Materiais poliméricos renault

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Materiais poliméricos renault

  1. 1. MATERIAIS POLIMÉRICOS MÓDULO 1 - CONCEITOS E DEFINIÇÕES Adriano R. Kantoviscki Gerente de Engenharia de Produto Renault do Brasil S.A.
  2. 2. MATERIAIS POLIMÉRICOS 0.0 – Conhecimentos Básicos de Química Geral + Química Orgânica Átomos Ligações Químicas Ligações Iônicas – Ligações Moleculares Moléculas Macromoléculas Tetravalência do Carbono Hidrocarbonetos Reações de Substituição (halogenação, etc) Reações de Eliminação
  3. 3. Tabela Periódica
  4. 4. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS 1.1 – DEFINIÇÃO CLÁSSICA A palavra polímero é originada do grego, cujo significado é ’’muitas partes’’ (poli: muitas, mero: partes). Usualmente o termo “plástico” é utilizado para designar os materiais poliméricos. Todavia, seu uso de maneira genérica, não é apropriado. Plástico significa: “capaz de ser moldado”. Embora, os materiais assim designados, não tenham necessariamente essa propriedade, mas a apresentaram em algum momento de sua fabricação, quando então foram moldados. Os polímeros são capazes de adquirirem condições plásticas, por ação de calor e pressão.
  5. 5. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS Quimicamente, os “POLÍMEROS” são: materiais naturais ou sintéticos, geralmente de origem orgânica, compostos por cadeias com altos pesos moleculares Obtenção dos Polímeros: São obtidos através de reações químicas de polimerização, que formam estruturas moleculares que consistem na repetição de pequenas unidades, chamadas meros. O tamanho e a estrutura da molécula do polímero determinam as propriedades do material plástico.
  6. 6. MATERIAIS POLIMÉRICOS 1.2- MATÉRIAS - PRIMAS FORMADORAS DOS POLÍMEROS: Petróleo fonte de Hidro Carbonetos (HC) Carbono metano; CO2 Gás Natural ( CH4 – metano ) Outros... Madeira fonte de materiais pirolenhosos Água Ar fonte de Oxigênio e Nitrogênio Flúor Sal Marinho fonte de Cloro Areia fonte de sílica Materias Naturais: celulose, lactose, algodão, milho, cana de açúcar, etc...) Cargas: ( talco, Carbonato de Cálcio, mica, fibra de vidro, etc...)
  7. 7. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS Petróleo: É formado por muitos compostos que possuem temperaturas de ebulição diferentes, sendo assim possível separá-los através de um processo conhecido como destilação ou craqueamento. Indústrias Petroquímicas Processamento químico Ex: etileno Polietileno ReaReaçção deão de PolimerizaPolimerizaççãoão Fração Nafta resultante do craqueamento
  8. 8. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS Nafta, produto incolor extraído do petróleo e matéria-prima básica para a produção de plástico.
  9. 9. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS Exemplos de fontes de monômeros para obtenção de alguns polímeros sintéticos
  10. 10. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS 1.3 - BREVE HISTÓRICO ANO POLÍMERO 1.862 Nitrato de Celulose - Parkesina 1.870 Acetato de Celulose - Celulóide (CA) 1.907 Fenol-Formaldeído - Baquelite (PF) 1.930 Silicone (SI) 1.932 Acrílico (PMMA) 1.033 Poliestireno (PS) 1.935 Náilon (PA) 1.939 Polietileno (PE) 1.940 Policloreto de Vinila (PVC) 1.946 Acrilonitrila Butadieno Estireno (ABS) 1.948 Poli Tetra Fluoretileno (PTFE) 1.958 Policarbonato (PC) 1.959 Polipropileno (PP) 1.960 Polioximetileno ou Poliacetal (POM) 1.964 Polioxifenileno (PPO) 1.965... Outros Plásticos de Engenharia: PET, Blendas (PC/ABS, PU/PVC, PA/PPO, PP/EPDM, etc) Plásticos Especiais: PPS, PI, PKI, PEEK, PAI, PEUHMW, etc...
