POL

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POLÍMEROS
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CONCEITO

• Macromoléculas formadas a partir de moléculas
  menores - os monômeros
• O processo de transformação desses monômeros,
  formando o polímero, é chamado polimerização.

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CONCEITO

• Na fabricação de um polímero, a substância
  inicial constitui o monômero, e sua repetição 2,
  3, ..., n vezes dá origem ao dímero, trímero,
  ..., polímero.
• Teoricamente a reação de polimerização pode
  prosseguir infinitamente, dando origem a uma
  molécula de massa molecular infinita.

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CONCEITO

• A ligação entre os monômeros é feita através de
  pontos reativos, isto é, átomos ou grupos de
  átomos do monômero, capazes de efetuar uma nova
  ligação química, seja pelo rompimento de
  insaturações ou pela eliminação de moléculas
  simples (H2O, NH3 etc). Se existirem três ou mais
  pontos reativos no monômero, o polímero será
  tridimensional.

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CONCEITO
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CONCEITO

• Existe no mercado uma grande quantidade de tipos
  de polímeros, derivados de diferentes compostos
  químicos. Cada polímero é mais indicado para uma
  ou mais aplicações dependendo de suas
  propriedades físicas, mecânicas, elétricas,
  óticas etc.
• Os tipos de polímeros mais consumidos atualmente
  são os polietilenos, polipropilenos,
  poliestirenos, poliesters e poliuretanos. Outras
  classes de polímeros, como os poliacrilatos,
  policarbonatos e fluorpolímeros tem tido uso
  crescente.

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(No Transcript)
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Classificação

• Ocorrência
• Naturais - São polímeros que já existem
  normalmente na natureza. Dentre os mais
  importantes estão os carboidratos (celulose,
  amido, glicogênio etc), as proteínas (existente
  em todos os seres vivos) e os ácidos nucléicos
  (existentes no núcleo das células vivas e
  responsáveis pelas características genéticas dos
  seres vivos).

celulose
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Classificação

• Ocorrência
• Sintéticos - São polímeros fabricados pelo homem,
  a partir de moléculas simples. Dentre eles estão
  o nylon, o polietileno, o PVC etc. No setor de
  fibras têxteis, além de falarmos em fibras
  naturais e artificiais, falamos também em fibras
  artificiais ou modificadas, como, por exemplo, o
  rayon.

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(No Transcript)
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Classificação

• Natureza da cadeia
• Polímero de cadeia homogênea - Quando o esqueleto
  da cadeia é formada apenas por átomos de carbono.
• Polímero de cadeia heterogênea - Quando no
  esqueleto da cadeia existem átomos diferentes de
  carbono (heteroátomos).

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Classificação

• Disposição espacial dos monômeros
• Polímero Tático - Quando as unidades monoméricas
  dispõem-se ao longo da cadeia polimérica segundo
  certa ordem, ou seja, de maneira organizada.
• Isotáticos distribuem-se ao longo da cadeia de
  tal modo que unidades sucessivas, após rotação e
  translação, podem ser exatamente superpostas
• Sindiotáticos a rotação e translação de uma
  unidade monomérica, em relação à seguinte,
  reproduz a imagem especular desta última.
• Polímero Atático - Quando as unidades monoméricas
  dispõem-se ao longo da cadeia polimérica ao caso,
  ou seja, de maneira desordenada.

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(No Transcript)
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Classificação

• Estrutura final do polímero
• Polímero linear - Quando a macromolécula é um
  encadeamento linear de átomos. Ex polietileno
    
• ...(-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-)...
• Os polímeros lineares dão origem a materiais
  termoplásticos, isto é, plásticos que podem ser
  amolecidos pelo calor quantas vezes quisermos e,
  ao resfriarem, voltam a apresentar as mesmas
  propriedades iniciais.

