polimeros-propriedades

8/17/2019 polimeros-propriedades

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Ciência e Tecnologia dos Materiais

Materiais poliméricos

GeralNos polímeros formados por adição e condensação são acrescentados monômeros às extremidadesativas das cadeias poliméricas; dessa forma, promove-se o aumento do PM do polímero

Na reação de adição, o controle do taman!o das cadeias é feito controlando o término da reação"com#inação, desproporcionamento e ação de terminadores$, assim como o n%mero de unidadesiniciadoras de reaçãoNas reaç&es por condensação, por outro lado, a reação ocorre por etapas, formando a molécula nãopolimeri'(vel e depois !( a reação do íon formado unindo os )rupos *ssa operação, a princípio,se)ue indefinidamente até não !aver mais unidades monoméricas pr+ximas das extremidades dopolímero formado

Exemplo: reação do etileno (Fonte: alunos online.uol.com.br)

Exemplo com o PET pg 485

polietilenoteretalato

T!picos gerais sobre as propriedades dos pol"meros

s polímeros, de uma forma )eral, apresentam al)umas características especiais ue os tornamatrativos como su#stitutos dos materiais convencionais, como materiais ferrosos e ou cer.micos,principalmente no ue di' respeito à custo e proteção anticorrosiva )rande impedimento desses materiais se refere ao fato deles apresentarem #aixa resist/nciamec.nica à temperaturas elevadas

#rau de polimeri$ação

s polímeros não t/m uma massa molecular fixa como os compostos comuns 0sais, (cidos ou#ases1 *xemplo, o polietileno pode apresentar uma massa molecular entre 23444 e 5 mil!&es,devido ao processo de fa#ricação não )arantir !omo)eneidade ao produto formado6om o aumento da cadeia polimérica, torna-se cada ve' mais dificil a difusão do monômero nasextremidades, resultando na dificuldade de prosse)uimento da reação 7lém disso, !( ainda a


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interrupção da reação por com#inação, desproporcionamento e8ou presença de a)entes c!amadosterminadores de reação 9essa forma, a massa molecular do polímero é definida como valor médio

Grau de polimeri'ação : Massa molecular média 8 massa molecular da unidade repetitiva

e o polímero tiver apenas um tipo de monômero, a massa da unidade repetitiva é a massa do

monômero e possuir mais de um tipo, a massa molecular da unidade repetitiva ser( a soma dasmassas dos monômeros menos a massa do su#produto comprimento do polímero varia muito; al)umas cadeias podem ser #astante curtas e outras #emlon)as7 massa molecular ponderal média é o#tida dividindo-se as cadeias em faixas de taman!o edeterminando a fração das cadeias ue ten!am massas moleculares nauela faixa; ou se fiMi

7 massa molecular numérica média Mn se #aseia no m%mero total de moléculas dentro de cadafaixa de taman!o;

Mn : > xiMi , onde xi é a fração da uantidade total de cadeias dentro de cada faixa

Termopl%sticos T"picos 6omo as li)aç&es entre os (tomos da cadeia principal são fortes, a rotação e o desli'amento dascadeias é mais difícil, resultando em maior resist/ncia mec.nica, maior dure'a e temperatura defusão mais elevada nos materiais confeccionados por condensação do ue nos materiais formadospor adição

Termopl%sticos com estruturas complexas

Muitos polímeros usados em aplicaç&es especiais e em peuena uantidade formam-se a partir demonômeros complexos, )eralmente polimeri'ados por condensação 7l)uns exemplos são?Poliimidas 0P@1; poli"éter éter cetona$ P**A; poli"eter-sulfona$ P*, etc

&elação entre estrutura e propriedades dos termopl%sticos

#rau de polimeri$ação

*m )eral, as propriedades mec.nicas de tração, flu/ncia, tenacidade e des)aste e temperatura defusão aumentam com o aumento da cadeia polimérica 0)rau de polimeri'ação1

Eeito dos grupos laterais

No polietileno, as cadeias lineares )iram facilmente e desli'am uma so#re as outras por aplicação deuma força de tensão Não existem li)aç&es polares fortes entre as cadeias @sto explica a #aixaresist/ncia mec.nica do polietileno 6ompostos Binílicos é onde o Cidro)/nio de um dos car#onosé su#stituido 6ompostos de Binilideno é onde dois radicais D são su#stituídos No teflon, todos os(tomos de !idro)/nios são su#stituídos por E

