polímeros de engenharia
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Polímeros de Engenharia. EMI – Engenharia Mecânica 1º. Sem/2011. Polímeros – Introdução. Macromoléculas constituídas por varias unidades repetitivas Do grego: Poli = muitas Mero = unidade. Polímeros – Classificação. Quanto à sua origem Naturais PHB - polihidroxibutirato - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Polímeros de EngenhariaEMI – Engenharia Mecânica 1º. Sem/2011
Luis Carlos Resnauer 2011/1
Polímeros – IntroduçãoMacromoléculas constituídas por varias
unidades repetitivas
Do grego:Poli = muitas
Mero = unidade
Luis Carlos Resnauer 2011/1
Polímeros – ClassificaçãoQuanto à sua origem
Naturais
PHB - polihidroxibutiratoproduzido por microorganismos
SintéticosPE, PP, PET, PC, nylonproduzidos por reações
químicas a partir de derivados de petróleoLuis Carlos Resnauer 2011/1
Polímeros – ClassificaçãoQuanto ao comportamento térmico
Termoplásticos – quando aquecidos amolecem e se solidificam quando removido o aquecimento
Elastômeros – apresentam cadeias flexíveis quimicamente ligadas umas às outras
Termofixos – apresentam ligações cruzadas, que impedem seu amolecimento quando aquecidos
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Polímeros – ClassificaçãoTermoplásticos
Elastômeros
Termofixos
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Polímeros – ClassificaçãoQuanto à estrutura química
Poliolefinas – PE, PP, EPDM
Polímeros clorados - PVC
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Polímeros – ClassificaçãoQuanto à estrutura química
Poliéteres – poliacetal (ligação O–C–O)
Polésteres – PET (ligação CO–O)
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Polímeros – ClassificaçãoQuanto à estrutura química
Polamidas – nylon 6, 66, 11, 12, ...
Poliuretanos – PU (ligação NH–CO–O)
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Polímeros – ClassificaçãoQuanto ao seu uso/custo
Commodities – uso geral, produzidos em grandes quantidades, baixo custo
Plásticos de Engenharia – usos específicos, produzidos em menores quantidades, custo elevado
Plásticos Avançados – uso altamente especializado, produzido conforme demanda, custo extremamente elevado Luis Carlos Resnauer 2011/1
Polímeros – Classificação
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CU
ST
O
DE
SE
MP
EN
HO
Polímeros – ClassificaçãoQuanto à morfologia
Amorfo – as moléculas estão orientadas aleatoriamente e elas estão entrelaçadas
Cristalino – as moléculas apresentam empacotamento regular e ordenado em determinadas regiões
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Polímeros – Classificação
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entrelaçamentos(enroscos)
Cristalino
Amorfo
Polímeros – Estrutura molecularCristalitos
Domínios Cristalinos (cristalitos) muito menores que cristais reais de cerâmicas e metais
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cristalito
região amorfa
Miscela Franjada
Polímeros – Estrutura molecularEsferulitos
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Polímeros – Estrutura molecularFatores que afetam a cristalinidade Fatores estruturais – estrutura química
Linearidade da cadeia Grupos laterais Polaridade
Fatores externos Impurezas ou aditivos Segunda fase
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Comportamento térmicoTemperaturas características
Temperatura de Transição Vítrea (Tg)Temperatura acima da qual há
movimentação das cadeias da fase amorfa.
