
2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)
3) Grupo aromaacutetico
4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia
5) Maior peso molecular
6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo
Grupo lateral volumoso
C
H
C
H
H CH3
C
H
C
H
H H
Tf= 175degCTf= 115degC
Grupo lateral polar
C
H
C
H
H Cl
C
H
C
H
H H
Tf= 212degCTf= 115degC
Tv= -18degC
C
H
C
H
H
Tv= 100degC
Tv= 87degC
C
H
C
H
H CH3
Tv= -18degC
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termoplaacutesticos
bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem
quando satildeo resfriados)
bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis
bull Materiais moles e duacutecteis
bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)
bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)
Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)
PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)
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Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termofixos
bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)
bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em
alta temperatura
bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura
bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo
do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis
Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de
amostras metalograacuteficas
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Elastocircmero
Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)
Cadeia de moleacuteculas de um
elastocircmero
(a) no estado natildeo-deformado
(livre de tensotildees)
(b) deformado elasticamente
em resposta a uma tensatildeo s
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POLIacuteMERO
Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo
ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia
agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica
PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez
ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo
CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero
RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade
Aditivos para Poliacutemeros
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POLIacuteMERO
Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV
Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de
borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado
fluido
Sem ou com aquecimento
Sem ou com pressatildeo
Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido
Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo
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Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas
Moldagem por Compressatildeo
1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde
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POLIacuteMERO
Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara
de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com
poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria
complexa
Moldagem por Transferecircncia
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POLIacuteMERO
1 Molde eacute fechado
2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde
3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute
alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute
que o moldado tenha atingido temperatura que permita
sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees
4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo
(1)
(2) (3)
(4)
Moldagem por Injeccedilatildeo
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POLIacuteMERO
1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado
2 O material fundido eacute compactado e conformado
3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz
4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua
Moldagem por Extrusatildeo
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POLIacuteMERO
1 Processo descontiacutenuo
2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas
3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no
interior de uma preacute forma (tubo)
geralmente obtido por extrusatildeo inserida
no molde
4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na
industria de embalagens
Ex frascos garrafas brinquedos volumosos
Moldagem por Insuflaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do
elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias
bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo
bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e
resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa
Processo de Vulcanizaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a
solventes aquecidos
- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam
pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo
Modelagem por Fiaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel
bull Polimetilmetacrilato (PMMA)
Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise
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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ
POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito
Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular
bull Politetrafluoretileno
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
Implante mamaacuterioEspumas
Telhas
bull Poliuretano
- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute
recomendado como material isolante)
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliamida (Naylon)
- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e
hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policloreto de Vinila (PVC)
- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de
tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica
- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do
cloro
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliestireno (PS)
- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Polietileno (PE)
- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliproprileno (PP)
- Baixo custo
- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policarbonato (PC)
- Semelhante ao vidro (transparecircncia)
- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
- Boa usinabilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Klevar ndash DuPont
Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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POLIacuteMERO
Fatores que Influenciam a Tf e Tv
Flexibilidade da cadeia principal
Quanto mais flexiacutevel eacute a cadeia principal melhor o
poliacutemero se moveraacute e mais baixa seraacute a sua TV e Tf
Diminui a Flexibilidade e Aumenta a Tv Tf
1) Tamanho e tipo dos grupos laterais
2) Grupos laterais polares (Ex Cl OH CN)
3) Grupo aromaacutetico
4) Ligaccedilotildees duplas na cadeia
5) Maior peso molecular
6) Niacutevel de ramificaccedilatildeo
Grupo lateral volumoso
C
H
C
H
H CH3
C
H
C
H
H H
Tf= 175degCTf= 115degC
Grupo lateral polar
C
H
C
H
H Cl
C
H
C
H
H H
Tf= 212degCTf= 115degC
Tv= -18degC
C
H
C
H
H
Tv= 100degC
Tv= 87degC
C
H
C
H
H CH3
Tv= -18degC
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termoplaacutesticos
bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem
quando satildeo resfriados)
bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis
bull Materiais moles e duacutecteis
bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)
bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)
Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)
PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termofixos
bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)
bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em
alta temperatura
bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura
bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo
do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis
Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de
amostras metalograacuteficas
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POLIacuteMERO
Elastocircmero
Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)
Cadeia de moleacuteculas de um
elastocircmero
(a) no estado natildeo-deformado
(livre de tensotildees)
(b) deformado elasticamente
em resposta a uma tensatildeo s
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POLIacuteMERO
Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo
ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia
agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica
PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez
ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo
CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero
RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade
Aditivos para Poliacutemeros
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POLIacuteMERO
Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV
Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de
borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado
fluido
Sem ou com aquecimento
Sem ou com pressatildeo
Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido
Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas
Moldagem por Compressatildeo
1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde
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POLIacuteMERO
Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara
de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com
poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria
complexa
Moldagem por Transferecircncia
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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ
POLIacuteMERO
1 Molde eacute fechado
2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde
3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute
alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute
que o moldado tenha atingido temperatura que permita
sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees
4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo
(1)
(2) (3)
(4)
Moldagem por Injeccedilatildeo
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POLIacuteMERO
1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado
2 O material fundido eacute compactado e conformado
3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz
4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua
Moldagem por Extrusatildeo
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POLIacuteMERO
1 Processo descontiacutenuo
2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas
3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no
interior de uma preacute forma (tubo)
geralmente obtido por extrusatildeo inserida
no molde
4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na
industria de embalagens
Ex frascos garrafas brinquedos volumosos
Moldagem por Insuflaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do
elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias
bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo
bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e
resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa
Processo de Vulcanizaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a
solventes aquecidos
- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam
pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo
Modelagem por Fiaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel
bull Polimetilmetacrilato (PMMA)
Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito
Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular
bull Politetrafluoretileno
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Aplicaccedilotildees
Implante mamaacuterioEspumas
Telhas
bull Poliuretano
- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute
recomendado como material isolante)
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliamida (Naylon)
- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e
hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa
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Aplicaccedilotildees
bull Policloreto de Vinila (PVC)
- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de
tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica
- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do
cloro
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliestireno (PS)
- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries
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Aplicaccedilotildees
bull Polietileno (PE)
- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliproprileno (PP)
- Baixo custo
- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policarbonato (PC)
- Semelhante ao vidro (transparecircncia)
- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
- Boa usinabilidade
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Aplicaccedilotildees
bull Klevar ndash DuPont
Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termoplaacutesticos
bull Necessitam de calor para serem moldados (amolecem quando aquecidos e endurecem
quando satildeo resfriados)
bull Processo reversiacuteveis e que podem ser repetidos (transformaccedilatildeo fiacutesica) ou seja satildeo reciclaacuteveis
bull Materiais moles e duacutecteis
bull Poliacutemeros com cadeias lineares e ramificados (com forccedila de interaccedilatildeo relativamente fracas)
bull Maior utilizaccedilatildeo industrial (70 em peso da quantidade total de plaacutesticos)
Ex Polietileno (PE) Polipropileno (PP) Poli(cloreto de vinila)
PVC poli(metacrilato de metila) (PMMA) Poliestireno (PS)
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termofixos
bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)
bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em
alta temperatura
bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura
bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo
do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis
Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de
amostras metalograacuteficas
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Elastocircmero
Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)
Cadeia de moleacuteculas de um
elastocircmero
(a) no estado natildeo-deformado
(livre de tensotildees)
(b) deformado elasticamente
em resposta a uma tensatildeo s
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Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo
ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia
agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica
PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez
ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo
CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero
RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade
Aditivos para Poliacutemeros
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Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV
Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de
borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado
fluido
Sem ou com aquecimento
Sem ou com pressatildeo
Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido
Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo
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Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas
Moldagem por Compressatildeo
1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde
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POLIacuteMERO
Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara
de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com
poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria
complexa
Moldagem por Transferecircncia
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POLIacuteMERO
1 Molde eacute fechado
2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde
3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute
alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute
que o moldado tenha atingido temperatura que permita
sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees
4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo
(1)
(2) (3)
(4)
Moldagem por Injeccedilatildeo
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POLIacuteMERO
1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado
2 O material fundido eacute compactado e conformado
3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz
4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua
Moldagem por Extrusatildeo
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1 Processo descontiacutenuo
2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas
3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no
interior de uma preacute forma (tubo)
geralmente obtido por extrusatildeo inserida
no molde
4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na
industria de embalagens
Ex frascos garrafas brinquedos volumosos
Moldagem por Insuflaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do
elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias
bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo
bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e
resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa
Processo de Vulcanizaccedilatildeo
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- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a
solventes aquecidos
- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam
pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo
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Aplicaccedilotildees
-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel
bull Polimetilmetacrilato (PMMA)
Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise
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Aplicaccedilotildees
- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito
Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular
