MATERIAIS São classificados em: Metálicos Cerâmicos Poliméricos Compósitos.
Plásticos e materiais poliméricos
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Plásticos e os materiais poliméricos
PolímerosPolímeros
Os polímeros são Os polímeros são macromoléculasmacromoléculas formadas por formadas por
unidades que se repetemunidades que se repetem, dezenas até milhares de vezes ao , dezenas até milhares de vezes ao
longo de uma sequência em cadeia, unidades denominados longo de uma sequência em cadeia, unidades denominados
de de merosmeros ou ou monómerosmonómeros, , ligado por ligação covalente, ligado por ligação covalente,
repetidas regularmente ao longo da cadeia.repetidas regularmente ao longo da cadeia.
Polímeros são macromoléculasPolímeros são macromoléculas, mas , mas nem todas nem todas
macromoléculasmacromoléculas são polímeros. são polímeros.
São materiais compostos por macromoléculas:São materiais compostos por macromoléculas:
compostas pela repetição de uma unidade básica - compostas pela repetição de uma unidade básica -
monómeromonómero..
Os Os monómerosmonómeros estão dispostos um após o outro; estão dispostos um após o outro;
Possuem propriedades que decorrem de interacções Possuem propriedades que decorrem de interacções
envolvendo segmentos da mesma macromolécula ou de envolvendo segmentos da mesma macromolécula ou de
outras:outras:
pontes de hidrogénio;pontes de hidrogénio;
interacções dipolo-dipolo;interacções dipolo-dipolo;
forças de Van der Waals.forças de Van der Waals.
PolímerosPolímeros
Os polímeros podem ser definidos quimicamente, Os polímeros podem ser definidos quimicamente,
como sendo como sendo moléculas relativamente grandesmoléculas relativamente grandes, de , de
massas molares da ordem de 1.000 a 10.000.000, cuja a massas molares da ordem de 1.000 a 10.000.000, cuja a
estrutura se encontram unidades químicas simples estrutura se encontram unidades químicas simples
repetidas, como por exemplo: repetidas, como por exemplo: polietilenopolietileno (PE), (PE),
polipropilenopolipropileno (PP), (PP), poliestirenopoliestireno (PS), (PS), poliésterespoliésteres, ,
celulosecelulose, , PoliamidaPoliamida (nylon) e (nylon) e poliuretanopoliuretano (PU). (PU).
Exemplos de polímerosExemplos de polímeros
Resinas termoplásticas e termofixas
Elastómeros (borrachas)
Fibras
Espumas (caracterizadas pelo tamanho, estrutura
química e interação intra- e intermoleculares.
Polímeros
Os polímeros podem ser naturais, sintéticos ou
modificados quimicamente.
Naturais: celulose, amido, quitina, lignina,
hemiceluloses, taninos, lã , grafite, diamante, borracha
natural (látex), etc…
Sintéticos: Poliolefinas (petróleo), elastómeros
(borrachas), poliésteres, poliamidas (nylons), etc...
Modificados quimicamente: quitosana, derivados de
celulose, etc
Além dos polímeros, outras moléculas de massa
molar muito alta são encontradas na natureza,
podendo ser de:
Origem inorgânica, como o diamante, a grafite, o
asbesto e a sílica;
Origem orgânica, como os polissacarídeos
(celulose e amido), proteínas (colágeno, hemoglobina,
hormonas, albumina e etc.) e ácidos nucléicos (DNA e
RNA).
O QUE É UM POLÍMERO?
POLÍMERO POLI = MUITAS MEROS = PARTES :
X X X X X XXXXX ou {X}n
Polimerização consiste na reação química de um ou mais
monómeros visando obtenção ou síntese de um polímero.
Monómeros são moléculas simples que dão origem à unidade de repetição (mero) de um polímero.
O monómero tem que ser pelo menos bifuncional.
O número de meros da cadeia polimérica é denominado de grau
de polimerização (GP).
