aula de polímeros - introdução pós-graduação [modo de ... de polímeros - introdução (aula...
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Materiais Poliméricos
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Materiais
Metálicos
Cerâmicos
Poliméricos
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Poliestireno (PS)
Polietileno (PE)
Poliamidas (nailon)
Poli(teraftalato de etileno) PET
Poli(cloreto de vinila) (PVC)
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Polímero: macromolécula constituída por vários meros.
4
Molécula de Polietileno
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HistóricoHistórico• Experiência AmazónicaExperiência Amazónica• Charles Goodyear (1849)
C it d M lé l ?• Conceito de Macromolécula?• 1920: Staudinger (prêmio Nobel de
química, 1953) propõe a idéia das macromoléculas
• 1940: Kühn propõe a flexibilidade das molécula
Fragile Objects: Soft Matter, Hard Science, and the Thrill of Discovery, Pierre Gilles de Gennes, Jacques
Badoz, Springer Verlag, 1996
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Uma Experiência AmazônicaUma Experiência Amazônica• Na Amazônia, os índios recolhem a seiva das
i i El l t b seringueiras. Eles coletam um suco branco que eles passam no pé. Esse suco primeiramente tem baixa viscosidade (escoa) e após cerca de 25 minutos coagula formando uma bota no pé do minutos coagula formando uma bota no pé do índio
• O látex da seringueira contem moléculas com cadeias longas. Essas cadeias são flexíveis.
• Depois que o índio passou o suco no pé o que acontece??? O oxigênio do ar aglomera as moléculas.I f li t b t d í di d ó di • Infelizmente, a bota do índio dura um só dia. Após cerca de um dia a bota arrebenta. O oxigênio corta as moléculas. Parece como se um par de tesoura corta uma rede de pesca.par de tesoura corta uma rede de pesca.
Fragile Objects: Soft Matter, Hard Science, and the Thrill of Discovery, Pierre Gilles de Gennes, Jacques
Badoz, Springer Verlag, 1996
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Charles Goodyear (1800-1860)Charles Goodyear (1800 1860)• 1849: Rápida Expansão da química, todo mundo tenta sintetizar novas
m lé l s Em ti l Ch l s G d i sid d fmoléculas. Em particular, Charles Goodyear, por curiosidade, ferve olátex da seringueira com enxofre (ele não sabia direito o que era látex emuito menos o que eram macromoléculas). Ele descobre um produto compropriedades muito interessantes. Esse produto hoje em dia é conhecido
b h t l é it d ( )com borracha natural e é muito usado (pneus...)
• Porque Goodyear usou o enxofre, ninguém sabe. Mas a explicação dosucesso do enxofre é a seguinte: o enxofre posicionado na mesma colunasucesso do enxofre é a seguinte o enxofre posicionado na mesma colunana tabela periódica dos elemento que o oxigênio é menos reativo porémcom propriedades muito semelhantes. Ele une as moléculas mas não ascorta.
• Essa reação envolve só cerca de 1 átomo de S para cada 200 átomos deC. Assim com uma ação exterior pequena, o látex passa de líquido parasólido.
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Conceito de MacromoléculasConceito de Macromoléculas• 1849: Goodyear inventa a borracha natural nas não conhece o conceito de
macromoléculasmacromoléculas.
• Na verdade nenhum químico imagina o conceito de macromoléculas. Muitosquímicos tentam fazer reagir produtos A e B para dar C. Eles analisam C. No casode macromoléculas eles não conseguem obter um produto com uma certat t d f ã H j di ó b lé ltemperatura de fusão. Hoje em dia nós sabemos que macromoléculas possuem naverdade uma faixa de temperatura de fusão. Os químicos daquela épocaacreditam que o produto é na verdade uma coleção de compostos não puros e nãoreconhecem o potencial das macromoléculas. Esses químicos jogam literalmenteas macromoléculas na pia retardando a descoberta dos polímeros em 50 anos.