bull Politetrafluoretileno
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Implante mamaacuterioEspumas
Telhas
bull Poliuretano
- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute
recomendado como material isolante)
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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ
POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliamida (Naylon)
- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e
hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa
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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ
POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policloreto de Vinila (PVC)
- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de
tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica
- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do
cloro
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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ
POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliestireno (PS)
- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries
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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ
POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Polietileno (PE)
- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliproprileno (PP)
- Baixo custo
- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policarbonato (PC)
- Semelhante ao vidro (transparecircncia)
- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
- Boa usinabilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Klevar ndash DuPont
Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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POLIacuteMERO
Classificaccedilatildeo dos Poliacutemeros
Termofixos
bull Cadeias com alta densidade de ligaccedilotildees cruzadas (covalentes)
bull Ligaccedilotildees entre as cadeias impedem o movimento rotacional e vibracional da cadeia em
alta temperatura
bull Permanecem riacutegidos com o aumento da temperatura
bull Temperatura excessiva promoveraacute o rompimento das ligaccedilotildees cruzadas e a degradaccedilatildeo
do poliacutemero ou seja poliacutemeros termofixos natildeo satildeo reciclaacuteveis
Ex Adesivos tintas resina fenoacutelica (baquelite) resina epoacutexi resinas de polieacutester embutimento de
amostras metalograacuteficas
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POLIacuteMERO
Elastocircmero
Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)
Cadeia de moleacuteculas de um
elastocircmero
(a) no estado natildeo-deformado
(livre de tensotildees)
(b) deformado elasticamente
em resposta a uma tensatildeo s
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POLIacuteMERO
Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo
ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia
agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica
PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez
ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo
CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero
RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade
Aditivos para Poliacutemeros
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POLIacuteMERO
Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV
Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de
borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado
fluido
Sem ou com aquecimento
Sem ou com pressatildeo
Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido
Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas
Moldagem por Compressatildeo
1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde
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POLIacuteMERO
Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara
de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com
poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria
complexa
Moldagem por Transferecircncia
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POLIacuteMERO
1 Molde eacute fechado
2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde
3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute
alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute
que o moldado tenha atingido temperatura que permita
sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees
4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo
(1)
(2) (3)
(4)
Moldagem por Injeccedilatildeo
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POLIacuteMERO
1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado
2 O material fundido eacute compactado e conformado
3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz
4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua
Moldagem por Extrusatildeo
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POLIacuteMERO
1 Processo descontiacutenuo
2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas
3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no
interior de uma preacute forma (tubo)
geralmente obtido por extrusatildeo inserida
no molde
4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na
industria de embalagens
Ex frascos garrafas brinquedos volumosos
Moldagem por Insuflaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do
elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias
bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo
bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e
resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa
Processo de Vulcanizaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a
solventes aquecidos
- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam
pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo
Modelagem por Fiaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel
bull Polimetilmetacrilato (PMMA)
Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito
Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular
bull Politetrafluoretileno
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
Implante mamaacuterioEspumas
Telhas
bull Poliuretano
- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute
recomendado como material isolante)
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliamida (Naylon)
- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e
hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policloreto de Vinila (PVC)
- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de
tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica
- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do
cloro
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliestireno (PS)
- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries
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Aplicaccedilotildees
bull Polietileno (PE)
- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliproprileno (PP)
- Baixo custo
- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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Aplicaccedilotildees
bull Policarbonato (PC)
- Semelhante ao vidro (transparecircncia)
- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
- Boa usinabilidade
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Aplicaccedilotildees
bull Klevar ndash DuPont
Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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Elastocircmero
Quando submetidas a tensatildeo os elastocircmeros se deformam mas voltam aoestado inicial quando a tensatildeo eacute removidaSatildeo amorfos ou com baixa cristalinidade possuindo cadeias molecularesnaturalmente espiraladas e dobradasApresentam altas deformaccedilotildees elaacutesticas resultantes da combinaccedilatildeo de altamobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interaccedilatildeointermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligaccedilotildees covalentescruzadas entre cadeias ou reticuladas)
Cadeia de moleacuteculas de um
elastocircmero
(a) no estado natildeo-deformado
(livre de tensotildees)
(b) deformado elasticamente
em resposta a uma tensatildeo s
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Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo
ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia
agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica
PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez
ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo
CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero
RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade
Aditivos para Poliacutemeros
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Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV
Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de
borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado
fluido
Sem ou com aquecimento
Sem ou com pressatildeo
Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido
Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo
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Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas
Moldagem por Compressatildeo
1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde
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Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara
de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com
poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria
complexa
Moldagem por Transferecircncia
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POLIacuteMERO
1 Molde eacute fechado
2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde
3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute
alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute
que o moldado tenha atingido temperatura que permita
sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees
4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo
(1)
(2) (3)
(4)
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1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado
2 O material fundido eacute compactado e conformado
3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz
4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua
Moldagem por Extrusatildeo
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POLIacuteMERO
1 Processo descontiacutenuo
2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas
3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no
interior de uma preacute forma (tubo)
geralmente obtido por extrusatildeo inserida
no molde
4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na
industria de embalagens
Ex frascos garrafas brinquedos volumosos
Moldagem por Insuflaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do
elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias
bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo
bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e
resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa
Processo de Vulcanizaccedilatildeo
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- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a
solventes aquecidos
- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam
pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo
Modelagem por Fiaccedilatildeo
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Aplicaccedilotildees
-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel
bull Polimetilmetacrilato (PMMA)
Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito
Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular
bull Politetrafluoretileno
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Aplicaccedilotildees
Implante mamaacuterioEspumas
Telhas
bull Poliuretano
- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute
recomendado como material isolante)
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Aplicaccedilotildees
bull Poliamida (Naylon)
- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e
hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa
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Aplicaccedilotildees
bull Policloreto de Vinila (PVC)
- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de
tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica
- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do
cloro
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Aplicaccedilotildees
bull Poliestireno (PS)
- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries
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bull Polietileno (PE)
- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua
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bull Poliproprileno (PP)
- Baixo custo
- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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Aplicaccedilotildees
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- Semelhante ao vidro (transparecircncia)
- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
- Boa usinabilidade
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Aplicaccedilotildees
bull Klevar ndash DuPont
Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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Substacircncias exoacutegenas que modificam ou melhoram as propriedades mecacircnicas quiacutemicas e fiacutesicas tornando o poliacutemero uacutetil para determinado serviccedilo
ENCHIMENTOS ndash melhora o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo e compressatildeo a resistecircncia
agrave brasatildeo tenacidade estabilidade dimensional e teacutermica
PLASTICIZANTES ndash melhora a ductibilidade flexibilidade e tenacidade Reduz a dureza e rigidez
ESTABILIZADORES ndash evita deterioraccedilatildeo do poliacutemero causada pelo exposiccedilatildeo agrave luz e a oxidaccedilatildeo
CORANTES ndash conferem uma cor especiacutefica ao poliacutemero
RETARDADORES DE CHAMA ndash conferem ao poliacutemero resistecircncia agrave inflamabilidade
Aditivos para Poliacutemeros
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Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV
Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de
borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado
fluido
Sem ou com aquecimento
Sem ou com pressatildeo
Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido
Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo
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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ
POLIacuteMERO
Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas
Moldagem por Compressatildeo
1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde
Clique para editar o estilo do tiacutetulo mestre
17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ
POLIacuteMERO
Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara
de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com
poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria
complexa
Moldagem por Transferecircncia
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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ
POLIacuteMERO
1 Molde eacute fechado
2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde
3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute
alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute
que o moldado tenha atingido temperatura que permita
sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees
4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo
(1)
(2) (3)
(4)
Moldagem por Injeccedilatildeo
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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ
POLIacuteMERO
1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado
2 O material fundido eacute compactado e conformado
3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz
4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua
Moldagem por Extrusatildeo
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POLIacuteMERO
1 Processo descontiacutenuo
2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas
3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no
interior de uma preacute forma (tubo)
geralmente obtido por extrusatildeo inserida
no molde
4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na
industria de embalagens
Ex frascos garrafas brinquedos volumosos
Moldagem por Insuflaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do
elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias
bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo
bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e
resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa
Processo de Vulcanizaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a
solventes aquecidos
- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam
pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo
Modelagem por Fiaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel
bull Polimetilmetacrilato (PMMA)
Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise
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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ
POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito
Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular
bull Politetrafluoretileno
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
Implante mamaacuterioEspumas
Telhas
bull Poliuretano
- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute
recomendado como material isolante)
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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ
POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliamida (Naylon)
- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e
hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa
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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ
POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policloreto de Vinila (PVC)
- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de
tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica
- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do
cloro
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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ
POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliestireno (PS)
- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Polietileno (PE)
- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua
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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ
POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliproprileno (PP)
- Baixo custo
- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ
POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policarbonato (PC)
- Semelhante ao vidro (transparecircncia)
- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
- Boa usinabilidade
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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ
POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Klevar ndash DuPont
Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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POLIacuteMERO
Parte cristalina T maior que TF e amorfa T maior que TV
Para processar composiccedilotildees moldaacuteveis para fabricaccedilatildeo de artefatos de
borracha ou plaacutestico eacute necessaacuterio que a composiccedilatildeo passe por um estado
fluido
Sem ou com aquecimento
Sem ou com pressatildeo
Ou atraveacutes da adiccedilatildeo de um liacutequido
Teacutecnicas de Conformaccedilatildeo
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Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas
Moldagem por Compressatildeo
1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde
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POLIacuteMERO
Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara
de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com
poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria
complexa
Moldagem por Transferecircncia
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POLIacuteMERO
1 Molde eacute fechado
2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde
3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute
alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute
que o moldado tenha atingido temperatura que permita
sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees
4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo
(1)
(2) (3)
(4)
Moldagem por Injeccedilatildeo
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POLIacuteMERO
1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado
2 O material fundido eacute compactado e conformado
3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz
4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua
Moldagem por Extrusatildeo
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POLIacuteMERO
1 Processo descontiacutenuo
2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas
3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no
interior de uma preacute forma (tubo)
geralmente obtido por extrusatildeo inserida
no molde
4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na
industria de embalagens
Ex frascos garrafas brinquedos volumosos
Moldagem por Insuflaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do
elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias
bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo
bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e
resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa
Processo de Vulcanizaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a
solventes aquecidos
- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam
pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo
Modelagem por Fiaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel
bull Polimetilmetacrilato (PMMA)
Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise
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Aplicaccedilotildees
- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito
Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular
bull Politetrafluoretileno
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Aplicaccedilotildees
Implante mamaacuterioEspumas
Telhas
bull Poliuretano
- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute
recomendado como material isolante)
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Aplicaccedilotildees
bull Poliamida (Naylon)
- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e
hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa
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Aplicaccedilotildees
bull Policloreto de Vinila (PVC)
- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de
tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica
- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do
cloro
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Aplicaccedilotildees
bull Poliestireno (PS)
- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries
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bull Polietileno (PE)
- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua
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Aplicaccedilotildees
bull Poliproprileno (PP)
- Baixo custo
- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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Aplicaccedilotildees
bull Policarbonato (PC)
- Semelhante ao vidro (transparecircncia)
- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
- Boa usinabilidade
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Aplicaccedilotildees
bull Klevar ndash DuPont
Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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Poliacutemero prensado contra matrizes aquecidas
Moldagem por Compressatildeo
1 - Poliacutemero a aditivos satildeo misturados na parteinferior do molde2 - O molde superior e inferior satildeo aquecidos3 - O molde eacute fechado e calor e pressatildeo satildeoaplicados4 - O material se torna viscoso e se ajusta agrave formado molde
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POLIacuteMERO
Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara
de transferecircncia aquecida O processo eacute usado com
poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria
complexa
Moldagem por Transferecircncia
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POLIacuteMERO
1 Molde eacute fechado
2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde
3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute
alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute
que o moldado tenha atingido temperatura que permita
sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees
4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo
(1)
(2) (3)
(4)
Moldagem por Injeccedilatildeo
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POLIacuteMERO
1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado
2 O material fundido eacute compactado e conformado
3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz
4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua
Moldagem por Extrusatildeo
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POLIacuteMERO
1 Processo descontiacutenuo
2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas
3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no
interior de uma preacute forma (tubo)
geralmente obtido por extrusatildeo inserida
no molde
4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na
industria de embalagens
Ex frascos garrafas brinquedos volumosos
Moldagem por Insuflaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do
elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias
bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo
bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e
resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa
Processo de Vulcanizaccedilatildeo
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- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a
solventes aquecidos
- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam
pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo
Modelagem por Fiaccedilatildeo
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Aplicaccedilotildees
-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel
bull Polimetilmetacrilato (PMMA)
Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise
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Aplicaccedilotildees
- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito
Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular
bull Politetrafluoretileno
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Aplicaccedilotildees
Implante mamaacuterioEspumas
Telhas
bull Poliuretano
- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute
recomendado como material isolante)
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Aplicaccedilotildees
bull Poliamida (Naylon)
- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e
hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa
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bull Policloreto de Vinila (PVC)
- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de
tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica
- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do
cloro
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Aplicaccedilotildees
bull Poliestireno (PS)
- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries
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Aplicaccedilotildees
bull Polietileno (PE)
- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua
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Aplicaccedilotildees
bull Poliproprileno (PP)
- Baixo custo
- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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Aplicaccedilotildees
bull Policarbonato (PC)
- Semelhante ao vidro (transparecircncia)
- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
- Boa usinabilidade
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Aplicaccedilotildees
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- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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Ingredientes soacutelidos satildeo derretidos em uma cacircmara
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poliacutemeros termofixos e para peccedilas com geometria
complexa
Moldagem por Transferecircncia
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1 Molde eacute fechado
2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde
3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute
alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute
que o moldado tenha atingido temperatura que permita
sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees
4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo
(1)
(2) (3)
(4)
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1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado
2 O material fundido eacute compactado e conformado
3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz
4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua
Moldagem por Extrusatildeo
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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ
POLIacuteMERO
1 Processo descontiacutenuo
2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas
3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no
interior de uma preacute forma (tubo)
geralmente obtido por extrusatildeo inserida
no molde
4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na
industria de embalagens
Ex frascos garrafas brinquedos volumosos
Moldagem por Insuflaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do
elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias
bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo
bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e
resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa
Processo de Vulcanizaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a
solventes aquecidos
- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam
pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo
Modelagem por Fiaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel
bull Polimetilmetacrilato (PMMA)
Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito
Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular
bull Politetrafluoretileno
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
Implante mamaacuterioEspumas
Telhas
bull Poliuretano
- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute
recomendado como material isolante)
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliamida (Naylon)
- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e
hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policloreto de Vinila (PVC)
- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de
tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica
- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do
cloro
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliestireno (PS)
- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Polietileno (PE)
- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliproprileno (PP)
- Baixo custo
- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policarbonato (PC)
- Semelhante ao vidro (transparecircncia)
- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
- Boa usinabilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Klevar ndash DuPont
Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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POLIacuteMERO
1 Molde eacute fechado
2 Ecircmbolo avanccedila injetando o material no molde
3 Ecircmbolo retrai e carga do proacuteximo ciclo de injeccedilatildeo eacute
alimentada enquanto o molde permanece fechado ateacute
que o moldado tenha atingido temperatura que permita
sua remoccedilatildeo sem distorccedilotildees
4 Molde eacute aberto e moldado eacute extraiacutedo
(1)
(2) (3)
(4)
Moldagem por Injeccedilatildeo
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POLIacuteMERO
1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado
2 O material fundido eacute compactado e conformado
3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz
4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua
Moldagem por Extrusatildeo
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POLIacuteMERO
1 Processo descontiacutenuo
2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas
3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no
interior de uma preacute forma (tubo)
geralmente obtido por extrusatildeo inserida
no molde
4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na
industria de embalagens
Ex frascos garrafas brinquedos volumosos
Moldagem por Insuflaccedilatildeo
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O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do
elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias
bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo
bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e
resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa
Processo de Vulcanizaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a
solventes aquecidos
- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam
pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo
Modelagem por Fiaccedilatildeo
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Aplicaccedilotildees
-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel
bull Polimetilmetacrilato (PMMA)
Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise
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Aplicaccedilotildees
- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito
Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular
bull Politetrafluoretileno
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Aplicaccedilotildees
Implante mamaacuterioEspumas
Telhas
bull Poliuretano
- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute
recomendado como material isolante)
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Aplicaccedilotildees
bull Poliamida (Naylon)
- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e
hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa
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bull Policloreto de Vinila (PVC)
- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de
tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica
- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do
cloro
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliestireno (PS)
- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries
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Aplicaccedilotildees
bull Polietileno (PE)
- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua
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Aplicaccedilotildees
bull Poliproprileno (PP)
- Baixo custo
- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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Aplicaccedilotildees
bull Policarbonato (PC)
- Semelhante ao vidro (transparecircncia)
- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
- Boa usinabilidade
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Aplicaccedilotildees
bull Klevar ndash DuPont
Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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POLIacuteMERO
1 Uma rosca mecacircnica ou parafuso empurra o material peletizado
2 O material fundido eacute compactado e conformado
3 A massa fundida eacute forccedilada passar atraveacutes do orifiacutecio da matriz
4 A solidificaccedilatildeo do segmento extrudado eacute acelerado por sopradores ou por borrifadores de aacutegua
