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ESTRUTURAS POLIMÉRICAS

POLÍMEROSCONCEITO

Macromoléculas constituídas de unidades repetitivas, ligadas através de ligações covalentes; Moléculas são eletricamente neutras com ligações secundárias.

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Classificação

Naturais: Madeira, borracha, proteínas; Sintéticos: PVC, poliestireno, poli(metacrilato de metila).

celulose

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Exemplos de fontes de monômeros para obtenção de alguns polímeros sintéticos

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ESTRUTURAS POLIMÉRICASMoléculas de

hidrocarbonetos Muito polímeros são orgânicos e formados por moléculas de hidrocarbonetos;

Cada átomo de C tem 4 e- que podem estabelecer ligações atômicas com átomos vizinhos e cada H tem 1 e- na mesma condição.

metano etano propano

ligações saturadas ligações insaturadas

etileno acetileno

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Peso Molecular O peso molecular final de um polímero depende do crescimento de suas cadeias poliméricas;

O peso molecular médio de um polímero pode ser obtido pelo cálculo do número ou do peso das moléculas.

Uma maneira alternativa para expressar o tamanho médio da cadeia de um polímero é pelo grau de polimerização:

Nº de moléculas

Peso das moléculas

= Peso molecular do mero

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Peso MolecularMn = peso molecular médio pelo número de moléculas;

Mi = peso molecular médio da faixa de tamanhos i;

xi = fração do número total das cadeias que se encontram dentro da faixa de tamanhos correspondentes.Mp = peso molecular médio pelo peso;

wi = fração em peso das moléculas dentro do mesmo intervalo de tamanhos.

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Natureza das ligações

Fatores de influência:

Número de ligações entre átomos. Comprimento da ligação.

Intensidade das ligações.

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Número de ligações

Elétrons de valência Responsáveis pelo número de

ligaçõesGrupo da tabela

periódica4A 5A 6A 7A

C N O F

Si P S Cl

Ge     Br      I

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Comprimento e intensidade das

ligações

Número de ligaçõesInfluência sobre comprimento e

intensidade

Muitas ligações Átomos próximos

Menor comprimento de ligação

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Exemplos

Tipo de ligação

Comprimento da ligação (nm)

Energia de ligação (Kcal/mol)

C-C 0,154 88

C=C 0,130 162

C≡C 0,120 213

C=O 0,120 128

C-Cl 0,180 81

C-N 0,150 73

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Configuração física

Linear

Ramificada

Reticulada (Ligação cruzada)

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Classificação dos polímeros

Termoplásticos: são polímeros 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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Classificação dos polímeros

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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Copolímeros São polímeros com pelo menos 2 tipos distintos de meros, que se diferem pelo modo como eles estão arranjados nas cadeias de polímeros.

aleatório

alternado

em bloco

por enxerto

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ESTRUTURAS POLIMÉRICASCristalinidade em

Polímeros O arranjo atômico em polímeros é mais complexo do que em metais e cerâmicas; Os polímeros são geralmente parcialmente cristalinos, com regiões cristalinas dispersas em uma matriz amorfa.

Região com alta cristalinidade

Região amorfa

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Quanto mais cristalino, maior a densidade, a resistência mecânica, a resistência à dissolução e ao amolecimento pelo calor.

taxa de resfriamento durante a solidificação: tempo é necessário para as cadeias se moverem e se alinharem em uma estrutura cristalina;

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.

O grau de cristalinidade é definido por:

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O grau de cristalinidade

ρc : Densidade de um polímero cristalino perfeito;

ρa : Densidade de um polímero completamente amorfo;

ρe : Densidade do polímero que está sendo analisado.

Polímeros cristalinos são mais densos, então o grau de cristalização pode ser obtido do cálculo de sua densidade: