polímeros química geral
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Polímeros Química Geral. Prof. Sérgio Henrique Pezzin UDESC - Joinville. O que são Polímeros?. Polímeros são macromoléculas compostas pela repetição de uma unidade básica, chamada mero. O que são Polímeros?. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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Polímeros
Química Geral
Prof. Sérgio Henrique Pezzin
UDESC - Joinville
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O que são Polímeros?
Polímeros são macromoléculas compostas pela repetição de uma unidade básica,
chamada mero.
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O que são Polímeros?Por exemplo, o Polietileno (PE), produzido a partir do monômero etileno (ou eteno), é composto pela repetição
de milhares de unidades (meros) -(CH2-CH2)- :
Onde n (Grau de Polimerização) normalmente é superior a 10.000. Ou seja, uma molécula de polietileno é
constituída da repetição de 10.000 ou mais unidades -(CH2-CH2)-.
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Porque os polímeros são tão interessantes?
• Leveza• Flexibilidade• Baixas Temperaturas de Processamento.• Ajuste Fino de Propriedades através de Aditivação
• Baixas Condutividades Elétrica e Térmica
• Maior Resistência a Corrosão • Porosidade
• Reciclabilidade • Alta resistência ao impacto
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Cronologia da Tecnologia dos Polímeros 1ª Fase - Polímeros, Materiais Naturais
Por que os polímeros demoraram tanto a surgir, viabilizando-se
comercialmente apenas nos últimos 50 anos?
Polímeros são compostos orgânicos, ou seja, baseados em átomos de carbono, produzidos por reações
químicas de grau relativamente alto de sofisticação.
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Cronologia da Tecnologia dos Polímeros 1ª Fase - Polímeros, Materiais Naturais
Por isso, até o século passado, os principais materiais estudados eram:
a borracha, a goma-laca e a gutta-percha, extraídos de vegetais.
Por volta de 1860, já havia a moldagem industrial de plásticos naturais reforçados com fibras, como a
goma-laca e a gutta-percha.
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Cronologia da Tecnologia dos Polímeros2ª Fase - Polímeros Naturais Modificados
• 1828: WOHLER (Alemanha) sintetiza uréia em laboratório, derrubando a teoria da Força Vital. Com isto, as pesquisas sobre química orgânica se multiplicam, criando a base para o desenvolvimento dos materiais poliméricos, através da alteração de polímeros naturais de modo a torná-los mais adequados a certas aplicações.
• 1839: GOODYEAR (E.U.A.) descobre a vulcanização da borracha natural.
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Cronologia da Tecnologia dos Polímeros2ª Fase - Polímeros Naturais e Modificados
• 1835-1900: Grande progresso no desenvolvimento de derivados de celulose, tais como o nitrato de celulose (nitrocelulose), celulóide (nitrocelulose plastificada com cânfora) e fibras de viscose.
• 1910: Começa a funcionar a primeira fábrica de rayon nos E.U.A.
• 1924: Surgem as fibras de acetato de celulose.
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Cronologia da Tecnologia dos Polímeros3ª Fase - Polímeros Sintéticos
• 1838: REGNAULT (França) polimeriza o cloreto de vinila (PVC) com auxílio da luz do sol. O PVC se tornaria comercial apenas em 1927.
• 1898: EINHORN & BISCHOFF descobrem, sem querer, o policarbonato. Esse material só voltou a ser desenvolvido em 1950.
• 1907: BAEKELAND (E.U.A.) sintetiza resinas de fenol-formaldeído
(baquelite). É o primeiro plástico totalmente sintético que surge em escala comercial
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Cronologia da Tecnologia dos Polímeros3ª Fase - Polímeros Sintéticos
• 1924: STAUDINGER desvenda as estruturas do polietileno e da borracha natural.
• 1928: CAROTHERS (Du Pont) & FLORY sintetizam o neoprene, os poliésteres e as poliamidas.
• Anos 50: ZIEGLER & NATTA desenvolvem catalisadores eficientes
para polimerização por adição, permitindo um grande incremento da produção de PE, PP, POM, PET, PC e copolímeros.
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Classificação dos Polímeros
• Classificação Quanto ao Tipo de Estrutura Química
• Classificação Quanto às Características de Fusibilidade
• Classificação Quanto ao Comportamento Mecânico
• Classificação Quanto à Escala de Fabricação
• Classificação Quanto ao Tipo de Aplicação
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Classificação Quanto ao Tipo de Estrutura Química
A composição de um polímero pode apresentar apenas um único tipo de mero (cadeia homogênea) ou dois
ou mais meros (cadeia heterogênea)
Quando a cadeia é homogênea, diz-se que o polímero é um homopolímero, caso a cadeia seja
heterogênea, o polímero é designado copolímero.
