Engenharia de polímeros

8/19/2019 Engenharia de polímeros

1/27

Ciência e Engenharia dePolímeros

UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAISCURSO DE ENGENHARIA METALÚRGICA DA UFMG

EMT- 055:“CIÊNCIA E ENGENHARIA DE POLÍMEROS”

Prof . Rodr igo O


2/27

Ciência e Engenharia dePolímerosInformações básicas

Disciplina: EMT055 - “CIÊNCIA E ENGENHARIA DE POLÍMERO

Número de créditos: 04 (60 horas)Horário: segundas e terças: 15h45min às 17h25minSala: 1030 - BL 3Professor responsável: Rodrigo OréficeLEPCom - Laboratório de Engenharia de Polímeros e Compósitos -http://lepcom.demet.ufmg.br Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais da UFMGTelefone: (31)3409-3668 - Fax: (31)3409-1815Email: [email protected]

http://lepcom.demet.ufmg.br/website/index.php/pt/mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]://lepcom.demet.ufmg.br/website/index.php/pt/http://lepcom.demet.ufmg.br/website/index.php/pt/http://lepcom.demet.ufmg.br/website/index.php/pt/http://lepcom.demet.ufmg.br/website/index.php/pt/http://lepcom.demet.ufmg.br/website/index.php/pt/http://lepcom.demet.ufmg.br/website/index.php/pt/http://lepcom.demet.ufmg.br/website/index.php/pt/http://lepcom.demet.ufmg.br/website/index.php/pt/http://lepcom.demet.ufmg.br/website/index.php/pt/


3/27


Referências principais:

• Ciência dos Polímeros - Sebastião V. Canevarolo Jr., Editora Artliber,2006.• Fundamental Principles of Polymeric Materials – S. L. Rosen – Ed. W

2012.• Introduction to Physical Polymer Science – L. H. Sperling – Ed. W

2006.


4/27


Avaliação:

• Prova 1 = 40%• Prova 2 = 40%• Teste = 20%


5/27


Cronograma – EMT-0

Data Dia Tópico07-03-16 Segunda Introdução ao Curso08-03-16 Terça Reações de polimerização14-03-16 Segunda Reações de polimerização15-03-16 Terça Copolimerização21-03-16 Segunda Configuração das cadeias poliméricas22-03-16 Terça Cadeias lineares e redes28-03-16 Segunda Conformação de polímeros29-03-16 Terça Conformação de polímeros04-04-16 Segunda Termodinâmica de soluções contendo polímeros05-04-16 Terça Não haverá aula11-04-16 Segunda Termodinâmica de soluções contendo polímeros12-04-16 Terça Avaliação de massa molar18-04-16 Segunda Avaliação de massa molar19-04-16 Terça Avaliação de massa molar25-04-16 Segunda Revisão26-04-16 Terça Prova 102-05-16 Segunda Diagramas de fase03-05-16 Terça Copolímeros em bloco, Blendas09-05-16 Segunda Morfologia: estado não cristalino10-05-16 Terça Morfologia: célula unitária16-05-16 Segunda Morfologia: teorias e cinética17-05-16 Terça Propriedades mecânicas23-05-16 Segunda Propriedades mecânicas24-05-16 Terça Transição vítrea30-05-16 Segunda Transição vítrea31-05-16 Terça Transição vítrea06-06-16 Segunda Elasticidade da borracha07-06-16 Terça Aplicações envolvendo polímeros/seminário13-06-16 Segunda Teste27-06-16 Segunda Revisão28-06-16 Terça Prova 2


6/27


Borracha SBRCopolímero butadieno-estireno

BorrachaPoliisopreno

Polietileno

Nylon

Polipropileno ou poliuretanos

Materiais para a indústria automobilísti


7/27


Copolímero emBloco poli(estireno-

butadieno); Nylon; Couro

Surlyn -

Couro e poliisobutileno

Fibras de carbono; epóxi; Nylon

Material Esportivo


8/27


Poliéster (PET)

