Polímeros de Engenharia

Apresentação em tema: "Polímeros de Engenharia"— Transcrição da apresentação:

1 Polímeros de Engenharia
EMI – Engenharia Mecânica 1º. Sem/2011 Luis Carlos Resnauer /1 Luis Carlos Resnauer /1

2 Polímeros – Introdução
Macromoléculas constituídas por varias unidades repetitivas Do grego: Poli = muitas Mero = unidade Luis Carlos Resnauer /1 Luis Carlos Resnauer /1

3 Polímeros – Classificação
Quanto à sua origem Naturais PHB - polihidroxibutirato produzido por microorganismos Sintéticos PE, PP, PET, PC, nylon produzidos por reações químicas a partir de derivados de petróleo Luis Carlos Resnauer /1

4 Polímeros – Classificação
Quanto ao comportamento térmico Termoplásticos – quando aquecidos amolecem e se solidificam quando removido o aquecimento Elastômeros – apresentam cadeias flexíveis quimicamente ligadas umas às outras Termofixos – apresentam ligações cruzadas, que impedem seu amolecimento quando aquecidos Luis Carlos Resnauer /1

5 Polímeros – Classificação
Termoplásticos Elastômeros Termofixos Luis Carlos Resnauer /1

6 Polímeros – Classificação
Quanto à estrutura química Poliolefinas – PE, PP, EPDM Polímeros clorados - PVC Luis Carlos Resnauer /1

7 Polímeros – Classificação
Quanto à estrutura química Poliéteres – poliacetal (ligação O–C–O) Polésteres – PET (ligação CO–O) Luis Carlos Resnauer /1

8 Polímeros – Classificação
Quanto à estrutura química Polamidas – nylon 6, 66, 11, 12, ... Poliuretanos – PU (ligação NH–CO–O) Luis Carlos Resnauer /1

9 Polímeros – Classificação
Quanto ao seu uso/custo Commodities – uso geral, produzidos em grandes quantidades, baixo custo Plásticos de Engenharia – usos específicos, produzidos em menores quantidades, custo elevado Plásticos Avançados – uso altamente especializado, produzido conforme demanda, custo extremamente elevado Luis Carlos Resnauer /1

10 Polímeros – Classificação
CUSTO DESEMPENHO Luis Carlos Resnauer /1

11 Polímeros – Classificação
Quanto à morfologia Amorfo – as moléculas estão orientadas aleatoriamente e elas estão entrelaçadas Cristalino – as moléculas apresentam empacotamento regular e ordenado em determinadas regiões Luis Carlos Resnauer /1

12 Polímeros – Classificação
entrelaçamentos (enroscos) Amorfo Cristalino Luis Carlos Resnauer /1

13 Polímeros – Estrutura molecular
Cristalitos Domínios Cristalinos (cristalitos) muito menores que cristais reais de cerâmicas e metais cristalito região amorfa Miscela Franjada Luis Carlos Resnauer /1

14 Polímeros – Estrutura molecular
Esferulitos Luis Carlos Resnauer /1

15 Polímeros – Estrutura molecular
Fatores que afetam a cristalinidade Fatores estruturais – estrutura química Linearidade da cadeia Grupos laterais Polaridade Fatores externos Impurezas ou aditivos Segunda fase Luis Carlos Resnauer /1

16 Comportamento térmico
Temperaturas características Temperatura de Transição Vítrea (Tg) Temperatura acima da qual há movimentação das cadeias da fase amorfa. Abaixo de Tg o polímero se apresenta duro, rígido e quebradiço Acima de Tg o polímero encontra-se no estado borrachoso Luis Carlos Resnauer /1

17 Comportamento Térmico
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18 Comportamento Térmico
Temperatura de fusão (Tm) Temperatura acima da qual desaparecem as regiões cristalinas pela fusão dos cristalitos Temperatura de cristalização (Tc) Temperatura abaixo da qual começam a aparecer as regiões cristalinas com a formação dos cristalitos Luis Carlos Resnauer /1

19 Comportamento Mecânico
Polímero Estrutura molecular Comportamento viscoso (como líquidos) Comportamento elástico (como sólidos) Viscoelasticidade É o fenômeno pelo qual o polímero apresenta características de um fluido e de um sólido ao mesmo tempo Luis Carlos Resnauer /1

