1. INTRODUÇÃO AOS POLÍMEROS Prof. Ariosvaldo Sobrinho UAEMA - UFCG Classificação Morfologia Comportamento Térmico Comportamento Mecânico Origem Peso Molecular Forças Intermoleculares

3. Origem dos polímeros Origem queratina polipeptídeos cartilagem macromoléculas inorgânicas polissacarídeos macromoléculas orgânicas colágeno proteínas celulose amido quitina borracha natural

4. Como é um polímero ? Origem celulose amido

6. Como é um polímero ? temperatura pressão ativadores catalizadores Monômero (gás / líquido) Polímero (sólido) Monômero = molécula pequena capaz de reagir Mero = estrutura química repetitiva da molécula Origem Oligômero = molécula com poucos meros Polímero = macromolécula com muitos meros

7. Como é um polímero ? Origem Nem toda molécula é capaz de polimerizar várias moléculas de cloreto de vinila várias moléculas de água uma molécula de PVC poli (cloreto de vinila) uma molécula de “poliágua”

8. Como é um polímero ? Origem Todo polímero é uma macromolécula, mas nem toda macromolécula é um polímero Macromolécula polimérica  possui unidade química repetitiva Macromolécula não polimérica  não possui unidade química repetitiva

11. Estruturas cristalinas Forças Intermoleculares Devido à forte atração intermolecular os átomos organizam-se em estruturas geométricas como as das figuras  CRISTAIS

14. Forças Intermoleculares Forças Intermoleculares Influência das forças intermoleculares no ponto de ebulição de substâncias orgânicas Quanto maior o comprimento da cadeia carbônica, maior é o ponto de ebulição, pois há um maior número de forças atrativas agindo entre as moléculas da substância Quando a substância líquida é aquecida, a energia absorvida faz com que as moléculas movimentem-se com maior amplitude, enfraquecendo as forças intermoleculares  isso permite o afastamento das moléculas  ebulição Molécula Temperatura de ebulição ºC CH 4 – 161,5 C 2 H 4 – 89 C 3 H 8 – 44 C 4 H 10 0,5 C 5 H 1 2 36

16. Forças Intermoleculares nos polímeros Forças Intermoleculares Pontes de hidrogênio no nylon 6/6 facilitam o alinhamento das moléculas  capacidade de formação de fibras Fortes interações dipolo-dipolo atraem as moléculas de policetona  alto ponto de fusão Ponto de fusao: Policetona: 255° Polietileno: 120°

19. Polímeros sintéticos Classificação Polipropileno (PP) Polietileno (PE)

20. Polímeros sintéticos Poliestireno (PS) Poliacrilonitrilo (PAN) Classificação

21. Polímeros sintéticos Poli (metacrilato de metila) ou acrílico (PMMA) Poli (cloreto de vinila) (PVC) Classificação

22. Polímeros sintéticos Polibutadieno (PB) Poliamida (PA) ou Nylon Classificação

23. Polímeros sintéticos Poliésteres (PET, PBT, PEN) Policarbonato (PC) Classificação

24. Polímeros sintéticos Poliuretanos (PU) Classificação

25. Polímeros sintéticos Politetrafluoretileno (PTFE) ou Teflon Poli (vinil-pirrolidona) (PVP): géis e laquês Epóxis: adesivos Classificação

28. Copolímeros: tipos Classificação alternados aleatórios em bloco enxertados

30. Poliestireno de Alto Impacto (PSAI)

38. Condições para polimerização Classificação Mero trifuncional  possibilidade de três ligações  polímero reticulado Mero bifuncional  possibilidade de duas ligações  polímero linear Monômeros monofuncionais  possibilidade de uma ligação  não polimeriza, pois o produto da reação não consegue se ligar com outras moléculas semelhantes

44. Isomerismo geométrico Classificação Isopreno: 2 ligações duplas  pode formar quatro polímeros com a mesma fórmula molecular, C 5 H 8 , porém, com configurações químicas diferentes. CIS radicais iguais do mesmo lado TRANS radicais iguais em lados diferentes

46. Peso molecular Peso Molecular Moléculas de ABS com vários comprimentos, ou seja, com pesos moleculares diferentes Polímero = 1 macromolécula com unidades químicas repetidas ou Material composto por inúmeras macromoléculas poliméricas

47. Peso molecular médio Peso Molecular Pesos moleculares médios comuns para alguns polímeros origem polímero Peso molecular médio Naturais Borracha natural 200.000 Celulose nativa 300.000 Queratina 60.000 Naturais modificados Celulose regenerada 150.000 Nitrato de celulose 50.000 Sintéticos Poliadição PEAD 200.000 PS 200.000 PVC 100.000 PMMA 500.000 Sintéticos Policondensação PA 6/6 20.000 PET 20.000

52. Distribuição de Peso molecular: polidispersão Peso Molecular Qual dos polímeros do gráfico abaixo tem a maior polidispersão ? Clique para resposta: maior polidispersão: polímero verde