Algodão, Nylon

Celulose (algodão)

Spandex (poliur

Poli(acrilo nitrila); Nitrato de celulose - Rayon

Têxtil


9/27


Polietileno; poliéster; poliestireno

Policarbonato, poliestireno

PVC

Disco


10/27


PVC

Polipropileno

Nylon, poli(tetra fluoretilen poliuretano

Melamina-formaldeído

Tapetes e recobrimentos

Ciê i E h i d


11/27


Poliuretano

Hidroxietil-celulose

Polietileno e Poli(ácido acrílico)

Poli(vinil pirrolidone)

Polietileno e Nylon

Produtos farmacêuticos

Ciê i E h i d


12/27


Copolímeros ácido polilático- poliglicólico

PVC c/plastificante

PDMS

Dacron (poliéster-PET)

Polietileno

Hidrogel

Biomateriais

CiênciaeEngenhariade


13/27

Ciência e Engenharia dePolímerosAplicação dos conceitos de Ciência

de Materiais a Polímeros



14/27

Ciência e Engenharia dePolímerosAplicação dos conceitos de Ciência

de Materiais a Polímeros

Substituição de garrafas de vidro para envasamento de bebidascarbonatadasMotivação e exigências para novas embalagens:

– Necessidade de envasamento de quantidades maiores de líquido; – Redução de peso; – Manter transparência; – Aumento de resistência mecânica (Resistir a uma queda de 2m). – Evitar alteração dos alimentos; – Evitar perdas gasosas (< CO 2)



15/27

Ciência e Engenharia dePolímerosSeleção de materiais

Candidatos:

Polietileno: flexível, opaco, elevado coeficiente de difusão gasosa;Polipropileno: flexível, translúcido, elevado coeficiente de difusãogasosa;Acrílico (poli(metacrilato de metila)): transparente, frágil, elevadocoeficiente de difusão;

Policarbonato: transparente, resistente, elevado coeficiente de difusão,caro;Teflon (poli(tetrafluor etileno)): frágil , baixo coeficiente de difusão,opaco;PET (poli(tereftalato de etileno)): resistente, baixo coeficiente dedifusão, transparente (dependendo da estrutura).



16/27


Síntese do PET:Reações de Policondensação

CC

O O

HO O H HO O HC C

H H

HH

+

OO

C C

H H

HH

CC OHOOH [ ] n + H 2O



17/27

Ciência e Engenharia dePolímerosMicroestrutura do PET

• PET: polímero semicristalinos (possuem cristais) disseminados em uma matriz amorfa ;• CRISTAIS: cadeias se acomodam regularmente no espaço;• AMORFA: cadeias não obedecem regularidade na sua disposição no espaço;• Cristais: usualmente apresentam-se na forma de lamelas que se agregam em esferulitas ;

Parte amorfa Parte cristalina



18/27

Ciência e Engenharia dePolímerosCristais alongados

Caso as cadeias poliméricas tenham sua formaalterada durante o processamento, cristais

alongados podem ser gerados durante oresfriamento.

Cadeia polimérica

Ciência e Engenharia deRelação estrutura propriedades


19/27

gPolímerosRelação estrutura-propriedades-

processamento do PET

PROCESSO ESTRUTURA RESISTÊNCIA MECÂNICATêmpera Amorfo 55 MPaResfriado lentamente Esferulita Frágil e opacoEstirado à 100°C 25% cristalino 170 MPaPós-tratamento à 150C 40% cristalino 350 MPa

Ciência e Engenharia deProcessamento de garrafas de


20/27

gPolímeros

Processamento de garrafas dePET:

1. Injeção de cilindro

Ciência e Engenharia deProcessamento de garrafas de PET:


21/27

PolímerosProcessamento de garrafas de PET:2. Moldagem por sopro

Ciência e Engenharia deRelação estrutura-propriedades-


22/27

PolímerosRelação estrutura propriedadesprocessamento do PET

Ciência e Engenharia de

lí


23/27

PolímerosPolímeros

• Polímeros : macromoléculas (cadeias poliméricas) formadas pelrepetição de unidades fundamentais (meros)

n = número de repetições da unidade fundamental ou grau de polimerização

Massa molar (peso molecular) da cadeia = n x massa molar do mero

• Plásticos : polímeros + aditivos

CH 2=CH 2 -CH 2-CH 2-(CH 2-CH 2)n-CH 2-CH 2 CH 2-CH 2-.

