Esta aula de polímeros é específica para análise inicial e introdução ao tema para alunos de engenharia mecânica e produção. A importância de polímeros na engenharia é grande que inclui a substituição de materiais tradicionais ou até a redução considerável de custo para obtenção de peças em pequena escala. É importante notar que esta apresentação de slides está disponível em outros locais da internet embora a forma como ela está é única, não é difícil encontrar similares.

1. POLÍMEROS
CONCEITO
 Macromoléculas constituídas de unidades
repetitivas, ligadas através de ligações
covalentes;
 Moléculas são eletricamente neutras com
ligações secundárias.
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2.  Polímeros naturais – Derivam de plantas e animais:
 Polímeros sintéticos – propriedades otimizadas
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3. Os golfinhos (sua pele)
também são constituídos de
polímeros chamados
colágenos.
Os polímeros naturais, existentes
nas baleias são chamados
queratinas.
São macromoléculas parecidas
com as proteínas, que constituem
as unhas e cabelos de pessoas,
chifres de animais.
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7. Classificação dos polímeros
Termoplásticos: são polímeros que podem ser
repetidamente processados sob aquecimento.
Ex: polietileno, PVC, poli(metacrilato de metila)
Termofixos: não podem ser amolecidos com o
aquecimento, mantendo-se permanentemente
rígidos com o aumento da temperatura.
Ex: Resinas epóxi, Araldite, Bakelite.
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8. Classificação dos polímeros
Elastômeros: São conhecidos como borrachas,
apresentam grande elasticidade, voltando a
forma anterior após estiramento.
Ex: borracha natural, polibutadieno, silicone.
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9. Cristalinidade em Polímeros
 O arranjo atômico em polímeros é mais complexo do que em
metais e cerâmicas;
 Os polímeros são geralmente parcialmente cristalinos, com regiões
cristalinas dispersas em uma matriz amorfa.
Região com alta cristalinidade
Região amorfa
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10. Estruturas Poliméricas
Moléculas de Hidrocarbonetos
 A maioria dos Polímeros possuem origem orgânica.
 Muitos materiais orgânicos são hidrocarbonetos (compostos H e C).
 As ligações intramoleculares
são covalentes:
C possui 4 elétrons que
podem participar em ligações
covalentes.
 H possui 1 elétron de ligação.
 Ligação covalente única ou
simples  cada um dos dois
átomos de ligação contribui com
um elétron (metano CH4).
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11. Estruturas Poliméricas
Moléculas de Hidrocarbonetos
 As ligações duplas e triplas entre dois átomos de
Carbono envolvem o compartilhamento de 2 e 3 pares
de elétrons, respectivamente
 Etileno C2H4  carbono com ligação dupla e cada
átomo de C ainda tem ligação simples com dois
átomos de H.
 Acetileno C2H2  ligação tripla.
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12. Estruturas Poliméricas
Moléculas de Hidrocarbonetos
 Moléculas com ligações covalentes duplas e triplas são ditas
Insaturadas.
 Cada átomo de Carbono não está ligado ao número máximo de
outros átomos que é possível (ou seja, quatro).
 Ligação dupla (composta por duas ligações simples)  Uma
transferência na posição ao redor do átomo de C de uma dessas
ligações simples
 permite a adição de um outro átomo ou grupo de átomos
para a molécula original.
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13. Estruturas Poliméricas
Moléculas de Hidrocarbonetos
 Hidrocarboneto onde todas as ligações são simples são os
saturados.
 Nenhum átomo adicional pode ser unido sem a remoção de um
outro que já esteja ligado.
 Alguns dos hidrocarbonetos simples pertencem a família das
parafinas.
 Em seguida, moléculas da família da Parafina.
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14. Estruturas Poliméricas
Moléculas de Hidrocarbonetos
 Em seguida,
moléculas
da família
da Parafina.
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15. Moléculas de Hidrocarbonetos
 Algumas propriedades
físicas dos
hidrocarbonetos irão
depender de seu
estado isomérico, por
exemplo:
 T de ebulição para
o butano normal:
-0,5oC.
 T de ebulição para
o isobutano :
-12,3oC.
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16. Estruturas Poliméricas
Moléculas dos Polímeros
Muitas vezes cada átomo de carbono se liga através de ligações
simples a dois átomos de carbono adjacentes. Outros dois
elétrons se ligam lateralmente com átomos ou radicais
adjacentes à cadeia.
 Essas longas cadeia são constituídas por entidades estruturais, unidades
mero, as quais se repetem ao longo da cadeia. Do grego, meros = parte.
 Um único mero é chamado de monômero.
 Polímero  muitos meros.
 Mero  unidade que se repete na cadeia de um polímero.
 Monômero  uma molécula que consiste em um único mero.
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17. 17