Moldagem por Extrusatildeo
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POLIacuteMERO
1 Processo descontiacutenuo
2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas
3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no
interior de uma preacute forma (tubo)
geralmente obtido por extrusatildeo inserida
no molde
4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na
industria de embalagens
Ex frascos garrafas brinquedos volumosos
Moldagem por Insuflaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do
elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias
bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo
bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e
resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa
Processo de Vulcanizaccedilatildeo
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- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a
solventes aquecidos
- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam
pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo
Modelagem por Fiaccedilatildeo
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Aplicaccedilotildees
-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel
bull Polimetilmetacrilato (PMMA)
Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito
Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular
bull Politetrafluoretileno
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Aplicaccedilotildees
Implante mamaacuterioEspumas
Telhas
bull Poliuretano
- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute
recomendado como material isolante)
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Aplicaccedilotildees
bull Poliamida (Naylon)
- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e
hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa
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bull Policloreto de Vinila (PVC)
- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de
tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica
- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do
cloro
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bull Poliestireno (PS)
- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries
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bull Polietileno (PE)
- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua
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bull Poliproprileno (PP)
- Baixo custo
- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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bull Policarbonato (PC)
- Semelhante ao vidro (transparecircncia)
- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
- Boa usinabilidade
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Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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1 Processo descontiacutenuo
2 Adequado para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas
3 Processo de insuflaccedilatildeo de ar ou vapor no
interior de uma preacute forma (tubo)
geralmente obtido por extrusatildeo inserida
no molde
4 Aplicaacutevel a materiais termoplaacutesticos na
industria de embalagens
Ex frascos garrafas brinquedos volumosos
Moldagem por Insuflaccedilatildeo
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O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do
elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias
bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo
bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e
resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa
Processo de Vulcanizaccedilatildeo
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- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a
solventes aquecidos
- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam
pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo
Modelagem por Fiaccedilatildeo
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Aplicaccedilotildees
-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel
bull Polimetilmetacrilato (PMMA)
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Aplicaccedilotildees
- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito
Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular
bull Politetrafluoretileno
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- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute
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Aplicaccedilotildees
bull Poliamida (Naylon)
- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e
hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa
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bull Policloreto de Vinila (PVC)
- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de
tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica
- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do
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bull Poliestireno (PS)
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- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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- Semelhante ao vidro (transparecircncia)
- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
- Boa usinabilidade
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Aplicaccedilotildees
bull Klevar ndash DuPont
Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ
POLIacuteMERO
O processo de vulcanizaccedilatildeo consiste de reaccedilotildees quiacutemicas irreversiacuteveis entre cadeias do
elastocircmero e o enxofre (ou outro agente) gerando ligaccedilotildees cruzadas entre cadeias
bull Borracha natildeo-vulcanizada mais macia pegajosa e com baixa resistecircncia agrave abrasatildeo
bull Borracha vulcanizada valores maiores de moacutedulo de elasticidade resistecircncia agrave traccedilatildeo e
resistecircncia agrave degradaccedilatildeo oxidativa
Processo de Vulcanizaccedilatildeo
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POLIacuteMERO
- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a
solventes aquecidos
- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam
pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo
Modelagem por Fiaccedilatildeo
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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ
POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel
bull Polimetilmetacrilato (PMMA)
Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito
Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular
bull Politetrafluoretileno
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
Implante mamaacuterioEspumas
Telhas
bull Poliuretano
- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute
recomendado como material isolante)
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliamida (Naylon)
- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e
hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policloreto de Vinila (PVC)
- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de
tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica
- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do
cloro
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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ
POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliestireno (PS)
- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Polietileno (PE)
- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliproprileno (PP)
- Baixo custo
- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policarbonato (PC)
- Semelhante ao vidro (transparecircncia)
- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
- Boa usinabilidade
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bull Klevar ndash DuPont
Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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- Aplicaacutevel para obtenccedilatildeo de fibras de poliacutemeros pouco resistentes ao calor poreacutem sensiacuteveis a
solventes aquecidos
- Soluccedilatildeo altamente viscosa eacute passada atraveacutes de orifiacutecios da fieira os filamentos se solidificam
pela evaporaccedilatildeo do solvente dentro de uma cacircmara adequada agrave sua recuperaccedilatildeo
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-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel
bull Polimetilmetacrilato (PMMA)
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- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito
Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular
bull Politetrafluoretileno
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Telhas
bull Poliuretano
- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute
recomendado como material isolante)
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bull Poliamida (Naylon)
- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e
hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa
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bull Policloreto de Vinila (PVC)
- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de
tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica
- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do
cloro
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bull Poliestireno (PS)
- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries
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- Baixo custo
- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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- Semelhante ao vidro (transparecircncia)
- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
- Boa usinabilidade
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Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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-Viacutetreo (amorfo)- Termoplaacutestico poliadiccedilatildeo- Transparente- Biocompatiacutevel
bull Polimetilmetacrilato (PMMA)
Lentes ocularesDentes posticcedilosBombas sanguiacuteneasMembranas para diaacutelise
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- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito
Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular
bull Politetrafluoretileno
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Telhas
bull Poliuretano
- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute
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bull Poliamida (Naylon)
- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e
hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa
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- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de
tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica
- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do
cloro
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- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries
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- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua
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- Baixo custo
- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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- Semelhante ao vidro (transparecircncia)
- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
- Boa usinabilidade
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Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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- Muito inerte- Denso e seimicristalino- Tensatildeo superficial muito baixa- Baixo coeficiente de atrito
Proteccedilatildeo de panelaCateterLigamento e tendotildees artificiaisEnxerto vascular
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- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute
recomendado como material isolante)
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- Boas propriedades mecacircnicas- Resistecircncia a solventes orgacircnicos e
hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa
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- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de
tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica
- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do
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- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
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- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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- Poliacutemero termorriacutegido- Resistecircncia agrave abrasatildeo - Elevada resistecircncia agrave traccedilatildeo- Elevada resistecircncia agrave propagaccedilatildeo de rasgos- Boa elasticidade ao choque- Boa flexibilidade agrave baixas temperaturas- Possui boa resistecircncia dieleacutetrica (mas natildeo eacute
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hidrocarbonetos- Forte capacidade de absorccedilatildeo de umidade- Resistecircncia a baixas temperaturas (-65degC)- Estabilidade termo-oxidativa
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tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica
- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do
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- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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- Bom isolamento teacutermico
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- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ
POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policarbonato (PC)
- Semelhante ao vidro (transparecircncia)
- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
- Boa usinabilidade
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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ
POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Klevar ndash DuPont
Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ
POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Policloreto de Vinila (PVC)
- Resistecircncia a produtos quiacutemicos- Baixa absorccedilatildeo de umidade - Pode ser soldado possibilitando a fabricaccedilatildeo de
tanques conexotildees vaacutelvula e equipamento para induacutestria quiacutemica
- Baixo custo- Impermeaacutevel a gases e liacutequidos- Elevada resistecircncia a chama pela presenccedila do
cloro
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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ
POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliestireno (PS)
- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries
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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ
POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Polietileno (PE)
- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua
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17062011 Paulo Emiacutelio Valadatildeo de Miranda | Professor Titular UFRJ
POLIacuteMERO
Aplicaccedilotildees
bull Poliproprileno (PP)
- Baixo custo
- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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Aplicaccedilotildees
bull Policarbonato (PC)
- Semelhante ao vidro (transparecircncia)
- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
- Boa usinabilidade
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Aplicaccedilotildees
bull Klevar ndash DuPont
Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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bull Poliestireno (PS)
- Faacutecil processamento- Faacutecil coloraccedilatildeo-Baixo custo- Semelhante ao vidro- Baixa densidade e absorccedilatildeo de umidade- Baixa resistecircncia a solventes orgacircnicos calor e intempeacuteries
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bull Polietileno (PE)
- Atoacutexico- Elevada resistecircncia quiacutemica- Boa resistecircncia ao impacto- Oacutetimas propriedades de isolamento teacutermico- Pode ser usinado soldado - Baixo iacutendice de absorccedilatildeo de aacutegua
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bull Poliproprileno (PP)
- Baixo custo
- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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- Semelhante ao vidro (transparecircncia)
- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
- Resistecircncia agrave intempeacuteries e agrave chama
- Bom isolamento teacutermico
- Boa usinabilidade
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Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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- Baixo custo
- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
- Maior sensibilidade agrave luz UV e agentes de oxidaccedilatildeo sofrendo degradaccedilatildeo com maior facilidade
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- Excelente resistecircncia ao impacto
- Excelente propriedades mecacircnicas
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- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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- Elevada resistecircncia quiacutemica e a solventes
- Faacutecil moldagem e coloraccedilatildeo
- Adsorve pouco umidade
- Alta resistecircncia agrave fratura por flexatildeo ou fadiga e agrave brasatildeo
- Boa resistecircncia ao impacto acima de 150oC
- Boa estabilidade teacutermica
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- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve
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Longas cadeias de anel benzeno interconectadas com grupos amida Sua organizaccedilatildeo estrutural permite obter resistecircncia 5 vezes maior do que no accedilo
- Alta resistecircncia agrave fadiga ao desgaste e agrave impactos
- Natildeo eacute eletricamente condutiva- Imune a ataque quiacutemico (inerte)- Resistente agrave chama e ao calor - Flexiacutevel e leve