1. O documento discute materiais poliméricos, incluindo sua história, classificação, estrutura, propriedades e processos de polimerização. 2. Polímeros são macromoléculas compostas por unidades repetitivas chamadas monômeros. Seus primeiros usos datam da antiguidade, mas sua produção em larga escala começou no início do século XX. 3. O documento explora os diferentes tipos de polímeros, como termoplásticos, termofixos e elastômeros, e disc

1. Universidade Federal Do Pará
Instituto De Tecnologia Faculdade
De Engenharia Mecânica
GILDAS MARIUS DASSIGLI
VINICIUS DANIEL PEREIRA PAES DA SILVA
JORGE VENICIOS MELO DA SILVA
MATERIAIS POLIMÉRICOS

2. Sumário
1. Introdução
2. Conceitos Fundamentais
3. Estrutura molecular
4. Classificação
5. Estrutura no estado solido
6. Propriedades
7. Síntese
8. Aplicações
9. Conclusão
10. Referencias

3. 1 INTRODUÇÃO

4. 1.2 Histórico do uso de materiais poliméricos na
antiguidade
• O primeiro contato do homem com materiais
resinosos e graxas extraídas e/ou refinadas se
deu na Antiguidade.
• No século XVI, espanhóis e portugueses
tiveram o primeiro contato com o produto
extraído de uma árvore natural das Américas.
Foto da extração da borracha de forma
tradicional. (Fonte: ROCHA).

5. 1.2 Histórico do uso de materiais poliméricos
na antiguidade
• O primeiro polímero sintético foi produzido por Leo Baekeland
(1863-1944), em 1912.
• através da reação entre fenol e formaldeído obtinha-se uma resina
solida, a baquelita.

6. 1.2 Histórico do uso de materiais poliméricos
na antiguidade
• Até o final da Primeira Grande Guerra Mundial, todas as descobertas
nesta área foram por acaso, por meio de regras empíricas
• Somente em 1920, Hermann Staudinger (1881-1965), cientista alemão,
propôs a teoria da macromolécula.

7. 1.2 Histórico do uso de materiais poliméricos
na antiguidade
Alguns dos primeiros polímeros sintéticos sintetizados. (Fonte:VICENTE. S. C)

8. 1.3 Consumo de polímeros pela indústria e
sociedade em geral
• Estima-se que 8,9 bilhões de
toneladas de plásticos primários
(ou virgens) e secundários
(produzidos de material reciclável)
já foram fabricados desde meados
do século passado, quando os
plásticos começaram a ser
produzidos em escala industrial.
Cerca de dois terços desse total,
ou 6,3 bilhões de toneladas,
viraram lixo, enquanto 2,6 bilhões
de toneladas ainda estão em uso.
Consumo de materiais poliméricos e seu descarte. (Fonte: GEYER)

9. 1.3 Consumo de polímeros pela indústria e
sociedade em geral
Consumo de polímeros em diferentes setores.(Fonte: GEYER)

10. Um dos principais responsáveis por essa
poluição é o consumo de polímeros para
a produção de embalagens, roupas,
redes de pesca e outros utensílios. Em
2016, a produção atingiu 396 milhões de
toneladas; em 1950, foram colocados no
mercado 2 milhões de toneladas.
Estimativa do crescimento do consumo de polímeros até
2030.(Fonte: GEYER)

11. 2 CONCEITOS FUNDAMENTAIS

12. 2.1 DEFINIÇÃO DE POLÍMEROS
• A palavra polímero origina-se do grego poli (muitos) e mero
(unidade de repetição).
• um polímero é uma macromolécula composta por muitas (dezenas
de milhares) de unidades de repetição denominadas meros, ligadas
por ligação covalente.
• Muitas propriedades físicas são dependentes do comprimento da
molécula.
Variação das propriedades dos polímeros
em função da massa. (Fonte:VICENTE. S. C)

13. 2.1 DEFINIÇÃO DE POLÍMEROS
• A matéria prima para a produção de um polímero é o monômero.
Representação do Monômero após a polimerização.( Fonte:VICENTE. S. C)