• 1920: Staudinger (prêmio Nobel de química, 1953) propõe a idéia dasmacromoléculas, ele sintetiza moléculas de 20 átomos que ele consegue analisar epouco a pouco sintetiza moléculas maiores. O conceito de macromoléculasaparece Porém ele ainda pensa que cada macromolécula é um bastonete de cercaaparece. Porém, ele ainda pensa que cada macromolécula é um bastonete de cercade 1m de comprimento.
• 1940: Kühn propõe a flexibilidade das moléculas.
Fragile Objects: Soft Matter, Hard Science, and the Thrill of Discovery, Pierre Gilles de Gennes, Jacques
Badoz, Springer Verlag, 1996
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Polímero Invenção ComercializaçãoBaquelite (resina fenólica)
1906: Baekeland (Bélgica) 1909
Policloreto de vinil 1835: Regnault 1927(PVC)
gI.G. Farbenindustrie (Alemanha)Goodrich (Estados Unidos)
Poliestireno (PS) 1839: E. Simon 1930I.G.Farbenindustrie (Alemanha)( )Dow Chemical (Estados Unidos)
Polietileno de baixa densidade (PEBD)
1933: Fawsett e Gibson (Inglaterra)
ICI: 1939
Poliamida (nylon) 1937: Wallace Carothers (USA) 1937: Dupont USA
Politetraflúoretileno(PTFE) Teflon
1938: R.J. Plunkett Du Pont de Nenmours & Co. 1938
Policarbonato 1898: Einhorn 1956: Bayer; General Electricy
Copolímero de acrilonitrila-butadieno-estireno Resina ABS
1932 Farben Industries 1936: Naugatuck Chem.Co.
Resina ABSPolietileno de alta densidade (PEAD)
1953: K. Ziegler (Alemanha)
Polipropileno 1954 Natta 1957: Hoescht/Montecatini/ Hercules
K l 1971 S K l k D P t d N & C 1970Kevlar 1971 S Kwolek Du Pont de Nenmours & Co. 1970
Poli(teraftalato de etileno)
ICI 1953
Encyclopaedic Dictionary of Commercial Polymer Blends [Utracki 1996] e Introduction à la physique des polymeres [Etienne e David 2002]
10
7000
s)4000
5000
6000
1000
tone
lada
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2000
3000
4000oم
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(
92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 06 07 080
1000
Pro
duçم
AnoAno
Figura 4.1.: Evolução do consumo de Termoplásticos e Elastômeros no mundo e no Brasil (dados obtidos do boletim anual da ABIPLAST)
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NaturaisPolisacarídeosBorracha Natural
Polímeros
Naturais Borracha Natural
SintéticosTermoplásticos
T fiTermofixos
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Definições : Mero, Monômero, Polímero• Macromoléculas• Macromoléculas
• Polímeros: moléculas (macromoléculas) carcterizadas pela repetição degrupo de átomos (unidade constitucional ou mero) ligados covalentementegrupo de átomos (unidade constitucional ou mero) ligados covalentementeentre si, em quantidade suficiente para produzir um conjunto depropriedades que praticamente não varia com a adição ou remoção de umaou poucas unidades constitucionais . Alta massa molar, acima de 10.000,
d d h 10 ilhõpodendo chegar a 10 milhões.
• Oligômero: molécula contendo poucos grupos de átomos que se repetem(unidade constitucional) ligados covalentemente entre si As propriedades(unidade constitucional), ligados covalentemente entre si. As propriedadesfísicas dos oligômeros variam com adição ou remoção de uma ou poucasunidades constitucionais. Baixa massa molar, < 10.000 g/mol
• Unidade constitucional ou mero: grupo de átomos presente na cadeia dopolímero ou oligômero.
• Monômero: composto formado por moléculas onde cada molécula pode produzir 1 ou mais unidades constitucionais.
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Definições
Mero = ‐CH2‐CH2‐
M lé l d P li tilMolécula de Polietileno
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Processos de Polimerização
• No caso da polimerização em etapas (policondensação), – Monômeros reativos reagem liberando ou não umaMonômeros reativos reagem liberando ou não uma pequena molécula.
