Tema 3

Prévia do material em texto

24/08/2023
ENGENHARIA MECÂNICAUFPR
Polímeros – Parte 3
Profa Giovana de Fátima Menegotto
ENGENHARIA MECÂNICAUFPR
Polímeros
Processamento
Polimerização  Processo segundo o qual as unidades monoméricas
reagem entre si combinando suas moléculas e formando moléculas
maiores, caracterizadas pela repetição de uma unidade básica (mero)
1
2
24/08/2023
ENGENHARIA MECÂNICAUFPR
Tipos de polimerização
1. Polimerização por adição
2. Polimerização por condensação
Polímeros
ENGENHARIA MECÂNICAUFPR
Polimerização por Adição
◦ Monômeros não saturados + T e P definidadas + catalizador
adequado
◦ Ruptura de alguma dupla ligação  geração de meros que se 
intercadeiam
◦ Sem liberação de qualquer outro produto secundário  todo o 
material que intervém na reação é convertido em polímero
Polímeros
3
4
24/08/2023
ENGENHARIA MECÂNICAUFPR
Polimerização por Adição
Três distintos estágios:
◦ A) iniciação, 
◦ B) propagação e 
◦ C) terminação
(A)
(B)
(C 2)
(C 1)
Polímeros
ENGENHARIA MECÂNICAUFPR
Polímeros
Polimerização por Adição
◦ PM  governado pelas taxas de iniciação, propagação e terminação
◦ Terminação = aleatório  distribuição de pesos moleculares
◦ Exemplos:
◦ Polipropileno - PP
◦ Polietileno - PE
◦ Cloreto de polivinila - PVC
◦ Poliestireno - PS
5
6
24/08/2023
ENGENHARIA MECÂNICAUFPR
Polímeros
Polimerização por Condensação
◦ Reações químicas intermoleculares etapa por etapa 
normalmente envolvem + de um monômero
◦ Geralmente é liberado algum produto secundário de pequeno
peso molecular, como a água
◦ T e P definidas + catalizador adequado
ENGENHARIA MECÂNICAUFPR
Polímeros
Polimerização por Condensação
◦ Formação de um poliéster  etileno-glicol + 
ácido adípico
◦ processo repetido molécula linear
◦ Tempos para polimerização por 
condensação > polimerização por adição
◦ Produzidos vários comprimentos de cadeia 
 distribuição de PM
◦ Exemplos:
◦ Poliesteres
◦ Náilons
◦ Policarbonatos
7
8
24/08/2023
ENGENHARIA MECÂNICAUFPR
Polímeros
Aditivos para polímeros
1. Plastificantes
↑ flexibilidade, ductilidade e a tenacidade.
↓ dureza e rigidez
Usados em polímeros frágeis à Tambiente. Ex.: PVC
Líquidos com baixo PM (p. ex. Dietilftalato)
As pequenas moléculas dos plastificantes ocupam posições entre as cadeias 
do polímero  aumentando a distância entre as cadeias e reduzem a 
efetividade das ligações secundárias
↓ Tg polímeros podem ser usados em aplicações que exigem alguma
flexibilidade e ductilidade
Exemplos de aplicações: tubulações, capas de chuvas e cortinas
ENGENHARIA MECÂNICAUFPR
Polímeros
Aditivos para polímeros
2. Enchimentos ou carga
↑ resistência a tração e compressão, resistência a abrasão, conferem estabilidade
dimensional e térmica
Exemplos: farinha de madeira (pó de serra), areia de sílica, vidro, argila, talco e 
calcário
Tamanhos de partícula variam desde 10 nm até dimensões macroscópicas. Uma 
vez que estes materiais mais baratos substituem algum volume do polímero 
mais caro, o custo do produto final é reduzido
3. Estabilizantes
◦ Aditivos que atuam contra processos de deteriorização
◦ Absorvedores da radiação ultravioleta
◦ Antioxidantes
◦ (Negro de fumo, TiO2)
9
10
24/08/2023
ENGENHARIA MECÂNICAUFPR
Polímeros
Aditivos para polímeros
4. Corantes
◦ Conferem uma cor específica ao polímero
◦ Podem ser adicionados na forma de pinturas (orgânicos) ou
pigmentos (inorgânicos)
5. Catalizadores
◦ Aumentam ou diminuem a velocidade das reações
◦ Exemplos: Peróxido de benzoíla e ácido acético
6. Retardadores de Chama
◦ Adicionados por razões de segurança
◦ Reduzem o risco de inflamação e combustão, mas não eliminam 
totalmente
◦ Exemplo: trióxido de antimônio
ENGENHARIA MECÂNICAUFPR
Polímeros
Principais aplicações
oEmbalagens
oUtensílios domésticos
oEletrodomésticos
oBrinquedos
oAutomóveis
11
12
24/08/2023
(OOC-C6H4-COO-(CH2)2)n
- Características: 
quimicamente inerte; 
alta resistência ao impacto;
excelentes propriedades de 
barreira de gases e odores
- Aplicações: garrafas de 
refrigerante, escovas.
Polietileno tereftalato - PET
Polímeros
https://www.tudosobreplasticos.com
ENGENHARIA MECÂNICAUFPR
ENGENHARIA MECÂNICAUFPR
Polímeros
Polietileno - PE
(CH2)n
- Cor natural: Branco (podendo ser utilizados corantes)
• Características
· elevada resistência química; boa resistência a impacto; atóxico; baixo 
índice de absorção de água.
