UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCOCENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCIÊNCIAS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA DISCIPLINA: MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MATERIAIS POLIMÉRICOS Prof. Magda Vieira ROTEIRO INTRODUÇÃO AOS POLÍMEROS CLASSIFICAÇÃO FATORES QUE INFLUENCIAM AS PROPRIEDADES DOS POLÍMEROS COMPORTAMENTO MECÂNICO COMPORTAMENTO TÉRMICO PROCESSAMENTO APLICAÇÕES INTRODUÇÃO Por que estudar Polímeros? Nós os vestimos, Usamos para embalar nossos alimentos, Usamos em nossos meios de transporte, Usamos em nossos meios de comunicações, etc. Onde os polímeros são usados? APLICAÇÃO Embalagens, tintas, pneus, utensílios domésticos, calçados, construção civil, materiais médico- hospitalares, etc.... INTRODUÇÃO O QUE SÃO POLÍMEROS? Materiais orgânicos ou inorgânicos, naturais ou sintéticos, de alto peso molecular, cuja estrutura molecular consiste na repetição de pequenas unidade, chamadas meros que compõem as macromoléculas. Poli (muitos) + mero A palavra polímero: poly + mer (muitas partes) vem do Grego e foi criada por Berzelius, em 1832, para designar compostos de pesos moleculares múltiplos Monômeros são micromoléculas, são compostos químicos suscetíveis de reagir para formar polímeros, a reação química que conduz à formação de polímeros é a polimerização. O peso molecular se encontra entre 10 4 e 10 6 , todos os polímeros mostram longos segmentos moleculares, de dimensões entre 100 e 100.000 A o , os quais propiciam enlaçamentos e emaranhamentos (“entanglements”) Os polímeros de baixo peso molecular são denominados oligômeros (poucas partes), são geralmente produtos viscosos, de peso molecular da ordem de 10 3 . ALGUMAS DEFINIÇÕES INTRODUÇÃO COMO SÃO PRODUZIDOS OS POLÍMEROS? MONÔMEROS DÍMEROS TRÍMERO TETRÂMERO . . . POLÍMERO MONÔMEROS SÃO MOLÉCULAS SIMPLES QUE DÃO ORIGEM AO POLÍMERO DEVEM SER BIFUNCIONAIS INTRODUÇÃO Formação do Polímero: As moléculas menores se ligam, como blocos, para formarem os polímeros. Polímero formado pela ligação de monômeros iguais ao que foi visto anteriormente. ESTIRENO POLIESTIRENO PESO MOLECULAR Representação de uma única cadeia de polímeros O peso molecular se encontra entre 10 4 e 10 6 , todos os polímeros mostram longos segmentos moleculares, de dimensões entre 100 e 100.000 A o , os quais propiciam enlaçamentos e emaranhamentos (“entanglements”) Os polímeros de baixo peso molecular são denominados oligômeros (poucas partes), são geralmente produtos viscosos, de peso molecular da ordem de 10 3 . PESO MOLECULAR O peso molecular médio e a distribuição do peso molecular são parâmetros importantes, pois influenciam: Propriedades mecânicas Propriedades térmicas Solubilidade Reologia Outras propriedades de um polímero Qual a importância de se determinar o peso molecular dos polímeros? PESO MOLECULAR Peso molecular médio pelo peso, : Obtido pela fração em peso das moléculas que se encontram dentro das várias faixas de tamanho i w p M Onde: Peso molecular médio da faixa de tamanhos i i M Fração em peso das moléculas dentro da faixa de tamanhos correspondente PESO MOLECULAR Grau de Polimerização, n Corresponde ao número médio de unidades estruturais (meros) existentes nas macromoléculas Grau de polimerização pelo número de molécula: Grau de polimerização pelo peso