– Crescimento da cadeia acontece por etapas. Monômero desaparece no início da reação– Monômero desaparece no início da reação
– Massa molar cresce gradualmente ao longo da polimerização
– Como os monômeros possuem grupo funcional reativo, não precisam de iniciador
– Os polímeros obtidos por polimerização por etapasOs polímeros obtidos por polimerização por etapas raramente possuem massa molar elevada
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Polimerização
Exemplo: formação do poliéster (reação entre hidroxila e carboxila)
diácidoglicol diácido
Representação de um passo do processo de polimerização porcondensação de um poliéster (este passo se repete sucessivamentecondensação de um poliéster (este passo se repete sucessivamente,produzindo-se uma molécula linear)
Podemos ter dois tipos de reaçãoS li i ã d lé l
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-Sem eliminação de pequena moléculas-Com eliminação: policondensação
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Do monômero até o polímero ???
polimerização em etapas (policondensação)
O
- C-O-
O
C NC O - C-N-
HPoliéster Poliamida(Garrafa) (Nylon)
E todos que envolvem durante a sua reação a eliminação de uma pequena moléculaeliminação de uma pequena molécula
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Polímeros obtidos por polimerização t P lié tem etapas - Poliésteres
Fibras para têxtil, garrafasP lí l i li f ilPolímeros polares que cristalizam facilmente
Porque as garrafas de PET não podem ser reutilizadas Porque as garrafas de PET não podem ser reutilizadas tais quais e precisam ser recicladas?
Tg = 80ºC (PET)Tg = 125ºC (PEN)
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Polímeros obtidos por polimerização por t P li idetapas - Poliamidas
P d tili d fib• Podem ser utilizados em fibras• Altamente polares• Cristalinos• Cristalinos
http://pslc.ws/mactest/level2.htm
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Exemplos ‐ Poliamida
Se a cadeia alquílica é trocada por anéis benzênicos, sintetiza-se li id áti h d li id
Tf = 500 KNylon 6,10
poliamidas aromáticas chamadas poliaramidas que possuem rigidez e temperaturas de fusão muito mais altas .Praticamente não se fundem, pois a fusão está muito próxima a t t d d d ã d d 500ºCtemperatura de degradação, ao redor de 500ºC.
Kevlar em vez de Nylon
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Poliaramidas - Kevlar
• Polímero muito cristalino• Polímero muito cristalino• Ótimo para fibras• Formam melhores fibras do que
poliamidas alifática, como o Nylon 6,6• Por que?
http://pslc.ws/mactest/level2.htm
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NNo caso das poliaramidas a posição cis não é favorizada.
Polímero estirado de
http://pslc.ws/mactest/level2.htm
estirado de forma linear (fibra)
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Kevlar
http://pslc.ws/mactest/level2.htm
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Processos de Polimerização
• No caso da polimerização em cadeia (poliadição)– Os monômeros possuem geralmente ligações duplasp g g ç p– A cadeia polimérica é formada pela instabilidade da dupla ligação do
monômero e sua sucessiva ligação com outras moléculas de monômero– Os monômeros são adicionados um de cada vez a cadeia que cresce
P lí lt l ã btid d d i i i d ã– Polímeros com altas massas molares são obtidos desde o inicio da reação– Se a dupla envolve outro átomo além do carbono, forma cadeia heterogênea
(C=O, C=N)
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Polimerização em Cadeia - Iniciação
• Decomposição do Iniciador:
I – I → 2 I*
• Transferência do centro ativo para o monômero
I* + H2C=CHR → I-H2C-CHR*
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Polimerização em Cadeia - Propagação
Transferência de centro ativo de monômero para monômero, com crescimento de cadeia (velocidade alta e baixa energia de ativação)ativação)
RM1 + M1 RM2
RM + M RM RM2 + M1 RM3
RM3 + M1 RM4
RM4 + M1 RM5
. . .
. . .
. . .
. . . RMn-1 + M1 RMn
Uma cadeia de mais de 1000 unidades é formada em alguns segundos (10-2-10-3s).g g ( )
Ex.: PS xn=1650 em 1.24s a 100ºC
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Polimerização em Cadeia - Término
Desaparecimento do centro ativo. Pode ser feita de várias maneiras (monômero e condições de polimerização)
1- Combinação (2 macroradicais)
CH2 - CHR + HC -CH2R CH2-HRC-CHR-CH2CH2 CHR HC CH2R CH2 HRC CHR CH2
• Gera cadeias de alta massa molar (impedimento entre radicais R)
2 – Desproporcionamento (transferência de H de carbono cauda de uma cadeia para carbono cabeça de outra cadeia)
CH2-CHR* + *RHC-CH2 CH=CHR + RCH2-CH2
Favorecida quando R for volumoso
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Polimerização em Cadeia - Término3- Transferência de cadeiacadeia em crescimento abstrai H de outra cadeia, interrompendo seu
crescimento (formação de ramificação)m (f m ç m f ç )
CH2 - CHR CH2-CH2R cadeia ativa mortacade a at va morta
CH2 -CH2R CH2-CHR*-CH2
Cadeia formada radical ramificaçãoCadeia formada radical ramificação
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Polimerização em Cadeia (radical livre –Processos IndustriaisProcessos Industriais
1 P li i ã 1. Polimerização em massaA mistura de reação só contém o monômero e o iniciador.Esse tipo de polimerização é usado para a produção de PS, PMMA e PVC
é éEsse tipo de reação é muito exotérmica e uma efeito gel pode acontecer (rápido aumento da velocidade de polimerização, e da viscosidade do meio –propagação ↑ e terminação↓).As vantagens são ausência de contaminação e uma obtenção de polímeros com As vantagens são ausência de contaminação e uma obtenção de polímeros com massa molar alta.
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Polimerização em Cadeia – Processos Industriais2 Polimerização em suspensão2. Polimerização em suspensão
Água como meio reacional. Iniciador solúvel no monômero. Uso de agente de m m . gsuspensão (para dispersar gotas de monômero em água). Reação em cada gota. Calor dissipado pela águaágua.
Pérolas (50 a 200m): lavada e secaEx. PS, PVC.Ex. PS, PVC.
Gota:50 a 200mPartícula primária: 1m)
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Polimerização em Cadeia – Processos IndustriaisPolimerização em emulsãoPolimerização em emulsão
A polimerização é feita em partículas. Os ingredientes da reação são o monômero, o agente emulsificante, água e o iniciador solúvel em água. O agente emulsificante é normalmente uma cadeia com uma cabeça hidrofílica e cauda hidrofóbica. Numa solução aquosa essas cadeias formam micelas.
Q d ô é di i d l ã f ã t Quando o monômero é adicionado na solução uma fração penetra nas micelas. O iniciador se decompõe e entra nas micelas. A reação começa. O processo oferece a possibilidade de aumentar o grau de polimerização (alterando-se a velocidade de reação) somente com uma mudança de (alterando se a velocidade de reação), somente com uma mudança de temperatura ou de concentração de iniciador.
Produto: pó fino (0,05 a 5m)roduto pó f no (0,05 a 5m)Esse tipo de polimerização é usado para PVC e PVA
Latex: dispersão coloidal de material polimérico em água.
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Polimerização em Cadeia – Processos IndustriaisPolimerização em emulsãoPolimerização em emulsão
M RM * MI R* RM M
RMZ*
Gota de
MM
I
monômero (reservatório)
MI
R*R*
Água
I
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Polimerização em Cadeia – Polímeros
Poli(cloreto de vinila)
Cloreto de vinila Poli(cloreto de vinila)
P ss s d P lim i ã :Processos de Polimerização:Suspensão 80% da produção: PVC rígidoEmulsãoEmulsão10 a 15% da produção: PVC flexível (plastisol)
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Polimerização em Cadeia – Polímeros
Polietileno
Polietileno de alta densidadedensidade
Polietileno de baixa densidade
Massas molares da ordem de 200.000 a 500.000Por polimerização radical livre se obtém o PEBD. O PEAD é obtido por reaçãoZiegler NattaUtilizados em recipientes, sacolas etc...