Polimerização por reacção de adiçãoPolimerização por reacção de adição
A reacção de polimerização do A reacção de polimerização do etenoeteno para formar o para formar o polietenopolieteno ocorre com a ocorre com a
transformação da ligação dupla C=C em ligações simples e aumento do nº transformação da ligação dupla C=C em ligações simples e aumento do nº
de átomos a que cada C está ligado.de átomos a que cada C está ligado.
O mesmo sucede com o polipropileno, um polímero derivado do propenoO mesmo sucede com o polipropileno, um polímero derivado do propeno
Muito usado em embalagens (de bolachas e biscoitos), em recipientes, em Muito usado em embalagens (de bolachas e biscoitos), em recipientes, em
frascos e nos pára-choques dos automóveisfrascos e nos pára-choques dos automóveis
Outro exemplo é o poliestirenoOutro exemplo é o poliestireno
Usado no fabrico de brinquedos, de copos isolantes térmicos e caixas térmicasUsado no fabrico de brinquedos, de copos isolantes térmicos e caixas térmicas
Por reacção de adição a partir de 1,2,3,4 – tatrafluoretileno obtém-se o Por reacção de adição a partir de 1,2,3,4 – tatrafluoretileno obtém-se o
politetrafluoretileno, ou teflon:politetrafluoretileno, ou teflon:
Como as ligações C-F são muito estáveis, este polímero é muito pouco Como as ligações C-F são muito estáveis, este polímero é muito pouco
reactivo. Por outro lado, a existência de ligações CF fortemente polares reactivo. Por outro lado, a existência de ligações CF fortemente polares
determina ligações intermoleculares fortes e pontos de fusão elevados determina ligações intermoleculares fortes e pontos de fusão elevados
………….………….por isso utiliza-se como revestimento em panelas, frigideiras por isso utiliza-se como revestimento em panelas, frigideiras
antiaderentes e em Medicina, em prótese, pacemakers, válulas cardíacas.antiaderentes e em Medicina, em prótese, pacemakers, válulas cardíacas.
Etapas das reacções de adiçãoEtapas das reacções de adição
Iniciação –Iniciação – Utiliza um iniciador cujas moléculas, por aquecimento originam 2 Utiliza um iniciador cujas moléculas, por aquecimento originam 2
radicais, 2 espécies muito reactivas por possuírem um electrão com spin por radicais, 2 espécies muito reactivas por possuírem um electrão com spin por
compensar: Rcompensar: R222R•2R•
Polimerização por reacção de condensaçãoPolimerização por reacção de condensação
Associação de moléculas, idênticas ou não, com simultânea formação de Associação de moléculas, idênticas ou não, com simultânea formação de
outras moléculas além do polímero, especialmente Houtras moléculas além do polímero, especialmente H22O.O.
A formação desta molécula exige a presença de grupos –OH, ou –OH e COOH,
ou, ainda OH e NH ou NH2
Exemplos: Exemplos: PoliésteresPoliésteres
As moléculas de água formadas resultam da associação de um átomo H do As moléculas de água formadas resultam da associação de um átomo H do
grupo OH do álcool com o fragmento OH do grupo COOH do ácido vizinhogrupo OH do álcool com o fragmento OH do grupo COOH do ácido vizinho
Nas poliamidas…Nas poliamidas…
Polímero resultante da 1,6- hexanodiamina e do ácido hexanodióico.Polímero resultante da 1,6- hexanodiamina e do ácido hexanodióico.
O nome mais conhecido deste polímero é O nome mais conhecido deste polímero é nylonnylon. Trata-se do . Trata-se do Nylon 6.6 Nylon 6.6 pois há pois há
6 átomos de carbono em cada molécula dos dois monómeros6 átomos de carbono em cada molécula dos dois monómeros
O poliuretano…O poliuretano…
Usado como espuma em colchões e almofadas Usado como espuma em colchões e almofadas
TIPOS DE POLÍMEROSTIPOS DE POLÍMEROS
HomopolímerosHomopolímeros - - são polímeros que tem apenas um tipo são polímeros que tem apenas um tipo
de mero. de mero.