de molécula: Onde: representa o peso molecular do mero m PESO MOLECULAR REPRESENTAÇÃO DO PESOS MOLECULARES MÉDIOS PESO MOLECULAR FONTE: MANO & MENDES,2004. VARIAÇÃO DA RESISTÊNCIA MECÂNICA DOS POLÍMEROS EM FUNÇAO DO PESO O que difere os polímeros de outros compostos orgânicos de baixa massa molar: é o tamanho e o caráter flexível de suas cadeias, propiciando o aparecimento de um campo de forças intermoleculares que dá origem às características inerentes aos sistemas poliméricos POLÍMEROS: PARTICULARIDES LIGAÇÕES INTRA E INTERMOLECULAR INTRAMOLECULAR COVALENTE (a) (b) Van der Waals Ligações de Hidrogênio INTERMOLECULARES FUNCIONALIDADE 17 A funcionalidade de uma molécula é o número de pontos reativo (passível de reação em condições favoráveis) presentes nessa molécula. Para que uma molécula de baixo peso molecular produza polímero é necessário que a funcionalidade seja pelo menos: IGUAL A DOIS Os monômeros precisam ser pelo menos bifuncionais Moléculas polifuncionais produzem uma rede tridimensional A bifuncionalidade é atingida por: DUPLA LIGAÇÃO REATIVA OU DOIS RADICAIS FUNCIONAIS REATIVO FUNCIONALIDADE 18 É o número de pontos reativos presentes na molécula. f=1 molécula monofuncional formação de molécula pequena f > 2 molécula bifuncional Obtenção de Polímero f > 3 molécula polifuncional produzem uma rede tridimensional (Termorrígido) LIGAÇÕES EM POLÍMEROS 19 Ligações moleculares primárias Cadeia polimérica – é uma macromolécula formada a partir de unidades de repetição ( Meros), ligadas por ligações primárias fortes chamadas de intramoleculares. Ligações Covalente – mais comum nos polímeros. Ligações moleculares secundárias e intermolecular São forças moleculares fracas que atuam entre seguimentos de cadeia poliméricas. Forças de Van Der Waals i) Interação dipolo-dipolo ii) Interação de dipolo-dipolo induzido iii) Forças de dispersão Ligações de Hidrogênio LIGAÇÕES EM POLÍMEROS 20 Polipropileno CH 2 CH 2 n Polietileno PVC PET Celulose Poli(tetrafluoretileno) Teflon® CLASSIFICAÇÃO DOS POLÍMEROS TABELA1- CLASSIFICAÇÃO GERAL DOS POLÍMEROS CRITÉRIO CLASSE DO POLÍMERO ORIGEM DO POLÍMERO natural / sintético Nº DE MONÔMEROS homopolímero/ copolímero MÉTODO DE PREPARAÇÃO Polímero de: adição/ condensação/radicalar ESTRUTURA QUÍMICA DA CADEIA Poli-hidrocarboneto/ Poliamida/Poliéster/etc ENCADEAMENTO DA CADEIA cabeça-cauda/ cabeça-cabeça/ cauda-cauda CONFIGURAÇÃO DOS ÁTOMOS DA CADEIA Seqüência cis/trans TATICIDADE DA CADEIA Isotático/ sindiotático/ atático FUSIBILIDADE E/OU SOLUBILIDADE Termoplástico/Termogído COMPORTAMENTO MECÂNICO Borracha ou elastômero/plástico/fibra CLASSIFICAÇÃO DOS POLÍMEROS Características da estrutura Molecular Tamanho Forma Estrutura Química Linear Ramificada Com ligações cruzadas Estados isoméricos Estereoisômeros Em rede Isômeros geométricos Isotático Sindiotático Atático cis trans Os polímeros podem ser inicialmente classificados em homopolímeros e copolímeros ► Homopolímeros quando são provenientes de uma única unidade repetitiva monomérica ► Copolímeros quando possuem duas ou mais unidades repetitivas monoméricas diferentes, ou seja, são obtidos usando dois ou mais co-monômeros CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO Nº DE MEROS Número de meros * Homopolímero – só um tipo de mero * Copolímero – dois ou mais meros ► Copolímero aleatório ► Copolímero por enxerto ► Copolímero alternado ► Copolímero em bloco CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO Nº DE MEROS CLASSIFICAÇÃO DOS POLÍMEROS Polímeros lineares Polímeros ramificados Polímeros com ligações cruzadas Polímeros em rede – Crosslinking Forma da cadeia polimérica CLASSIFICAÇÃO QUANTO À CADEIA ESTRUTURA DAS CADEIAS POLIMÉRICAS FONTE: CALISTER,2002. 