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Polimerização em Cadeia – Polímeros
Poli(acetato de vinila): Utilizado em tinta (tinta latex acrílica) ( ) m ( )
Poli(acetato de vinila) Poli(álcool vinílico)
Copolímero randômico (20% de acetato de vinila)
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PMMA – poli(metacrilato de metila)Transparente, resistente ao impacto, utilizado em aplicações como
janelas (substituindo vidro)
Presente em tintas latex acrílica
metacrilato de metila
Poli (metacrilato de metila)Poli(álcool vinílico-co-acetato de vinila)
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Massa molar
• Um polímero é constituído de longas cadeias de tamanho não-uniforme (natureza estatística da reação de polimerização). pNele existe uma quantidade (i) de cadeias com massas molares iguais (Mi).
iiiMn
MM ss m l n mé i médi :
ii
n nMMassa molar numérica média:
onde: ni, número de moléculas que possuem massa Mi (massa
Massa molar ponderada média:
iiiMn
MwM
2
i q p i molar da cadeia i).
Massa molar ponderada média:
iiii
iiw MnMwM
onde: Mi massa molar da cadeia i, ni: Número de moléculas com i , iMassa Mi.
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Polidispersão e Grau de Polimerização
• Polidispersão: relação entre a massa molar numérica média e a massa molar ponderada média. • Quanto mais variados forem os tamanhos das moléculas, maior será a
polidispersão (que sempre é maior que 1)polidispersão (que sempre é maior que 1)• Quando os tamanhos das cadeias são próximos, a polidispersão é
aproximadamente 1.
MMMWD /Polidispersão molecular:nw MMMWD /Polidispersão molecular:
• O Grau de Polimerização (n) representa a quantidade média de meros existentes numa molécula (tamanho médio da cadeia):existentes numa molécula (tamanho médio da cadeia):
mM
n nn m
Mn w
w Grau de polimerização: oum m
onde: , massa molar numérica média
massa molar ponderada médiawMnM
p
, massa molar do merow
m37
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Sensível a moléculas de menor
Massa molar média numérica
de menor massa
Sensível a Massa molar média viscosimétrica
Massa molar aumenta da direita para esquerda
moléculas de maior massa molar
Número de moléculas
Massa molar média ponderada
Massa molar
Massa molar média viscosimétrica –
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a
vMK
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Métodos para avaliar massa molar• Métodos Químicos
Métodos Coligativos (pressão de vapor • Métodos Coligativos (pressão de vapor, temp. de ebulição, pressão osmótica)
O t i d b– Osmometria de membrana– Osmometria por pressão de vapor– Ebuliometria
• Espalhamento de luz• Viscosidade intrínsica• Cromatografia por Exclusão de TamanhoCromatografia por Exclusão de Tamanho
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Caracterização de Polímeros, E.F.Lucas, B.G. Soares, E. Monteiro, e-papers, 2001
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Cromatografia de permeação em gel (GPC)
• É o método mais usado para medir o massa molar de polímeros. • Ele permite a determinação de Mn, Mw e distribuição de massa
molar. • É um método indireto Precisa de calibração• É um método indireto. Precisa de calibração.
• Fase móvel (polímero em solução) se move ao longo de uma fase estacionária (recheio – leito cromatográfico)
• Fase móvel e recheio são imiscíveis• Fase móvel e recheio são imiscíveis• Fase estacionária fica numa coluna de vidro ou de aço inoxidável• Separação por tamanho molecular• Mede tempo ou volume que uma macromolécula elui em um leito
cromatográfico 41
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Cromatografia de permeação em gel (GPC)gel (GPC)
Recheio da coluna: Partículas com poros – silicato poroso –usar várias colunas em série com tamanho de poros diferentes
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GPC• V total da fase móvel =
Vp(volume da fase móvel retida nos poros) + Vo (volume danos poros) + Vo (volume da fase móvel fluindo entre as partículas)
• Veluição = Vo + k.Vp• K=coeficiente de distribuição
de solutode soluto• K=zero soluto totalmente
excluído dos poros• K=1 soluto totalmente
permeado nos poros0 K 1 f i d ã
Veluído
• 0<K<1 faixa de separação
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GPCC f d i ã d M M l GPC?Como se faz a determinação de Massa Molar por GPC?