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Classificação

• Estrutura final do polímero
• Polímero tridimensional - Quando a macromolécula
  se desenvolve em todas as direções, isto é, há
  ligações entre cadeias adjacentes, através de
  átomos localizados ao longo da cadeia. Esses
  polímeros dão origem a materiais termofixos ou
  materiais termoendurecentes.

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Reações de polimerização

• Polímeros de adição
• Polímeros vinílicos - Quando o monômero inicial
  tem o esqueleto CC, que lembra o radical vinila.
• Polietileno É obtido a partir do etileno
  (eteno). Possui alta resistência à umidade e ao
  ataque químico, mas tem baixa resistência
  mecânica. Empregado na fabricação de folhas
  (toalhas, cortinas, envólucros, embalagens etc),
  recipientes (sacos, garrafas, baldes etc), canos
  plásticos, brinquedos infantis, no isolamento de
  fios elétricos etc.

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Reações de polimerização

• Polímeros vinílicos
• Polipropileno É obtido a partir do propileno
  (propeno), sendo mais duro e resistente ao calor,
  quando comparado com o polietileno. É muito usado
  na fabricação de artigos moldados e fibras.

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Reações de polimerização

• Polímeros vinílicos
• Poliisobuteno É obtido a partir do isobuteno
  (isobutileno). Constitui um tipo de borracha
  sintética denominada borracha butílica, muito
  usada na fabricação de "câmaras de ar" para pneus.

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Reações de polimerização

• Polímeros vinílicos
• Poliestireno É obtido a partir do estireno
  (vinil-benzeno). Esse polímero também se presta
  muito bem à fabricação de artigos moldados como
  pratos, copos, xícaras etc. É bastante
  transparente, bom isolante elétrico e resistente
  a ataques químicos, embora amoleça pela ação de
  hidrocarbonetos. Com a injeção de gases no
  sistema, a quente, durante a produção do
  polímero, ele se expande e dá origem ao isopor.

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Reações de polimerização

• Polímeros vinílicos
• Cloreto de Polivinila (PVC) É obtido a partir do
  cloreto de vinila. O PVC é duro e tem boa
  resistência térmica e elétrica. Com ele são
  fabricadas caixas, telhas etc. Com
  plastificantes, o PVC torna-se mais mole,
  prestando-se então para a fabricação de tubos
  flexíveis, luvas, sapatos, "couro-plástico"
  (usado no revestimento de estofados, automóveis
  etc), fitas de vedação etc.

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Reações de polimerização

• Polímeros vinílicos
• Acetato de Polivinila (PVA) É obtido a partir do
  acetato de vinila. É muito usado na produção de
  tintas à base de água (tintas vinílicas), de
  adesivos e de gomas de mascar.

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Reações de polimerização

• Polímeros vinílicos
• Politetrafluoretileno ou Teflon É obtido a
  partir do tetrafluoretileno. É o plástico que
  melhor resiste ao calor e à corrosão por agentes
  químicos por isso, apesar de ser caro, ele é
  muito utilizado em encanamentos, válvulas,
  registros, panelas domésticas, próteses,
  isolamentos elétricos, antenas parabólicas,
  revestimentos para equipamentos químicos etc.

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Reações de polimerização

• Polímeros acrílicos - Quando o monômero inicial
  tem o esqueleto do ácido acrílico
  H2CC(CH3)-COOCH3.
• Polimetacrilato É obtido a partir do metacrilato
  de metila (metil-acrilato de metila). Este
  plástico é muito resistente e possui ótimas
  qualidades óticas, e por isso é muito usado como
  "vidro plástico", conhecido como plexiglas ou
  lucite. É muito empregado na fabricação de lentes
  para óculos infantis, frente às telas dos
  televisores, em parabrisas de aviões, nos
  "vidros-bolhas" de automóveis etc.

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Reações de polimerização

• Polímeros acrílicos
• Poliacrilonitrila É obtido a partir da nitrila
  do ácido acrílico (acrilonitrila). É usado
  essencialmente como fibra têxtil - sua fiação com
  algodão, lã ou seda produz vários tecidos
  conhecidos comercialmente como orlon, acrilan e
  dralon, respectivamente, muito empregados
  especialmente para roupas de inverno.