28 • Polímeros lineares: são aqueles em que as unidades mero estão unidas ponta a ponta em cadeias únicas. - cadeias flexíveis - grande quantidade de ligações de Van der Waals - PE, PVC, PS, Nylon Estrutura molecular: ESTRUTURA DAS CADEIAS POLIMÉRICAS • Polímeros ramificados: as cadeias ramificações laterais estão conectadas às cadeias principais. - as ramificações resultam de reações que ocorrem durante a síntese do polímero - diminuição da densidade ESTRUTURA DAS CADEIAS POLIMÉRICAS • Polímeros com ligações cruzadas: cadeias adjacentes unidas umas as outras em várias posições por ligações covalentes. - as ligações cruzadas podem surgir durante a síntese do polímero ou através de reação química não reversível - borrachas ESTRUTURA DAS CADEIAS POLIMÉRICAS 31 • Polímeros em rede: unidades meros com três ligações covalentes ativas formam redes tridimensionais. - propriedades mecânicas e térmicas distintas - materiais epóxi ESTRUTURA DAS CADEIAS POLIMÉRICAS RAMIFICAÇÕES Cadeias lineares e regulares podem empacotar de forma regular e tridimensional, formando uma fase cristalina enquanto a parte que permanece emaranhada compõe a fase amorfa. Ramificações afetam profundamente as propriedades dos polímeros. Um polímero muito ramificado não consegue empacotar de forma regular devido ao fato das ramificações não terem tamanho nem periodicidade definidas. Cadeias pouco ramificadas ainda podem apresentar fases cristalinas mas seu grau de cristalinidade é menor do que o de uma cadeia linear. Alguns monômeros (estruturas y – trifuncional ou X – tetrafuncional) geram estruturas fortemente ramificadas logo no início da polimerização formando uma rede já que as moléculas X e Y podem reagir entre si formando ligações covalentes. Redes também podem ser obtidas fazendo reagir cadeias lineares – este processo chama-se reticulação ou vulcanização (por enxofre), fundamental na obtenção de elastômeros. RAMIFICAÇÕES ISOMERISMO EM POLÍMEROS Quando um monômero assimétrico é polimerizado, surge uma grande variedade de microestruturas que consistem de vários isômeros geométricos e estéreoespecíficos. Os isômeros mais importantes são: SEQÜENCIAIS ESTÉRICOS ESTRUTURAIS. Configuração da cadeia polimérica: • Conformação das cadeias: tipo de ligação entre os monômeros. Cabeça- Cauda Cabeça-Cabeça CONFIGURAÇÃO DA CADEIA: Isomerismo Sequencial CABEÇA-CAUDA CABEÇA-CABEÇA MERO CONFIGURAÇÃO DA CADEIA: Isomerismo Sequencial Renate M. R. Wellen Se o grupo X estiver meso ao grupo X precedente (isto é, no mesmo lado da cadeia na sua forma estendida) o polímero é dito isotático. Se o grupo X estiver racêmico ao grupo X precedente (em lados opostos da cadeia na sua forma estendida) o polímero é dito sindiotático. Se não houver adição em direção preferencial tem-se um polímero atático. Isomerismo Estérico: TATICIDADE Renate M. R. Wellen Estereoisomerismo – A polimerização de monômeros vinílicos do tipo CH 2 =CHX onde X pode ser