Lista 2 - Resolvida

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SMM 0303 – Materiais Poliméricos I 
Lista de Exercícios – nº 2 
 
1 – Qual dos seguintes materiais será mais adequado para a fabricação de tubos de esgoto? Explique 
sua resposta. 
 
 
O material B será mais adequado. A massa molar de A é muito baixa e o material não terá 
desenvolvido as propriedades físicas necessárias para sustentar as propriedades mecânicas que um 
tubo de plástico deve suportar. Por outro lado, a massa molar do material C é relativamente alta 
demais para permitir o fácil processamento. 
 
2 – A borracha natural é um polímero de isopreno: 
 
a) Mostre quais estruturas podem formar enquanto a borracha polimeriza. 
 
b) Qual característica da cadeia polimérica que permite a vulcanização? 
A ligação dupla residual na cadeia principal permite a vulcanização. 
 
3 – O que é taticidade de polímeros? Demonstre por meio de desenhos as diferentes configurações 
do polipropileno atático, sindiotático e isotático. Diferencie configuração de conformação de cadeias 
poliméricas. Qual é a influência da taticidade nas propriedades e comportamento dos polímeros? 
Resposta: A taticidade é um exemplo de estereoregularidade que refere-se às propriedades espaciais 
de uma molécula de polímero. Para polímeros que contêm uma série de átomos de carbono 
assimétricos ao longo da cadeia, em uma forma planar em ziguezague, três arranjos são possíveis: 
• Isotático - Todos os grupos substituintes, R, no polímero vinílico estão acima (ou abaixo) do plano 
da cadeia principal. 
 
• Sindiotácticos - substituintes encontram-se alternadamente acima e abaixo do plano. 
 
• Atático - A sequência aleatória da posição do substituinte ocorre ao longo da cadeia. 
 
 
A conformação está relacionada com a distribuição espacial preferencial dos átomos de uma 
molécula, sendo descrita pela flexibilidade e regularidade da macromolécula. Portanto a conformação 
está relacionada com o giro em torno das ligações química. A configuração está relacionada com a 
distribuição espacial dos átomos na molécula e portanto, é definida pela posição relativa dos grupos 
químicos. É controlada durante a polimerização. Está relacionada com o conceito de taticidade. Se 
relaciona com a forma como as ligações químicas foram estabelecidas durante a polimerização. 
A taticidade influencia diretamente no arranjo e na cristalização das cadeias poliméricas. 
 
4 – Explique a seguinte observação: poliestireno atático pode ser orientado (ter a sua cadeia alinhada 
por estiramento a uma temperatura acima da sua Tg) mas não cristaliza; borracha, por outro lado, 
tanto cristaliza quanto fica orientada quando é esticada. 
Poliestireno atático possui uma estrutura irregular e, portanto, não irá cristalizar quando 
orientado. Borracha natural (cis-1,4-poliisopreno) tem um grupo pendente relativamente pequeno e, 
como tal, é cristalizável. 
5 – Para cada um dos seguintes pares de polímeros, faça o seguinte: (1) diga se é ou não possível 
determinar se um polímero tem maior probabilidade de se cristalizar do que o outro; (2) se for 
possível, diga qual tem a maior probabilidade e então cite a(s) razão(ões) para tal escolha; e (3) se 
não for possível tomar essa decisão, então diga o porquê. 
(a) Cloreto de polivinila linear e atático; polipropileno linear e isotático. 
Não, não é possível decidir por estes dois polímeros. Com base na taticidade, o PP isotático é mais 
propenso a cristalizar do que o PVC atático. Por outro lado, no que se refere ao volume maior do 
grupo lateral, é mais provável que o PVC se cristalize. 
 
(b) Polipropileno linear e sindiotático; cis-isopreno com ligações cruzadas. 
Sim, é possível decidir por estes dois polímeros. O polipropileno linear e sindiotático é mais propenso 
a cristalizar do que cis-isopreno reticulado, uma vez que os polímeros lineares são mais propensos a 
cristalizar do que os reticulados. 
 