20 Comportamento Mecânico
Influência dos parâmetros no comportamento mecânico Estrutura química – presença de grupos laterais Cristalinidade – aumento na cristalinidade produz aumento nas propriedades mecânicas Massa molar – aumenta resistência na ruptura, não afeta tensão de escoamento e módulo de Young Plastificantes – afeta grandemente as propriedades mecânicas (água e monômeros residuais agem como platificantes) Luis Carlos Resnauer /1

21 Plásticos de Engenharia
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22 Plásticos de Engenharia
Características Módulo de elasticidade elevado Boa resistência ao impacto Boa resistência à tração Estabilidade dimensional a alta temperatura Resistência a degradação térmica e oxidação Temperatura de distorção térmica >100 ºC Módulo de elasticidade > kgf/cm2 Resistência à tração > 500 kgf/cm2 Luis Carlos Resnauer /1

23 Polietileno de ultra alto peso molecular (PEAUPM ou UHMWPE)
PEAD – linear – a g/gmol PEAUPM – 3 a 6 milhões g/gmol Uso: fibras de alto desempenho (substituição do Kevlar) Alta resistência à abrasão Inércia química Baixíssimo coeficiente de atrito A altíssima viscosidade impede processamento por processo convencionais (extrusão, injeção) Luis Carlos Resnauer /1

24 Poliacetal – POM Derivados de formaldeído ou de trioxano
Cristalinidade de cerca de 75% Temperatura de fusão = 170 ºC Uso: substituição de metais em peças automobilísticas (carcaça de bombas, engrenagens) Estabilidade dimensional Resistência à corrosão, desgaste e abrasão Alta resistência química Luis Carlos Resnauer /1

25 Poliamidas 6 e 6.6 Excelentes propriedades mecânicas
Ótima resistência química à maioria dos solventes Uso: industria automotiva, elétrica e eletrônica Desvantages: absorção de água (em altas temperaturas provoca degradação) baixa resistência a ácidos Alta resistência à fadiga Boa resistência à impacto Boa resistência química a hidrocarbonetos alifáticos (ex.: gasolina) Luis Carlos Resnauer /1

26 Poliamidas - Tipos Luis Carlos Resnauer /1

27 Poliamidas - Propriedades
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28 Poliamidas Aromáticas - Poliaramidas
Possuem anéis aromáticos na sua estrutura. Ex.: Kevlar, Nomex Apresentam: Alta resistência à tração Resistência ao impacto Estabilidade dimensional Resistência ao calor Resistência química Luis Carlos Resnauer /1

29 Policarbonato Alta transparência Altíssima resistência ao impacto
Grande resistência ao calor Propriedades mecânicas constantes para a faixa de temperatura de -10 a 130 ºC Usos: indústria eletro-eletrônica (CD, DVD), mamadeiras, garrafas Luis Carlos Resnauer /1

30 Outros plásticos de engenharia
Poliimidas (PI) Estabilidade térmica > 500 ºC Alta resistência mecânica e química Policetonas – poliétercetona (PEK) e poliéter- étercetona (PEEK) Boa resistência à hidrólise Alta resistência a raios X, raios gama e beta Luis Carlos Resnauer /1

31 Outros plásticos de engenharia
Polissulfona (PSU) Alta estabilidade térmica Bom isolante elétrico Poliarilato (PAR) Boa estabilidade dimensional Excelentes propriedades dielétricas Alta resistência mecânica Luis Carlos Resnauer /1

32 Outros plásticos de engenharia
Polissulfeto de fenileno (PPS) Alta estabilidade térmica – longo tempo a até 200 ºC Excepcional resistência química Auto-extinguível Características dielétricas e isolantes Alto módulo de flexão e resistência à fluência Queima com baixa geração de fumaça Baixa absorção de umidade (0,01%) Luis Carlos Resnauer /1

33 Polímeros - Utilização
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37 Polímeros - Processamento
Termoplásticos Extrusão Injeção Termoformagem Termofixos Compressão/cura Moldagem por Injeção e Reação (RIM) Luis Carlos Resnauer /1

38 Polímeros - Processamento
Extrusão Luis Carlos Resnauer /1

39 Polímeros - Processamento
Injeção Luis Carlos Resnauer /1

40 Polímeros - Reciclagem
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41 Polímeros - Reciclagem
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