um halogênio (F.Cl, Br, I) alquila ou outro radical que não o hidrogênio gera microestruturas descritas em temos de taticidade pois possui carbono assimétrico. O substituinte X localizado a cada segundo átomo de carbono da cadeia tem dois arranjos extremos possíveis relativos à cadeia e ao próximo grupamento X. Isomerismo Estérico: TATICIDADE 39 • Taticidade: forma com que os grupos funcionais estão dispostos na molécula. Isotático: grupos laterais são dispostos de um mesmo plano definido pelos átomos da cadeia principal. Isomerismo Estérico: TATICIDADE 40 • Sindiotático: grupos laterais são dispostos de maneira alternada, para cima e para baixo, com relação ao plano a cadeia principal. TATICIDADE 41 • Atático: não há regularidade nesta disposição. TATICIDADE Isótatica Sindiotática Atática Ph Ph Ph Ph Ph Ph Ph Ph Ph Ph Ph Ph Ph Ph Ph Ph Ph Ph Ph Ph Ph Ph Ph TATICIDADE ISOMERISMO ESTRUTURAL OU GEOMÉTRICO Configuração cis Configuração trans ISOMERISMO CIS-TRANS Cis-butadieno Trans-butadieno POLIMERIZAÇÃO POR ADIÇÃO Três mecanismos simultâneos e independentes. Polímero e monômero convivem logo no início da polimerização. Só carbono e hidrogênio na cadeia principal. 1. INICIAÇÃO R Iniciador •R + POLIMERIZAÇÃO POR ADIÇÃO R + 2. PROPAGAÇÃO Crescimento linear da molécula à medida que unidades do monômero se fixam umas às outras em sucessão para produzir a molécula da cadeia. POLIMERIZAÇÃO POR ADIÇÃO 3. TERMINAÇÃO POLIETILENO - PE 3.1 – As extremidades ativas de duas cadeias se ligam. 3.2 - Uma extremidade reativa reage com um iniciador. POLIMERIZAÇÃO POR CONDENSAÇÃO Reações químicas intermoleculares que normalmente envolvem mais de um tipo de monômero e um só mecanismo de polimerização. Geralmente, existe um subproduto de pequeno peso molecular, como a água, que é eliminado. Reação de equilíbrio. Monômero desaparece no início e polímero só é formado no final da reação. Em fases intermediárias tem-se os oligômeros (4-10 unidades repetidas). Tem-se heteroátomos (O, N, ..) na cadeia principal. POLIÉSTER POLIMERIZAÇÃO POR CONDENSAÇÃO MÉTODO DE PREPARAÇÃO ESTRUTURA QUÍMICA DA CADEIA DEPENDE DO GRUPO FUNCIONAL A QUE PERNTENCE O MONÔMERO Poliésteres Poliéteres Siliconas Aminoplásticos Poliuretanos Poliamidas Derivados da celulose Polímeros Clorados Analisa-se o polímero através da estrutura química do seu mero. Duas subdivisões são possíveis: • Polímeros de cadeia carbônica; • Polímeros de cadeia heterogênea. Polímeros de cadeia carbônica a. Poliolefinas Polímeros originários de monômeros de hidrocarboneto alifático insaturado, contendo dupla ligação carbono-carbono reativa. Exemplos: polietileno (de baixa e alta densidade), polipropileno, polibuteno e poliisobutileno. ESTRUTURA QUÍMICA DA CADEIA b. Polímeros de dienos Duplas ligações carbono-carbono reativas geram cadeias poliméricas flexíveis, com uma dupla ligação residual passível de reação posterior. Exemplos: polibutadieno, policloropreno, borracha nitrílica, borracha natural. c. Polímeros estirênicos Polímeros derivados do estireno. Exemplos: poliestireno (largamente empregado pelo baixo custo, facilidade de processamento e boas propriedades mecânicas), borracha sintética SBR, copolímeros envolvendo o estireno. ESTRUTURA QUÍMICA DA CADEIA d. Polímeros clorados Boas propriedades mecânicas geradas pelas altas forças intermoleculares