INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA Departamento de Engenharia Mecânica e de Materiais A ENGENHARIA E OS POLÍMEROS João

1. INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA Departamento de Engenharia Mecânica e de Materiais A ENGENHARIA E OS POLÍMEROS João Carlos Miguez Suarez E-mail: jmiguez@taurus.ime.eb.br

2. SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO 2. PROPRIEDADES DOS POLÍMEROS 3. MATERIAIS DE ENGENHARIA 4. SITUAÇÃO ATUAL 5. NOVAS APLICAÇÕES 6. CONCLUSÕES

3. INTRODUÇÃO MACROMOLÉCULAS POLÍMEROS Polímeros Séculos XIX e XX • Plásticos / Borrachas / Fibras / Compósitos Naturais / Sintéticos Amorfos / Cristalinos grande variedade de materiais poliméricos >5000

4. INTRODUÇÃO ~50s < 350.000 ton Séc. XX~XXI  200.000.000 ton Gallalite (caseina do leite) Ebonite (borracha natural) Artefatos de plástico sintético 1910 = Bakelite (resina fenólica) ~30 = PVC / PMMA / PS ~40 = LDPE / PU / ER ~50 = HDPE / PP / PC 1O polímero de engenharia Delrin = Polioximetileno (POM) Termoplásticos / Termorrígidos

5. TERMOPLÁSTICOS Polietileno Polipropileno Poliestireno Poliestireno de alto impacto Copoli (estireno-acrilonitrila) Copoli (acrilonitrila-butadieno-estireno Copoli (etileno-acetato de vinila) Poli (cloreto de vinila) Poli (acetato de vinila) Poli (acrilonitrila) Poli (cloreto de vinilideno) Poli (metacrilato de metila) TERMORRÍGIDOS Resina epoxídica Resina de fenol-formaldeído Resina de uréia-formaldeído Resina de melamina-formaldeído Poliuretanos * * pode ser, também, termoplástico PE PP PS HIPS SAN ABS EVA PVC PVAC PAN PVDC PMMA ER PR UR MR PU

6. BORRACHAS Borracha natural Polibutadieno Poliisopreno Policloropreno Copoli (etileno, propileno e dieno) Copoli (isobutileno e isopreno) Copoli (butadieno e estireno) Copoli (butadieno e acrilonitrila) Copoli (fluoreto de vinilideno e hexaflúor-propileno) Poli (dimetil-siloxano) Polisulfeto FIBRAS Celulose Celulose regenerada Acetato de celulose Poliacrilonitrila Policaprolactama Poli (hexametileno-adipamida) Poli (tereftalato de etileno) NR BR IR CR EPDM IIR SBR NBR FPM PDMS EOT - RC CAc PAN PA-6 PA-6.6 PET

7. COMPÓSITOSMatriz e Reforço • Matriz polimérica e não-polimérica • Matriz polimérica: Termoplástica e Termorrígida • Matriz não-polimérica: Metálica e Cerâmica • Reforço contínuo e não-contínuo • Reforço contínuo (fibras longas) Poliamida aromática (PA); Polietileno (UHMWPE); Carbono (C); Vidro; Alumínio (Al); Boro (B); Tungstênio (W); Aço; Cerâmicos (Al2O3, SiC, B4C, BN etc) • Reforço não-contínuo (fibras curtas) Vidro; Negro de fumo; Mica; Cerâmicos (SiO2, SiC); Whiskers

8. PROPRIEDADES DOS MATERIAIS POLIMÉRICOS • CARACTERÍSTICAS GERAIS • dependem do peso molecular (104 ~106) • CARACTERÍSTICAS ESPECÍFICAS • dependem da estrutura química

9. PROPRIEDADES DOS MATERIAIS POLIMÉRICOS • Leveza, fácil processamento, resistência à corrosão, resistência ao impacto, isolamento elétrico, custo de processamento e acabamento • Desempenho dos polímeros depende de características distribuídas em grupos de propriedades: mecânicas, térmicas, elétricas, óticas, etc.