14. 2.1 DEFINIÇÃO DE POLÍMEROS
• Funcionalidade : Funcionalidade de uma molécula é o número de
pontos reativos (passíveis de reação em condições favoráveis)
presentes nesta molécula.
Representação do Monômero após a polimerização.( Fonte:VICENTE. S. C)

15. 3 ESTRUTURA MOLECULAR DOS
POLIMÉROS

16. 3.1 TIPOS DE CADEIAS POLIMÉRICAS
• Uma cadeia polimérica pode se apresentar de várias formas ou
arquiteturas.
• Cadeias lineares: Cadeia polimérica é constituída apenas de uma cadeia
principal.
• Cadeias ramificadas: Da cadeia principal partem prolongamentos, que
podem ser longos ou curtos.
Tipos de Cadeias poliméricas. (Fonte:VICENTE. S. C)

17. 3.1 TIPOS DE CADEIAS POLIMÉRICAS
• Cadeias com ligações cruzadas: Cadeias poliméricas estão ligadas entre
si através de segmentos de cadeia unidos por forças primárias
covalentes.
• polímero de rede: São denominados assim, aqueles polímeros que têm
monômeros multifuncionais com três ou mais ligações covalentes
ativas.
Tipos de Cadeias poliméricas. (Fonte:VICENTE. S. C)

18. 4 CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
POLIMERICOS

19. CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
POLIMERICOS
• Desenvolvimento científico gerou até o momento um grande número de
polímeros para atender às mais diversas áreas de aplicações. Muitos deles
são variações e/ ou desenvolvimentos sobre moléculas já conhecidas.
Assim, é possível listar uma série deles agrupados de acordo com uma
determinada classificação.

20. 4.1 COMPOSIÇÃO
• Copolímeros de tipo aleatório, quando a sequência dos tipos de
monômeros na cadeia não segue uma ordem estabelecida (a).
• Copolímeros alternados, quando depois de um monômero A entra
necessariamente um monômero B e, depois deste, outro A e assim
sucessivamente (b).
• Copolímeros em bloco, quando as unidades de cada tipo de monômero
estão agrupadas entre si (c).
• Copolímeros enxertados quando existe uma cadeia polimérica principal de
um dos monômeros e nela se enxertaram cadeias poliméricas de outro
monômero (d).
Representação dos tipos de copolímeros.(Fonte:VICENTE. S. C).

21. 4.2 PROPRIEDADES MECÂNICAS
• Elastômeros:
• Fibras
• Plásticos
Grafico relacionando as principais propriedades mecanicas dos polimeros(Fo

22. 5 ESTRUTURA MOLECULAR DO
ESTADO SÓLIDO

23. ESTRUTURA MOLECULAR DO ESTADO
SÓLIDO
A estrutura do estado sólido em polímeros consiste
no modo como as cadeias moleculares estão
empacotadas formando a massa sólida. Este pode ser
desordenado, formando a fase amorfa; ou ordenado,
regular e repetitivo, definindo a fase cristalina. Assim,
a cristalinidade em polímeros consiste no
alinhamento de segmentos de cadeias em um arranjo
tridimensionalmente perfeito.

24. 5.1 FORMAÇÃO DA REDE CRISTALINA
A formação da rede cristalina sempre ira se formar através de
um processo de solidificação. Se o polímero estiver em um
estado amolecido, pastoso ou liquido, ele não terá estruturas
cristalinas, portanto, a rede cristalina está presente apenas na
forma solida do polímero. A formação dessa rede cristalina
realiza-se através de uma solução diluída, aonde se solubiliza o
polímero e evapora o solvente, ou através de uma massa
fundida, estando o polímero acima do seu ponto de solidificação,
durante o seu resfriamento, formam-se redes cristalinas.
Representação da das regiões amorfas(parte desornada) e cristalina(parte ordenada)