devido à polaridade do átomo de cloro; O mais importante polímero desta classe é o poli(cloreto de vinila). Exemplos: policloreto de vinilideno (PVDC), copolímeros de PVC (cloreto de vinila- acetato de vinila, cloreto de vinila-acrilonitrila). ESTRUTURA QUÍMICA DA CADEIA 53 e. Polímeros fluorados O politetrafluoroetileno (PTFE) é o polímero fluorado com características de alta estabilidade térmica, baixo coeficiente de atrito e inércia química. Exemplos: policlorotrifluoroetileno, polifluoreto de vinila, polifluoreto de vinilideno. f. Polímeros acrílicos Polímeros derivados do ácido acrílico CH 2 =CH-CO-OH e metacrílico CH 2 =C(CH 3 )-CO- OH; O principal polímero desta classe e o polimetilmetacrilato (PMMA). ESTRUTURA QUÍMICA DA CADEIA g. Polivinil ésteres Poliacetato de vinila pertence a esta classe, sendo muito utilizado na forma de emulsões aquosas para confecção de tintas. h. Poli(fenol-formaldeído) Obtidas a partir da policondensação de fenol com formaldeído gerando a resina baquelite. ESTRUTURA QUÍMICA DA CADEIA a. Poliéteres Presença da ligação éter C-O-C na cadeia principal. Exemplos: poliformaldeído, resina époxi. b. Poliésteres Presença da ligação éster -CO-O-; Pode gerar cadeias saturadas (termoplásticos de engenharia) ou insaturadas (termofixos). Exemplos: polietileno tereftalato, poliésteres insaturados reforçados com fibra de vidro. ESTRUTURA QUÍMICA DA CADEIA c. Policarbonato Presença da ligação éster O-CO-O- sendo normalmente aromáticos com cadeias lineares. Exemplo: policarbonato. d. Poliamidas A ligação característica é –NH-CO subdividindo-se em produtos naturais (ex: proteínas, lã, seda) e sintéticos (ex: nylon 6; 6,6; 6,10; 11; 12). ESTRUTURA QUÍMICA DA CADEIA e. Poliuretanos A ligação característica é –NH-CO-O; Esses polímeros podem se apresentar na forma de um termoplástico, termofixo, elastômero ou fibra, na forma expandida ou não. f. Aminoplásticos Polímeros derivados de materiais iniciais do tipo aminas –C-NH 2 . Exemplos: ureia-formaldeído (synteko) e melanina-formaldeído (fórmica). g. Derivados de celulose ESTRUTURA QUÍMICA DA CADEIA h. Siliconas Apresenta a ligação –Si-O formando a cadeia principal. Exemplo: silicone. COMPORTAMENTO MECÂNICO A- polímero frágil; B – plástico e C - elatômero. PLÁSTICOS PLÁSTICO TERMOPLÁSTICO TERMORÍGIDO Plásticos são materiais poliméricos sólidos na temperatura ambiente. • Os polímeros podem ser classificados em: TERMOPLÁSTICOS e TERMOFIXOS. • Os TERMOPLÁSTICOS amolecem quando são aquecidos (e por fim se liquefazem) e endurecem quando são resfriados.Possuem cadeias flexíveis e entrelaçadas ou emaranhadas. • Os TERMOFIXOS OU TERMORRÍGIDOS se tornam permanentemente duros quando submetidos a aplicação de calor e não amolecem com o aquecimento subseqüente. CARACTERÍSTICAS DE FUSIBILIDADE SÃO RECICLÁVEIS NÃO SÃO RECICLÁVEIS TERMOPLÁSTICOS A medida que a temperatura aumenta as forças de ligação secundárias são diminuídas, de modo que o movimento relativo de cadeias adjacentes é facilitado. Degradação – ocorre quando vibrações moleculares se tornam violentas o suficiente para quebrar as ligações covalentes principais. TERMOFIXOS Mesmo com o aumento da temperatura, as ligações cruzadas covalentes entre as cadeias adjacentes resistem aos movimentos vibracionais e rotacionais da cadeia. Degradação - somente em