Abaixo de Tg o polímero se apresenta duro, rígido e quebradiço
Acima de Tg o polímero encontra-se no estado borrachoso
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Comportamento Térmico
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Comportamento Térmico Temperatura de fusão (Tm)Temperatura acima da qual
desaparecem as regiões cristalinas pela fusão dos cristalitos
Temperatura de cristalização (Tc)Temperatura abaixo da qual começam a
aparecer as regiões cristalinas com a formação dos cristalitos
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Comportamento Mecânico
Polímero Estrutura molecular
Comportamento viscoso
(como líquidos)
Comportamento elástico
(como sólidos)
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Viscoelasticidade
É o fenômeno pelo qual o polímero apresenta características de um fluido e de um sólido ao mesmo tempo
Comportamento MecânicoInfluência dos parâmetros no
comportamento mecânico
Estrutura química – presença de grupos laterais
Cristalinidade – aumento na cristalinidade produz aumento nas propriedades mecânicas
Massa molar – aumenta resistência na ruptura, não afeta tensão de escoamento e módulo de Young
Plastificantes – afeta grandemente as propriedades mecânicas (água e monômeros residuais agem como platificantes)
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Plásticos de Engenharia
Plásticos de Engenharia
CaracterísticasMódulo de elasticidade elevadoBoa resistência ao impactoBoa resistência à traçãoEstabilidade dimensional a alta
temperaturaResistência a degradação térmica e
oxidaçãoTemperatura de distorção térmica
>100 ºCMódulo de elasticidade > 20.000
kgf/cm2
Resistência à tração > 500 kgf/cm2
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Polietileno de ultra alto peso molecular (PEAUPM ou UHMWPE)PEAD – linear – 200.000 a 500.000
g/gmolPEAUPM – 3 a 6 milhões g/gmolUso: fibras de alto desempenho
(substituição do Kevlar)Alta resistência à abrasãoInércia químicaBaixíssimo coeficiente de atritoA altíssima viscosidade impede
processamento por processo convencionais (extrusão, injeção)
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Poliacetal – POMDerivados de formaldeído ou de
trioxanoCristalinidade de cerca de 75%Temperatura de fusão = 170 ºCUso: substituição de metais em peças
automobilísticas (carcaça de bombas, engrenagens)
Estabilidade dimensionalResistência à corrosão, desgaste e
abrasãoAlta resistência química
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Poliamidas 6 e 6.6Excelentes propriedades mecânicasÓtima resistência química à maioria dos
solventesUso: industria automotiva, elétrica e
eletrônicaDesvantages: absorção de água (em
altas temperaturas provoca degradação)baixa resistência a ácidos
Alta resistência à fadigaBoa resistência à impactoBoa resistência química a
hidrocarbonetos alifáticos (ex.: gasolina)
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Poliamidas - Tipos
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Poliamidas - Propriedades
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Poliamidas Aromáticas - PoliaramidasPossuem anéis aromáticos na sua
estrutura. Ex.: Kevlar, NomexApresentam:Alta resistência à traçãoResistência ao impactoEstabilidade dimensionalResistência ao calorResistência química
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PolicarbonatoAlta transparênciaAltíssima resistência ao impactoGrande resistência ao calorPropriedades mecânicas constantes
para a faixa de temperatura de -10 a 130 ºC
Usos: indústria eletro-eletrônica (CD, DVD), mamadeiras, garrafas
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Outros plásticos de engenhariaPoliimidas (PI)
Estabilidade térmica > 500 ºCAlta resistência mecânica e química
Policetonas – poliétercetona (PEK) e poliéter-étercetona (PEEK) Boa resistência à hidrólise Alta resistência a raios X, raios
gama e betaLuis Carlos Resnauer 2011/1
Outros plásticos de engenhariaPolissulfona (PSU)
Alta estabilidade térmicaBom isolante elétrico
Poliarilato (PAR) Boa estabilidade dimensional Excelentes propriedades dielétricas Alta resistência mecânica
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Outros plásticos de engenhariaPolissulfeto de fenileno (PPS)
Alta estabilidade térmica – longo tempo a até 200 ºC
Excepcional resistência química Auto-extinguível Características dielétricas e isolantes Alto módulo de flexão e resistência à
fluência Queima com baixa geração de fumaça Baixa absorção de umidade (0,01%)
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Polímeros - Utilização
Luis Carlos Resnauer 2011/1
Luis Carlos Resnauer 2011/1
Luis Carlos Resnauer 2011/1
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Polímeros - ProcessamentoTermoplásticos
Extrusão
Injeção
Termoformagem
Termofixos
Compressão/cura
Moldagem por Injeção e Reação
(RIM)Luis Carlos Resnauer 2011/1
Polímeros - Processamento
Luis Carlos Resnauer 2011/1
Extrusão
Polímeros - Processamento
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Injeção
Polímeros - Reciclagem
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Polímeros - Reciclagem
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