Ex.: Polietileno ,Polipropileno Ex.: Polietileno ,Polipropileno
CopolímerosCopolímeros - são polímeros que tem mais de um tipo de - são polímeros que tem mais de um tipo de
mero. mero.
Ex.: SBR - copolímero de butadieno e estireno , nylon,…Ex.: SBR - copolímero de butadieno e estireno , nylon,…
Monômero Polímero Representação
A Homopolímero ...A-A-A-A-A...
B Homopolímero ...B-B-B-B-B...
Alternado ...A-B-A-B-A-B-A-B...
Em bloco ...A-A-A-A-B-B-B-B...
Aleatório …A-B-B-A-A-B-A-B-A… A + B Copolímero
Graftizado ou
enxertado
B-B...
...A-A-A-A-A-A...
...B-B-B-B
PolPolíímeros Naturaismeros Naturais
Polímeros artificiais ou semi-sintéticosPolímeros artificiais ou semi-sintéticos
•Seda artificial ou rayonSeda artificial ou rayon
Os polímeros podem ter cadeias:Os polímeros podem ter cadeias:
sem ramificações, denominados de polímeros lineares.sem ramificações, denominados de polímeros lineares.
com ramificações, denominados de polímeros ramificados. com ramificações, denominados de polímeros ramificados.
com ligações cruzadas, formando polímeros reticulados. com ligações cruzadas, formando polímeros reticulados.
Termoplásticos e plásticos termofixos
Termoplásticos
Polímeros que necessitam de calor para serem moldados por meios
mecânicos, mas que após o arrefecimento, mantêm a forma que lhes foi
conferida pelo molde e a rigidez inicial.
A estrutura molecular destes polímeros é constituída por moléculas lineares ou A estrutura molecular destes polímeros é constituída por moléculas lineares ou
ligeiramente ramificadas, dispostas na forma de “cordões soltos”, mas ligeiramente ramificadas, dispostas na forma de “cordões soltos”, mas
agregados, como um novelo de lã.agregados, como um novelo de lã.
Exemplos:Exemplos:Polietileno – PEPolietileno – PE Poliestireno - PSPoliestireno - PSPolipropileno – PPPolipropileno – PP Poli(cloreto de vinilo) - PVCPoli(cloreto de vinilo) - PVCPoli(tereftalato de etileno) – PETPoli(tereftalato de etileno) – PETPolicarbonato – PCPolicarbonato – PC Poli(metilmetacrilato) – PMMAPoli(metilmetacrilato) – PMMA
termofixos ou termoendurecíveistermofixos ou termoendurecíveis
Moldam-se numa determinada forma permanente e endurecem após uma Moldam-se numa determinada forma permanente e endurecem após uma
determinada reacção química.determinada reacção química.
Uma vez fabricados, não podem ser moldados novamente e são de difícil Uma vez fabricados, não podem ser moldados novamente e são de difícil
reciclagem!reciclagem!
A estrutura molecular é constituída por “cordões” que estão ligados A estrutura molecular é constituída por “cordões” que estão ligados
fisicamente entre si, formando uma rede. Estão presos entre si através de fisicamente entre si, formando uma rede. Estão presos entre si através de
numerosas ligações, não se movimentando com a liberdade dos numerosas ligações, não se movimentando com a liberdade dos
termoplásticos!termoplásticos!
Termorrígidos (Termofixos)Termorrígidos (Termofixos)
São rígidos e frágeis;São rígidos e frágeis;
Não se fundem;Não se fundem;
São de difícil reciclagem;São de difícil reciclagem;
Formam uma rede ou reticulado, estando ligados através de Formam uma rede ou reticulado, estando ligados através de
fortes ligações químicas;fortes ligações químicas;
São exemplos:São exemplos:
baquelite;baquelite;
poliéster.poliéster.
