POLIMEROS - .REFORÇADOS C/ FIBRAS COMPÓSITOS LAMINARES COMPÓSITOS NATURAIS •Concreto •Asfalto

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POLIMEROS

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O QUE SO PLSTICOS?

Os plsticos so materiais orgnicos polimricossintticos, de constituio macrocelular, dotada degrande maleabilidade, facilmente transformvelmediante o emprego de calor e presso, e que servede matria-prima para a fabricao dos maisvariados objetos.

A matria-prima dos plsticos geralmente opetrleo. Este formado por uma complexa misturade compostos.

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O QUE SO PLSTICOS?

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O QUE SO PLSTICOS?

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CLASSIFICAO:

Podem ser subdivididos em:

Termofixos: so polmeros de cadeia ramificada, para os

quais, o "endurecimento" (polimerizao ou cura)

consequncia de uma reao qumica irreversvel.

Termoplsticos: tem como vantagem sua versatilidade e

facilidade de utilizao, desprendendo-se, geralmente, da

necessidade de mquinas e equipamentos muito elaborados

(e financeiramente dispendiosos).

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Polmeros

Monmero

Polmero

Ex: madeira, l, couro, borracha, seda, plsticos...

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C C C C C C

HHHHHH

HHHHHH

Polietileno (PE)

ClCl Cl

C C C C C C

HHH

HHHHHH

Poli (cloreto de vinila) (PVC) Polipropileno (PP)

HH

HHH H

C C C C C C

CH3

HH

CH3CH3H

Polmeros

Etileno

C C

HH

HH

C C

HH

HH

C C

HH

HH

C C

HH

HH

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Polmeros

Possveis rotaes e tores em torno de

ligaes simples podem levar formao de cadeias

polimricas no necessariamente retilneas.

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Polmeros

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Polmeros lineares

As unidades so unidas em cadeiasnicas. Ex. PVC (Policloreto de vinila),nilon, PMMA (acrlico), PE (polietileno),PS (poliestireno)

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Polmeros ramificados

So polmeros onde cadeias de

ramificaes laterais so conectadas s cadeias

principais. interessante observar que os

polmeros com estrutura linear podem ser

ramificados.

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Polmeros com

ligaes cruzadas

So polmeros onde cadeias adjacentesesto unidas umas s outras atravs de ligaescovalentes.

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Enxofre (S)

Vulcanizao

Formao de ligaes cruzadas atravsde ligaes qumicas.

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Polmeros em rede

So polmeros que possuem muitasligaes cruzadas formando redestridimensionais. Ex. epxi.

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Cristalinidade em polmeros

Cadeias dobradas

Polietileno

Clula Unitria

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Normalmente os polmeros so formados porregies cristalinas dispersas no interior do materialamorfo. O grau de cristalinidade pode variar decompletamente amorfo at cerca de 95% cristalino.

Cristalinidade em polmeros

Regiocristalina

Regioamorfa

PE

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Cristalinidade em polmeros: esferulitas

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Cristalinidade em polmeros: esferulitas

Direo de crescimentoda esferulita

Material amorfo

Lamelas cristalinas

Molculade ligao

Ponto de nucleao

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Direo do aumento da resistncia mecnica

Ramificada Ligaes Cruzadas RedeLinear

Ligaessecundrias

Estrutura molecular

e resistncia mecnica de polmeros

20/64Deformao

Tens

o (

MPa

)

Plstico

Elastmero

Frgil

Propriedades mecnicas de

polmeros

Tenso x Deformao

Limite de resistncia trao

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Propriedades mecnicas de polmeros

Tenso x Deformao

Deformao

Tens

oLimite de resistncia trao

Limite de escoamento

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Propriedades mecnicas de polmeros

Tenso x Deformao

Polmero Limite de

resistncia

tra (MPa)

Limite de

escoamento

(MPa)

Alongamento na

fratura

(%)

Polietileno (baixa densidade)

8,3 - 31,4 9,0 14,5 100 -650

Polietileno (alta densidade)

