Atividade Materiais Poliméricos

ATIVIDADE MATERIAIS POLIMÉRICOSAmanda Diogo Sidekerskis – RA 11077811; Bárbara Alves de Melo - RA 11101010;

Eduardo Nascimento - RA 11049211; Evely Vidal de Almeida - RA 11187409; Giselle Primo Samogim - RA 11115910; Regiane Naiara Rosa - RA

Dos produtos relacionados, identifique quais as principais propriedades de engenharia que são requisitos do projeto e selecione os materiais poliméricos que serão usados na fabricação desses produtos.

1) Cobertura de um estádio de futebol, cadeiras de um estádio de futebol, grama artificial para estádios de futebol.

A cobertura de um estádio de futebol é uma área destinada não somente a eventos esportivos, mas também shows e outros megaeventos. Por isso, o material deve fornecer proteção de chuva e sol forte, leveza, permitir a incidência de luz e fornecer estabilidade e resistência a impacto. O material polimérico que reúne essas características é o policarbonato. Um exemplo deste material empregado na cobertura do Estádio Nacional de Brasília é o policarbonato Makrolon® UV 2099. Este é um material desenvolvido pela Bayer para aplicações de tetos solares na construção civil. Cerca de 110 toneladas do produto, com placas de 12 mm de espessura, cada uma com 10 metros de comprimento, foram fabricados para o anel do telhado suspenso interno do estádio. [1]

As cadeiras do estádio devem ser capaz de resistir a uma força equivalente a 600kg para oferecer segurança e conforto aos usuários. Além disso, deve ser resistente aos agentes climáticos, como chuva, neve, granizo, gelo, luz solar constante e serem pouco inflamáveis. O material que abrange estas características é a poliamida que é amplamente destinada à fabricação de assentos de estádios. Um exemplo deste material é o Durethan desenvolvido pela LANXESS. Estes assentos são fabricados com uma unidade única por meio de moldagem por injeção e não possuem quaisquer emendas ou arestas afiadas. Este produto pode ser feito de diversas cores e são praticamente inflamáveis com a adição de aditivos específicos. [2]

A grama artificial utilizada nos estádios deve oferecer características de uma superfície uniformemente lisa e suave que permite um nível de jogo consideravelmente rápido e com controle de bola melhor. Além disso, a grama não pode ser susceptível degradação da chuva e luz solar. Nesta aplicação o polímero sintético polipropileno é uma boa escolha. São usados aditivos para manter e oferecer uma maior proteção da cor. Uma borracha de etileno-propileno também é adicionada à grama sintética já instalada, oferecendo uma superfície mais macia e, assim, reduzindo o risco de lesões nas quedas dos jogadores. [2]

2) Parachoque de automóvel; lanternas e faróis de automóveis. Forração de isolamento térmico e acústico de automóveis. Pneus de automóveis, caminhão e tratores agrícolas.

Parachoque de automóvel: Componentes veiculares devem possuir o menor peso possível para diminuir o consumo de combustível, além de garantirem absorção de

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impacto, em caso de colisão e resistência à fratura sob condições de impacto à baixa velocidade (4-5 Km/h). O material polimérico que reúne essas características necessárias é o Polipropileno (PP).

Lanterna: As principais propriedades que o material deve possuir para a fabricação de lanternas automotivas é ser transparente, resistente ao impacto mecânico, possuir alto brilho e ser duro. O material utilizado é o Polimetacrilato de metila – PMMA, mais conhecido como “acrílico”.

Isolamento térmico e acústico automotivo: O material deve proporcionar uma boa dissipação de calor e som e possuir uma alta resistência térmica. Seu papel é estabelecer uma barreira à passagem de calor de som entre os dois meios que naturalmente tenderiam rapidamente a igualarem suas temperaturas. Desta forma, a espuma de poliuretano é o melhor material para este fim.

Pneus: O pneu é um dos componentes mais importantes de qualquer veículo automotor. É ele que suporta o seu peso, o da sua carga e que faz o contato com o solo. Ele também transforma a força do motor em tração e é responsável pela estabilidade do veículo e pela eficiência da frenagem. Desta forma, o pneu deve ser resistente ao atrito, suportar peso e variações de temperaturas. O principal material que contitui o pneu é a borracha, porém ele é formado por vários componentes que utilizam uma grande variedade de matérias-primas. A composição da borracha varia num mesmo pneu. Cada material tem propriedades muito diferentes cuja confecção exige uma grande precisão. Cada componente é concebido meticulosamente para conseguir a flexibilidade, a resistência e a aderência. Também se utilizam muitos filamentos metálicos e sintéticos em sua fabricação. [XG1]

4) Recobrimento isolante de cabos de energia, conduítes para fiação elétrica; tubos e conexões para construção civil; recobrimento de fachadas; isolamento térmico e acústico para construção civil.