Elastómeros (Borrachas)Elastómeros (Borrachas)
Classe intermédia entre os termoplásticos e os termorrígidos;Classe intermédia entre os termoplásticos e os termorrígidos;
Não fundem;Não fundem;
Possuem elevada elasticidade;Possuem elevada elasticidade;
Não são rígidos;Não são rígidos;
Difícil reciclagem;Difícil reciclagem;
Formam redes mas com menor número de ligações;Formam redes mas com menor número de ligações;
São exemplos:São exemplos:
pneus;pneus;
vedações;vedações;
mangueiras de borracha.mangueiras de borracha.
Alguns Polímeros de Importância Alguns Polímeros de Importância IndustrialIndustrial
Mero:Mero: etilenoetileno (designação antiga do eteno): (designação antiga do eteno):
Principais propriedades:Principais propriedades:— Baixo custo; Baixo custo; — Elevada resistência química e a solventes; Elevada resistência química e a solventes; — Baixo coeficiente de atrito; Baixo coeficiente de atrito; — Macio e flexível; Macio e flexível; — Fácil processamento; Fácil processamento; — Excelentes propriedades isolantes; Excelentes propriedades isolantes; — Baixa permeabilidade à água; Baixa permeabilidade à água; — Atóxico; Atóxico; — Inodoro.Inodoro.
Polietileno (PE)
Há quatro tipos básicosHá quatro tipos básicos::
Polietileno de Baixa Densidade (PEBD):Polietileno de Baixa Densidade (PEBD): 0,910-0,925 g/cm0,910-0,925 g/cm33;; alto grau de ramificação;alto grau de ramificação; utilizado em filmes, laminados, recipientes, embalagens, etc.utilizado em filmes, laminados, recipientes, embalagens, etc.
Polietileno de Baixa Densidade Linear (PEBDL):Polietileno de Baixa Densidade Linear (PEBDL): 0,918-0,940 g/cm0,918-0,940 g/cm33;; resistência ligeiramente superior ao PEBD;resistência ligeiramente superior ao PEBD; aplicações em embalagens de alimentos, bolsas de gelo, canos, tubos, aplicações em embalagens de alimentos, bolsas de gelo, canos, tubos,
etc.;etc.; Polietileno de Alta Densidade (PEAD):Polietileno de Alta Densidade (PEAD):
0,935-0,960 g/cm0,935-0,960 g/cm33;; plástico rígido, moderada resistência ao impactoplástico rígido, moderada resistência ao impacto é utilizado em recipientes, brinquedos, materiais hospitalares, etc.é utilizado em recipientes, brinquedos, materiais hospitalares, etc.
Polietileno de Ultra Alto Peso Molecular (PEUAPM):Polietileno de Ultra Alto Peso Molecular (PEUAPM): elevada resistência ao impacto, baixo coeficiente de atrito, etc.;elevada resistência ao impacto, baixo coeficiente de atrito, etc.; é utilizado em isolamento de fios e cabos, implantes de ossos artificiais, é utilizado em isolamento de fios e cabos, implantes de ossos artificiais,
etc.etc.
Polipropileno (PP)Polipropileno (PP) Mero:Mero: propileno propileno (designação antiga do propeno):(designação antiga do propeno):
Principais propriedades:Principais propriedades:— Baixo custo; Baixo custo; — Elevada resistência química e a solventes; Elevada resistência química e a solventes; — Fácil moldagem; Fácil moldagem; — Alta resistência à fractura por flexão ou fadiga; Alta resistência à fractura por flexão ou fadiga; — Boa resistência ao impacto acima de 15Boa resistência ao impacto acima de 15ooC e boa estabilidade térmica; C e boa estabilidade térmica; — Maior sensibilidade à luz UV e agentes de oxidação, sofrendo Maior sensibilidade à luz UV e agentes de oxidação, sofrendo
degradação com maior facilidade.degradação com maior facilidade. Aplicações:Aplicações:
Brinquedos; Brinquedos; Recipientes para alimentos, remédios, produtos químicos; Recipientes para alimentos, remédios, produtos químicos; Carcaças para electrodomésticos; Carcaças para electrodomésticos; Tubos para cargas de canetas esferográficas; Tubos para cargas de canetas esferográficas; Material hospitalar esterilizável; Material hospitalar esterilizável; Autopeças (pára-choques, pedais, carcaças de baterias, lanternas, Autopeças (pára-choques, pedais, carcaças de baterias, lanternas,
ventoinhas, ventiladores, peças diversas no habitáculo). ventoinhas, ventiladores, peças diversas no habitáculo).
