Técnicas de Caracterização de Polímeros

Apresentação em tema: "Técnicas de Caracterização de Polímeros"— Transcrição da apresentação:

1 Técnicas de Caracterização de Polímeros
Prof. Fábio Herbst Florenzano Apresentação da Disciplina

2 Informações gerais Prof. Fábio Estrutura da disciplina
Sala A-08 campus II Estrutura da disciplina Aulas expositivas Práticas demonstrativas Estudos Dirigidos Listas de Exercícios Página da disciplina na internet, a definir Repositório de materiais Outras atividades e recursos

3 Avaliação Duas provas teóricas (25/9 e 27/11), P1 e P2, com pesos iguais Listas de Exercícios e Estudos dirigidos, 10% de cada nota Média final: (P1+P2)/2

4 Bibliografia 1. L. C. SAWYER & D. T. GRUBB. Polymer Microscopy. New York: Chapman and Hall, H. G. ELLIAS Macromolecules -1-Structure and Properties, 2nd ed. Vol.1, New York, Plenum Press, J. M. G. COWIE Polymers: Chemistry and Physics of Modern Materials", New York: Chapman & Hall, C. A. HARPER Handbook of Plastics, Elastomers and Composites. New York: McGraw-Hill Inc, MILLS, N. Plastics - Microstructure and Engineering Applications. Butterworth-Heineman, CANEVAROLO, S. Técnicas de Caracterização de Polímeros. São Paulo: Editora Artliber, E. B. MANO & L. C. MENDES Identificação de Plásticos, Borrachas e Fibras. Ed. Edgard Blücher, TURI, E. A. Thermal Characterization of Polymeric Materials. New York: Academic Press, ISHIDA, H. Transform Infrared Characterization of Polymers. New York: Plenum Press, BILLMEYER, F.W. Textbook of Polymer Science. 3rd Edition. New York: John Wiley and Sons, 1984.

5 Cronograma tentativo

6 Importância da Caracterização de Polímeros
Todas as propriedades dos materiais poliméricos são determinadas pela sua estrutura química e “macromolecular”: Natureza química do polímero (tipo de monômero, homo ou copolímero, composição comonomérica, etc.) Massa molar média (“peso molecular”) Arquitetura (ramificações, distribuição dos comonômeros, etc.) Distribuição das massas molares (polidispersão ou polidispersidade) Funcionalizações Outras Nesta disciplina serão abordadas técnicas de caracterização estrutural e das propriedades físicas

7 Propriedades mecânicas e outras
Dependem de todas as características estruturais, em maior ou menor grau Quando se trata de aplicações mais sofisticadas e específicas (nanotecnológicas, por exemplo) essas características tem efeito ainda maior Mesmo para aplicações gerais, há limites para a variação das propriedades do material polimérico, que pode levar ao descarte de toneladas (em geral não- biodegradável) se as características estruturais não forem atingidas durante e obtenção do material

8 Caracterização estrutural
Natureza Química Ressonância Magnética Nuclear Infravermelho (com transformada de Fourier, FT) Análise química

9 Caracterização estrutural
Dimensões e parâmetros macromoleculares Massa molar média Análise de grupos funcionais Osmometria Viscosimetria Espalhamento de Luz Distribuição da massa molar Cromatografia por exclusão de tamanho

10 Propriedades Físicas Microscopia Ensaios mecânicos Análise térmica
Mesmas técnicas usadas para outros materiais

11 Alguns conceitos fundamentais
Polímeros Orgânicos Polímeros de adição e condensação Massa molar média (Mn, Mw, etc.) Polidispersão/polidispersidade Termoplásticos, termorrígidos e elastômeros Tc, Tm e Tg Copolímeros (estatísticos, em bloco, em gradiente, enxertados, etc.) Principais classes de polímeros quanto à sua natureza química: poliolefinas, poliacrilatos, poliestirênicos, poliésteres, poliamidas, etc.

12 Polímeros Substâncias que apresentem em sua molécula unidades repetitivas, em geral apresentando massas molares elevadas (>1000 g.mol-1) No caso de polímeros orgânicos, essas unidades (monômeros) são substâncias orgânicas Polímeros de adição são formados por reações que não liberam moléculas pequenas. Os de condensação liberam moléculas pequenas na sua formação Em geral os polímeros de adição não apresentam heteroátomos na sua cadeia principal enquanto os de condensação apresentam

13 Médias das massas molares
Os polímeros, devido às suas reações de formação, são sempre misturas de cadeias que diferem quanto à massa molar Dessa forma a massa molar de um material polimérico é sempre uma média Para cálculo da média pode-se usar diferentes ponderações: número de partículas (Mn), massa (Mw) e outras A distribuição dessas médias pode ser mais ou menos larga e isso pode ser mensurado pelo índice de polidispersão (PDI, Mw/Mn)

14 Comportamento térmico/propriedades mecânicas
Os materiais poliméricos são divididos, quanto ao seu comportamento térmico e mecânico, da seguinte forma: Termoplásticos: fundem-se tornando-se massas viscosas passíveis de processamento (injeção, moldagem, etc.) Termorrígidos: degradam-se antes da fusão tornando seu processamento difícil Elastômeros: apresentam características mecânicas particulares, deformando-se ante à pressão ou tensão e retornando à sua forma anterior

15 Transições térmicas Termoplásticos semicristalinos (mais comuns) costumam apresentar 3 transições de fase: Transição vítrea: abaixo da Tg tanto as porções cristalinas como amorfas apresentam baixa mobilidade e o polímero é rígido e quebradiço; acima dela a parte amorfa tem maior mobilidade e o polímero se apresenta pouco rígido; Cristalização: abaixo da temperatura de cristalização existem domínio cristalinos no interior da massa polimérica Fusão: acima da temperatura de fusão (Tm) o polímeros se apresenta como um líquido viscoso, sem domínios cristalinos

16 Arquiteturas poliméricas

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18

19 Algumas Poliamidas

20 Policarbonato

21 PPT (Kevlar®)