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CINCIA DOS MATERIAIS II
ESTRUTURA DOS POLMEROS
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POLMEROS
Cinc ia dos Materiais Carmen Calcagno
Tecnologia dos Polmeros C.Calcagno, C. Salles, E.Fagundes FORMARE - 2007
Os POLMEROS so molculas grandes (com massamolecular da ordem de 1.000 a 1.000.000 g/mol) obtidaspela unio de vrias molculas pequenas chamadasmonmeros.
Cincia dos Polmeros Sebastio Canevarolo - 2002
OLIGMEROS so polmerosde baixa massa molecular(1.000 e 10.000 g/mol)
MONMERO uma
molcula simples qued origem ao polmero.(funcionalidade 2)
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POLMEROS
Macromolculas composta por unidades de repetiodenominadas MEROS, unidos por ligaes covalentes.
Celulose, polissacardeo (glicose)
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OBTENO
NATURAL borracha natural, celulose, seda, algodo,amido, protena
SINTTICO monmeros derivados do petrleo e defontes renovveis.
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Polmeros, vol.20, n2, 2010, E9
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PRODUTOS
EMBALAGENS -
FONTES
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CADEIA PETROQUMICA
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MONMEROS BIFUNCIONAIS
FUNCIONALIDADE de uma molcula o nmero de pontosreativos presentes nessa molcula (passveis de reagir emcondies favorveis).
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Qual a estrutura qumica do monmero em cada caso?Qual a estrutura qumica do mero em cada caso?
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HOMOPOLMEROS
Qual a estrutura qumica domero em cada caso?
HOMOPOLMERO o polmero cuja cadeia principal formada por um nico mero.
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COPOLMEROS
COPOLMERO o polmero cuja cadeia formada por , pelomenos, dois meros.
Aleatrio no h sequnciadefinida de disposio dos merosAlternado - meros com
disposio alternada Em bloco h formao degrandes sequncias de blocos deum dado mero alternado comgrandes sequncias de outro
mero (dibloco/tribloco). Enxertado cadeia polimricaligada na cadeia de umhomopolmero.
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MASSA MOLECULAR
Os materiais polimricos se diferenciam dos demaismateriais por possuir uma cadeia longa e, porconsequncia, de alta massa molecular.
As propriedades dospolmeros so influenciadas
pela massa molecular,
sendo importante conhec-la
e control-la durante apolimerizao.
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MASSA MOLECULAR
Durante a polimerizao ocorre o crescimentoindependente de cada cadeia polimrica.
Durante a propagao, o centro ativo se instabiliza edesaparece, representando o trmino do crescimento da
cadeia. A instabilizao ocorre de maneira
independente e diferenciada em
cada cadeia, o que produz cadeias
com massas moleculares diferentes(DISTRIBUIO DE MASSA MOLECULAR).
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ESTRUTURA MOLECULAR
As caractersticas fsicas de um polmero dependem daestrutura qumica, da massa molecular (e sua distribuio) eda estrutura das cadeias polimricas.
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Polmeros de cadeia LINEARCadeias longas, possibilitando uma grande quantidadede interaes secundrias (Foras de Van der Waals,ligaes de hidrognio)
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ESTRUTURA MOLECULAR
Polmeros de cadeia RAMIFICADA Cadeias laterais esto ligadas
cadeia principal formando
ramificaes, que dificultam a
aproximao das cadeiasreduzindo as foras de
interao secundrias e a
densidade.
Tendo por base a estrutura molecular, explique a diferena dedensidade observada para o PEAD e PEBD (0,957g/cm3 e
0,923g/cm3, respectivamente.
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ESTRUTURA MOLECULAR
Polmeros em REDE Molculas com funcionalidade 3 produzem polmeros que formam
redes tridimensionais.
Polmeros com LIGAES CRUZADAS Cadeias lineares adjacentes esto unidas umas s outras em vrias
posies por meio de ligaes covalentes.
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CARACTERSTICAS DE FUSIBILIDADE
Os polmeros podem se comportar de maneira diferentequando aquecidos, ou seja, possuem diferentescaractersticas de fusibilidade.
Os TERMOPLSTICOS so materiais que fundem(ou plastificam) ao serem aquecidos e se solidificamquando resfriados, procedimento este que pode ser
repetido por vrias vezes.
Os TERMOFIXOS, por sua vez, formam ligaes cruzadas(ou estruturas em rede), tornando-se insolveis e no
sofrem mais fuso
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RESINA EPXI
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PROCESSAMENTO DE TERMOPLSTICOS
Tubos e conexes
Fibras
Polietileno expandido
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ESTADO SLIDO DOS POLMEROS
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A estrutura do estado slido em polmeros consiste nomodo como as cadeias moleculares esto empacotadas. DESORDENADO fase amorfa
ORDENADO, REGULAR E REPETITIVO fase cristalina
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A cristalinidade em polmeros consisteno alinhamento de segmentos de
cadeias em um arranjo tridimensional.
(tomos ou ons em metais e cermicas)
MODELO DA MISCELA FRANJADA
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ESTRUTURA LAMELAR
MODELO DA CADEIA DOBRADA Os cristais so constitudos por plaquetas finas (LAMELAS)
com formato regular (10 a 20nm de espessura e 10m decomprimento).
As cadeias moleculares dentro de cada lamela se dobramsobre elas prprias (dobras nas faces).
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Cada lamela formadapor inmeras molculas.
Uma molcula participada formao de mais
de uma lamela.
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ESTRUTURA ESFERULTICA
A morfologia dos polmeroscristalizados a partir do estadofundido caracterizada pelaexistncia de ESFERULITOS.
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O esferulito consiste em um agregadode cristalitos com cadeias dobradas,que se estendem radialmente para
fora apartir de um nico stio denucleao localizado no seu centro.
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ESTRUTURA ESFERULTICA
Quando a cristalizao de um estrutura esferultica seaproxima de sua concluso, as extremidades adjacentescomeam a interferir umas nas outras, formando contornosplanos.
Os esferulitos so anlogos
polimricos dos gros em
metais e cermicos
policristalinos.
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CRISTALIZAO Devido ao tamanho da cadeia polimrica e a sua complexidade, os
polmeros so constitudos de domnios cristalinos, chamadosCRISTALITOS, com muitas imperfeies.
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Os cristalitos so interconectados por regies amorfas, no havendo umadiviso clara entre as regies cristalinas e amorfas.
A transformao completa para o estado cristalino pouco provvel,pois apenas uma parte da molcula adota a conformao ordenada
necessria a cristalizao.
A facilidade com que ocorre a cristalizao depende de fatores
estruturais (configurao da cadeia, foras intermoleculares) e fatoresexternos (condies de processamento, presena de impurezas e de
uma segunda fase),
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CRISTALIZAO
Polmeros cristalizveis
tpicos so os que possuemcadeias lineares.
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PE - Clula unitria ortorrmbica
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CRISTALIZAO
Se o polmero tiverramificaes ou gruposlaterais, estes devem serpequenos ou dispostosregularmente esimetricamente ao longoda cadeia.
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PP isotticoClula unitria monoclnica
A estereorregularidade
essencial para queocorra a cristalizao.
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CRISTALIZAO
A cristalizaopode ser favorecidapela existncia degrupos quepromovam fortes
ligaesintermoleculares.
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PA-6,6 forma PET - triclnico
POLIMORFISMO
A PA- 6,6 podecristalizar na forma , (triclnicas) e .