Trabalho Realizador por:

Diogo Oliveira n 42589, MIEB

Diogo Tecelo n 43774, MIEB

Miguel Glria n 43208, MIEB

Introduo aos Biomateriais

Professor Carmo Lana

Departamento de Cincia dos

Materiais

Trabalho realizado em 28/04/2015

O nylon 6-10 um copolmero obtido atravs de uma reaco de polimerizao

por condensao. Este material termoplstico uma fibra altamente resistente e suave

ao toque, tendo sido usado pela primeira vez em escovas de dentes e desde ento a ser

utilizado numa grande variedade de materiais.

Este material tambm conhecido como poliamida, uma vez que os monmeros

apresentam um grupo amida.

Estes grupos so muito polares, formando ligaes de hidrognio entre si. Deste

modo, como a cadeia do nylon muito regular e simtrica, formam-se, normalmente,

estruturas cristalinas que podem ser utilizadas como fibras.

Nas tabelas seguintes so apresentadas algumas caractersticas qumicas e

mecnicas, respectivamente, do nylon 6,10.

Propriedade Qumica Valor

Frmula Molecular (C16H30O2N2)n Massa Molecular 282,43 / (Monmio)

Densidade 1,14 /3 Ponto de Fuso 220 C

Temperatura de transio vtrea 50 C

Propriedade Mecnica Valor

Resistncia Trao 45 60 MPa

Elongao na Rutura 90 120%

Tenso de Rutura 1,6 2,3 GPa

Como foi dito anteriormente, os nylons so materiais polimricos cristalinos. A

elevada cristalinidade dos nylons evidencia-se pelo facto de em condies de

solidificao controlada originarem esferulites.

Devido s ligaes de hidrognio entre cadeias moleculares, o nylon apresenta

elevada resistncia mecnica, temperatura de deflexo (pelo calor) elevada e boa

Figura 1 Unidade qumica de repetio do Nylon.

resistncia qumica. A flexibilidade das cadeias de carbono contribuem ainda para a

elevada lubrificao, baixo atrito e boa resistncia abraso. No entanto, a polaridade

e as ligaes de hidrognio provocam uma elevada absoro de gua, o que causa

variaes dimensionais com o aumento do teor de humanidade.

O nylon 6,10 em especfico tem uma menor absoro de humidade que o mais

frequentemente utilizado nylon 6,6. tambm mais forte e retm a sua resistncia

temperatura ambiente, tendo tambm uma boa resistncia maior parte dos solventes,

a cidos orgnicos e adio de sais como o cloreto de zinco. No entanto, tem um custo

de produo mais elevado que o nylon 6,6.

A polimerizao do nylon 6,10 feita por polimerizao interfacial.

Uma reaco interfacial de polimerizao uma tcnica que permite preparar

poliamidas atravs da reaco de uma diamina e um dicloreto de cido dicarboxlico.

Estes reagentes, imiscveis, formam na sua interface uma membrana o polmero que

pode ser removido enrolando-o como se fosse um cordo, at um dos reagentes

terminar e a reaco cessar.

No caso especfico, foi usado hexametilenodiamina e dicloreto de cido sebcido

como reagentes da reaco.

O nylon tem inmeras aplicaes no dia-a-dia. A mais importante, ou pelo menos

a mais comum, nos tecidos. Como o nylon uma fibra forte, quando entrelaado forma

um tecido de seda leve. Devido sua elasticidade, fora e resistncia, disponibilidade e

preo acessvel, a fibra mais comum para os txteis e um dos tecidos mais fortes e

encontrados no mercado.

No entanto, o nylon abrange tambm outros tipos de materiais, como os

plsticos e partes de mquinas.

Figura 2 Reaco qumica do Nylon 6,10.

Com o seu baixo custo e longa durao, frequentemente utilizado em peas de

mquinas de plstico.

Por causa da sua resistncia ao calor e de no conduzir electricidade, tambm

utilizado na indstria electrnica.

Como tem um baixo coeficiente de atrito e em conjunto sua elevada resistncia

a foras abrasivas, muito utilizado em mecanismos que giram ou deslizam.

Para alm de tudo isto, ainda pode ser produzido com a capacidade de absorver

radiao UV. Esta propriedade especialmente importante para reas mdicas, de

engenharia e relacionadas com a agricultura.

Hexano Hexametilenodiamina Dicloreto de cido sebcico

Frmula Molecular C6H14 C6H16N2 C10H16Cl2O2 Massa Molecular 86,18 / 116.20 / 239.14 / Ponto de Fuso 96 C 39 C 2.5 C

Ponto de Ebulio 68,5 C 204.6 C 220 C

Em contacto com os olhos

Verificar e remover quaisquer

lentes de contacto. Lavar imediatamente os olhos com gua corrente entre 15 e 20 minutos. No usar pomada.

Procurar ajuda mdica.

Verificar e remover quaisquer lentes de contacto.

Lavar imediatamente os olhos com gua corrente por pelo

menos 15 minutos, mantendo as plpebras abertas. gua fria

pode ser usada. No usar pomada. Procurar ajuda

mdica.

Verificar e remover quaisquer lentes de

contacto. No usar pomada.

Procurar ajuda mdica.

Em contacto com a pele

Lavar imediatamente a pele com gua e sabo

desinfectante. Colocar creme antibacteriano na zona em

questo. Remover e isolar as roupas contaminadas.

Lavar imediatamente a pele com gua em abundncia.

Lavar a pele contaminada com gua corrente e sabo no

abrasivo. Colocar creme hidratante.

Lavar imediatamente a pele com gua em

abundncia. Colocar creme emoliente na zona em

questo.

Em caso de

inalao

Ir para local com ar fresco. Em caso de dificuldade respiratria,

receber oxignio. Procurar ajuda mdica.

Ir para local bem ventilado. Procurar ajuda mdica

imediatamente.

Ir para local com ar fresco. Procurar ajuda mdica

imediatamente.

Em caso de ingesto

No induzir o vmito, beber um ou dois copos de gua. Caso

sejam ingeridas grandes quantidades, procurar ajuda

mdica.

No induzir o vmito. Desapertar zonas da roupa mais apertadas. Procurar

ajuda mdica imediatamente.

No induzir o vmito. Desapertar zonas da roupa mais apertadas. Procurar

ajuda mdica imediatamente.

Armazenamento

Manter o recipiente em local bem ventilado num recipiente

prova de fogo, separado de oxidantes fortes

Manter recipiente seco. Guardar num local fresco e

separado de agentes corrosivos.

Manter o recipiente seco. Guardar num local fresco e

separado de agentes corrosivos.

Reagente

O nylon 6,10 obtido como resultado final, aps trs dias e cinco horas num ambiente

fresco, o apresentado na figura 3.

Clculo do Rendimento

M(C16H30N2O2) = 282,43 g/mol

=

1,19 =

0,55 = 0,6545

= +

=

=

0,6545

239,14= 0,0027

Pela estequiometria da equao apresentada anteriormente (1:1),

n(C10H16Cl2O2) = n(C16H30N2O2), pelo que n(C16H30N2O2) = 0,0027mol.

Para efeitos de clculos, no se necessita de calcular nada acerca HCl, visto que ele

evapora durante a reaco.

= 0,0027 239,14/ = 0,6457

A massa de nylon6,10 medida na experincia laboratorial foi de 0,70g.

=

100 =

0,70

0,6457 100 = 108,41%

Anlise dos Resultados Experimentais

O rendimento obtido na experincia laboratorial foi superior a 100%. A

explicao para este resultado que o nylon 6,10 obtido no a substancia pura,

contm impurezas que contribuem para o aumento da massa medida.

Mesmo assim o objetivo da experincia foi alcanado, tendo-se produzido, de

uma forma rpida e eficaz, uma boa quantidade de nylon pelo mtodo de polimerizao

interfacial.

Trabalho Realizador por:

Diogo Oliveira n 42589, MIEB

Diogo Tecelo n 43774, MIEB

Miguel Glria n 43208, MIEB

Introduo aos Biomateriais

Professor Carmo Lana

Departamento de Cincia dos

Materiais

Trabalho realizado em 28/04/2015

O polimetacrilato de metilo (PMMA) um polmero termoplstico linear obtido

por polimerizao por adio. Este material termoplstico duro, rgido, transparente e

incolor. conhecido pela sua boa resistncia s condies ambientes e por ser mais

resistente ao impacto que o vidro, sendo considerado um dos polmeros mais modernos

e com maior qualidade do mercado, quer pela sua facilidade de adquirir formas, quer

pela sua leveza e alta resistncia. O PMMA, vulgarmente conhecido por vidro acrlico,

o material mais importante do grupo dos termoplsticos, designado por acrlicos.

A sua unidade qumica de repetio apresentada acima (Figura 1), donde se pode

retirar algumas concluses quanto s suas caractersticas:

A ligao alternada de grupos metilo (CH3) e metacrilato (COOCH3) cadeia

principal (isto , tomo de carbono sim, tomo de carbono no), origina

bloqueios espaciais considerveis, tornando o PMMA rgido e relativamente

resistente;

A configurao aleatria dos tomos de carbono assimtricos origina uma

estrutura completamente amorfa, que muito transparente luz visvel.

Nas tabelas seguintes so apresentadas algumas caractersticas qumicas e mecnicas,

respetivamente, do Polimetacrilato de Metilo:

Propriedade Qumica Valor

Reao de Polimerizao

Frmula Molecular (C5O2H8)n Massa Molecular 100,121 / (Monmio)

Densidade 1,15 - 1,19 /3 Ponto de Fuso 130 - 140C

Ponto de Ebulio 200C

Figura 1 Unidade qumica de repetio do Polimetacrilato de Metilo.

Tabela 1 Propriedades Qumicas do Polimetacrilato de Metilo

Nota: O Polimetacrilato de Metilo resistente aos cidos orgnicos e a substncias alcalinas,

mas dissolvido por solventes orgnicos e atacador por cidos minerais.

n

Propriedade Mecnica Valor

Resistncia Trao 47 79 MPa

Elongao na Rutura 1 30%

Tenso de Rutura 2,2 3,8 GPa

O PMMA um dos polmeros mais resistentes exposio direta com a luz solar.

As suas caractersticas de resistncia variam pouco sob o efeito de radiao UV

bem como na presena de ozono. Estas propriedades fazem do PMMA um

material adequado para o uso em situaes de longa exposio ao ar livre.

A polimerizao do Metacrilato de metilo, polimerizao por adio, pode ser

conseguida atravs dos seguintes mtodos de polimerizao:

Polimerizao em emulso

Esta tcnica usada para a produo de grandes quantidades de plsticos e elastmeros

comerciais. Neste processo utilizado na polimerizao por adio usado um iniciador,

o monmero e um solvente que no dissolve o monmero. tambm adicionado um

emulsificante/surfactante, cuja caracterstica a de formar as partculas finas

caractersticas das emulses.

Este mtodo caracteriza-se por rpida polimerizao, resultado em macromolculas de

alto peso molecular e distribuio de peso molecular estreito. A retirada do

emulsificante difcil e inviabiliza o uso de polmeros assim produzidos em algumas

aplicaes.

Polimerizao em soluo

Neste tipo de polimerizao coloca-se o monmero, eventualmente o iniciador, e um

solvente. Este processo mais utilizado quando o processo de polimerizao por

condensao, mas pode-se tambm empregar na polimerizao por adio. O solvente

permite uma melhor distribuio de temperatura, mas a polimerizao procede mais

lentamente, em comparao com a polimerizao em massa. Aps o fim da reao, o

polmero usado como tal na forma de soluo de polmero (polmero + solvente) ou

pode ser isolado evaporando o solvente.

Polimerizao em massa

Empregue na polimerizao por adio, a polimerizao em massa realiza-se sem

diluente e o polmero que se forma encontra-se dissolvido no prprio monmero.

Permite a produo de peas moldadas somente com o uso da temperatura procedente

da reao exotrmica proporcionada pela polimerizao. Esta tcnica produz grandes

quantidades de temperatura os quais esto ligados a diferentes taxas de polimerizao.

verificado nestas reaes um grande aumento da viscosidade durante a converso.

Nota: Tal como nos outros termoplsticos, as propriedades mecnicas do PMMA variam com a temperatura.

Tabela 2 Propriedades Mecnicas do Polimetacrilato de Metilo

>> Polimerizao em massa induzida pela radiao ultravioleta

A fotopolimerizao do Metacrilato de Metilo depende da sensibilizao do

monmero (Metacrilato de Metilo) radiao ultravioleta com reagentes, como a

benzona ou o diacetilo (agentes sensibilizadores). Na presena destes agentes

sensibilizadores, a iniciao para quando a fonte de radiao desligada, seguindo-se

um decaimento rpido do processo de polimerizao. Porm, na presena de um

iniciador convencional, como por exemplo o perxido de dibenzoilo, o processo mais

rpido do que sem a presena do mesmo.

Figura 2 Reaco de fotopolimerizao do Metacrilato de Metilo com recurso radiao UV.

Nesta seco so apresentadas algumas das muitas aplicaes que o PMMA tem na

nossa vida, dando mais nfase s suas aplicaes na rea de medicina.

Aplicaes na Medicina

O PMMA tem muitas aplicaes na medicina, muito devido sua baixa resposta

imune in-vivo. Exemplos disso so as embalagens para comprimidos, as plulas e

cpsulas, supositrios, recipientes de urina, etc. Das muitas, iremo-nos focar apenas em

4 aplicaes:

>> Dentria

A biocompatibilidade, segurana e facilidade de manipulao do PMMA torna-o perfeito

para aplicaes na dentria, tais como o preenchimento de cavidades.

>> Lentes

O PMMA exibe propriedades ticas muito boas: transmite mais luz (mais de 93% de luz

visvel) que o vidro. Combinado com a sua boa compatibilidade com o tecido humano,

pode ser usado nas lentes intraoculares ou lentes de contacto.

>> Incubadoras

O PMMA o material de escolha para incubadoras. durvel, seguro e fcil de limpar,

caractersticas que permitem um ambiente seguro aos recm-nascidos.

>> Cimento sseo:

O PMMA um tipo de cimento sseo frequentemente usado para aplicaes clnicas em

cirurgia ortopdica, dado que cura rapidamente e oferece estabilidade mecnica em

poucos minutos. Os cimentos sseos tm como funo fixao de prteses, ancoragem

de implantes ao osso e transportador de antibiticos.

O PMMA tambm usado na fixao de parafusos nos ossos, no preenchimento de

cavidades sseas e defeitos no crnio e na estabilizao vertebral nos pacientes

osteoporticos.

Figura 3 Imagem por fluorescncia Injeo de cimento sseo por uma cnula numa

vrtebra fraturada.

Aplicaes na vida quotidiana

>> tica: culos de sol, culos graduados;

>> Indstria Automvel: Matrculas, Tringulos de sinalizao, Luzes traseiras, Luzes de

sinalizao;

>> Eletrnica: Ecrs LCD e monitores, Capas para telemvel, Lmpadas, LEDs;

>> Outros: Vidros, Banheiras e Lavatrios, Capas de painis solares.

Benzona Metacrilato de Metilo Perxido de Dibenzoilo

Frmula Molecular C14H12O2 CH2:C(CH3)COOCH3 C14H10O4 Massa Molecular 212,26 / 100.12 / 242,23 / Ponto de Fuso 137 C -48 C 104,5 C

Ponto de Ebulio 343 C 100 C 103 C (decomposio)

Em contacto com os olhos

Verificar e remover quaisquer

lentes de contacto. Lavar imediatamente os olhos com gua em abundncia por pelo menos 15 minutos. gua

quente deve ser usada.

