polímeros -...
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Polímeros 1
São macromoléculas constituídas de unidades repetitivas, ligadas através de ligações covalentes.
• Classificação quanto a natureza • Naturais (Madeira, borracha, proteínas) • Sintéticos PVC, poliestireno, polipropileno
Aula 10. Química de Polímeros. Profa. Adélia
Celulose
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Plásticos
� Os plást icos são mater ia is orgânicos pol iméricos s intét icos, de const i tu ição macrocelular, dotada de grande maleabilidade, facilmente transformável mediante o emprego de calor e pressão, e que serve de matéria-prima para a fabricação dos mais variados objetos.
� A matéria-prima dos plásticos geralmente é o petróleo. Este é formado por uma complexa mistura de compostos.
Aula 10. Química de Polímeros. Profa. Adélia
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Exemplos de fontes de monômeros para obtenção de alguns polímeros sintéticos
Aula 1: Introdução
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Características dos Polímeros
• São moléculas orgânicas longas, compostas por repetição de monômeros.
Monômero
Polímero
• São moldáveis por processos de compressão, transferência, injeção de ar e extrusão, sempre aplicando calor e pressão, juntos ou independentemente
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Classificação Estrutural 5
Linear
Ramificada
Reticulada (ligações cruzadas)
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C C C C C C H H H H H H
H H H H H H
Polietileno (PE)
Cl Cl Cl C C C C C C
H H H
H H H H H H
Poli (cloreto de vinila) (PVC) Polipropileno (PP)
H H
H H H H C C C C C C
CH3
H H
CH3 CH3 H
Polímeros Lineraes
Etileno
C C H H
H H C C
H H
H H C C
H H
H H C C
H H
H H
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Aula 1: Introdução 7
Polietileno de Alta Densidade (HDPE
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Aula 1: Introdução 8
Polietileno de Baixa Densidade (LDPE
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Aula 1: Introdução 9
Fenolformaldeído (PF)
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Polímeros lineares: as unidades são unidas em cadeias únicas. Ex. PVC, náilon
Polímeros ramificados: contêm cadeias laterais conectadas às principais.
Polímeros com ligações cruzadas; São polímeros onde as cadeias adjacentes estão unidas umas às out ras at ravés de l igações covalentes.
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Polímeros em rede: São polímeros que possuem muitas ligações cruzadas formando redes
tridimensionais. Ex. epóxi.
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Classificação quanto a rigidez
Termoplást icos: são po l ímeros 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)
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.
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Elastômeros
Aula 1: Introdução
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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.
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enxofre
Vulcanização Formação de ligações cruzadas através de ligações químicas.
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Direção do aumento da resistência mecânica
Ramificada Ligações Cruzadas Rede Linear
Ligações secundárias
Estrutura molecular e resistência mecânica de polímeros
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Deformação
Tens
ão (M
Pa)
Plástico
Elastômero
Frágil
Propriedades mecânicas de polímeros
Tensão x Deformação
Limite de resistência à tração
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Propriedades mecânicas de polímeros
Tensão x Deformação
Deformação
Tens
ão
Limite de resistência à tração
Limite de escoamento
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Propriedades mecânicas de polímeros
Temperatura x Deformação
Tens
ão (M
Pa)
Deformação
PMMA
↑temperatura ↓ resistência ↑temperatura ↑ alongamento
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Plásticos Quimicamente inertes, mecanicamente resistentes,
isolantes, transparentes, translúcidos ou opacos, etc...
Revestimentos, brinquedos, lentes, vedações, engrenagens, isolantes, garrafas, etc...
Aplicações de polímeros
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Elastômeros
Aplicações de polímeros
Elásticos...
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Aplicações de polímeros lineraes
� As cadeias lineares agrupam-se paralelamente, o que possibilita uma grande interação intermolecular, originando um material rígido de alta densidade, utilizado na fabricação de garrafas, brinquedos e outros objetos.
� Polietileno é o mais usado. Sua sigla técnica é PEAD ou HDPE e sua identificação em processos de reciclagem é dada pelo símbolo
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Aplicações de polímeros ramificados
� As ramificações das cadeias dificultam as interações, originando um material macio e flexível, conhecido por polietileno de baixa densidade. Sua sigla é PEBD ou LDPE e sua identificação em processos de reciclagem é dada pelo símbolo
� É utilizado para produzir sacos plásticos, � revestimento de fios e embalagens maleáveis.
