Polímeros de Engenharia

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


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


Polímeros – ClassificaçãoTermoplásticos

Elastômeros

Termofixos


Polímeros – ClassificaçãoQuanto à estrutura química

Poliolefinas – PE, PP, EPDM

Polímeros clorados - PVC



Poliéteres – poliacetal (ligação O–C–O)

Polésteres – PET (ligação CO–O)



Polamidas – nylon 6, 66, 11, 12, ...

Poliuretanos – PU (ligação NH–CO–O)


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


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


Polímeros – Classificação


entrelaçamentos(enroscos)

Cristalino

Amorfo

Polímeros – Estrutura molecularCristalitos

Domínios Cristalinos (cristalitos) muito menores que cristais reais de cerâmicas e metais


cristalito

região amorfa

Miscela Franjada

Polímeros – Estrutura molecularEsferulitos


Polímeros – Estrutura molecularFatores que afetam a cristalinidade Fatores estruturais – estrutura química

Linearidade da cadeia Grupos laterais Polaridade

Fatores externos Impurezas ou aditivos Segunda fase


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


Comportamento Térmico


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


Comportamento Mecânico

Polímero Estrutura molecular

Comportamento viscoso

(como líquidos)

Comportamento elástico

(como sólidos)


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)



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


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)


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


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)


Poliamidas - Tipos


Poliamidas - Propriedades


Poliamidas Aromáticas - PoliaramidasPossuem anéis aromáticos na sua

estrutura. Ex.: Kevlar, NomexApresentam:Alta resistência à traçãoResistência ao impactoEstabilidade dimensionalResistência ao calorResistência química


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


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


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%)


Polímeros - Utilização





Polímeros - ProcessamentoTermoplásticos

Extrusão

Injeção

Termoformagem

Termofixos

Compressão/cura

Moldagem por Injeção e Reação

(RIM)Luis Carlos Resnauer 2011/1

Polímeros - Processamento


Extrusão

Polímeros - Processamento


Injeção

Polímeros - Reciclagem


Polímeros - Reciclagem


Documents

Polímeros de Engenharia