10. PERFIL DAS PROPRIEDADESE.B. Mano

11. MATERIAIS DE ENGENHARIA • Materiais básicos empregados na construção de estruturas e de seus componentes • Materiais de engenharia • TRADICIONAIS • metais, cerâmicos, madeiras, vidros • NÃO TRADICIONAIS • polímeros sintéticos Material orgânico, com propriedades superiores às usuais e novas aplicações

12. USO GERAL Polietileno de altíssimo peso molecular Polioximetileno Poli (tereftalato de etileno) Poli (tereftalato de butileno) Policarbonato Poliamidas alifáticas Poli (óxido de fenileno) Poli (fluoreto de vilideno) USO ESPECIAL Poli (tetraflúor-etileno) Poliarilatos Poliésteres líquidos cristalinos Poliamidas aromáticas Poli-imidas Poli (amida-imida) Poli (éter-imida) Poli (éter-cetona) Poli (éter-éter-cetona) Poli (éter-sulfona) Poli (aril-sulfona) Poli (sulfeto de fenileno) UHMWPE POM PET PBT PC PA PPO PVDF PTFE PAR LCP PA PI PAI PEI PEK PEEK PES PAS PPS

13. POLÍMEROSversus MATERIAIS TRADICIONAIS VANTAGENS Versatilidade Peso específico Resistência específica Fabricação e Processabilidade Resistência à corrosão Resistência biológica Custo DESVANTAGENS Resistência mecânica Temperatura de uso Inflamabilidade Durabilidade Poluição ambiental

14. COMPARAÇÃO DE PROPRIEDADESE.B. Mano

15. COMPARAÇÃO DE PROPRIEDADESE.B. Mano

16. SITUAÇÃO ATUAL Os materiais poliméricos são utilizados em uma grande quantidade de industrias e em conveniências da vida moderna EMBALAGENS TÊXTIL TRANSPORTE CONSTRUÇÃO ÁREA MÉDICA MOBILIÁRIO COMUNICAÇÕES ADESIVOS ALIMENTOS MICROELETRÔNICA MATERIAL DESPORTIVO AEROESPACIAL MATERIAL BÉLICO COMÉSTICOS

17. NOVAS APLICAÇÕES PROCESSOS DE SÍNTESE MAIS MODERNOS TEM PERMITIDO O DESENVOLVIMENTO DE NOVOS MATERIAIS POLIMÉRICOS Misturas e/ou Compósitos Materiais inteligentes: capacidade de responder, de uma maneira reversiva e controlada, à estímulos externos (sensor = polímero + aditivo) Sensor de odores, Músculo artificial, Tecido eletrônico, Diodo emissor de luz, etc Nanocompósitos poliméricos: material onde uma segunda fase está dispersa na matriz em nível nanométrico (10-9m) Compósitos, Componentes eletrônicos, Revestimentos, Catalisadores, etc Polímeros biocompatíveis Catéteres, Balões, Imunomicroesferas, etc

18. CONCLUSÕES Os materiais poliméricos tradicionais tem grande aplicação na engenharia Técnicas mais modernas tem permitido desenvolver novos materiais poliméricos Os polímeros são, atualmente, materiais indispensáveis para a humanidade A degradação ambiental deve ser controlada pela utilização de materiais biodegradáveis e por uma maior atenção à reciclagem dos materiais

19. BIBLIOGRAFIA • A.C. Harper, Fundamentals of Plastics and Elastomers, In: Handbook of Plastics and Elastomers, A.C. Harper, Ed., McGraw-Hill, N. York, 1975. • P. Ehrburger & J.B. Donnet, Phil. Trans. Royal Soc. London, A294 (1980) 495. • F. W. Billmeyer, Jr., Textbook of Polymer Science, Wiley-Interscience Pub., N. York, 1984. • M. Narkis, Y. Talmor & M. Silverstein, Polymer, 26 (1985) 1359. • E.B. Mano, Polímeros como Materiais de Engenharia, Ed. Edgard Blücher, S. Paulo, 1991. • T.A. Oswald & G. Menges, Materials Science of Polymers for Engineers, Hanser Pub., Ohio, 1995. • V. Premnath et al, Biomaterials, 18 (1996) 727. • K.K. Chawla, Composite Materials - Science and Engineering, Springer-Verlag, N. York, 1998. • E.B. Mano & L.C. Mendes, Introdução à Polímeros, Ed. Edgard Blücher Ltda, S. Paulo, 1999. • M. Jacoby, Chem & Engng News, Feb 05, 2001, 30.