• Limitações:
· baixa resistência mecânica; sofre ação de raios ultravioleta; não é inerte 
a ácidos oxidantes; pouca resistência ao corte.
13
14
24/08/2023
Polietileno de Baixa Densidade – PEBD
(CH2)n
Aplicações: embalagens de alimentos e 
de produtos de limpeza, sacos de lixo e 
sacolas plásticas
Polímeros
https://www.filmcompany.com.br
ENGENHARIA MECÂNICAUFPR
Polietileno de Alta Densidade – PEAD
(CH2)n
◦ Aplicações: embalagens finas, tanques 
de combustível para veículos 
automotores
Polímeros
https://www.tudosobreplasticos.com
ENGENHARIA MECÂNICAUFPR
15
16
24/08/2023
ENGENHARIA MECÂNICAUFPR
Polipropileno - PP 
(CH2-CH-CH3)n
- Características: 
· Elevada resistência química; Fácil moldagem; Alta resistência à fratura 
por flexão e fadiga; Boa resistência ao impacto. 
- Limitações:
· sofre ação de raios ultravioleta; perda da resistência em baixas 
temperaturas.
Polímeros
Polipropileno - PP
Aplicações: pás de ventiladores, cabos 
de ferramentas e talheres, cadeiras de 
piscinas, recipientes para alimentos, 
carcaças para eletrodomésticos, 
carpetes, componentes automotivos, 
pedais de aceleradores, pára-choques
Polímeros
http://www.maispolimeros.com.br
http://reciclagemcapital.com
ENGENHARIA MECÂNICAUFPR
17
18
24/08/2023
Policarbonato - PC
O-C6H4-C-(CH3)2-C6H4-O-CO)n
Características: transparência; resistência 
ao impacto; resistência térmica
Aplicações: garrafas de água, coberturas 
translúcidas, divisórias e vitrines.
Polímeros
https://www.tudosobreplasticos.com
ENGENHARIA MECÂNICAUFPR
ENGENHARIA MECÂNICAUFPR
Policloreto de vinila - PVC
- Características: 
Resistente à maioria de produtos químicos, bom 
isolante térmico, elétrico e acústico, impermeável a 
gases e líquidos... 
- Limitações: 
O monômero é cancerígeno  controlar o teor 
residual que permanece no polímero; Os 
plastificantes a base de ftalatos também são 
considerados cancerígenos. 
Aplicações: PVC rígido  fabricação de tubos, carcaças 
de utensílios domésticos e baterias. PVC flexível 
revestimento de fios e cabos elétricos cortinas de 
banheiros
Polímeros
https://www.plastico.com.br
19
20
24/08/2023
ENGENHARIA MECÂNICAUFPR
Poliestireno - PS 
- Características: 
· Fácil processamento; Fácil coloração; Baixa 
absorção de umidade. 
Aplicações: copos descartáveis, grades de ar 
condicionado, peças internas e externas de 
eletrodomésticos e aparelhos eletrônicos; PS 
expandido (isopor)  protetor de 
equipamentos e isolantes. 
Polímeros
http://tecplastico.no.comunidades.net
ENGENHARIA MECÂNICAUFPR
Polímeros
Exemplo 1
Um tanque de armazenamento 
para hidrogênio líquido será feito 
de metal, e o metal será revestido 
por um polímero de 3mm de 
espessura como uma camada 
intermediária entre o metal e as 
camadas de isolamento térmico. 
A temperatura da camada 
intermediária pode atingir -80oC. 
Considerando a tabela a lado 
escolha um material para essa 
camada.
21
22
24/08/2023
ENGENHARIA MECÂNICAUFPR
Polímeros 
À medida que a temperatura do tanque muda, tensões mecânicas 
surgem no revestimento por expansão térmica diferenciada entre os 
componentes feitos de diversos materiais. Mesmo assim, o polímero não 
pode fraturar. Assim, o material deve ter boa ductilidade e ser capaz de 
sofrer deformação elástica. Sendo assim, a escolha deve recair em um 
termoplástico ou elastômero que tenha Tg abaixo de -80oC. 
Polietileno e Poliacetal
Silicone e Polibutadieno. 
A melhor escolha será um dos elastômeros, pois podem acomodar a 
tensão mecânica de natureza térmica ao se deformarem elasticamente.
ENGENHARIA MECÂNICAUFPR
PolímerosExemplo 2
Compare as 
propriedades 
mecânicas 
do PEBD, 
PVC, PP e PS, 
e explique as 
diferenças 
em função 
das 
estruturas de 
cada 
polímero.
23
24
24/08/2023
ENGENHARIA MECÂNICAUFPR
Referências
oCALLISTER, W.D. Jr. Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução. 5ª. ed. São Paulo: ITC, 
2002.
oASKELAND, D. R. Ciência e Engenharia dos Materiais. São Paulo: CENGAGE Learning, 2008.
oW. F. SMITH e J. HASHEM, Fundamentos de Engenharia e Ciência dos Materiais, 2010
oVAN VLACK, L. H. Princípios de Ciências e Tecnologia dos Materiais. Rio de Janeiro: Campus, 
1988
oJAMES F. SHACKELFORD, Ciência dos Materiais, 2008
oSPERLING, L. Introduction to physical polymer science . 4ª. ed. Estados Unidos: Wiley, 2006. 
ohttps://www.tudosobreplasticos.com
ohttps://www.filmcompany.com.br
ohttp://tecplastico.no.comunidades.net
ohttps://www.plastico.com.br
ohttp://reciclagemcapital.com
ohttp://www.maispolimeros.com.br
25