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Polipropileno (PP) 23
É obtido pela polimerização do propeno (propileno). Seu símbolo de reciclagem é:
É utilizado para produzir objetos moldados, fibras para roupas, cordas, tapetes, material selante, bandejas, prateleiras e pára-choques de automóveis, dentre outros.
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Poliestireno (PS) É obtido pela adição sucessiva de vinilbenzeno (estireno). Seu
símbolo de reciclagem é:
• É usado na produção de objetos moldáveis, como pratos, copos, xícaras, seringas, material de laboratório e outros materiais rígidos transparentes.
• Quando sofre expansão provocada por gases, origina um material conhecido por isopor, que é utilizado como isolante térmico, acústico e elétrico.
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Policloreto de vinila (PVC)
� Esse polímero é obtido a partir de sucessivas adições do cloreto de vinila (cloroeteno)
A massa molar do policloreto de vinila pode atingir 1500000 g/mol, e costuma-se utilizá-lo para produzir tubulações, discos fonográficos, pisos e capas de chuva.
O couro sintético, que imita e substitui o couro de origem animal, é o policloreto de vinila misturado com corantes e outras substâncias que aumentam sua elasticidade.
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Policloreto de vinila (PVC)
� Uma de suas principais características é o fato de que ele evita a propagação de chamas, sendo usado como isolante elétrico. Seu símbolo de reciclagem é:
• O PVC é o único material plástico que não é totalmente originário do petróleo. Ele contém, em peso, 57% de cloro, um derivado do cloreto de sódio (sal de cozinha), e 43% de eteno, derivado do petróleo. Portanto, a principal matéria-prima do PVC é o sal marinho, um recurso natural renovável e disponível em abundância na natureza.
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� É o produto da polimerização do tetrafluoreteno ou tetrafluoretileno. Seu símbolo de reciclagem é:
• O tefion é um polímero excepcionalmente inerte, não-combustível e bastante resistente. É usado para produzir fitas de vedação, revestimentos antiaderentes de panelas e frigideiras, isolante elétrico, canos e equipamentos para a indústria química (válvulas e registros), dentre outros.
Teflon (PTFE)
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Poliacrilonitrila
� É o produto obtido pela polimerização do acrilonitrila ou cianeto de vinila. Não é utilizado em processos de reciclagem. Podem sofrer processos de fiação.
Esse é um dos poucos polímeros que podem ser obtidos em solução aquosa. Se o poliacrilonitrila for adicionado a um solvente apropriado, ele pode ser estirado facilmente, permitindo a obtenção de fibras comercializadas com o nome de orlon ou acrilon.
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Poliacetato de vinila (PVA)
� É o produto obtido pela polimerização do acetato de vinila:
• Grande parte do PVA produzido atualmente é utilizada para a produção de tintas, adesivos e goma de mascar.
• Seu símbolo de reciclagem é:
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Polimeta-acrilato de metila (PMMA) � É o produto da polimerização do meta-acrilato de metila:
Na produção faz-se com que a reação ocorra a formação de uma massa pastosa, a qual é derramada em um molde ou entre duas lâminas verticais de vidro, onde ocorre o fim da polimerização. As peças são incolores, apresentando grande transparência, por isso, esse polímero é utilizado para produzir lentes de contato, painéis transparentes, lanternas de carro, painéis de propaganda, semáforos etc.
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Poliacetileno
� É o primeiro polímero condutor de corrente elétrica. Tem baixa densidade, "não enferruja" e pode formar lâminas finas.
� A capacidade de condução elétrica se deve à presença de duplas ligações alternadas em sua estrutura, o que permite que os elétrons fiquem deslocalizados ao longo da cadeia.
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Borrachas sintéticas � As matérias-primas mais comuns para a produção de
borrachas sintéticas são:
Suas polimerizações podem ser representadas por:
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Borrachas sintéticas � As bo r rachas s in té t i cas , quando
comparadas às naturais, são mais resistentes às variações de temperatura e ao ataque de produtos químicos, sendo utilizadas para a produção de mangueiras, correias e artigos para vedação.
� Existem outros tipos de borrachas sintéticas formadas pela adição de dois tipos diferentes de monômeros. Essas borrachas são classificadas como copolímeros.
� Copolímeros são polímeros formados por mais de um tipo de monômero.
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Borrachas sintéticas
A mais importante dessas borrachas é formada pela copolimerização do eritreno com o estireno, que é conhecida pelas siglas GRS (government rubber styrene) ou SBR (styrene butadiene rubber), cuja principal aplicação é a fabricação de pneus.