Etileno Polietileno

Ciência e Engenharia dePolímeros:


24/27

PolímerosPolímeros:unidades de repetição

C

H

C

H

C

H

C

HH

C

H

C

H

C

H

C[ ]n

H H H H

H H HH

PVC - poli(cloreto de vinila)

C l

n][ C

H

C

HC l

C

H

C

H H

C

H

C

C l H

C

H

C

C

HHHH

C O )(n

H

H

CO )( n

C O )(n

CO )( n

H

H

n( )OC

Polietileno

O( )n

Ciência e Engenharia deP líPolímeros:


25/27

PolímerosPolímeros:unidades de repetição

Uma especialmente estável cíclica estrutura é um anel de seis carbono, onde simples eduplas ligações se alternam. Tal anel é chamado de anel de benzeno ou grupo fenil, quandoligado à alguma outra estrutura:

C C

C

CC

CH

H

H H

H

H

Estrutura alifática - sem anéis de benzeno. Ex.: poliamida (Nylon 66)(C H 2 )6 N

H

CC

O O

(C H 2 )4 O HNH

H

[ ]n

Estrutura aromática - com anéis de

benzenoEx.: poliaramida (Kevlar)

[

H

H N

OO

C C

H

N

Ciência e Engenharia deP líP lí C i i


26/27

PolímerosPolímeros ComerciaisPolímero Aplicações Estrutura

Polipropileno (PP)

Polímero semicristalino,termoplástico, poliadição

Recipientes, filmes, peças para indústriaautomotiva, brinquedos,utensílios domésticos,etc.

H

C

H H

C[ ]n

C H 3 Poliestireno (PS)

Polímero amorfo,termoplástico,

poliadição.

Recipientes(transparentes), copos,isopor, etc.

n][ C

HH

C

H

Poli(cloreto de vinila)(PVC)Polímero amorfo,termoplástico,

poliadição.

Filmes (embalangens),tubos, etc.

H

C

H H

C[ ]n

C l Poli(metil metacrilato)(PMMA)

Polímero amorfo,termoplástico,

poliadição.

Copos, recipientes, janelas, lentes, biomaterais, etc.

C H 3H

C

H

C[ ]n

C O

O C H 3

Ciência e Engenharia dePolímerosPolímeros Comerciais


27/27

PolímerosPolímeros ComerciaisPolímero Aplicações Estrutura

Poli(tetraflúor etileno)Teflon®

Polímero semicristalino,termoplástico,

poliadição.

Recobrimentos, peças,fitas, etc.

F

n][ C

FF

C

F Poli(tereftalato deetileno)PETPolímero semicristalino,termoplástico,

policondesação.

Garrafas, copos, fibras(tecidos)

OO

C C

H H

HH

CCOO[

Poliamidas Nylon®

Polímero semicristalino,termoplástico,

policondensação.

Fibras, biomateriais,etc.

(C H 2 )6 N

H

CC

O O

(C H 2 ) 4N

H

[

Resina epoxídica

Polímero amorfo,termorrígido,

policondensação.

Matriz para compósitos,adesivos C

O

C C O

H

H

CH 3

CH 3

CH

H

O

H

H

C

O

C

H H

Resina de fenol-formaldeído


policondensação.

Adesivos, peçasautomotivas, etc. O H

H

H

C

n

Poliuretanos


policondensação.

Isopor, biomateriais,elastômeros

O

C R C

O

N

H

OO

Documents

Engenharia de polímeros