  11. 11. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS 1.4- POLIMERIZAÇÃO Os polímeros são compostos por macromoléculas, obtidos através de reações de polimerização de compostos simples denominados “monômeros”. Sendo que a unidade repetidora, mais simples dos polímeros denomina-se “mero”.
  12. 12. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS 1.4.1- POLIMERIZAÇÃO - HOMOPOLÍMEROS A repetição em longas cadeias, de uma mesma unidade repetidora (mero), origina os “homopolímeros”. A + A + A + ..... + A -------------> A-A-A-.......- A monômeros homopolímero Ex: Polietileno (PE), polipropileno homopolímero (PP), poliestireno (PS), etc.
  13. 13. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS Monômero Unidade repetidora Polímero (mero) a) CH2 = CH2 - CH2 - CH2 - (- CH2 - CH2 -)n eteno etileno polietileno b) CH2 = CH - CH2 - CH – (- CH2 - CH –)n CH3 CH3 CH3 propeno propileno polipropileno O parâmetro “n” é definido como sendo o Grau de Polimerização do polímero, ou seja, o número de meros que constitui a macromolécula.
  14. 14. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS
  15. 15. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS 1.4.2- COPOLÍMEROS São formados pela repetição de dois ou mais meros distintos na molécula. A + B + A + B + .....+ A ----------> A-B-A-B-......A meros copolímero Ex: Polipropileno copolímero(P/E); ABS, SAN, acrílico (PMMA), etc. .... ( - CH2 – CH-)n1 .... ( - CH2-CH=CH-CH2-)n2... ( - CH2-CH- )n3 CN acrilonitrila butadieno estireno Nota: Mistura física de 2 ou mais polímeros, sem qualquer reação química entre eles, para a obtenção de um produto final de características adequadas para otimizar a relação custo/eficiência do material, denomina-se Blenda Polimérica.
  16. 16. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS
  17. 17. MATERIAIS POLIMÉRICOS 1.4.3- GRAU DE POLIMERIZAÇÃO (n) Via de regra, maiores graus de polimerização asseguram melhores propriedades físicas do produto e, por isso, o objetivo da produção de polímeros para materiais plásticos será, em geral, o de obter os chamados alto polímeros. Nos polímeros, o valor de “n”, normalmente é superior a 10.000. Ou seja, uma molécula de polietileno é constituída da repetição de 10.000 ou mais unidades de etileno.
  18. 18. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS
  19. 19. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS 1.4.5- Processos de polimerização Existem diversos processos para unir moléculas pequenas com outras para formar moléculas grandes. Sua classificação se baseia no mecanismo pelo qual se unem estruturas monômeras ou nas condições experimentais de reação. Mecanismos de polimerização A polimerização pode efetuar-se por distintos métodos, tais quais: Polimerização por adição Polimerização por condensação
  20. 20. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS 1.4.5.1- Polimerização por Adição Os polímeros de adição obtêm-se a partir de monômeros que contêm uma ou várias duplas ligações. O resultado da polimerização de uma só classe de monômeros é um homopolímero. No caso em que se polimerizam juntos, dois monômeros distintos, obtém-se um copolímero. Formam polímeros com unidades repetitivas de fórmula molecular idêntica ao monômero de partida. Exemplos de polímeros de adição: Polietileno; Polipropileno; PVC; Neoprene; Borracha natural; Borracha fria; Orlon; Teflon, etc
  21. 21. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS Etapas polimerização por adição • Iniciação: rompimento das ligações duplas. • Propagação: início do processo de formação das cadeias poliméricas pelos pontos reativos. • Término: eliminação dos pontos reativos, encerrando a polimerização. Exemplo reação de adição
  22. 22. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS 1.4.5.2- Polimerização por condensação Polímeros formados através de uma reação de condensação, a partir de diferentes 2 tipos de monômeros, bi ou trifuncionais, com eliminação de uma molécula pequena, geralmente a água. Monômeros bifuncionais: cadeias lineares Monômeros trifuncionais: cadeias tridimensionais. Exemplos de polímeros de condensação: Poliamidas; Poliésteres; Poliuretanos; etc.