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Reações de polimerização

• Polímeros diênicos - Quando o monômero inicial
  tem o esqueleto de um dieno conjugado, CC-CC.
• Polibutadieno ou Buna É obtido a partir do
  1,3-butadieno (eritreno), por adições 1,4. Este
  polímero constitui uma borracha sintética não
  totalmente satisfatória, e por esse motivo o
  1,3-butadieno costuma ser copolimerizado com
  outras substâncias.

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Reações de polimerização

• Polímeros diênicos
• Poliisopreno É obtido a partir do
  metil-butadieno-1,3 (isopreno). Este polímero
  possui a mesma fórmula da borracha natural
  (látex) e é muito empregado na fabricação de
  carcaças de pneus.

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Reações de polimerização

• Polímeros diênicos
• Policloropreno ou Neopreno É obtido a partir do
  2-cloro-butadieno-1,3 (cloropreno). O neopreno é
  uma borracha sintética de ótima qualidade
  resiste muito bem a tensões mecânicas, aos
  agentes atmosféricos e aos solventes orgânicos. É
  também empregado na fabricação de juntas, tubos
  flexíveis e no revestimento de materiais
  elétricos.

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Reações de polimerização

• Copolímeros formados a partir de dois ou mais
  monômeros diferentes.
• Saran É obtido a partir do cloroetano (cloreto
  de vinila) e do 1,1-dicloroeteno. É um polímero
  muito resistente aos agentes atmosféricos e aos
  solventes orgânicos, sendo empregado na
  fabricação de tubos plásticos para estofados de
  automóveis, folhas para envólucros de alimentos
  etc.

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Reações de polimerização

• Copolímeros
• Buna-S, Borracha GRS ou Borracha SBR É obtido a
  partir do estireno e do 1,3-butadieno, tendo o
  sódio metálico como catalisador. Essa borracha é
  muito resistente ao atrito, e por isso é muito
  usada nas "bandas de rodagem" dos pneus.

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Reações de polimerização

• Copolímeros
• Buna-N ou Perbunam É obtido a partir da
  acrilonitrila e do 1,3-butadieno. É uma borracha
  muito resistente aos óleos minerais, e por isso é
  muito empregada na fabricação de tubos para
  conduzir óleos lubrificantes em máquinas,
  automóveis etc.

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Reações de polimerização

• Copolímeros
• Poliuretana É obtido a partir do diisocianato de
  parafenileno e do etilenoglicol (1,2-etanodiol).
  Possui rersistência à abrasão e ao calor, sendo
  utilizado em isolamentos revestimento interno de
  roupas, aglutinantes de combustível de foguetes e
  em pranchas de surfe. Quando expandido a quente
  por meio de injeção de gases, forma uma espuma
  cuja dureza pode ser controlada conforme o uso
  que se quiser dar a ela.

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Reações de polimerização

• Polímeros de condensação formados a partir de
  monômeros iguais ou diferentes, havendo
  eliminação de moléculas simples (H2O, NH3 etc).
• Polifenol ou Baquelite É obtido pela condensação
  do fenol com o formaldeído (metanal). Usado na
  fabricação de tintas, vernizes e colas para
  madeira.

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Reações de polimerização

• Polímeros de condensação
• Polímero uréia-formaldeído É um polímero
  tridimensional obtido a partir da uréia e do
  formaldeído. Quando puro é transparente, e foi
  por isso usado como o primeiro tipo de vidro
  plástico. No entanto, ele acaba se tornando opaco
  e rachando com o tempo. Este defeito pode ser
  evitado pela adição de celulose, mas ele perde
  sua transparência, sendo então utilizado na
  fabricação de objetos translúcidos. Esse polímero
  é também usado em vernizes e resinas, na
  impregnação de papéis. As resinas
  fenol-formaldeído e uréia-formaldeído são usadas
  na fabricação da fórmica.