1 – Precisa de calibração1 – Precisa de calibração• Usar polímero padrão, monodisperso, com massa molar
conhecida• Fazer análise da mesma forma que será feita com polímero
desconhecidoG áfi d M l V l íd• Gráfico de Massa molar versus V eluído
logMlogM
Veluído 44
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GPCC f d i ã d M M l GPC?Como se faz a determinação de Massa Molar por GPC?
2 – Para determinar Mn e Mw2 – Para determinar Mn e Mw• Traça‐se linha base a curva• divide‐se o cromatograma em vários incrementosg• Mede‐se a altura referente a cada volume eluído• Com a curva de calibração determina‐se o valor de M
correspondente a cada volume de eluído• Monta‐se uma tabela que relaciona Veluído, hi e massa molar
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hiMihi
hiMn/
MihiM .hi
Mw
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Estrutura molecularEstrutura molecular
linear ramificada
com ligações cruzadas em rede
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g ç
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Copolímeros
• Homopolímero: polímero derivado de apenas uma espécie de monômero.
• Copolímero: polímero derivado de duas ou mais espécies de• Copolímero: polímero derivado de duas ou mais espécies de monômero.
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Tipos de distribuição dos diferentes monômeros nas moléculas dos co-polímeros: (a) aleatória, (b) alternada, (c) em bloco e (d) ramificada
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M ô A M ô BMonômero A Monômero B
Homopolímero
C líCopolímero
Copolímero
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Copolímeros
Copolímero estatístico: distribuição estatística mas influenciada pela reatividade
Em função da configuração dos meros na cadeia:
Copolímero estatístico: distribuição estatística mas influenciada pela reatividade dos monônerosEX: SBR borracha sintética de estireno e butadieno
Copolímero randômico: estatístico mas com distribuição não influenciada pela reatividade dos monôneros
Copolímero alternado: 2 meros de maneira alternadaEx: copolímero de anidrido maleico ( ) -estireno
Copolímero em bloco: seqüência de blocos de 1 mero(ou porção de molécula polimérica)que se liga a outra seqüência.que se liga a outra seqüência.Ex: SBS – borracha termoplástica de estirenoe butadieno (tribloco)
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Copolímero enxertado (graftizado): sobre a cadeia de um homopolímero (poliA)
CopolímerosCopolímero enxertado (graftizado): sobre a cadeia de um homopolímero (poliA) se liga de modo covalente outra cadeia (poliB)EX: ABSCopolímero de acrilonitrila-butadieno-estirenoC d i i i l d b di di ã d Cadeia principal de butadieno com adição de estireno-acrilonitrila
Copolímero graftizados contíguos: Forma uma rede, não solúvel.
Redes poliméricas interpenetrantes:
Interpenetração de 2 polímeros (com ligação cruzada) sem ligação entre eles.
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Polímeros termoplásticos e termofixos
Os polímeros podem ser classificados em termoplásticos e termofixos.
Amolece sob aquecimento, flui sob pressão, solidifica sobTermoplásticos
P d f d i t tid d d
Amolece sob aquecimento, flui sob pressão, solidifica sob resfriamento, num processo reversível. É moldável e remoldável.
• Podem ser conformados mecanicamente repetidas vezes, desde que reaquecidos (são facilmente recicláveis).
• Parcialmente cristalinos ou totalmente amorfos.• Lineares ou ramificados• Lineares ou ramificados.
Exemplos: Polipropileno PP, polietileno PE, li ti PS ABS ( il it il b t dipoliestireno PS, ABS ( acrilonitrila-butadieno-
estireno), PA "nylon", policarbonato PC, poliéster termoplástico PET
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53
53
Polímeros termoplásticos e termofixos
TermofixosPodem ser conformados plasticamente apenas em um estágio intermediário de sua fabricação. O produto final é duro e não amolece com o aumento da temperaturaO produto final é duro e não amolece com o aumento da temperatura. Eles são insolúveis e infusíveis.Mais resistentes ao calor do que os termoplásticos.Completamente amorfos.pPossuem uma estrutura tridimensional em rede com ligações cruzadas.