7umentando o n%mero de su#stituiç&es, aumenta-se a dificuldade de a cadeia desli'ar so#re elasmesmas ou reali'ar torç&es na cadeia @sto aumenta a resist/ncia mec.nica, maior dure'a e maiortemperatura de fusão, se compararmos com o polietileno7 presença de ramificaç&es no polímero redu' a densidade, a dure'a e a resist/ncia mec.nica do

polímero


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'ristali$ação e eormação

7 cristalinidade é importante pois afeta as propriedades mec.nicas e +pticas 7 cristalinidade evoluino processamento de polímeros *sse aumento acarreta aumento da densidade, a resist/ncia aataues uímicos e as propriedades mec.nicas em )eral, mesmo uando exposto à temperaturaselevadas, devido à li)aç&es mais fortes entre as cadeias

Taticidade 0estereoisomeria1Fuando o polímero é formado por unidades repetitivas não-simétricas, a estrutura e as propriedadessão determinadas pela locali'ação de (tomos ou )rupos de (tomos não-simétricos? arran


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entretanto, não se conse)ue um polímero totalmente cristalino e sim polímeros mistos de estruturasamorfas e cristalinas7l)umas cadeias complexas de termopl(sticos tornam-se tão rí)idas ue a)em como #locos rí)idosmesmo uando auecidas acima da temperatura de fusão *sses materiais são polímeros líuidoscristalinos 0I6P17l)uns poliésteres arom(ticos e poliamidas arom(ticas 0aramidas1 são exemplos de I6P e são

usados como fi#ras de alta resist/ncia, como é o caso do Aevlar, usado como fi#ra de reforço paraaplicaç&es aeroespaciais e para coletes a prova de #alas 7l)uns desses polímeros são tam#émutili'ados na fa#ricação de displaJs eletrônicos

Eeito da temperatura 7s propriedades dos termopl(sticos variam com a temperatura necess(rio sa#er como essasmudanças ocorrem, porue elas influenciam no pro


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consider(vel do tempo para retorno às posiç&es ori)inais, ap+s retirada da tensão

'omportamento pl%stico de Termopl%sticos ,moros

*sses polímeros se deformam plasticamente uando a tensão ultrapassa o limite de escoamentoNesses casos, as cadeias esticam, )iram, desli'am e se desem#araçam so# tensão e se deformampermanentemente, diferente dos metais, uando a deformação pl(stica é devido ao movimento de

discord.ncias*ssas propriedades são aplicadas na produção de fi#ras resistentes de nJlon 9urante o estiramento,as cadeias se aproximam e as forças de van der Kaals ficam mais fortes durante o alin!amento dascadeias

Flu-ncia e &elaxação de tensãos termopl(sticos tam#ém apresentam o fenômeno de flu/ncia 0deformação permanente com tensãoconstante dependente do tempo1am#ém apresentam relaxação de tensão 0redução de tensão uando o polímero est( su#metido auma deformação constante por lon)o tempo1 *ssas propriedades são conseu/ncia docomportamento viscoel(stico do polímero

ElastômerosMuitos polímeros naturais e sintéticos, os elastômeros, apresentam )rande deformação el(stica,podendo superar 244 na aplicação de tensão iras de #orrac!a, pneus, anéis de vedação,man)ueiras e isolamentos elétricos são feitos de elastômeros@sômeros )eométricos7l)uns monômeros, exemplo isopreno, representam importante se)mento com essas características

7 polimeri'ação ocorre com ue#ra de duas li)aç&es duplas, formando outra li)ação dupla e duasextremidades ativasNa forma trans, o !idro)/nio e o )rupo metila da unidade repetitiva estão situados em lados opostosna dupla li)ação formando uma cadeia relativamente reta possi#ilitando a cristali'ação do polímero6omo resultado o polímero é duro e rí)ido 0permitindo seu uso em #olas de )olf e solados desapato1 Na forma cis, o !idro)/nio se situa no mesmo lado do )rupo metila da cadeia, produ'indoum polímero altamente espiralado, o ue impede a compactação do polímero e conseuentecristali'ação 6omo resultado o polímero formado é amorfo tipo #orrac!a com características visco-el(sticas o# tensão, o polímero se comporta mais como um termopl(stico do ue um elastômero

Deticulação possível redu'ir muito o aspecto viscoso da deformação pl(stica sem redu'ir muito a deformaçãoel(stica por meio da reticulação da cadeia *ssa ação pode ser vista na vulcani'ação, onde por meioda li)ação com cadeia de enxofre !( aumento do n%mero de li)aç&es cru'adas

*sse processo é irreversível; portanto, dificilmente pode ser reciclado*lastômeros são amorfos e não se cristali'am facilmente durante o processamento

*lastômeros ermopl(sticos 0P*1ão )rupo especial de polímero ue não contam com a reticulação para poderem deformarelasticamente