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Homopolímero É o polímero constituído por apenas um tipo de unidade estrutural repetida. Ex.:
Polietileno, poliestireno, poliacrilonitrila, poli(acetato de vinila)
Se considerarmos A como o mero presente em um
homopolímero, sua estrutura será:
~ A - A - A - A - A - A ~
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CopolímeroÉ o polímero formado por dois ou mais tipos de meros. Ex.: SAN, NBR,
SBR
Os copolímeros podem ser divididos em:
• Copolímeros estatísticos (ou randômicos)• Copolímeros alternados• Copolímeros em bloco• Copolímeros grafitizados (ou enxertados)
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Copolímeros Estatísticos ou Randômicos
Nestes copolímerosos meros estão
dispostos de forma desordenada na
cadeia do polímero
~ A - A - B - A - B - B ~
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Copolímeros Alternados
Nestes copolímeros os meros estão
ordenados de forma alternada na cadeia
do polímero
~ A - B - A - B - A - B ~
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Copolímeros em Bloco
O copolímero é formado por
sequências de meros iguais de
comprimentos variáveis
~ A - A - B - B - B - A - A ~
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Copolímeros Graftizados ou Enxertados
A cadeia principal do copolímero é formada por um tipo de unidade
repetida, enquanto o outro mero forma a cadeia lateral
(enxertada)
~ A – A – A – A – A – A ~ B B B B B B
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Propriedades e Aplicações dos Termoplásticos e Termorrígidos
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Polipropileno - PP
• Monômero : H2C=CHCH3 Propileno (gás)
• Polímero: -(H2C-CHCH3)n- Polipropileno
• Densidade: 0,90 a 0,92 g/cm3
• Espessura: 0,3mm a 20mm
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Polipropileno - PP• Características:
– Resistência química a ácidos,álcalis,graxas,óleos;– Alta resistência a abrasão;– Peso específico baixo;– Atóxico;– Absorve pouco a umidade;– Baixo custo;– Fácil moldagem e coloração;– Alta resistência a fratura por flexão ou fadiga;– Boa resistência ao impacto acima de 150oC;– Boa estabilidade térmica;– Sensibilidade a agentes de oxidação e a luz UV
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Polipropileno - PP• Aplicações:
– Pára-choques de automóveis– Brinquedos– Recipientes para alimentos– Tubos para cargas de caneta– Peças de interior de automóveis
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Polipropileno - PP
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Poliestireno - PS
• Monômero : H2C=CHC6H5 Estireno (líquido)
• Polímero : -(H2C=CHC6H5)n Poliestireno
• Densidade : 1,04 a 1,07 g/cm3
• Espessura : 0,14mm a 10mm
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Poliestireno - PS• Aplicações:
– PS cristal: amorfo, duro, com brilho e elevado índice de refração. Usado em artigos de baixo custo.
– PS resistente ao calor: difícil processamento. Usado em gabinetes de rádio e TV, grades de ar condicionado, ventiladores e exaustores, eletrodomésticos.
– PS de alto impacto: contém borracha. Usado para gavetas de geladeira e brinquedos.
– PS expandido: é conhecido como isopor. Usado como protetor de equipamentos, isolante térmico, pranchas de flutuação, geladeiras isotérmicas.
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Poliestireno - PS
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Polietileno - PE
• Monômero : H2C-CH2 Etileno (gás)
• Polímero: -(CH2-CH2)n Polietileno
• Densidade : 0,94 a 0,98 g/cm3
• Espessura: 0,3mm a 20mm
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Polietileno - PE• Aplicações:
– Objetos de uso doméstico;– Embalagens;– Revestimento de frigorífico;– Material hospitalar;– Brinquedos;– Peças automobilísticas;– Garrafas flexíveis
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Polietileno - PE
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Poli (cloreto de vinila) - PVC
• Monômero : H2C=CHCl Cloreto de vinila (gás)
• Polímero : -(CH2 – CHCl)n Poli (cloreto de vinila)
• Densidade : 1,4 g/cm3
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Poli (cloreto de vinila) - PVC• Características:
– Resistente à ação de fungos, bactérias, insetos e roedores; – Resistente à maioria dos reagentes químicos; – Bom isolante térmico, elétrico e acústico;– Impermeável a gases e líquidos;– Resistente a intempéries;– Durável;– Não propaga chamas;– Baixo custo
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Poli (cloreto de vinila) - PVC• Aplicações:
– PVC rígido: duro e tenaz. Usado em tubos, carcaças de utensílios domésticos, baterias, instalações elétricas, cartões de crédito, construção civil
– PVC flexível: revestimento de fios e cabos elétricos, cortinas de banheiro, bandejas, cintos, mangueiras de jardim, artigos infláveis, garrafas de água mineral, frascos de cosméticos.
