MATERIAIS POLIMÉRICOS POLÍMEROS CONCEITO Macromoléculas constituídas de unidades repetitivas, ligadas através de ligações covalentes. Moléculas são eletricamente neutras com ligações secundárias. MATERIAIS POLIMÉRICOS
MATERIAIS POLIMÉRICOS Classificação Naturais: Madeira, borracha, proteínas. Sintéticos: PVC, poliestireno, poli(metacrilato de metila) celulose MATERIAIS POLIMÉRICOS
MATERIAIS POLIMÉRICOS Exemplos de fontes de monômeros para obtenção de alguns polímeros sintéticos MATERIAIS POLIMÉRICOS
MATERIAIS POLIMÉRICOS Natureza das ligações Fatores de influência: Número de ligações entre átomos. Comprimento da ligação. Intensidade das ligações. MATERIAIS POLIMÉRICOS
Grupo da tabela periódica Número de ligações Responsáveis pelo número de ligações Elétrons de valência Grupo da tabela periódica 4A 5A 6A 7A C N O F Si P S Cl Ge Br I MATERIAIS POLIMÉRICOS
Comprimento e intensidade das ligações Influência sobre comprimento e intensidade Número de ligações Muitas ligações Átomos próximos Menor comprimento de ligação MATERIAIS POLIMÉRICOS
MATERIAIS POLIMÉRICOS Exemplos Tipo de ligação Comprimento da ligação (nm) Energia de ligação (Kcal/mol) C-C 0,154 88 C=C 0,130 162 C≡C 0,120 213 C=O 128 C-Cl 0,180 81 C-N 0,150 73 MATERIAIS POLIMÉRICOS
MATERIAIS POLIMÉRICOS Configuração física Linear Ramificada Reticulada (Ligação cruzada) MATERIAIS POLIMÉRICOS
MATERIAIS POLIMÉRICOS Polímeros lineares MATERIAIS POLIMÉRICOS
Polímeros ramificados MATERIAIS POLIMÉRICOS
MATERIAIS POLIMÉRICOS Polímeros em rede MATERIAIS POLIMÉRICOS
Estrutura do Estado Agregado Aglomeração das moléculas depende: Estrutura molecular. Atração entre as moléculas. Capacidade de ordenação. Capacidade de orientação. MATERIAIS POLIMÉRICOS
MATERIAIS POLIMÉRICOS Estados de agregação A aglomeração das moléculas define características que afetam diretamente as propriedades dos polímeros. Dois estados: Sólido e líquido MATERIAIS POLIMÉRICOS
Comportamento frente a temperatura Amorfo Semi cristalino Transição vítrea Zona de transição Decomposição térmica Transição vítrea Ponto de fusão Zona de transição Decomposição térmica MATERIAIS POLIMÉRICOS
Classificação dos polímeros Termoplásticos: são polímeros que podem ser repetidamente processados sob aquecimento. Possuem cadeias lineares e ramificadas, com forças de interação relativamente fracas. Ex: polietileno, PVC, poli(metacrilato de metila) MATERIAIS POLIMÉRICOS
Classificação dos polímeros Termofixos: não podem ser amolecidos com o aquecimento, mantendo-se permanentemente rígidos com o aumento da temperatura. Cadeias com alta densidade de ligações cruzadas. Ex: Resinas epóxi, resinas de poliésteres. MATERIAIS POLIMÉRICOS
Classificação dos polímeros Elastômeros: São conhecidos como borrachas, apresentam grande elasticidade, voltando a forma anterior após estiramento. São elásticos porque possuem pequena quantidade de ligações cruzadas. Ex: borracha natural, polibutadieno, silicone. MATERIAIS POLIMÉRICOS
Processos de polimerização Polimerização: reação química que conduz a formação de polímeros. Polimerização por adição Formam polímeros com unidades repetitivas de fórmula molecular idêntica ao monômero de partida. MATERIAIS POLIMÉRICOS
Processos de polimerização Etapas polimerização por adição Iniciação: rompimento das ligações duplas. Propagação: início do processo de formação das cadeias poliméricas pelos pontos reativos. Término: eliminação dos pontos reativos, encerrando a polimerização. MATERIAIS POLIMÉRICOS
Processos de polimerização Exemplo adição MATERIAIS POLIMÉRICOS
Processos de polimerização Polimerização por condensação Reação acontece entre dois monôneros, di ou tri funcionais, com eliminação de uma pequena molécula, como água ou HCl. Monômeros bifuncionais: cadeias lineares Monômeros trifuncionais: cadeias tridimensionais. MATERIAIS POLIMÉRICOS
Processos de polimerização Exemplo de condensação Ácido tereftálico Etileno glicol Tereftalato de etilenoo - poliéster MATERIAIS POLIMÉRICOS
Processos industriais de polimerização Polimerização em massa. Apenas o monômero e o iniciador estão presentes. Econômica. Polímeros com alto grau de pureza. Exotérmica, difícil controle de temperatura e agitação. Utilizada na fabricação de lentes plásticas. MATERIAIS POLIMÉRICOS
Processos industriais de polimerização Polimerização em solução: Monômero, iniciador e um solvente para formação de sistema homogêneo. Polímero formado pode ser solúvel ou insolúvel. Sistema de fácil agitação, evitando superaquecimento. MATERIAIS POLIMÉRICOS
Processos industriais de polimerização Polimerização em suspensão: Monômero e iniciador são insolúveis no meio dispersante. Agitação é fator importante para evitar a coalescência das gotículas de monômero-polímero. MATERIAIS POLIMÉRICOS
Processos industriais de polimerização Polimerização em emulsão: Este processo envolve uma emulsão estável de água, monômeros do polímeros, e um surfactante (sabão ou detergente) como o agente emulsificante. Os surfactantes formam micelas, que dissolvem os monômeros, geralmente hidrofóbicos. Os iniciadores de radicais livres, quando jogados na fase aquosa, também migram para a fase micelar, iniciando a polimerização. MATERIAIS POLIMÉRICOS
Comparação entre os processos TIPO VANTAGENS DESVANTAGENS Massa # Alto grau de pureza # Requer equipamentos simples # Difícil controle de temperatura # Distribuição de peso molecular larga Solução # Fácil controle da temperatura # A solução polimérica formada pode ser diretamente utilizada # O solvente reduz o peso molecular e a velocidade da reação # Dificuldades na remoção dos solventes Emulsão # Polimerização rápida # Obtenção de polímeros com alto peso molecular # Fácil controle da temperatura # Contaminação do polímero com agentes emulsificantes e água Suspensão # Fácil controle da temperatura # Obtenção do polímero na forma de pérolas # Contaminação do polímero com agentes estabilizantes e água # Requer agitação contínua MATERIAIS POLIMÉRICOS
Polimerização interfacial A polimerização ocorre na interface de dois solventes imiscíveis, cada um contendo um monômero. A renovação da interface é feita por remoção lenta e contínua do polímero. MATERIAIS POLIMÉRICOS