temperaturas excessivas essas ligações serão rompidas. CARACTERÍSTICAS DE FUSIBILIDADE: ESCALA MOLECULAR TERMOPLÁSTICOS Relativamente moles e dúcteis. A maioria dos polímeros lineares e aqueles que possuem algumas estruturas ramificadas com cadeias flexíveis. TERMOFIXOS Geralmente mais duros, mais fortes e mais frágeis do que os termoplásticos. A maioria dos polímeros com ligações cruzadas e em rede. MAIS CARACTERÍSTICAS TERMOPLÁSTICOS Polietileno (PE) Poliestireno (PS) Polipropileno (PP) Nylon Teflon PET PVC TERMOFIXOS Epóxis Fenólicos Poliésteres Poliuretanas Fenol-formaldeído Uréia-formaldeído EXEMPLOS ELASTÔMEROS São polímeros que, à temperatura ambiente, podem ser deformados repetidamente a pelo menos duas vezes o seu comprimento original. Retirado o esforço, deve voltar rapidamente ao tamanho original. Elastômeros podem ser termoplásticos ou terem cadeias frouxamente reticuladas. BORRACHAS São elastômeros; Estas podem ser naturais ou sintéticas. A borracha crua é aquela que ainda não sofreu processo de vulcanização, ou seja, nesta fase é termoplástica. Vulcanização é um processo químico onde ligações cruzadas são promovidas por enxofre. FIBRAS São termoplásticos ORIENTADOS na direção principal das cadeias poliméricas posicionadas paralelas ao sentido longitudinal (eixo maior). Uma fibra deve satisfazer a condição geométrica do comprimento ser no mínimo 100 vezes maior do que o diâmetro, ou seja L/D>100. Como as cadeias das fibras estão orientadas e alinhadas, estas exibem comportamento frágil e apresentam elevada resistência e módulo elástico. ROTAÇÃO DA LIGAÇÃO s Carbono sp 3 è ângulo de 109 o 28’ Ligação química entre três átomos de carbono pode girar livremente, desde que respeite o ângulo de 109 o 28’ CRISTALINIDADE Arranjo de cadeias moleculares em uma cadeia unitária para o polietileno “ EMAPACOTAMETNO DE CADEIAS DE MODO ORGANIZADO A PRODUZIR UMA MATRIZ ATÔMICA ORGANIZADA” DOMÍNIOS CRISTALINOS CRISTALITOS FONTE: CALISTER,2002. CRISTALINIDADE Cadeias poliméricas Região Amorfa Região Cristalina REPRESENTAÇÃO DE DOMÍNIOS CRISTALINOS EM POLÍMEROS MODELO DA MICELA FRANJADA - Os polímeros semicristalinos são compostos por duas fases: cristalitos pequenos e dispersos em um matriz amorfa. - Os cristalitos são segmentos moleculares de diferentes cadeias que estão alinhados paralelamente numa ordem tridimensional. -Limitações: • Não explicava o dobramento de cadeias; • Agregados cristalinos maiores (esferulitos) - OBS.: A participação de uma cadeia ema mais de uma micela, corresponde ao fator de coesão responsável pela resistência meânica do material. MODELO DAS CADEIAS DOBRADAS OU LAMELAS -Obtidas a partir do resfriamento de soluções diluídas; - Podem ser vistos por microscopia eletrônica, como placas finas; - O comprimento das cadeias (10 3 a 10 5 ) é muito maior do que a espessura das lamelas (10 2 ), logo conclui-se que as moléculas devem estar dobradas sobre si mesmas. IMPERFEIÇÕES EM PLANOS DE DOBRAMENTO SUPERPOSIÇÃO DE LAMELAS SUPERPOSIÇÃO DE LAMELAS SUPERPOSIÇÃO DE LAMELAS SUPERPOSIÇÃO DE LAMELAS CRISTALIZAÇÃO ESFERULÍTICA CRISTALIZAÇÃO ESFERULÍTICA CRISTALIZAÇÃO FIBRILAR ETAPAS DE CRISTALIZAÇÃO Cristalização ocorre em duas etapas dependentes do tempo e temperatura: 1- Nucleação: formação dos sítios de início do processo de formação das lamelas (cristalitos) 