– PVC de alto impacto: utilizado em exteriores como perfis de janelas, pavimentos, revestimentos de fachadas
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Poli(cloreto de vinila) - PVC
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Poli(tetrafluoretileno) - PTFE
• Características:– Boa resistência mecânica, térmica e química;– Fácil reciclabilidade;– Baixo coeficiente de fricção;– Baixa aderência;– Boa resistência ao impacto
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Poli(tetrafluoretileno) - PTFE• Aplicações:
– Garrafas para óles vegetais e produtos de limpeza;– Na forma de fibras(roupas) não amassa e tem lavagem e
secagem rápidas;– Películas cinematográficas;– Fitas magnéticas;– Filmes;– Placas para radiografia;– Carburadores e componentes elétricos de carros
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Poli(tetrafluoretileno) - PTFE
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Poli(metacrilato de metila) - PMMA
• Características: – Semelhante ao vidro;– Conhecido como acrílico;– Propriedades mecânicas boas;– Resistência ao impacto boa;– Resistência a intempéries elevada;– Tranparente
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Polimetacrilato de metila - PMMA
• Aplicações:– Painéis;– Letreiros;– Vidraças;– Fibras ópticas;– Visores;– Lentes;– Vidros de relógio
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Poli(metacrilato de metila) - PMMA
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Policarbonato - PC• Características:
– Semelhante ao vidro (transparência);– Excelente resistência ao impacto;– Excelente propriedades mecânicas;– Boa estabilidade dimensional;– Resistência a intempéries;– Resistência a chama;– Bom isolamento térmico;– Boa usinabilidade
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Policarbonato - PC• Aplicações:
– Compact-Discs(CD´s)– Janelas de segurança;– Óculos de segurança;– Bandejas, jarros de água, tigelas, frascos;– Escudos de proteção;– Aquários;– Garrafas retornáveis;– Visores de máquinas
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Policarbonato - PC
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Copolímero Acrilonitrila-butadieno-estireno - ABS
• Aplicações:– Cartões telefônicos;– Malas de viagem;– Capacetes;– Brinquedos;– Peças automobilísticas
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Acrilonitrila-butadieno-estireno ABS
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Poliamidas - Nylon
• Características:– Boas propriedades mecânicas;– Resistente a abrasivos;– Baixo coeficiente de atrito;– Absorve água e outros líquidos
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Poliamidas - Nylon
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Resinas Fenólicas - Termorrígidos• Laminado Industrial Termofixo , obtido da combinação de
tecidos de algodão ou papéis especiais com resinas do tipo Fenólica. O resultado desta combinação é um produto que pode ser fornecido de várias formas: chapas , tarugos, tubos , peças usinadas e moldadas em geral
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Resinas Fenólicas - Termorrígidos
• Baixo peso específico : 1,3 - 1,4; • Baixo coeficiente de atrito : normal 0,22 / grafitado 0,07; • Resistente a altas temperaturas (até 150oC); • Excelente resistência mecânica; • Baixa absorção de água; • Resistente a óleos e graxas minerais; • Isolante elétrico;• Fácil de ser trabalhado;• Resistente a água do mar; • Resistente a agentes corrosivos (ácidos);• Estabilidade dimensional
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Resinas Fenólicas - Termorrígidos• Aplicações:
– buchas, mancais, polias, guias para laminadores, flanges etc.
– peças frezadas torneadas , plainadas , furadas tais como : engrenagens(modulo 2 - 5 ), anéis de vedação , polias , etc.
– mini-engrenagens, palhetas para bombas de vácuo, etc..– Alongamento para motores;– telefones;– Instalações elétricas
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Resinas Fenólicas - Termorrígidos
Produtos:
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Epoxis - Termorrígidos– Automotiva – Embalagens de bebidas e alimentos (enlatados) – Construção civil (revestimentos de pisos, adesivos) – Naval e Nautico – Eletrodomésticos – Autopeças – Eletroeletrônicos – Manutenção anti-corrosiva – Móveis – Transformadores de distribuição – Buchas Isoladoras, Disjuntores – Transformadores de medição de corrente e potencial
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Epoxis - Termorrígidos
Produtos:
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Poliésteres - Termorrígidos
– Alta resistência mecânica;– Alta resistência elétrica;– Estabilidade dimensional;– Resistência ao UV;– Auto-extinção;– Resistência química;– Resistência a temperatura
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Poliésteres - Termofixos
– Chaveiros, Crachás, Placas Indicativas;– Relógios;– Eletro-eletrônicos;– Automobilístico;– Móveis escolares;– Capacetes
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Como se Faz um Polímero ?
• A reação química que conduz à formação de polímeros chama-se polimerização.
• As reações de polimerização foram divididas, a princípio, em dois grupos conhecidos como polimerização por condensação e por adição.