  23. 23. DICESAR BERALDI DATE: 02/03/2008 DIMat-A / POLIMEROS MATERIAIS POLIMÉRICOS Exemplo de condensação Ácido tereftálico Etileno glicol Tereftalato de etilenoglicol - poliéster
  24. 24. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS SÍNTESE Polímeros de adição: unidade estrutural = monômero. reação em cadeia Polímeros de condensação: unidade estrutural ≠ monômero. reação em etapas
  25. 25. DICESAR BERALDI DATE: 02/03/2008 DIMat-A / POLIMEROS MATERIAIS POLIMÉRICOS Polimerização por Adição Polimerização por Condensação Apenas o monômero e as espécies propagantes podem reagir entre si. Quaisquer duas espécies moleculares presentes no sistema podem reagir. A polimerização possui no mínimo 3 processos cinéticos. A polimerização só possui um processo cinético. A concentração do monômero decresce gradativamente durante a reação. O monômero é todo consumido no início da reação, restando menos de 1% do monômero ao fim da reação. A velocidade da reação cresce com o tempo até alcançar um valor máximo,na qual permanece constante. A velocidade da reação é máxima no início e decresce com o tempo. Não há grupos funcionais ativos Grupos terminais permanecem ativos. Polímeros com um alto peso molecular se formam desde o início da reação, não se modificando com o tempo. Um longo tempo reacional é essencial para se obter um polímero com elevado peso molecular, que cresce durante a reação. A composição percentual do polímero é igual ao do mero que lhe dá origem. A composição percentual do polímero é diferente do mero que lhe dá origem.
  26. 26. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS 1.5 - CLASSIFICAÇÃO DOS POLÍMEROS 1.5.1- Quanto à ocorrência: Naturais São polímeros que já existem normalmente na natureza. Sintéticos São polímeros fabricados pelo homem, a partir de moléculas simples. CELULOSE AMIDO LÁTEX NATURAL FIBRAS NATURAIS (algodão, seda, juta, etc.) ÂMBAR POLIETILENO FIBRAS SINTÉTICA ( náilon, poliéster, rayon, etc.) POLIPROPILENO POLIAMIDAS ACRÍLICO
  27. 27. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 1.5.2- Quanto à natureza da cadeia: Polímero de cadeia homogênea - Quando o esqueleto da cadeia é formada apenas por átomos de carbono. Polímero de cadeia heterogênea - Quando no esqueleto da cadeia existem átomos diferentes de carbono (heteroátomos). MATERIAIS POLIMÉRICOS
  28. 28. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS Polímeros de cadeia carbônica homogênea Poliolefinas, Polímeros de dienos, Polímeros estirênicos, Polímeros vinílicos, Polímeros acrílicos, Polímeros de ésteres, Poli(fenol - formaldeído). Polímeros de cadeia heterogênea Derivados das celulose; Poliéteres; Poliésteres; Policarbonato; Poliamidas; Poliuretanos; Aminoplásticos; Silicones
  29. 29. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS 1.5.3- De Acordo Com A Estrutura Molecular: Linear - sem ramificações na cadeia principal (fig.1a); Ramificada na cadeia linear básica (fig.1b) Com ligações cruzadas (fig.1c) Reticulada (tridimensionalmente) ou em rede (fig.1d). Muitas das propriedades físicas e químicas dos diferentes materiais plásticos, são atribuídas à sua estrutura. Assim, tanto para o fabricante como para os transformadores finais, é interessante que as propriedades dos materiais plásticos não sejam alteradas durante as fases do processo.
  30. 30. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS Polímeros lineares Fig. 1a
  31. 31. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS Polímeros ramificados Fig. 1b
  32. 32. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS (fig.1c)
  33. 33. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS Polímeros reticulado ou em rede Fig. 1d
  34. 34. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS 1.5.4- De Acordo com a Configuração Molecular: Estereoisomeria Polimeros Isostáticos Polímeros Sindiotáticos Polímeros Atáticos Isomeria Geométrica Polímeros Cis Polímeros Trans
  35. 35. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS Estereoisomeria Polímero Tático - Quando as unidades monoméricas dispõem-se ao longo da cadeia polimérica segundo certa ordem, ou seja, de maneira organizada. Os polímeros táticos podem ainda ser: Polímeros isotáticos: neles os monômeros distribuem-se ao longo da cadeia de tal modo que unidades sucessivas, após rotação e translação, podem ser exatamente superpostas. Polímeros sindiotáticos: são aqueles nos quais a rotação e translação de uma unidade monomérica, em relação à seguinte, reproduz a imagem especular desta última. Polímero Atático - Quando as unidades monoméricas dispõem-se ao longo da cadeia polimérica ao caso, ou seja, de maneira desordenada.
  36. 36. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS Isotático Sindiotático
  37. 37. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS
  38. 38. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS trans isoprene cis isoprene Borracha natural Estruturas Básicas Isomerismo Geométrico Isomeria Geométrica
  39. 39. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS
  40. 40. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS 1.5.5- De Acordo com o Comportamento Mecânico Analisado em relação à resistência à deformação sob a ação de esforços mecânicos, os polímeros dividem-se, em: Borrachas - apresentam módulos de elasticidade de 10 à 100 psi; Plásticos - com módulos de elasticidade de 1.000 à 10.000 psi; Fibras - com módulos de elasticidade de 100.000 à 1.000.000 psi.
  41. 41. MATERIAIS POLIMÉRICOS Borrachas ou Elastômeros: Polímeros que à temperatura ambiente podem ser deformados repetidamente, a pelo menos duas vezes o seu comprimento original. Retirado o esforço, deve voltar rapidamente ao tamanho original. • Possuem cadeias flexíveis amarradas umas às outras com uma baixa densidade de ligação cruzada. Extração do látex da seringueira Ex.: BV(borracha vulcanizada) “Hevea brasiliensis”
  42. 42. DICESAR BERALDI DATE: 02/03/2008 DIMat-A / POLIMEROS MATERIAIS POLIMÉRICOS Plásticos: São materiais que contém, como componente principal, um polímero orgânico sintético e se caracterizam porque, embora sólidos à temperatura ambiente em seu estado final, em alguns estágios a de seu processamento, tornam-se fluídos e possíveis de serem moldados, por ação isolada ou conjunta de calor e pressão. Esse ingrediente polimérico é chamado de resina sintética. Podem ser classificados em: • Termoplásticos e • Termorrígidos (termofixos)
  43. 43. MATERIAIS POLIMÉRICOS Fibras: Termoplástico orientado com a direção principal das cadeias poliméricas posicionadas paralelas ao sentido longitudinal. Deve satisfazer a condição geométrica do comprimento ser no mínimo cem vezes maior que o diâmetro (L/D > 100). Usados na forma fios finos. • Ex.:fibras de PAN,nylons, Poliésteres (PET), etc. Nanofibras
  44. 44. MATERIAIS POLIMÉRICOS 1.5.6 - De Acordo com o Comportamento Térmico: Termoplásticos Termofixos
  45. 45. MATERIAIS POLIMÉRICOS Os termoplásticos caracterizam-se por, ao completar-se a polimerização, possuírem moléculas constituídas de cadeias predominantemente lineares, eventualmente apresentando ramificações. • Polímeros que podem ser fundidos diversas vezes. • São os chamados plásticos, constituindo a maior parte dos polímeros comerciais. • As propriedades mecânicas variam conforme o plástico: sob temperatura ambiente, podem ser maleáveis, rígidos ou mesmo frágeis.
  46. 46. MATERIAIS POLIMÉRICOS Os termofixos, também chamados de termoestáveis, termorrígidos ou duroplastos, são materiais onde a polimerização ocorre em dois estágios: No fabricante das resinas: onde se produz um composto (cujas cadeias são lineares ou ramificadas) que ainda não é um polímero. No transformador: onde a polimerização se completa em um segundo estágio, por ocasião da moldagem, consequência da ação de calor e de um agente de cura, formando então as ligações cruzadas nas cadeias poliméricas.
  47. 47. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS Termoestáveis ou termofixos: • São rígidos e frágeis, sendo muito estáveis a variações de temperatura. • Uma vez prontos, não mais se fundem. O aquecimento do polímero acabado a altas temperaturas promove decomposição do material antes de sua fusão. Logo, sua reciclagem é complicada.
