Materiais Poliméricos

Apresentação em tema: "Materiais Poliméricos"— Transcrição da apresentação:

1 Materiais Poliméricos
Prof. Dr. Clodoaldo Saron

2 Definições Polímeros Polímeros Plásticos Poli = muitos
Meros ou monômeros = unidades

3 Histórico 1000 A.C Os chineses descobrem o verniz extraído de uma árvore (Rhus vernicflua), aplicado na forma de revestimentos impermeáveis e duráveis. Ele seria usado em móveis domésticos até a década de 1950. 0 A.C Descoberta do chifre como material conformável. Ele se comporta como uma chapa de material termoplástico, podendo ser cortado e moldado após ter sido aquecido em água quente. 1550 Primeira menção à borracha natural feita por Valdes após uma expedição à Central América. Os nativos usavam esse material como artigos esportivos e impermeáveis há milhares de anos. 1839 Charles Goodyear (E.U.A.) descobre a vulcanização - Descorberta em laboratório do poliestireno.

4 Histórico 1840 Alexander Parkes (Inglaterra) desenvolve a Parkesina, um resina moldável a base de nitrato de celulose, material extremamente inflamável. 1845 Robert William Thompson inventa o pneu de borracha 1876 Sementes de seringueiras do Brasil são contrabandeadas por Sir Henry Wickham e mandadas posteriormente à Ásia, onde constituíram a base da indústria mundial de borracha. 1880 Uma gravadora berlinense começou a usar goma-laca para a fabricação de discos fonográficos, devido à capacidade desse material em reproduzir detalhes finos de formato. De fato, a goma-laca foi usada até 1952 na fabricação de discos fonográficos, quando foi substituído pelo P.V.C.

5 Histórico 1928 Ziegler inicia seus trabalhos sobre química organometálica e lança os fundamentos para a catálise na polimerização do polietileno e polipropileno 1965 Surgem os copolímeros em bloco de estireno-butadieno, dando origem aos elastômeros termoplásticos. 1973 A produção mundial de plásticos supera a de aço, tomando como base o volume de material fabricado. 2000 Novas tendências no desenvolvimento de polímeros. O desenvolvimento de resinas a partir do zero se torna bem mais raro. A ênfase atual está na formulação de polímeros já existentes de forma a se obter materiais com propriedades otimizadas. A preocupação com a reciclagem dos polímeros torna-se assunto de máxima importância, uma vez que seu desenvolvimento e uso serão inviáveis caso esse problema não seja adequadamente resolvido. Começa a reciclagem em larga escala de garrafas de poliéster e PEAD.

6 Matéria-Prima

7 Matéria-Prima

8 Matéria-Prima

9 Matéria-Prima

10 Síntese de monômeros

11 Síntese de monômeros

12 Síntese de monômeros 12

13 Número de carbonos na cadeia
Compostos orgânicos Número de carbonos na cadeia Estado de agregação Aplicação 1-4 gás GNV e gás de cozinha 5-12 líquido gasolina 12-16 líquido de média viscosidade querosene 16-25 líquido viscoso óleos lubrificantes 26-35 sólido ceras polietileno 13

14 Síntese de Polímeros Polímeros de adição:

15 Síntese de Polímeros Polímeros de adição:

16 Síntese de Polímeros Polímeros de condensação:

17 Síntese de Polímeros Polímeros de condensação:

18 Síntese de Polímeros Polímeros de condensação:

19 Síntese de Polímeros Biossíntese: PHB

20 Síntese de Polímeros Polímeros de condensação:

21 Classificação dos Polímeros
Termoplásticos (passíveis de conformação com aquecimento) Estrutura

22 Classificação dos Polímeros
Termofixos (não são conformáveis pela ação do calor) Estrutura Exemplo

23 Classificação dos Polímeros
Elastômeros (apresentam alta capacidade elástica) Estrutura Vulcanização Na maioria dos casos.