18. Estruturas Poliméricas
A Química das Moléculas dos Polímeros
 Quando uma molécula de etileno C2H4 (gás à T e p
ambientes) é submetida cataliticamente à condições
apropriadas de temperatura e pressão, poderá
formar uma molécula de Polietileno (sólido).
 A reação ocorre a partir de um iniciador ou catalisador (R·) que
rompe a ligação dupla (forma-se então um mero ativo – elétron não
emparelhado) e abre um ponto de ligação para outro monômero.
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19. Estruturas Poliméricas
A Química das Moléculas dos Polímeros
 O resultado final, após a adição de muitas unidades monoméricas de
etileno, é a molécula de polietileno (a).
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20. Estruturas Poliméricas
A Química das Moléculas dos Polímeros
(a) politetrafluoroetileno (PTFE).
(a) polivinila (PVC).
(b)polipropileno (PP).
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21. Estruturas Poliméricas
A Química das Moléculas dos Polímeros
 Quando todas as unidades repetidas ao longo de um polímero são
do mesmo tipo  polímero chama-se homopolímero.
 Cadeias compostas por uma ou mais unidades mero diferentes 
copolímero.
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22. A Química das Moléculas dos Polímeros
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23. A Química das Moléculas dos Polímeros
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24. Estruturas Poliméricas
Forma Molecular
 Esses espirais e embaraços moleculares
aleatórios são responsáveis por uma
grande quantidade das
características importantes para os
polímeros,
 incluindo as grandes extensões
elásticas demonstrados pelos materiais
como as borrachas.
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25. Estrutura Molecular
Polímeros Lineares
 Polímeros Lineares são aqueles em que as unidades mero se
juntam ponta a ponta, em cadeias únicas.
 Essas longas cadeias são flexíveis, e apresentam a seguinte forma.
 Nos polímeros lineares, podem existir grandes quantidades de
ligações de van der Waals entre as cadeias.
 Exemplos são o polietileno, o cloreto de polivinila, o poliestireno, o
polimetil metacrilato, o náilon e os fluorocarbonos. 25

26. Estrutura Molecular
Polímeros Ramificados
 Podem ser sintetizados polímeros onde as cadeias de
ramificações laterais encontram-se conectadas às cadeias
principais – Polímeros Ramificados.
 As ramificações, consideradas uma parte da molécula da cadeia
principal, resultam de reações paralelas que ocorrem durante a
síntese do polímero. 26

27. Estrutura Molecular
Polímeros com Ligações Cruzadas
 As cadeias lineares adjacentes estão unidas umas às outras em
várias posições através de ligações covalentes.
 O processo de formação de ligações cruzadas é atingido ou durante
a síntese do polímero ou através de uma reação química não-
reversível que é realizada geralmente a uma temperatura elevada.
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28. Estrutura Molecular
Polímeros com Ligações Cruzadas
 Com frequência, essa formação de ligações cruzadas é obtida
através de átomos ou moléculas aditivos que estão ligados
covalentemente às cadeias.
 Muitos dos materiais elásticos com características de borracha
apresentam ligações cruzadas;
 Nas borrachas, isso é conhecido por vulcanização. 28

29. Estrutura Molecular
Polímeros com Ligações Cruzadas
 Vulcanização
 Um complexo ativo do acelerador é formado através de uma
interação preliminar entre o acelerador e o ativador, na presença de
zinco solúvel.
 Esse complexo pode reagir com o enxofre molecular, mediante a
abertura do anel de S8, para formar um agente sulfurante.
 Em etapa subseqüente, o agente sulfurante pode reagir com as
cadeias de borracha para formar um precursor de ligações cruzadas.
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30. Estrutura Molecular
Polímeros em Rede
 Unidades mero trifuncionais, as quais possuem três ligações
covalentes ativas, formam redes tridimensionais chamadas de
polímeros em rede.
 Na verdade, um polímero que
possua muitas ligações cruzadas
pode ser considerado como sendo
um polímero em rede.
 Possuem propriedades mecânicas e térmicas distintas; os materiais
epóxi e à base de fenol-formaldeído pertencem a esse grupo.
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31. Estruturas Poliméricas
Copolímeros
 Copolímero Aleatório: unidades mero dispersas ao longo da cadeia.
 Copolímero Alternado: unidades mero alternam suas posições na
cadeia.
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32. Estruturas Poliméricas
Copolímeros
 Copolímero em Bloco: meros idênticos ficam aglomerados em
blocos ao longo da cadeia.
 Copolímero por Enxerto: as ramificações laterais de
homopolímeros de um determinado tipo podem ser enxertadas
em cadeias principais de homopolímeros compostos por um tipo
diferente de mero.
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33. Estruturas Poliméricas
Copolímeros
 As borrachas sintéticas são frequentemente copolímeros, as unidades
químicas repetidas que são empregadas em algumas borrachas estão na
tabela a seguir.
 A borracha estireno-butadieno (SBR – Styrene-Butadiene Rubber) é um
copolímero aleatório comum, a partir do qual são feitos os pneus de
automóveis.
 A borracha nitrílica (NBR – Nitrile Rubber) é um outro copolímero
aleatório, composto por acrilonitrila e butadieno.
 Ele também é muito elástico e, além do mais,
 mais resistente a um processo de inchação frente a solventes
orgânicos;
 por isso, as mangueiras de gasolina são feitas em NBR. 33

34. Estruturas Poliméricas
Copolímeros
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