  48. 48. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS 1.5.6- De Acordo Com As Famílias: Plásticos Comuns Plásticos de Engenharia Plásticos Especiais Plásticos comuns: são aqueles produzidos e consumidos em larga escala, suas matérias-primas são baratas e seu custo de fabricação é baixo. Termoplásticos convencionais (commodities). Representam 90% da produção mundial Ex: PEBD, PEAD, PP, ABS, PS, PVC, etc. Plásticos de engenharia: resinas com propriedades físicas e químicas diferenciadas e melhores. Como conseqüência, têm um custo consideravelmente mais alto em relação aos plásticos comuns. Ex: Poliamidas ou náilons ( PPA 6/ 6.6/ 6.10/ 11 e 6.12 ), poliésteres ( PBT e PET ), poliacetal ( POM ), policarbonato ( PC ), etc. Plásticos especiais: materiais desenvolvidos recentemente, normalmente pesquisados para fins específicos, apresentando desta forma altos custos de fabricação. Ex: polisulfeto de fenileno ( PS ), poliéter imida, etc.
  49. 49. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS
  50. 50. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS ALTA PERFORMANCE ENGENHARIA COMODITIES TERMOFIXOS ELASTÔMEROS TERMOPLÁS- TICOS FIBRAS
  51. 51. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS 1.5.7- De Acordo com o Grau de Organização Molecular: Amorfos Os materiais amorfos (fig. 3a) são caracterizados por um arranjo molecular desordenado ou seja, não possuem uma organização estrutural entre as cadeias poliméricas. Cristalinos Já os materiais cristalinos (fig.3b) são caracterizados pela capacidade das moléculas, ou de forma mais correta, dos segmentos das moléculas, formarem uma ordenação tridimensional, dando origem aos cristais.
  52. 52. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS Fig.3a- Polímero com estrutura amorfa Fig.3b- Polímero com estrutura cristalina
  53. 53. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS Na prática, não existem materiais 100% amorfos, nem 100% cristalinos, isto devido, ao longo comprimento das moléculas.
  54. 54. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS Estas diferentes configurações afetam certas propriedades dos polímeros, especialmente a fusibilidade e a solubilidade. Os materiais cristalinos possuem um ponto de fusão muito bem definido, sendo que abaixo deste, ele seja um material impossível de ser injetado e, acima, torne-se um material fluído. Já os materiais amorfos apresentam uma faixa de fusão mais ampla e não fundem tão facilmente quanto os cristalinos no inicio do processo de amolecimento.
  55. 55. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS
  56. 56. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS
  57. 57. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS
  58. 58. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS As propriedades dos plásticos predominantemente amorfos são: estabilidade dimensional; baixa contração de moldagem; ótima resistência à fluência e transparência. Ex: ABS, PS, PC, PMMA, etc. As Regiões amorfas contribuem principalmente, para conferir ao polímero: flexibilidade, maciez e elasticidade.
  59. 59. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS As propriedades dos plásticos predominantemente cristalinos, são: - ótima resistência química; - contração de moldagem alta; - apresentam pós-contração; - são higroscópicos; - maior tendência a deformações; - menor viscosidade no estado fundido. Ex.: PE, PP, PVC, POM, PA, etc. Assim, quanto maior for a cristalinidade: maior a densidade, maior a rigidez, maior resistência mecânica, maior a resistência à solventes, maior o ponto de amolecimento, menor a flexibilidade e maciez.
  60. 60. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS Tanto os materiais amorfos quanto os cristalinos apresentam uma estrutura amorfa quando fundidos; O resfriamento brusco durante o processo de moldagem faz com que o material seja “congelado” com as características do fundido, em geral, altamente desordenada. Desta forma, principalmente o material cristalino irá apresentar problemas posteriores, devido ao forte grau de tensionamentos, distorções e empenamentos, provocados pelo impedimento do processo de ordenamento molecular, durante o resfriamento.
  61. 61. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS Fibras
  62. 62. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS 2.0- PROPRIEDADES DO MATERIAL NO PRODUTO ACABADO De maneira geral, propriedades podem ser definidas como sendo: um conjunto de características apresentadas por um determinado material ou produto. No caso de uma matéria-prima, suas propriedades estão relacionadas diretamente com sua estrutura molecular e a sua forma de obtenção, ou seja, quando modificamos a forma da cadeia molecular, ou o peso molecular, estamos alterando todas as propriedades do polímero. O mesmo ocorre quando há a introdução de algum tipo de aditivo.