25. 5.2 MORFOLOGIA
Modelo da miscela Franjada
Modelo das cadeias dobradas,
Lamelas ou Cristal Único
Representação do modelo de miscelana
franjada. (Fonte:VICENTE. S. C)
Representação esquematica da estrutura dealhada
de uma esferulita. (Fonte:VICENTE. S. C)

26. 6 PROPRIEDADES GERAIS DOS
POLÍMEROS

27. PROPRIEDADES GERAIS DOS POLÍMEROS
A caracterização do comportamento mecânico pode ser feita atingindo-se ou
não a ruptura do material. Os principais parâmetros mecânicos a serem
estudos nos polímeros são:
• Módulo de elasticidade
• Limite de resistência à tração
• Resistência ao impacto
• Resistência à fadiga.

28. Como determinar as propriedades mecânicas?
• A determinação das propriedades mecânicas é feita através de ensaios
mecânicos. Utiliza-se normalmente corpos de prova (amostra
representatividade do material) para o ensaio mecânico, já que por
razões técnicas e econômicas não é praticado realizar o ensaio na própria
peça, que seria o ideal.
• Geralmente usa-se normas técnicas para o procedimento das medidas e
confecção do corpo de prova para garantir que o resultado seja
compatíveis. ASTM (American Society for Testing and Materials) ABNT
(Associação Brasileira de Normas Técnicas).

29. 6.1 Tensão-deformação
Quando o comportamento físico mecânico de um polímero é analisada alguns
fatores devem ser levado em conta sendo principalmente a:
Gráfico do comportamento tensão-deformação dos polímeros (Fonte: Callister e Rethwisch, 2013
• Massa molecular
• Temperatura
característica
• temperatura na qual
a medida está sendo
feita.
Frágil: a fratura ocorre quando o material se deforma
apenas elasticamente.
Plástica: semelhante aos materiais metálicos.
Totalmente elástica: alta deformação com baixa tensão.

30. Influência da temperatura / taxa de deformação
Características mecânicas dos polímeros são
sensíveis à mudança de temperatura
Gráfico da influência da temperatura do poli(metil metacrilato) (Fonte: Callister e Rethwisch, 2013)

31. deformação de polímeros
semicristalinos
Deformação macroscópica de um polímero (Fonte: Callister e Rethwisch, 2013).
As tensões de tração provocam
• Alongamento das moléculas da
cadeia através de dobras e
estiramento das ligações covalentes.
• Deslocamento das entre
moléculas adjacentes

32. Deformação viscoelástica
Sabe-se que o comportamento dos polímeros depende da
temperatura em que se encontra o material.
Um polímero pode se comportar como um vidro em
temperaturas muito baixas
como uma borracha em temperaturas intermediárias (acima da
temperatura vítrea)
E como um líquido viscoso em temperaturas muito altas.
Já para um comportamento viscoelástico intermediário a
imposição de uma tensão resulta em uma deformação elástica
instantânea seguida de uma deformação viscosa dependente do
tempo, constituindo uma forma de inelestidade.

33. 6.2 FRATURA
A fratura nos materiais acontece quando as trincas,Que se
formam em regiões que apresentam concentração de tensões,
Se propagam até o material Se romper.
Outros fatores que contribui para a fratura frágil são, por
exemplo, presença de entalhe e modificações no material que
aumentem a temperatura de transição vítrea

34. As características observadas em um ensaio de Charpy Em metais também
podem ser observados em um ensaio feito em polímeros.
O tipo de fratura apresentada no ensaio vai depender da;
• temperatura
• tamanho da amostra
• taxa de deformação
• modo de aplicação da carga durante o ensaio
• entre outros.
O que se deseja normalmente é que o material possua uma alta resistência
ao Impacto e que a temperatura de transição dúctil-frágil seja inferior a
temperatura ambiente.
6.3 RESISTÊNCIA AO IMPACTO