(c) Fenol-formaldeído em rede; poliestireno linear e isotático. 
Sim, é possível decidir por estes dois polímeros. O poliestireno linear e isotático é mais propenso a 
cristalizar do que a rede de fenol-formaldeído; os polímeros de rede raramente cristalizam, enquanto 
os isotácticos cristalizam com facilidade. 
 
(d) Copolímero em bloco poli(acrilonitrila-isopreno); copolímero enxertado poli(cloropreno-
isobutileno) 
Sim, é possível decidir por estes dois copolímeros. O copolímero em bloco de poli(acrilonitrila-
isopreno) é mais susceptível de cristalizar do que o copolímero enxertado poli(cloropreno-
isobutileno). Os copolímeros em blocos cristalizam mais facilmente do que os enxertados. 
 
6 – Explique por que um copolímero de estireno-butadieno com o parâmetro de solubilidade δ = 8.1 
é insolúvel tanto no pentano (δ = 7.1) quanto no acetato de etileno (δ = 9.1), mas irá dissolver-se em 
uma mistura 1: 1 dos dois solventes. 
O parâmetro de solubilidade de uma mistura 1: 1 de pentano e acetato de etileno é dado por: 
 
 
7 – De acordo com o gráfico abaixo e com os experimentos de cristalização realizados em aula prática, 
explique a cinética de cristalização. 
 
A velocidade de crescimento (Ġ) é alta próxima à temperatura de transformação, enquanto a 
velocidade de nucleação atinge um valor máximo à temperatura muito abaixo de Te. A velocidade 
total de transformação, que é o produto de Ṅ e Ġ, pode ser representada pela curva designada por v. 
 
8 – Explique os valores de Tm para os diferentes polímeros abaixo: 
 
 
9 – As densidades e as cristalinidades percentuais associadas para dois materiais feitos em PTFE 
(politetrafluoroetileno) são dadas na tabela abaixo. 
 
a) Calcule as densidades do PTFE totalmente cristalino e do PTFE totalmente amorfo. 
 
 
b) Determine o porcentual de cristalinidade de uma amostra que possui uma densidade de 2,26 g/cm3. 
 
 
10 – O calor de fusão de uma amostra de poli(óxido de etileno) (PEO) foi determinada por 
calorimetria exploratória diferencial (DSC) e foi encontrado um valor de 6,70 kJ/mol. Considerando 
que o calor de fusão de uma amostra de PEO 100% cristalina é de 8,29 kJ/mol, estime o grau de 
cristalinidade da amostra. 
 
X = 80,8% 
 
8 – Explique todas as regiões indicadas da figura abaixo. 
 
 
9 – Dada a curva a seguir para o comportamento do módulo de elasticidade de um material em função 
da temperatura, indicar a alternativa correta para a designação das cinco regiões, 1, 2, 3, 4 e 5, 
respectivamente. 
 
( ) cristalino, semi-cristalino, amorfo, 
elastomérico, líquido 
( ) Sólido, semi-sólido, elastomérico, visco-
elástico, líquido 
( ) Vítreo, borrachoso, fluxo borrachoso, 
viscoso, fluído 
(X) vítrea, transição vítrea, borrachoso, fluxo 
borrachoso e fluxo líquido 
( ) vítreo, transição vítrea, líquido amorfo, 
liquido viscoso, líquido 
 
10 – Dados os seguintes polímeros, coloque-os em ordem crescente de temperatura de transição vítrea 
(Tg) e explique. Coloque os fatores em ordem crescente de influência. 
PVC, PP, PET, PE, OS 
 
 
Dada as estruturas dos monômeros dos polímeros podemos dizer que a tg é crescente na ordem: PE, 
PP, PVC, PS e PET. Isso se deve ao crescente peso molecular na ordem citada, a geometria cada vez