  63. 63. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS Em um produto temos a reunião de 3 propriedades que embora distintas, não podem ser analisadas separadamente: 1ª- Propriedades Intrínsecas 2ª- Propriedades de Processamento 3ª- Propriedades de Configuração ou do Produto
  64. 64. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS 2.1.1 - Propriedades Intrínsecas São aquelas próprias, inerentes do material: Calor especifico, Densidade, Viscosidade, Resistência química, Dureza, Flamabilidade, Peso molecular Grau de cristalinidade; Distribuição do peso molecular; Ramificações; Estéreo regularidade; etc ...
  65. 65. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS 2.1.2- Propriedades de Processamento: Aquelas que o polímero adquire devido ao seu processamento ou transformação, tais como: geometria, acabamento, contração. Alguns dos fatores que podem alterar as propriedades do produto são: tensões residuais de injeção (pressão / velocidade / temperaturas baixas), degradação (temperaturas altas/ atrito), uso de aditivos como plastificantes, estabilizantes, absorvedores de U.V., etc.
  66. 66. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS 2.1.3 – Propriedades de Configuração ou do Produto São aquelas que o material adquire devido a configuração (design) do produto, tais como: tensões residuais, tensões de cisalhamento, e todas constantes relativas à: Nervuras; Dobramentos; vincos, etc....
  67. 67. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS 2.2– Propriedades Gerais dos Plásticos baixo peso específico (leveza); baixa condutibilidade elétrica e térmica; resistência mecânica aceitável, porém menor que a dos metais; boa apresentação porosidade resistência a corrosão baixo ponto de fusão quando comparados aos metais e facilidade de moldagem e usinagem combustibilidade
  68. 68. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS 3- COMPOSIÇÃO DOS MATERIAIS PLÁSTICOS Resina Aditivos Auxiliares de Processamento 3.1 – Resina É o componente básico que confere as principais características, o nome e a classificação do material plástico. 3.2 – Aditivos São materiais incorporados aos plásticos, com duas finalidades básicas: modificar algumas de suas propriedades ou barateá-los Os aditivos devem ser estáveis, não tóxicos, não exudarem do polímero, não provocarem odores ou sabores (a menos que intencionalmente) não afetarem adversamente o polímero e serem de baixo custo.
  69. 69. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS
  70. 70. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS PRINCIPAIS ADITIVOS 3.2.1- Cargas São materiais sólidos, que têm a finalidade básica de baixar o custo do polímero, podendo também, serem utilizadas com o intuito de modificar suas propriedades físicas (mecânicas, térmicas, elétricas). As cargas podem ser: Partículas Inertes: Carbonato de cálcio, talco, micro esferas de vidro, etc. Reforçantes: fibra de vidro, elastômero com negro de fumo, etc. Borrachas: butadieno Fibras: serragem, algodão, papel, amianto, fibra de vidro, etc.
  71. 71. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS CARGAS PARA TERMOPLÁSTICOS Polímero Cargas Polietileno CaCO3, sílica, talco, Al(OH)3, caulim Polipopileno CaCO3, talco, mica e wollastonita PVC CaCO3, caulim, barita, Al(OH)3 Poliestireno Talco, sílica PET Fibra de Vidro, micro-esfera Nylon Fibra de Vidro, Micro-esfera de vidro, mica, wollastonita
  72. 72. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS
  73. 73. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS
  74. 74. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS
  75. 75. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS 3.2.2- Acoplantes Agentes de acoplamento são pontes moleculares, geralmente incorporadas a formulações de plásticos com o objetivo de facilitar a ligação dos polímeros com aditivos, principalmente quando estes se tratam de cargas inorgânicas. Há 2 tipos principais de acoplantes: os titanatos e os silanos, cada um com seu mecanismo e aplicações. Os aditivos tratados com titanatos: carbonato de cálcio, talco, negro de fumo, pigmentos, e óxidos metálicos. Os silanos entram na modificação de resinas com fibras de vidro, de resina com elastômeros contendo cargas minerais, sempre melhorando as propriedades mecânicas e elétricas.
