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MATERIAIS POLIMÉRICOS
POLÍMEROS CONCEITO Macromoléculas constituídas de unidades repetitivas, ligadas através de ligações covalentes. Moléculas são eletricamente neutras com ligações secundárias. MATERIAIS POLIMÉRICOS
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
Classificação Naturais: Madeira, borracha, proteínas. Sintéticos: PVC, poliestireno, poli(metacrilato de metila) celulose MATERIAIS POLIMÉRICOS
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
Exemplos de fontes de monômeros para obtenção de alguns polímeros sintéticos MATERIAIS POLIMÉRICOS
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
Natureza das ligações Fatores de influência: Número de ligações entre átomos. Comprimento da ligação. Intensidade das ligações. MATERIAIS POLIMÉRICOS
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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
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Comprimento e intensidade das ligações
Influência sobre comprimento e intensidade Número de ligações Muitas ligações Átomos próximos Menor comprimento de ligação MATERIAIS POLIMÉRICOS
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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
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
Configuração física Linear Ramificada Reticulada (Ligação cruzada) MATERIAIS POLIMÉRICOS
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
Polímeros lineares MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Polímeros ramificados
MATERIAIS POLIMÉRICOS
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MATERIAIS POLIMÉRICOS
Polímeros em rede MATERIAIS POLIMÉRICOS
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Estrutura do Estado Agregado
Aglomeração das moléculas depende: Estrutura molecular. Atração entre as moléculas. Capacidade de ordenação. Capacidade de orientação. MATERIAIS POLIMÉRICOS
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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Processos de polimerização
Exemplo adição MATERIAIS POLIMÉRICOS
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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
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Processos de polimerização
Exemplo de condensação Ácido tereftálico Etileno glicol Tereftalato de etilenoo - poliéster MATERIAIS POLIMÉRICOS
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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