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

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

2 Polímeros – Introdução Macromoléculas constituídas por varias unidades repetitivas Do grego: Poli = muitas Mero = unidade Luis Carlos Resnauer 2011/1

3 Polímeros – Classificação Quanto à sua origem 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 2011/1

4 Polímeros – Classificação Quanto ao comportamento térmico Termoplásticos Termoplásticos – quando aquecidos amolecem e se solidificam quando removido o aquecimento Elastômeros Elastômeros – apresentam cadeias flexíveis quimicamente ligadas umas às outras Termofixos Termofixos – apresentam ligações cruzadas, que impedem seu amolecimento quando aquecidos Luis Carlos Resnauer 2011/1

5 Polímeros – Classificação TermoplásticosElastômerosTermofixos Luis Carlos Resnauer 2011/1

6 Polímeros – Classificação Quanto à estrutura química Poliolefinas – PE, PP, EPDM Polímeros clorados - PVC Luis Carlos Resnauer 2011/1

7 Polímeros – Classificação Quanto à estrutura química Poliéteres – poliacetal (ligação O–C–O) Polésteres – PET (ligação CO–O) Luis Carlos Resnauer 2011/1

8 Polímeros – Classificação Quanto à estrutura química Polamidas – nylon 6, 66, 11, 12,... Poliuretanos – PU (ligação NH–CO–O) Luis Carlos Resnauer 2011/1

9 Polímeros – Classificação Quanto ao seu uso/custo Commodities Commodities – uso geral, produzidos em grandes quantidades, baixo custo Plásticos de Engenharia Plásticos de Engenharia – usos específicos, produzidos em menores quantidades, custo elevado Plásticos Avançados Plásticos Avançados – uso altamente especializado, produzido conforme demanda, custo extremamente elevado Luis Carlos Resnauer 2011/1

10 Polímeros – Classificação Luis Carlos Resnauer 2011/1

11 Polímeros – Classificação Quanto à morfologia Amorfo Amorfo – as moléculas estão orientadas aleatoriamente e elas estão entrelaçadas Cristalino Cristalino – as moléculas apresentam empacotamento regular e ordenado em determinadas regiões Luis Carlos Resnauer 2011/1

12 Polímeros – Classificação Luis Carlos Resnauer 2011/1 entrelaçamentos (enroscos) Cristalino Amorfo

13 Polímeros – Estrutura molecular Cristalitos Domínios Cristalinos (cristalitos) muito menores que cristais reais de cerâmicas e metais Luis Carlos Resnauer 2011/1 cristalito região amorfa Miscela Franjada

14 Polímeros – Estrutura molecular Esferulitos Luis Carlos Resnauer 2011/1

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 2011/1

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 2011/1

17 Comportamento Térmico Luis Carlos Resnauer 2011/1

18 Comportamento Térmico Temperatura de fusão (Tm) Temperatura acima da qual desaparecem as regiões cristalinas pela fusão dos cristalitos Temperatura de cristalização (Tc) Temperatura de cristalização (Tc) Temperatura abaixo da qual começam a aparecer as regiões cristalinas com a formação dos cristalitos Luis Carlos Resnauer 2011/1

19 Comportamento Mecânico Polímero Estrutura molecular Comportamento viscoso (como líquidos) Comportamento elástico (como sólidos) Luis Carlos Resnauer 2011/1 Viscoelasticidade É o fenômeno pelo qual o polímero apresenta características de um fluido e de um sólido ao mesmo tempo

20 Comportamento Mecânico Influência dos parâmetros no comportamento mecânico Estrutura química Estrutura química – presença de grupos laterais Cristalinidade Cristalinidade – aumento na cristalinidade produz aumento nas propriedades mecânicas Massa molar Massa molar – aumenta resistência na ruptura, não afeta tensão de escoamento e módulo de Young Plastificantes Plastificantes – afeta grandemente as propriedades mecânicas (água e monômeros residuais agem como platificantes) Luis Carlos Resnauer 2011/1

21 Plásticos de Engenharia

22 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/cm 2 Resistência à tração > 500 kgf/cm 2 Luis Carlos Resnauer 2011/1

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 2011/1

24 Poliacetal – POM Derivados de formaldeído ou de trioxano Cristalinidade de cerca de 75% Temperatura de fusão = 170 ºC Uso 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 2011/1

25 Poliamidas 6 e 6.6 Excelentes propriedades mecânicas Ótima resistência química à maioria dos solventes Uso Uso: industria automotiva, elétrica e eletrônica Desvantages 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 2011/1

26 Poliamidas - Tipos Luis Carlos Resnauer 2011/1

27 Poliamidas - Propriedades Luis Carlos Resnauer 2011/1

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 2011/1

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 Usos: indústria eletro-eletrônica (CD, DVD), mamadeiras, garrafas Luis Carlos Resnauer 2011/1

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 2011/1

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 2011/1

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 2011/1

33 Polímeros - Utilização Luis Carlos Resnauer 2011/1

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37 Polímeros - Processamento Termoplásticos Extrusão Injeção TermoformagemTermofixos Compressão/cura Moldagem por Injeção e Reação (RIM) Luis Carlos Resnauer 2011/1

38 Polímeros - Processamento Luis Carlos Resnauer 2011/1 Extrusão

39 Polímeros - Processamento Luis Carlos Resnauer 2011/1 Injeção

40 Polímeros - Reciclagem Luis Carlos Resnauer 2011/1

41 Polímeros - Reciclagem Luis Carlos Resnauer 2011/1


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