  76. 76. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS 3.2.3- Estabilizantes Sua função é aumentar a vida útil de uma resina ou de um produto acabado. Também podem ser usados para aumentar a estabilidade da resina no processamento(estabilizante de processo). Os estabilizantes podem ser divididos em: Anti-oxidantes, primários e secundários, Foto estabilizantes ou anti-UV, Desativadores de metais, Captadores de ácidos
  77. 77. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS Mecanismos de Fotodegradação
  78. 78. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS
  79. 79. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS 3.2.3.1- Antioxidantes São substâncias incorporadas aos polímeros com a finalidade de: inibir a formação de radicais livres ou inibir as reações de propagação ou diminuir a velocidade das reações de oxidação. As oxidações nos plásticos podem ser causadas pelos seguintes fatores: - ambientes com atmosferas agressivas (vapores ácidos, peróxidos, umidade, calor, etc.); - radiação de infravermelho (calor); - radiação ultravioleta; - radiações de alta energia (raios-X, radiação gama, etc.); - decomposição em presença de metais (cobre), etc.
  80. 80. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS 3.2.5- Colorantes Com a finalidade de melhorar acabamento dos polímeros, são empregados os agentes colorantes (corantes e /ou pigmentos), possibilitando a obtenção das mais variadas cores e efeitos nos polímeros. Corantes: são substâncias solúveis nos polímeros (são transparentes). Pigmentos: são substâncias insolúveis nos polímeros (são opacos).
  81. 81. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS Mecanismo de ação: São usados para mudar o comprimento de onda de luz refletida ou transmitida por materiais acabados. Com isso,fazem com que o material adquira uma determinada cor ou aparência.
  82. 82. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS A percepção da cor, depende de vários fatores
  83. 83. MATERIAIS POLIMÉRICOS 3.2.6- Modificadores de impacto São, de um modo geral, borrachas ou fases borrachosas introduzidas na massa polimérica para servir como absorvedores de impacto, aumentando assim a resistência ao impacto do material como um todo.
  84. 84. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS 3.2.7- Agentes de expansão ou espumantes São produtos que geram gases durante o processamento provocando a expansão do material, ou seja reduzem a sua densidade, melhoram as suas propriedades dielétricas e de isolamento térmico e acústico. Polímeros Expandidos em forma de espumas.
  85. 85. MATERIAIS POLIMÉRICOS 3.2.7- Retardantes de chama Aumentam o tempo que um material polimérico leva para iniciar o seu processo de combustão ou tornam a propagação da chama mais lenta, depois que já se iniciou a combustão.
  86. 86. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS 3.2.8- Plastificantes Suas funções principais: Melhoram a processabilidade e a flexibilidade de produtos acabados Reduzem a viscosidade do sistema aumentando a mobilidade das macromoléculas Provocam um deslocamento da Tg para temperaturas mais baixas
  87. 87. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS 3.2.9- Lubrificantes Utilizados para: Reduzir a viscosidade da massa polimérica durante o processamento reduzindo a fricção interna e externa. Diminuir a aderência do material fundido às paredes do equipamento e à rosca. Reduzindo a degradação mecânica por cisalhamento.
  88. 88. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS 3.2.10- Outros Tipos de Aditivos: Antiestáticos Agentes de Cura Biocidas Catalisadores Agentes nucleantes Supressores de Fumaça Agentes anti-fogging Aromatizantes...
  89. 89. Adriano KANTOVISCKI DATE: Mai/2011 MATERIAIS POLIMÉRICOS 3.3- Auxiliares de Processamento Ao lado dos aditivos, destinados a aperfeiçoar as propriedades das resinas e dos produtos delas obtidos, há os chamados auxiliares ou adjuntos de processamento, cujo emprego visa à superação de limitações de moldagem ou extrusão dos materiais. Tais substâncias podem, entre outras propriedades: controlar a viscosidade da massa, facilitar a liberação das peças de seus respectivos moldes (desmoldantes), estabilizar emulsões ou prevenir adesividade. São os principais representantes desta família são: - desmoldantes, - emulsificantes, - lubrificantes (internos/ externos), - antiaderentes e - depressores de viscosidade.

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