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*xemplo copolímero estireno-#utadieno em #loco Neste composto, a estrutura de estireno se situanas extremidades da cadeia e apresentam nature'a vítrea enuanto ue as unidades de #utadienot/m estrutura amorfa composto apresenta alta elasticidade e o )rupo estireno impede odesli'amento das cadeias 0características pl(sticas1Polímeros ermofixos7presentam cadeia altamente reticulada 7presentam #oa resist/ncia mec.nica, ri)ide' e dure'a

Possuem #aixa resist/ncia ao impacto e alta temperatura de transição vítrea *m ensaios de traçãomostram comportamento semel!ante ao das cer.micas 7 formação desses polímeros se inicia comcadeias lineares; somente depois é ue se formam as estruturas reticuladas 7 reticulação éirreversível; desta forma esses polímeros não são reciclados

Een+licos O usos em adesivos, revestimentos laminados, aplicaç&es elétricas, etcHaelite é o composto mais comum, o fenol-formaldeído )rupamento fenol é polifuncional7minas -Lreia-formaldeído é o exemplo mais comum formaldeído produ' a cadeia linear e o formaldeídopor ser polifuncional permite a reticulação do polímero

6omo conseu/ncia produ' um polímero resistente, duro, adeuado para adesivo, laminados,utensilios de co'in!a, componentes eletrônicos 0tomadas, dis


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Deaç&es de o#tenção do 9@

s isocianatos possuem o )rupo N6 ue rea)e com compostos ue possuam (tomos de!idro)/nio ativo, como poliois, ()ua, etc *sses compostos possuem no mínimo dois )ruposfuncionais *xemplo 9@ e M9@ arom(ticos, 9@ O 2,Q e 2,5 e misturas 53?S3 e T4?24

Deaç&es dos isocianatos7s reaç&es são do tipo nucleofílica ao )rupo 6:N onde um a)ente nucleofílico contendo !idro)/nioativo ataca o car#ono eletrofílico, adicionando o !idro)/nio ao car#ono9essa forma, os isocianatos podem rea)ir com?poliois formando poliuretanos;aminas formando poliureias;()ua formando poliureia V 62;)rupos uretanos formando li)aç&es cru'adas alofanatos;ureia formando #iuretos

M9@ O 9ifenilmetano diisocianato

Eormado por nitração do #en'eno e !idro)enação formando anilina 7 condensação comformaldeído catali'ado por Ccl forma mistura de difenilmetano dianilinas contendo diferentesisômeros com dois ou mais aneis arom(ticos 9epois com fos)enação das 9M7Us forma-se o M9@-cru

o#tenção do Q,QUdifenilmetano diisocianato


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7plicaç&es dos M9@Us7s aplicaç&es são classificadas de acordo com as polifuncionalidades dos M9@Us formados

FUNCIONALIDADE DESCRIÇÃO APLICAÇÕES2,0 MDI puro Prepolímeros, aes!"os #le$í"e!s, #!%ras &'$&e!s, elas&(meros

&ermopl)s&!*os, solaos, elas&(meros e al&o esempe+o,re"es&!me+&o e *ouro, sela+&es, e&*-

2,0 . 2,/ MDI puro mo!#!*ao, MDI *om al&o &eore o,pPrepolímero e MDI puro

Elas&(meros molaos por "aame+&o, RIM, elas&(meros,re"es&!me+&os e aes!"os #le$í"e!s, espumas m!*ro*elulares, e&*-

2,/ . 2,1 Pol!!so*!a+a&os líu!os e %a!$a#u+*!o+al!ae, m!s&ura e !s(meros,m!s&uras *om MDI *ru

Espumas #le$í"e!s, sem!3rí4!as em pe5as au&omo&!"as paraa%sor56o e !mpa*&o, p!sos espor&!"os, elas&(meros molaos por"aame+&o, e+*apsulame+&o el7&r!*o, e&*-

2,8 . 2,9 MDI pol!m7r!*o e %a!$a "!s*os!ae Espumas rí4!as, espumas para !solame+&o &7rm!*o, a4lomera+&ee raspas e mae!ra e em #u+!56o, aes!"os rí4!os, p!sos, e&*-

: 2,; MDI pol!m7r!*o e al&a "!s*os!ae Espumas rí4!as e PU e pol!!so*!a+ura&o, espumas res!s&e+&es ao

#o4o para *o+s&ru56o, e&*-

Eonte? 6i/ncia e *n)en!aria dos Materiais 7seland, 9 D, P!ulé, P P radução Bertice ranslatee 7ll ass ão Paulo ? 6en)a)e Iearnin), 244T@socianatos em? W!ttp?88===poliuretanoscom#r86apR8RSR@socianatos!tmX
http://www.poliuretanos.com.br/Cap1/131Isocianatos.htmhttp://www.poliuretanos.com.br/Cap1/131Isocianatos.htm

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