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POLÍMEROS. ESTRUTURA E PROPRIEDADES. INTRODUÇÃO – Relembrando as funções orgânicas. . . . . . Os polímeros naturais, existentes nas baleias são chamados queratinas. São macromoléculas parecidas com as proteínas, que constituem as unhas e cabelos de pessoas, chifres de animais.
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POLÍMEROS ESTRUTURA E PROPRIEDADES
Os polímeros naturais, existentes nas baleias são chamados queratinas. São macromoléculas parecidas com as proteínas, que constituem as unhas e cabelos de pessoas, chifres de animais. Os golfinhos (sua pele) também são constituídos de polímeros chamados colágenos.
poliacrilonitrila (PAN) (orlon) Poliestireno (PS) SPANDEX-LYCRA Polietileno (PE)
VANTAGENS: baixo custo, peso reduzido, grande resistência, facilidade de moldagem e produção de diferentes peças. DESVANTAGENS: descarte no meio ambiente e durabilidade, dificuldade de degradação. O plástico tem substituído os metais, a madeira e os vidros, na vida prática.
A composição do lixo plástico varia conforme a região, mas pode-se considerar a seguinte distribuição, em média:
Polímero Termo que vem do grego (poli - muitas e mero partes) moléculas grandes ou macromoléculas, formadas de várias unidades repetitivas (monômeros). POLIETILENO
Podemos fazer uma analogia do polímero, com uma corrente de clipes, isto é, várias unidades repetidas.
POLÍMEROS COMUNS -[-CH2-CH-]n - | OH PE PP PS PVA (polivinilálcool) PVAc http://educar.sc.usp.br/licenciatura/2003/quimica/paginahtml/polimeros7.htm
PTFE PMMA PAN PU Borracha natural Borracha sintética
PU-ESPUMA Spandex- PU SPANDEX-LYCRA LYCRA
policetona Policarbonato-PC Resina fenol-formaldeido Resina epóxi n
Biodegradáveis sintéticos PCL policaprolactona PCL PLA PGA PGLA POLI-HIDROXI ALCANOATOS- Poliésteres bacterianos biodegradáveis biopolímeros, bioplásticos PHB PHB-co-PHV PHV
CONFIGURAÇÕES- Influência na cristalinidade e propriedades PVC PP
LIGNINA MACROMOLÉCULA NÃO É UM POLÍMERO
PROPRIEDADES FÍSICAS DE POLÍMEROS As principais propriedades incluem: ponto de fusão, ponto de ebulição, solubilidade e força tensil.
PONTO DE FUSÃO – Não ocorre a uma temperatura definida. O polímero amolece, sua viscosidade muda numa faixa de 500C. A fusão ocorre em termoplásticos. Um polímero cristalino possui um ponto de fusão definido (Tm).
SOLUBILIDADE A maioria dos polímeros são insolúveis em água e solúveis em solventes orgânicos. A não solubilidade é importante para dar qualidade a um produto final e um problema difícil para o engenheiro químico que sintetiza
FORÇA TENSIL – Mede a dificuldade de quebrar uma amostra de polímero quando uma força é aplicada para puxá-la, esticando-a. Força tensil com o da massa molecular. Exemplos: PEBD – 1000-2400 Mpa (MEGAPASCAL) PEAD - 4400 PTFE - 3500 PP - 5000
CLASSIFICAÇÃO I II
Estrutura básica de polímeros LINEAR http://www.qmc.ufsc.br/qmcweb/artigos/polimeros.html
III- Quanto à fusibilidade (fusão) Termoplásticos Fundem ao serem aquecidos, solidificam ao serem resfriados. Ex: PE, PET, PAN, nylon Termorrígidos Ao serem aquecidos formam ligações cruzadas são infusíveis e insolúveis. Ex: resina fenol-formol, uréia-formol
IV Quanto ao comportamento mecânico 1. Plásticos – (grego: adequado à moldagem) Moldados por aquecimento ou pressão PE, PP, PS 2. Elastômeros ou borrachas Após sofrerem deformação sob a ação de uma força retornam à forma original, quando a força é removida. Ex: Polibutadieno, borracha nitrílica, poli (estireno-co-butadieno) 3. Fibras Corpos em que a razão entre comprimento e as dimensões laterais é elevada. Orientação longitudinal Poliésteres, poliamidas, poliacrilonitrila
VQuanto ao tipo de aplicação Uso geral PE, PS, PMMA, PVC Plásticos de engenharia Polímeros empregados em substituição de materiais clássicos de engenharia como madeira, metais e vidros Poliacetais, PC, PTFE, PET
MASSA MOLECULAR (MOLAR) e DISTRIBUIÇÃO DE MASSA MOLECULAR (MOLAR) Os polímeros são formados de cadeias de vários tamanhos, isto é, são polidispersos, dependendo do processo de síntese. A massa molecular de uma substância macromolecular, é representada por um valor médio curva de distribuição.