35. 6.4 FADIGA
Asim como nos outros materiais, O polímero pode apresentar falhas por
fadiga quando submetido a carregamentos cíclicos.
Esses carregamentos cíclicos resultam em um aquecimento do material e a
falha pode ser causada devido ao amolecimento do material, Processo típico
da Fadiga 28
• Fatores que influenciam as propriedades mecânicas e aditivos diversos
Não só a temperatura influencia no comportamento mecânico dos materiais
poliméricos. Existem diversos fatores que contribuem para a alteração de
como os polímeros se comportam, Sejam eles elementos estruturais ou de
processamento. Esses seram abordados a seguir;

36. 6.5 FATORES QUE INFLUENCIAM AS
PROPRIEDADES MECÂNICAS E ADITIVOS
DIVERSOS
• Massa molar
• Grau de Cristalinidade
• Tratamento térmico
• Cargas
• Plastificantes
• Estabilizantes
• Corantes
• Retardantes de chamas

37. 7 PROCESSOS DE POLIMERIZAÇÃO

38. PROCESSOS DE POLIMERIZAÇÃO
• PROCESSOS DE POLIMERIZAÇÃO ATRAVÉS DO METODO DE ADIÇÃO
Iniciação
Propagação
Término
• PROCESSOS DE POLIMERIZAÇÃO ATRAVÉS DO METODO DE CONDENSAÇÃO

39. PROCESSOS DE POLIMERIZAÇÃO
Para que uma substância micromolecular possa dar origem a um polímero
(substância macromolecular) é necessário que ela possua funcionalidade
igual a 2 ou mais. Em outras palavras, a molécula deve possuir, ao menos,
dois sítios ativos que possam permitir o crescimento da cadeia polimérica.

40. 7.1 PROCESSOS DE POLIMERIZAÇÃO ATRAVÉS DO
METODO DE ADIÇÃO
A polimerização por adição, também chamada de polimerização em cadeia
consiste na formação de uma cadeia polimérica completa a partir da
instabilização da dupla ligação de um monômero e sua sucessiva reação com
outras ligações duplas de outras moléculas de monômero.
Iniciação
Propagação
Término

41. 7.2 PROCESSOS DE POLIMERIZAÇÃO ATRAVÉS
DO METODO DE CONDENSAÇÃO
• É um tipo de polirreação que ocorre pela eliminação de uma molécula
menor e a formação de ligação entre dois monômeros, cada um contendo
dois grupos, de modo que a reação possa ocorrer repetidamente
produzindo uma macromolécula.

42. 8 APLICAÇÕES

43. 8. 1 APLICAÇÃO DE POLÍMEROS NATURAIS
• A quantidade de polímeros naturais que existem na terra excede, de
longe, os milhões de toneladas de polímeros sintéticos que o homem
tem produzido na indústria moderna. O principal constituinte das
paredes celulares de plantas e árvores é a celulose, um polímero
contendo carbono, hidrogênio e oxigênio. Proteínas, que são
encontradas em abundância tanto na vida animal como na vegetal, são
polímeros produzidos pela condensação de α aminoácidos. Além desses,
há polímeros naturais não tão abundantes, por exemplo, a borracha
natural, os quais são também muito importantes

44. 8.1 APLICAÇÃO DE POLÍMEROS NATURAIS
Foto da extração da borracha de forma
tradicional. (Fonte: ROCHA).
Exemplo de polimeros naturais e a
representação de seu
monomero(Fonte: ROCHA).

45. 8.2 APLICAÇÃO DE POLIMEROS
SINTETICOS
• ELASTÔMEROS
São polímeros que apresentam uma maior liberdade dos movimentos
das cadeias moleculares, ou seja, maior flexibilidade, exibindo assim uma
alta capacidade de deformação elástica quando estão sujeitos a esforços
mecânicos baixos. Ou seja, apresentam um alongamento de até quase
500 % de seu comprimento original e retornam as suas geometrias
originais sem apresentar rupturas. Suas propriedades são muito
diferentes dos polímeros termofixos, embora compartilhem uma
estrutura muito semelhante a estes e diferentes dos termoplásticos.
Figura 24 -elastico de latex constituido
essencialmente por um polimero elastomero.
.(Fonte: Rocha).
Figura 23 – Pneus tem como seu
principal ingrediente o
polibutadieno.(Fonte: Rocha).