Para isolantes elétricos de fios e cabos é necessário que os materiais poliméricos forneçam integridade elétrica, resistência a condições extremas e amplas variações de temperatura e ter boa durabilidade. O polímero empregado nesta aplicação é a poliamida que mantém suas características de proteção térmicas e isolamento elétrico em uma ampla faixa de temperatura de trabalho de -269ºC até 400ºC. Um exemplo deste produto é desenvolvido pela Du Pont, chamado Kapton® com classe térmica de 240ºC e dielétrico de 303kV por mm. Nesta aplicação, a Dupont insere uma ou duas camadas de Teflon®, com a função de produzir a aderência sobre o condutor em cobre, produzindo todas as características necessárias à aplicação, além da proteção de agentes químicos.[x1]

Os conduítes são destinados a acomodação e proteção de fios e cabos elétricos e podem ser rígidos ou flexíveis e possuem em comum a elevada resistência à

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compressão, o que permite que sejam embutidos em lajes, paredes e pisos. O material polimérico utilizado nesta aplicação é o PVC. Dentre essas características do PVC podemos indicar que também são extinguíveis, ou seja, se não houver a presença de chama externa, o fogo não se propaga internamente do eletroduto. Podem ser adicionados aditivos resistentes à ação da luz solar para instalações de fiação externa, não sofrerem corrosão e são imunes às composições das argamassas e concretos. [x2]

Os tubos e conexões para a construção civil são tubulações por onde são conduzidos água à temperatura ambiente eou à temperaturas altas, devem ter baixo custo, durabilidade e manutenção fácil. Além disso, serem resistentes à corrosão, não condutores de eletricidade, coeficiente de expansão térmica muito maior que de outros materiais, e serem imunes ao ataque de bactérias e fungos e baixa densidade. O material polimérico que reúne essas características é o PVC. [x2]

O recobrimento de fachadas devem oferecer um filtro às condições externas para as internas, fornecer um certo grau de transparência à luz natural, trazer durabilidade, resistência à luz solar e chuva e, ainda ter a possibilidade de ser manuseável, como por exemplo, uma janela que é um componente de fachada . O material largamente empregado nesta aplicação é o PVC.

O isolamento térmico e acústico na construção civil podem ser utilizados em casas de shows, hospitais, estúdios entre outros. O material polimérico que pode ser indicado é a espumas de poliuretano flexível acrescido de redutores de propagação de chamas. Pode ser aplicada nas paredes e no teto dos ambientes. [x3]

5) Os principais requisitos necessários para o projeto de dutos de petróleo e telecomunicação são: o material deve ser inerte para que não haja interações com o produto transportado, apresentar alta resistência mecânica e resistência térmica, garantir a vedação externa do equipamento evitando que a água e/outros compostos externos entrem nas camadas mais internas do equipamento e garantir que o equipamento possua certa flexibilidade e isolantes. Diferentes materiais poliméricos são selecionados para serem quimicamente resistentes frente ao fluido transportado e não serem afetados pelas condições de operação, isto é, sua seleção é feita em função de sua compatibilidade química e resistência ao envelhecimento. Para esta aplicação é possível utilizar materiais poliméricos tais como: Polietiledo de Alta Densidade (PEAD), Poliamidas (PA-11 e PA-12), Polifluoreto de vinilideno (PVDF).

As poliamidas, são materiais com alta resistência a fadiga, boa resistência ao impacto, alta temperatura de fusão, baixo coeficiente de atrito, resistente as intemperes o que lhe garantem ótimas propriedades mecânicas. Ele ainda é impermeável a gases. Contudo, deve-se tomar cuidado para esta aplicação que este material é higroscópico, pois sua resistência a água diminui devido o número de ligações de hidrogênio

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formadas. A PA-11 e P-12 são as que apresentam menores valores de absorção de água.

O polietileno de alta densidade apresenta resistência a altas temperaturas, alta resistência à tensão, compressão e tração, baixa densidade em comparação com metais e outros materiais, além de ser impermeável e apresentar baixa reatividade, o que permite que tenha aplicação neste tipo de produto final.

O PVDF, é um polímero termoplástico de cadeia linear que possui ao longo de sua cadeia polimérica a alternância de grupos CH2 e CF2. Possui uma gama de aplicações por apresentar diferentes propriedades, tais como mecânicas, químicas, piezoelétricas e piroelétricas. Essa diversidade só é possível devido a sua capacidade de apresentar diferentes estruturas moleculares e cristalinas. É resistente a corrosão, altas temperaturas e suporta altos teores de água, podendo ser empregado em dutos petrolíferos.

8) Fibras para saco de dormir para a) escalar o Everst, b) acampar no litoral norte de SP; Fibras para cordas de escalagem.