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Reações de polimerização
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Reações de polimerização

• Polímeros de condensação
• Polímero melamina-fomaldeído ou Melmae É de
  estrutura semelhante à anterior, porém,
  trocando-se a uréia pela melamina. Foi muito
  utilizada na fabricação dos discos musicais
  antigos.

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Reações de polimerização

• Polímeros de condensação
• Poliésteres Resultam da condensação de
  poliácidos (ou também seus anidridos e ésteres)
  com poliálcoois. Um dos poliésteres mais simples
  e mais importantes é obtido pela reação do éster
  metílico do ácido tereftálico com etileno-glicol.
  É usado como fibra têxtil e recebe os nomes de
  terilene ou dacron. Em mistura com outras fibras
  (algodão, lã, seda etc) constitui o tergal.

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Reações de polimerização

• Polímeros de condensação
• Outro poliéster importante é o gliptal, obtido
  pela reação entre o anidrido ftálico e a
  glicerina e muito usado na fabricação de tintas
  secativas ou não. os poliésteres também são
  utilizados na fabricação de linhas de pesca,
  massas para reparos, laminados, filmes etc.

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Reações de polimerização

• Polímeros de condensação
• Poliamidas ou Nylons Estes polímeros são obtidos
  pela polimerização de diaminas com ácidos
  dicarboxílicos. Os nylons são plásticos duros e
  têm grande resistência mecânica. Se prestam à
  fabricação de cordas, tecidos, garrafas, linhas
  de pesca etc.

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Propriedades mecânicas

• Dependentes do tamanho médio e da distribuição de
  comprimentos das cadeias de polímero.
• Embora a estrutura química do polímero seja
  igual, pesos moleculares diferentes podem mudar
  completamente as propriedades do polímero
  (propriedades físicas, mecânicas, térmicas, 5
  reológicas, de processamento e outras), e por
  esta razão, os polímeros são caracterizados
  principalmente por seu peso molecular.

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Propriedades mecânicas

• Tanto o peso molecular quanto a distribuição de
  pesos moleculares são determinadas pelas
  condições operacionais da reação, sendo que
  diferentes condições operacionais produzirão
  polímeros com pesos moleculares médio diferentes.
• Devido à grande competição industrial, são de
  extrema importância a habilidade de poder
  controlar o peso molecular do polímero durante
  sua produção e o entendimento de como o peso
  molecular influencia nas propriedades finais do
  polímero.

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Propriedades mecânicas

• Peso molecular Como uma cadeia de polímero é
  formada pela adição de uma grande quantidade de
  monômeros, durante a polimerização, cadeias com
  diferentes comprimentos serão formadas, e
  portanto, uma distribuição de comprimentos de
  cadeia será obtida. Conseqüentemente, uma
  distribuição de pesos moleculares também
  existirá, não sendo possível obter um valor único
  e definido para o peso molecular do polímero.
  Sendo que este deve ser calculado baseado numa
  média dos pesos moleculares da distribuição.

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Propriedades mecânicas
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Propriedades mecânicas

• Peso molecular
• Mn Peso Molecular Médio Numérico
• Mw Peso Molecular Médio Ponderal
• ci à peso total das moléculas de comprimento de
  cadeia i
• Mi à peso do polímero de comprimento de cadeia i

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Propriedades mecânicas

• Arquitetura molecular
• Polímero Linear cada monômero é ligado somente
  a outros dois monômeros, existindo a
  possibilidade de ramificações pequenas que são
  parte da estrutura do próprio monômero.
• Polímero Ramificado um monômero pode ser ligar
  a mais de dois outros monômeros, sendo que as
  ramificações não são da estrutura do próprio
  monômero.
• Polímero em Rede as ramificações do polímero se
  interconectam formando um polímero com peso
  molecular infinito. Um polímero é considerado de
  peso molecular infinito quando seu valor é maior
  do que o peso molecular que os equipamentos de
  análise conseguem medir.

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Propriedades mecânicas