Exemplos: Resinas de poliéster insaturadas éster vinílicas epóxisinsaturadas, éster - vinílicas , epóxis, uretânicas e fenólicas
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FASE CRISTALINA FASE AMORFA
TmLíquido viscoso Líquido Viscoso
UR
A
T
Estado Ordenado
Estado Borrachoso
MPE
RAT
U
(volume livre aumenta significativamente)
TgEstado Ordenado Estado Vítreo
Ob ã ã i t lí 100% i t li i i t li f
TEM
Não existem polímeros 100% cristalinos. Se fossem passariam diretamente do estado cristalino para líquido
Observação: não existem polímeros 100% cristalinos, apenas semicristalinos e amorfos
Se fossem passariam diretamente do estado cristalino para líquido.Estado vítreo: estrutura sólida desordenada.Estado borrachoso: acima da Tg, moléculas podem assumir diferentes conformações.
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Utilização do polímero de acordo com a temperatura
Termoplástico TermofixoTermoplástico Termofixo
Linear Semi-
Cristálino
Linear ou Ramificado
A f
Ligações Cruzadas Amorfo
TCristálinoTg, Tm
AmorfoTg
Tg
Tg < TambProduto macio
Tg > TambProduto rígido
Tg < TambElastômero
Tg > TambTermorrígido
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g
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Elastômeros
• Quando submetidos a tensão, os elastômeros se deformam, mas voltam ao estado inicial quando a tensão é removida.
• Os elastômeros apresentam baixo módulo de elasticidade.• São polímeros amorfos ou com baixa cristalinidade (obtida sob tensão).p ( )• Apresentam geralmente altas deformações elásticas, resultantes da
combinação de alta mobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interação intermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligações covalentes cruzadas entre cadeias ou reticuladas)
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covalentes cruzadas entre cadeias ou reticuladas).
Exemplos: borracha natural, polibutadieno, Silicone, Neoprene
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Processamento de polímeros
• A técnica usada para o processamento de um polímero depende basicamente:
(1) de o material ser termoplástico ou termofixo(1) de o material ser termoplástico ou termofixo.(2) da temperatura na qual ele amolece, no caso de material termoplástico.(3) da estabilidade química (resistência à degradação oxidativa e à diminuição da massa molar das moléculas) do material a ser processado.(4) da geometria e do tamanho do produto final.
• Os materiais poliméricos normalmente são processados em temperaturasp p pelevadas (acima de 100oC) e geralmente com a aplicação de pressão.
• Os termoplásticos amorfos são processados acima da temperatura detransição vítrea e os semicristalinos acima da temperatura de fusão. Emambos os casos a aplicação de pressão deve ser mantida durante oresfriamento da peça para que a mesma retenha sua forma .
• Os termoplásticos podem ser reciclados.
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Processamento de polímeros - Termofixos
• O processamento dos polímeros termofixos é geralmente feito em duas etapas:
(1) P ã d lí li lí id d b i l(1) Preparação de um polímero linear líquido de baixa massa molar (algumas vezes chamado pré-polímero)
(2) Processamento do “pré-polímero” para obter uma peça dura e rígida (curada) geralmente em um molde que tem a forma da peça acabada(curada), geralmente em um molde que tem a forma da peça acabada.
• A etapa de “cura” pode ser realizada através de aquecimento ou pela adição de catalisadores, em geral com a aplicação de pressão.
• Durante a “cura” ocorrem mudanças químicas e estruturais em escala molecular, com formação de ligações cruzadas ou reticuladas.
• Os polímeros termofixos são dificilmente recicláveis, não são fusíveis, podem d t t i d t t d tili ã dser usados em temperaturas maiores do que as temperaturas de utilização dos
termoplásticos, e são quimicamente mais inertes.
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ResfriamentoProcessamento de polímeros termoplásticos
Remoção
Pellets ou pó
Plastificação Produto amolecido
Produto final
Resfriamento
Produto moldado
Moldagem
do moldeAquecimentoReciclagem
Filmes, folhas, extrudados
Pellets, Catalisador Produto
Resfriamento
Novas
Processamento de polímeros termofixos
Remoção do molde
pó ou líquido
Catalisador
Energia
Produto final
Novas moléculas
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Reações Químicas
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ReferênciasReferências
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