Polímero heterogêneo: presença de moléculas pequenas, médias e grandes (curva de distribuição larga). Polímero homogêneo: presença de moléculas com massas moleculares em torno de um valor médio (curva de distribuição mais estreita).
CURVA DE DISTRIBUIÇÃO DE MASSAS MOLECULARES massa
Massa molecular média em número – Massa total de todas as moléculas (1mol) / número total de mol de moléculas presentes. Ni – número de mol de espécies i Mi – massa molecular de espécies i Ni Mi – massa real de espécies i é muito sensível à presença de uma fração pequena de macromoléculas de baixa massa molecular.
Massa molecular média em massa – éuma média ponderada, cada molécula contribui para Mw na proporção do quadrado de sua massa. Mwé sensível à moléculas mais pesadas. Mw é sempre maior que Mn, exceto para polímeros monodispersos (Mw/Mn=1).
CRISTALINIDADE Gelo é um cristal, ordenado. Cloreto de sódio (NaCl) é um cristal, ordenado. Cl- Na+ Na+ Cl_
SÍLICA SiO2 ESTADO CRISTALINO – QUARTZO
A maioria dos polímeros pode ficar assim, cadeias esticadas. Ex: Polietileno (PE): Ou assim, cadeias esticadas a curta distância e dobradas Podem, ainda formar pilhas de cadeias dobradas, lamelas:
O cristal polimérico não é tão ordenado assim: parte das cadeias faz parte da região cristalina da lamela e parte faz parte da região amorfa:
Um cristal polimérico pode crescer de maneira radial, a partir de um núcleo: ESFERULITO
POLIETIELENO - MODELO Micela-franjada (Hermann, 1930) Regiões cristalinas Regiões amorfas PE semi-cristalino
POLÍMERO CRISTALINO POLÍMERO AMORFO
Nenhum polímero é completamente cristalino. Se for cristalino: o material é forte, mas quebradiço. Se for amorfo: o material não é tão forte, mas é flexível, é plástico.
PORQUE ALGUNS POLÍMEROS SÃO CRISTALINOS E OUTROS AMORFOS?? Dois fatores são importantes: estrutura polimérica forças intermoleculares
Se o polímero é regular e ordenado, ele empacota em cristais facilmente. poliestireno sindiotático poliestireno atático ordenado sem ordem CRISTALINO AMORFO
POLARIDADE E CRISTALINIDADE ORDENAÇÃO FIBRAS LIGAÇÕES DE H NYLON 6,6
Poliéster ( polietileno tereftalato): Os grupos polares tornam os cristais mais fortes. Os anéis se agrupam ordenadamente.
Poli( metacrilato de metila) (PMMA) e Cloreto de polivinila (PVC) são amorfos. Polipropileno (PP) e Politetrafluoretileno (PTFE) são muito cristalinos Polietileno (PE) pode ser cristalino (linear) ou amorfo (ramificado) PE linear PE ramificado