Verificar e remover quaisquer lentes de contacto.

Lavar imediatamente os olhos com gua corrente por pelo

menos 15 minutos, mantendo as plpebras abertas. No usar

pomada. Procurar ajuda mdica.

Verificar e remover quaisquer lentes de

contacto. Lavar imediatamente os

olhos com gua em abundncia por pelo

menos 15 minutos. gua quente deve ser usada. Procurar ajuda mdica.

Em contacto com a pele

Lavar imediatamente a pele com gua em abundncia.

Colocar creme hidratante na zona em questo.

Lavar imediatamente a pele com gua em abundncia.

Lavar a pele contaminada com gua corrente e sabo no

abrasivo. Colocar creme hidratante.

Lavar imediatamente a pele com gua em

abundncia. Colocar creme hidratante na zona em

questo.

Em caso de

inalao

Ir para local com ar fresco. Em caso de dificuldade respiratria,

receber oxignio. Procurar ajuda mdica

Ir para local bem ventilado. Procurar ajuda mdica

imediatamente.

Ir para local com ar fresco. Em caso de dificuldade

respiratria, receber oxignio. Procurar ajuda

mdica

Em caso de ingesto

No induzir o vmito a no ser por conselho mdico. Caso

sejam ingeridas grandes quantidades, procurar ajuda

mdica.

No induzir o vmito. Desapertar zonas da roupa mais apertadas. Procurar

ajuda mdica imediatamente.

No induzir o vmito a no ser por conselho mdico.

Desapertar zonas da roupa mais apertadas. Procurar ajuda mdica caso surjam

sintomas.

Armazenamento

Manter o recipiente em local fresco e bem ventilado. No conservar acima dos 30 C.

Manter afastado de calor ou fontes de ignio. Manter em local fresco e bem ventilado. Recomendado guardar em

sala refrigerada e num local seguro e separado, dado o seu

carcter inflamvel

Manter o recipiente em local fresco e bem

ventilado. Separar de cidos, alcalinos, agentes redutores e combustveis. No conservar acima dos

40 C. Tabela 3 MSDS para os vrios reagentes utilizados na reao de fotopolimerizao do Metacrilato de Metilo

Reagente

O PMMA obtido como resultado final, aps trs dias e cinco horas de exposio solar,

apresentado na figura 3.

Clculo do Rendimento

(%) =

100

Dado que a reao de polimerizao do PMMA por polimerizao por adio, ento

100% de Metacrilato de Metilo (MMA) vai ser convertido em Polimetacrilato de metilo,

ou seja, a massa de Metacrilato de Metilo medida na balana, mMMA, vai ser,

teoricamente, igual massa do PMMA, mterica,PMMA.

Temos que mMMA = mTerica,PMMA. Dado que (MMA) = 0,94 /3 e (MMA) =()

() () = (MMA) () = 0,94

3 10 3 = 9,4 .

Conclumos assim que mTerica,PMMA = 9,4 .

Por outro lado temos que mReal,PMMA= mTubo+PMMA mTubo = 25,94 16,03 = 9,91.

(%) =

100 =

9,91

9,4 100 = 105,43%

Figura 4 Tubo de ensaio contendo o PMMA resultante da fotopolimerizao do

Metacrilato de Metilo.

Anlise dos Resultados Experimentais

Consideramos este valor de rendimento obtido, 105,43%, aceitvel, mesmo sendo

superior a 100% (o mximo rendimento possvel), pois a reao de formao do

Polimetacrilato de Metilo atravs do Metacrilato de Metilo requer a adio de um

iniciador convencional (perxido de dibenzoilo) e de um agente sensibilizante radiao

ultravioleta, visto que recorremos polimerizao em massa induzida pela radiao UV

(benzona) que podem ter causado impurezas no nosso produto final, interferindo na

massa de PMMA pesada, mReal,PMMA, que por sua vez influencia o rendimento.