Caracterização de Polímeros

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

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

2 Informações gerais Prof. Fábio Estrutura da disciplina STOA
Sala A-08 campus II Estrutura da disciplina Aulas expositivas Seminários Estudos Dirigidos STOA

3 Avaliação Prova teórica e seminário individuais, com pesos iguais
Média final: (prova + seminário)/2 A: 8,3 a 10 B: 6,6 a 8,2 C: 5,0 a 6,5 R < 5,0

4 Bibliografia BANDRUP, J; IMMERGUT, E. H. Polymer Handbook. Wiley, New York, 1989. CANEVAROLO JÚNIOR, S.V. Técnicas de Caracterização de Polímeros. Artliber, São Paulo, 2007. CHEREMISINOFF, N. P. Polymer Characterization: Laboratory Techniques and Analysis, Noyes Publications, New Jersey, 1996 HIEMENZ, P.C.; LODGE, T. Polymer Chemistry. CRC Press, Boca Raton, 2007. IBETT, R.N. NMR spectroscopy of Polymers. Blackie Academic & Professional, New York, 1993. SANDLER, S. R. Polymer Synthesis and Characterization: a Laboratory Manual. Academic Press, SanDiego, 1998. SILVERSTEIN, R. M.; WEBSTER, F.X.; KIEMLE, D. J. Spectrometric Identification of Organic Compounds. John Wiley and Sons, New Jersey, 2005. SPERLING, FH. Introduction to Physical Polymer Science. 4th edition. John Wiley and Sons, New Jersey, 2006. WU, CHI-SAN. Handbook of Size Exclusion Chromatography. Marcel Dekker, New York, 2004.

5 Cronograma tentativo data Atividade 14/3 Apresentação da disciplina
Introdução e Conceitos Fundamentais 21/3 Ressonância Magnética Nuclear I 28/3 Ressonância Magnética Nuclear II 4/4 Infravermelho 11/4 Semana Santa – não haverá aulas 18/4 Osmometria 25/4 Viscosimetria 2/5 Espalhamento de Luz Estático 9/5 Espalhamento de Luz Dinâmico 16/5 Cromatografia por Exclusão de Tamanho I 23/5 Cromatografia por Exclusão de Tamanho II 30/5 Análises Térmicas 6/6 Outras técnicas 13/6 Seminários 20/6 27/6 Prova

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 monomérica, 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 macromolecular e das propriedades físicas

7 Polímeros Substâncias que apresentem em sua molécula unidades repetitivas, com massas molares médias elevadas (>1000 g.mol-1) No caso de polímeros orgânicos, essas unidades (meros) 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

8 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 de material não-biodegradável) se as características estruturais não forem atingidas durante e obtenção do material

9 Estrutura - propriedades

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

11

12

13 Algumas Poliamidas

14 Policarbonatos

15 PPT (Kevlar®)

16 Caracterização de polímeros
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

17 Propriedades físicas, mecânicas e microestrutura
Microscopia Ensaios mecânicos Análise térmica

18 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.

19 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)

20 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

21 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

22 Arquiteturas poliméricas