2- Crescimento dos cristais • Dobramento de moléculas •Cristalitos Esferulitos Sempre há mistura de fração amorfa com cristalina (não existe polímero 100% cristalino) ! CINÉTICA DE CRISTALIZAÇÃO T > Tm cristal está fundido Tg < T < T condição favorável de cristalização • Cadeias tem mobilidade para formar os cristais • Condição termodinâmica é favorável à formação dos cristais T < Tg cadeias não tem mobilidade suficiente para formar os cristais taxa de resfriamento durante a solidificação: tempo é necessário para as cadeias se moverem e se alinharem em uma estrutura cristalina; O grau de cristalinidade é definido por: complexidade do mero: quanto mais complexo o mero, menos cristalino o polímero; configuração da cadeia: polímero lineares cristalizam com facilidade, ramificações inibem a cristalização, polímeros em rede são quase totalmente amorfos e são possíveis vários graus de cristalinidade para polímeros com ligações cruzadas. copolimerização: se os meros se arranjam mais regularmente, são mais fáceis de cristalizar. Ex: Copolímeros em bloco e alternados cristalizam mais facilmente que os aleatórios ou por enxerto. CRISTALINIDADE EM POLÍMEROS FATORES QUE INFLUENCIAM AS PROPRIEDADES DOS POLÍMEROS TIPOS DE ÁTOMOS PRESENTES NAS CADEIAS DISPOSIÇÃO DOS ÁTOMOS NA CADEIA PRESENÇA DE GRUPAMENTOS LATERAIS TIPOS DE GRUPAMENTOS TATICIDADE ENCADEAMENTO DA CADEIA PESO MOLECULAR CRISTALINIDADE CRISTALINIDADE C R I S T A L I N I D A D E D E N S I D A D E R E S I S T Ê N C I A E R I G I D E Z FATORES QUE INFLUENCIAM AS PROPRIEDADES DOS POLÍMEROS ESTÁGIOS DE DEFORMAÇÃO DE POLÍMEROS SEMICRISTALINOS Curva tensão-deformação em tração esquemática para um polímero semicristalino. ESTÁGIOS DE DEFORMAÇÃO DE POLÍMEROS SEMICRISTALINOS COMPORTAMENTO TÉRMICO DOS POLÍMEROS COMPORTAMENTO TÉRMICO DOS POLÍMEROS - Transições térmicas Fase cristalina: fusão (Tm) Fase amorfa: transição vítrea (Tg) - Polímero amorfo: vidro (quebradiço) borracha (flexível) T g - Polímero semi-cristalino: vidro + cristal borracha + cristal Borracha ou fluido T g T m COMPORTAMENTO TÉRMICO DOS POLÍMEROS Polímeros completamente amorfos exibem só uma transição (Tg); um polímero 100% cristalino apresentaria apenas Tm e os semicristalinos apresentam Tg e Tm. Polímeros com baixa Tg, em geral, tem baixa Tm e vice-versa. Ambas transições são afetadas de maneira similar por simetria molecular, rigidez de cadeia e ligações secundárias. Em geral, quanto maior a simetria, rigidez e ligações secundárias, mais cristalinos, menos móveis e mais elevadas Tm e Tg, porém estas não são afetadas com a mesma intensidade. COMPORTAMENTO TÉRMICO DOS POLÍMEROS Polímeros são caracterizados por duas temperaturas de transição: Tm e Tg. Tm é a temperatura de fusão cristalina, uma transição de primeira ordem, com mudança de fase sólido-líquido. Tg é a temperatura de transição vítrea, uma transição de segunda ordem, com variação no volume específico ou capacidade térmica, e passagem de sólido rígido-sólido flexível. APLICAÇÃO DOS POLÍMEROS: TINTAS + CARGAS RESINA POLÍMERO UMA APLICAÇÃO DOS POLÍMEROS: TINTAS Formação do filme; Adesão ao substrato; Dureza; Desenvolvimento de Brilho; Nivelamento da superfície do substrato Resistência à formação de bolhas, Rachaduras e descascamentos Exemplo de um polímero utilizado na composição de tintas: (Resina silicone)