24 Classificação dos Polímeros
Compósitos poliméricos (são compostos por uma matriz polimérica e cargas do tipo particuladas ou fibrosas) Blendas Poliméricas (mistura física de um ou mais polímeros) Biopolímeros ou Polímeros Biocompatíveis (utilizados em organismos vivos para corrigir funções, substituir órgãos, com função estética, etc. EX: PMMA, PTFE, Silicone, policaprolactona, etc.) Polímeros Biodegradáveis (se degradam no meio ambiente sob a ação de fungos, bactérias, algas).

25 Polímeros Termoplásticos

26 Polietilenos PEBD PEAD PELBD PEUAMM

27 Polietilenos

28 Ramificações do polietileno

29 Principais polímeros termoplásticos
29

30 Principais polímeros termoplásticos
30

31 Classificação dos polímeros quanto à cadeia
Em relação ao número de diferentes meros Cadeia homogêneaapenas um único tipo de mero(homopolímero) Cadeia heterogênea dois ou mais meros (copolímero)

32 Tipos de Copolímeros Aleatórios (ou estatísticos) os meros estão dispostos de forma desordenada Alternadosos meros estão dispostos de forma alternada Em blocoo copolímero é formado por sequênicia de meros iguais de comprimentos variáveis Ex: ~A-A-A-A-A-B-B-B-A-A-A-B-B-B-B~

33 Tipos de Copolímeros Grafitizados a cadeia principal do copolímero é formada por um tipo de unidade repetida, enquanto o outro mero forma a cadeia lateral. Ex:~A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A~ B B B

34 Produção mundial em 2011: 280 milhões de ton.
Consumo Produção mundial em 2011: 280 milhões de ton.

35 Propriedades Térmicas
Polímeros semicristalinos Polímeros amorfos

36 Propriedades Térmicas
Condução de calor Temperatura de decomposição 400 ºC baixa SBR

37 Propriedades Reológicas
Efeito Weisenberg Fluido Newtoniano b) Polímero fundido

38 Propriedades Reológicas
Efeito Sifão Fluido Newtoniano b) Solução Polimérica

39 Processamento (termoplásticos)
Extrusão:

40 Propriedades Reológicas
Inchamento do Extrudado

41 Propriedades Reológicas
Inchamento do Extrudado

42 Propriedades Reológicas
Inchamento do Extrudado (Razão L/D)

43 Propriedades Reológicas
Inchamento do Extrudado (Perfis)

44 Propriedades Reológicas
Fratura do Fundido Pele de Tubarão

45 Roscas de Extrusão Rosca Padrão monorosca

46 Dispersão e Distribuição

47 Elementos de mistura cisalhante

48 Elementos de mistura

49 Roscas de Extrusão

50 Roscas de Extrusão

51 Roscas de Extrusão Tipo Barr Tipo Maillefer

52 Roscas de Extrusão

53 Roscas para o PVC Característica: fácil degradação

54 Roscas para PE e PP Característica: alta viscoelasticidade

55 Roscas para o PS Característica: fácil processamento

56 Roscas para o Náilon Característica: baixa viscosidade e difícil controle de fluxo no estado fundido

57 Roscas para o PET (reciclado)
Característica: baixa viscosidade e difícil controle de fluxo no estado fundido Precauções: controle rigoroso de umidade antes do processamento

58 Aditivos para polímeros
Estabilizantes Plastificantes Retardantes de Chama Colorantes Antiestáticos Nucleantes Cargas Fungicidas, bactericidas e algicidas ETC

59 Reciclagem de Polímeros
Separação

60 Reciclagem de Polímeros
Moagem

61 Reciclagem de Polímeros
Lavagem

62 Reciclagem de Polímeros
Secagem

63 Reciclagem de Polímeros
Aglutinação

64 Reciclagem de Polímeros
Extrusão

65 Desafios Reciclagem

66 Linhas de Pesquisa Degradação, reciclagem e envelhecimento acelerado de polímeros. Aditivação de polímeros Biomateriais Compósitos poliméricos