67. Transição Vítrea Comportamento Térmico VIDRO  duro e quebradiço PS  plástico rígido duro e quebradiço (vítreo) Tg acima da ambiente borracha  elástica e flexível Tg abaixo da ambiente

68. Transição Vítrea Comportamento Térmico FLEXIBILIDADE cadeias devem se dobrar ELASTICIDADE cadeias devem se desenrolar

76. Rigidez da cadeia x Tg Comportamento Térmico enrijecem a cadeia Nada enrijece Oxigênio flexibiliza Tg = -127 C° Sulfona e anel aromático tornam cadeia muito rígida Tg > 500 C° Oxigênio flexibiliza cadeia Tg =119 C° Não flexibiliza, pois não está na cadeia

82. Comportamento Térmico Comportamento Térmico O material termofixo é uma única enorme macromolécula Cross-links impedem translação das cadeias

83. Solubilidade Comportamento Térmico Termofixos  insolúveis  Termoplásticos solúveis

84. Solubilidade Comportamento Térmico  Moléculas do solvente afastam as cadeias, enfraquecendo as interações intermoleculares  escoamento Moléculas do solvente entram nos retículos maiores, inchando o polímero, mas não dissolvendo-o, pois as cadeias estão presas pelos cross-links SOLVENTE SOLVENTE SOLVENTE SOLVENTE SOLVENTE SOLVENTE SOLVENTE SOLVENTE SOLVENTE

86. Comportamento Mecânico X Transição Vítrea Comportamento Mecânico PS  plástico rígido duro e quebradiço (vítreo) Tg acima da ambiente borracha  elástica e flexível Tg abaixo da ambiente PE  plástico flexível elasticidade muito pequena Tg abaixo da ambiente, MAS é semicristalino Parte amorfa  flexível Parte cristalina  rígida

88. Comportamento mecânico Comportamento Mecânico

91. Comportamento Mecânico: Elastômeros Comportamento Mecânico Elastômero: poucos cross-links  deformação elástica Plástico flexível: sem cross-links  deformação plástica Termofixo plástico: muitos cross-links  pouca deformação

93. Polímeros vulcanizados Classificação Vulcanização : Polímero linear ou ramificado + enxofre  polímero reticulado Cross-link: ligação covalente primária entre macromoléculas vizinhas Borrachas não vulcanizadas são pouco resistentes e pouco elásticas Poucos cross-links  elasticidade (elastômero) Muitos cross-links  rigidez (plástico)

94. Polibutadieno vulcanizado Classificação

95. Comportamento Mecânico: Elastômeros Termofixos Comportamento Mecânico Principais borrachas Densidade (g/cm 3) Peso molecular cristalinidade Tg (C°) Tm (C°) Borracha Natural (NR) 0,92 10 5 -10 6 baixa -72 28 Cis-Poliisopreno (IR) 0,92 10 4 -10 6 amorfo -70 - Polibutadieno (BR) 0,88-1,01 10 4 -10 6 variável -106 Variável Policloropreno (CR) neoprene 1,20-1,25 10 5 variável -45 45 Etileno-propileno-dieno (EPDM) 0,86 10 5 amorfo -55 - Isobutileno-Isopreno (IIR) 0,91-0,96 10 4 -10 6 amorfo -70 - Estireno-butadieno (SBR) 0,93 10 5 Amorfo -45 - Acrilonitrilo-butadieno (NBR) 0,95-1,02 10 4 -10 6 amorfo -50 a -30 - Silicones 0,97 10 5 -10 6 variável -125 -

101. Comportamento Mecânico: Plásticos Semicristalinos Comportamento Mecânico Deformação da parte amorfa: pode ser parcialmente elástica se t g <t ambiente

102. Comportamento Mecânico: Plásticos Semicristalinos Comportamento Mecânico Deformação da parte cristalina: plástica Maior resistência

103. Plásticos Termoplásticos Comportamento Mecânico materiais Densidade (g/cm 3) Peso molecular cristalinidade Tg (C°) Tm (C°) PEAD 0,94-0,97 10 5 até 95% -120 135 PEBD 0,92 10 4 -10 6 até 60% -20 120 PP 0,90 10 4 -10 5 60-70% 4-12 165-175 PET 1,33-1,45 4x10 4 variável 7--74 250-270 POM 1,42 3x10 4 75% 82 180 PA 6/6 1,14 2x10 4 variável 52 265 PA 6 1,12-1,15 2x10 4 variável 40 223 PTFE 2,20 105-10 6 95% 127 327 PVC 1,39 10 4 -10 5 5-15% -81 273 PAN 1,18 10 5 baixa 105 250 PS 1,04 10 6 amorfo 100 - PMMA 1,18 10 5 -10 6 amorfo 105 - PC 1,20 3x10 4 amorfo 150 -

107. Plásticos Termofixos Comportamento Mecânico