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Polimerização por Condensação
• Ocorre a eliminação de uma pequena molécula (por exemplo, H2O, HCl, etc.).
• Forma polímeros cujas unidades repetitivas possuem um número de átomos menor que os monômeros de partida.
• As policondensações seguem o mecanismo de reação em etapas, e termina quando um dos reagentes é completamente consumido.
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Polimerização por Adição
• As reações de adição são aquelas que formam polímeros com unidades repetitivas de fórmula molecular idêntica aos monômeros.
• Quase todas as poliadições envolvem um mecanismo em cadeia.
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Polimerização em Etapas
• Reações sem distinção quanto à taxa e natureza da iniciação, propagação e terminação.
• Crescimento aleatório das cadeias
• altos graus de conversão necessários para se obter altos graus de polimerização.
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Polimerização em Cadeia
• O centro ativo é uma insaturação e não há formação de subprodutos.
• Tipos: radicalar, catiônica e aniônica.
• crescimento rápido das cadeias com altos graus de conversão.
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Polimerização por Etapa(“condensação”)
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Polimerização por Etapa(“condensação”)
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Polimerização por Etapa(“condensação”)
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Polimerização em Etapas
• Fatores importantes:
– Temperatura e tempo de reação– Adição de catalisador– Esteoquimetria– Funcionalidade dos monômeros
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Polimerização em Etapas
• Maneiras de se terminar uma polimerização em etapas:
– Adição não estequiométrica dos reagentes.– Adição de um reagente monofuncional.– Redução da temperatura.
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Polimerização Vinílica em Cadeia
(adição - radicais livres)Iniciadores :
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Polimerização Vinílica em Cadeia
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Polimerização Vinílica em Cadeia
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Polimerização Vinílica em Cadeia
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Polimerização Vinílica em Cadeia
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Polimerização Vinílica em Cadeia
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Polimerização Vinílica em Cadeia
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Polimerização Vinílica Ziegler-Natta
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Polimerização Vinílica Ziegler-Natta
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Polimerização Vinílica Ziegler-Natta
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Polimerização Vinílica Ziegler-Natta
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Compostos Vinílicos
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Polimerização Vinílica Ziegler-Natta
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Polimerização Vinílica Ziegler-Natta
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Polimerização Vinílica Ziegler-Natta
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Polimerização Vinílica Ziegler-Natta
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Polimerização Vinílica Ziegler-Natta
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Polimerização Vinílica Ziegler-Natta
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Características próprias das Macromoléculas
Emaranhamento de cadeias
Grande somatória de forças intermoleculares
Baixa velocidade de deslocamento
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Distribuição de Massa Molar
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Distribuição de Massa Molar
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Polímeros Não Lineares Cadeias ramificadas Cadeias
entrecruzadas
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Polímeros Não Lineares Cadeias micelares Dendrímeros
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Vulcanização: Um exemplo de reticulação de polímeros
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A Transição Vítrea
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A Transição Vítrea
![Page 91: Polímeros Química Geral](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012911/56814cb2550346895db9b937/html5/thumbnails/91.jpg)
Cristalinidade em Polímeros
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Cristalinidade em Polímeros
![Page 93: Polímeros Química Geral](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012911/56814cb2550346895db9b937/html5/thumbnails/93.jpg)
Cristalinidade em Polímeros
![Page 94: Polímeros Química Geral](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012911/56814cb2550346895db9b937/html5/thumbnails/94.jpg)
Cristalinidade em Polímeros
![Page 95: Polímeros Química Geral](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012911/56814cb2550346895db9b937/html5/thumbnails/95.jpg)
Cristalinidade em Polímeros
![Page 96: Polímeros Química Geral](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012911/56814cb2550346895db9b937/html5/thumbnails/96.jpg)
Cristalinidade em Polímeros
![Page 97: Polímeros Química Geral](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012911/56814cb2550346895db9b937/html5/thumbnails/97.jpg)
Taticidade
![Page 98: Polímeros Química Geral](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012911/56814cb2550346895db9b937/html5/thumbnails/98.jpg)
Taticidade
![Page 99: Polímeros Química Geral](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012911/56814cb2550346895db9b937/html5/thumbnails/99.jpg)
Fibras
![Page 100: Polímeros Química Geral](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012911/56814cb2550346895db9b937/html5/thumbnails/100.jpg)
Elastômeros Termoplásticos
• Ionômeros
![Page 101: Polímeros Química Geral](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012911/56814cb2550346895db9b937/html5/thumbnails/101.jpg)
Elastômeros Termoplásticos
• Copolímeros Bloco
![Page 102: Polímeros Química Geral](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012911/56814cb2550346895db9b937/html5/thumbnails/102.jpg)
Elastômeros Termoplásticos