Saco de dormir devem ser feitos de materiais que aumentam o isolamento térmico e ser corta vento. O material Deuter-Alu-SilverMesh e o Deuter-210T-Soft-Nylon-Taffeta é muito utilizado para este fim. É basicamente um tecido laminado de alta tecnologia, possui uma camada de material refletivo para aumentar o isolamento térmico e proteger contra frio. Também é resistente a água. O tecido é usado nas áreas mais susceptíveis a perda de calor. O material é macio, respirável e resistente a umidade. [XG2]

Cordas utilizadas para escaladas devem ser muito resistentes a solicitações de cargas de até centenas de kilos. O material mais utilizado para este fim são as fibras de poliamida. A fibra de poliamida pode ser utilizada nos mais variados segmentos, sendo que seu alto desempenho proporciona leveza para lingeries, meias e roupas, bem como alta resistência para dispositivos de segurança, além de pára-quedas, cordas e linhas. [XG3]

10) Tintas automotivas devem apresentar proteção a intempéries, especialmente proteção UVA e UVB, resistência a corrosão, resistência a batida de pedras, boa adesão, resistência química e serem resistentes a diversas temperaturas, desde temperaturas negativas até 200ºC.

A primeira camada da tinta é chamada de eletroforese ou eletrodeposição, sua função é dar proteção anticorrosiva ao aço e é composta basicamente de resina epóxi e anticorrosivos.

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Uma resina epóxi ou poliepóxido é um plástico termofixo (copolímero) que se endurece quando se mistura com um agente catalisador ou "endurecedor". Apresentam excelentes propriedades mecânicas no que diz respeito a tração, alta Tg, estabilidade térmica, boa resistência química, baixa absorção de água, baixa contração, boa resistência à abrasão e muito boas propriedades de adesão. Entretanto, essas resinas epóxi quando curadas formam sistemas com ligações cruzadas que dá, ao produto final, rigidez e fragilidade com baixa resistência à fratura, o que limita a sua utilização como, por exemplo, em estruturas. Uma significativa melhora na resistência à fratura é sem dúvida de grande interesse comercial.

A segunda camada da tinta tem como finalidade dar enchimento, nivelamento, resistência a batida de pedras, adesão e principalmente evitar que os raios UVA e UVB penetrem no eletroforese , pois aa resina epóxi se quebra formando delaminação ou calcificação. Para a formação desta camada são utilizadas resinas de poliésteres, resinas melamina, cargas e pigmentos.

Resinas poliésteres têm propriedades como boa aderência, boa resistência física e química. Apresentam ótima resistência ao intemperismo. A melamina por sua vez, possui excelente dureza, alto brilho, resistência a substâncias álcalis, dentre outras propriedades e atua como agente de cura.

A terceira camada das tintas é denominada de Basecoat e é a camada que dá cor e confere certa resistência a UVA e UVB. É composta por resinas poliéster ou acrílicas. Resina melamina. Pigmentos coloridos, alumínio, pérola para conferir aspecto metálico ou perolado.

Por fim, temos a quarta camada que é constituída de uma camada de verniz, agente de brilho. Esta camada deve ser resistente a intemperes (raios UVA e UVB), resistente a combustíveis tais como álcool, gasolina e diesel (solventes orgânicos), resistência a ácidos (chuva ácida) e resistência a riscos e produtos químicos básicos de lavagem.

Para esta é possível utiliza resina de poliisocianato. Os isocianatos estão presentes em grande numero de polímeros usados na indústria de tintas e se caracterizam pela reação do grupo isocianato com hidrogênios ativos, reação esta comumente denominada reação uretânica, tanto na sua obtenção, quanto na cura dos respectivos revestimentos; essa reação característica é quase sempre acompanhada por outras reações químicas, devido à existência de outros grupos funcionais nos polímeros presentes em determinada tinta. As tintas de poliuretano com agente de cura à base de isocianato alifático e cicloalifático possuem excelente resistência aos raios ultravioletas e são as que apresentam melhor retenção de cor e brilho quando expostas ao intemperismo natural.

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Para tintas anticorrosivas, assim como para as tintas automotivas são utilizadas resinas epóxi.

Referências Bibliográficas

[1] Site Brasil Engenharia http://www.brasilengenharia.com/portal/noticias/destaque/4807-estadio-nacional-de-brasilia-tera-cobertura-de-teto-com-tecnologia-desenvolvida-pela-bayer-materialscience

[2] Site LANXESS Produtos nos jogos olímpicos de Londres http://webmagazine.lanxess.com.br/lanxess-nos-jogos-olimpicos-de-londres/materiais-de-alta-performance-para-arquibancadas-e-cadeiras-de-estadios.html

[x1] Site da Du Pont http://www2.dupont.com/Electrical_Solutions/pt_BR/segments_industry/needs_applications/wires_cables/kapton.html

[x2] BARROS, C., Apostila de Polímeros: Materiais de Construção – Edificações – Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia, 2011.

[x3] Site Equipe de Obra – Como construir na prática http://equipedeobra.pini.com.br/construcao-reforma/43/tratamento-acustico-conheca-os-principais-materiais-utilizados-em-forros-243498-1.aspx

[XG1] NETO, Nelson. “A evolução dos polímeros na indústria automobilística”. Sorocaba – SP, 2012.

[XG1] Site Deuterhttp://www.deuter.com.br/system-tecidos-e-materiais

[XG2] VALENTE, A. Poliamida: solidez da cor para o desenvolvimento da indústria. 2011.

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