Poliestireno (PS)Poliestireno (PS) MeroMero: : estireno:estireno:
Termoplástico duro e quebradiço, com transparência cristalina:Termoplástico duro e quebradiço, com transparência cristalina: Principais propriedades:Principais propriedades:
— Fácil processamento; Fácil processamento; — Fácil coloração; Fácil coloração; — Baixo custo; Baixo custo; — Elevada resistência a ácidos; Elevada resistência a ácidos; — Semelhante ao vidro; Semelhante ao vidro; — Baixa densidade e absorção de humidade; Baixa densidade e absorção de humidade; — Baixa resistência a solventes orgânicos, calor e intempéries. Baixa resistência a solventes orgânicos, calor e intempéries.
Há quatro tipos básicos:Há quatro tipos básicos: PS cristal;PS cristal; PS resistente ao calor;PS resistente ao calor; PS de alto impacto;PS de alto impacto; PS expandido.PS expandido.
Poli(tereftalato de etileno)Poli(tereftalato de etileno) (PET) (PET)
Mero:Mero: ácido tereftálico (ou tereftalato de dimetila) e glicol etilénicoácido tereftálico (ou tereftalato de dimetila) e glicol etilénico
Principais propriedades:Principais propriedades:— Boa resistência mecânica térmica e química;Boa resistência mecânica térmica e química;— Boas propriedades de barreira;Boas propriedades de barreira;
— Fácil reciclabilidadeFácil reciclabilidade.. Aplicações:Aplicações:
— Como garrafas para bebidas carbonatadas, produtos de limpeza, etc.; Como garrafas para bebidas carbonatadas, produtos de limpeza, etc.; — Na forma de fibras, apresentando excelente resistência mecânica, bem Na forma de fibras, apresentando excelente resistência mecânica, bem
como lavagem e secagem rápida; como lavagem e secagem rápida; — Na forma de películas transparentes e altamente resistentes; são Na forma de películas transparentes e altamente resistentes; são
usadas em aplicações nobres, como por exemplo em películas usadas em aplicações nobres, como por exemplo em películas cinematográficas, fitas magnéticas, filmes e placas para radiografias; cinematográficas, fitas magnéticas, filmes e placas para radiografias;
— Resina para moldagem com reforço de 30% de fibra de vidro, usada na Resina para moldagem com reforço de 30% de fibra de vidro, usada na fabricação de carcaças de bombas, carburadores, componentes fabricação de carcaças de bombas, carburadores, componentes eléctricos de carros, etc. eléctricos de carros, etc.
PolicarbonatoPolicarbonato MonómerosMonómeros: fosgénio e bisfenol A:: fosgénio e bisfenol A:
Principais propriedades:Principais propriedades:— Excelente resistência ao impacto; Excelente resistência ao impacto; — Excelente transparência - 96%; Excelente transparência - 96%; — Boa estabilidade dimensional e térmica; Boa estabilidade dimensional e térmica; — Resistente aos raios ultravioleta; Resistente aos raios ultravioleta; — Alta temperatura de deflexão; Alta temperatura de deflexão; — Boas características de isolamento eléctricoBoas características de isolamento eléctrico
Aplicações: Aplicações: — Compact-Discs (CD’s); Compact-Discs (CD’s); — Janelas de segurança (por exemplo, em comboios); Janelas de segurança (por exemplo, em comboios); — Óculos de segurança; Óculos de segurança; — Carcaças para ferramentas eléctricas, computadores, copiadoras, Carcaças para ferramentas eléctricas, computadores, copiadoras,
impressoras... impressoras... — Bandejas, jarros de água, tigelas, frascos, etc.; Bandejas, jarros de água, tigelas, frascos, etc.; — Escudos de polícia anti-choque; Escudos de polícia anti-choque; — Aquários.Aquários.