46. 8.2 APLICAÇÃO DE POLIMEROS
SINTETICOS
• Aplicação de polímeros lineares:
As cadeias lineares agrupam-se paralelamente, o que possibilita uma
grande interação intermolecular, originando um material rígido de alta
densidade, utilizado na fabricação de garrafas, brinquedos e outros
objetos. Polietileno é o mais usado. Sua sigla técnica é PEAD ou HDPE .
• Aplicação de polímeros ramificados:
As ramificações das cadeias dificultam as interações, originando um
material macio e flexível, conhecido por polietileno de baixa densidade.
Sua sigla é PEBD ou LDPE e sua identificação em processos de reciclagem
é dada pelo Símbolo. É utilizado para produzir sacos
plásticos, Revestimento de fios e embalagens maleáveis.

47. Exemplo da aplicação de diversos polimeros. (Fonte: ROCHA).

48. 9 CONCLUSÃO
Portanto, podemos concluir que os materiais poliméricos são de extrema
importância para a sociedade, haja vista que não só trouxeram a comodidade,
através das inúmeras aplicações que apresentam como também a mudança
na forma como nos relacionamos e vemos o mundo, uma vez que
possibilitaram o desenvolvimento de novos materiais com características
químicas e físicas inovadoras, como por exemplo, o poliacetato de vinila,
utilizado em revestimentos; o nylon, usado em fibras, roupas e carpetes; o
PVC, utilizado nas tubulações, dentre vários outros exemplos.

49. REFERÊNCIAS
CALLISTER, Jr. W.D. Ciência e Engenharia de materiais: uma introdução. 5. Ed. Rio de Janeiro: LTC, 2002.
LOPES, J. T. B. Estrutura e Propriedades dos Materiais. Apost , Belém, 2018.
BIASOTTO Mano, E., – “Polímeros como materiais de engenharia”, Ed. Edgar Blucher Ltda.,
2011.
LOTTI, C.; Corrêa, A. C.; Canevarolo, S. V.; "Mechanical and morphological characterization of polypropylene toughened with olefinic elastomers",), 2000.
MANO, E. B. Polímeros como materiais de engenharia. Edição 2. São Paulo– SP: Edgard Blucher Ltda. 1991. P. 193.
VICENTE. S. C. Um_Texto_Basico_Para_Tecnologos_e_Engenheiros. Disponível em :https://afinkopolimeros.com.br/o-que-sao-polimeros/, acessado em
2022.
.IMPLANTES PARA CIRURGIA , Materiais poliméricos. ABNT NBR15723-5 - Parte 5: Especificações para polietileno de ultra-alto peso molecular (UHMWPE)
contendo alfatocoferol (vitamina E).
GABRIEL, S. Conceitos e Definições de Polímeros. Disponivel em: https://afinkopolimeros.com.br/category/conceitos-e-definicoes-de-polimeros . acesso em
2022.
GEYER, R. et al. Production, use, and fate of all plastics ever made. Science Advances. 19 jul. 2017.
CARAM JR., Rubens. Estrutura e propriedades dos materiais. Apostilha de aula.
Campinas: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), 2000.
VAN VLACK, L.H. Princípios de ciência dos materiais. 3.d. São Paulo: Edgard Blücher,
1977.
ROCHA. J. V. Tipos de polímeros. Disponivel em: https://www.preparaenem.com/quimica/tipos-polimeros.htm. Acessado em 2022.
BATHISTA, A. L. B. S., Silva, E. O., Tavares, M. I. B., Nogueira, J. S. Métodos Básicos de Obtenção Multidisciplinar de Porções Polimérica de Resinas Naturais,
in: Livro de Resumos dos Trabalhos do III Encontro Regional de Polímeros da Regional Leste Abpol p. 79, Rio de Janeiro 2000.