22,1 31,0 26,2 33,1 10 1200

PMMA 48,3 72,4 53,8 73,1 2,0 5,5

Nilon 75,9 94,5 44,8 82,8 15 300

PVC 40,7 51,7 40,7 44,8 40 80

PTFE (Politetrafluoreti

leno)20,7 34,5 - 200 400

Metais 4100 600 100

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Propriedades mecnicas de polmeros

Temperatura x Deformao

Tens

o (

MPa

)

Deformao

PMMA

temperatura resistncia

temperatura alongamento

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Deformao em polmeros

plsticos e frgeis

ruptura frgil

ruptura plstica x

deslizamento dasregies cristalinas

estrutura fibrilar

prximo ruptura

alinhamento dasregies cristalinas

prximo ruptura

polmerossemicristalinos alongamento

das regiesamorfas

Carga/descarga

Estrutura inicial

estruturaem rede

estruturalinear

xT

ens

o (

MPa

)

Deformao

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Deformao em polmeros plsticos e

frgeis

Deformao

Tens

o

Limite deescoamento

A deformao confinada ao pescoo!

Incio da formaodo pescoo

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Deformao em elastmeros

Ligaescruzadas

Tenso Tenso

O aumento da entropia faz o polmero retornar sua forma original quando a tenso retirada!

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PlsticosQuimicamente inertes, mecanicamente resistentes,

isolantes, transparentes, translcidos ou opacos, etc...

Revestimentos, brinquedos, lentes, vedaes,engrenagens, isolantes, garrafas, etc...

Aplicaes de polmeros

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Elastmeros

Elsticos...

Aplicaes de polmeros

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UHMWPE (polietileno de alto peso molecular)

Aplicaes de polmeros

Alta resistncia qumica, a impacto, desgaste e abraso,baixo coeficiente de atrito, autolubrificante e antiaderente.

UHMWPE

APLICAES

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Plstico na Construo Civil

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Termofixo

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Termofixo

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Termofixo

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Termofixo

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Termofixo

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Termofixo

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Termofixo

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Termofixo

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Termofixo

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Termofixo

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Tubo de PVC para drenagem

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Termoplsticos

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Termoplsticos

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Termoplsticos

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Termoplsticos

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Termoplsticos

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Termoplsticos

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Termoplsticos

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COMPSITOS

Formados por dois materiais a nvel

macroscpico

Enorme gama de propriedades

Excelentes rigidez e resistncia

especficas

Fibras e matriz cermicas

resistem a altas temperaturas

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TIPOS DE MATERIAIS COMPSITOS

REFORADOS

C/PARTCULAS

REFORADOS

C/ FIBRAS

COMPSITOS

LAMINARES

COMPSITOS

NATURAIS

Concreto

Asfalto

Cermet

Fibras de

carbono,

Kevlar, vidro,

etc

Matriz de

epoxy,

polister,

PEEK, etc

Laminados

de fibras e

resina

Sandwich

Madeira

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REFORADO COM PARTCULAS

CERMETO: CERAMICA + METAL

CORTE DE AO REFORADO

CONCRETO:

DIFERENA ENTRE CIMENTO E CONCRETO

PORTLAND

CONCRETO ARMADO

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Compsitos Reforados com Fibras

Faz-se uso de compsitos reforados com fibras em projetos cujos

objetivos incluem uma alta relao resistncia/peso.

Influncia do comprimento da fibra: quando uma tenso

aplicada em um compsito deste tipo a ligao matriz-fibra cessa

nas extremidades da fibra.

Lc = fd/2tc

Comprimento crtico: comprimento de fibra mnimo, necessrio

para que haja um efetivo aumento da resistncia do compsito.

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Compsitos Reforados com Fibras

Perfis tenso-posio em funo do comprimento da fibra (l) e o

seu comprimento crtico (lc):

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Alguns arranjos tpicos

de fibras em cada

camada de compsito

a) Fibras unidirecionais

contnuas

b) Fibras descontnuas

orientadas de modo

aleatrio

c) Fibras unidirecionais

tecidas ortogonalmente

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Comportamento Elstico em Funo da Direo de Carregamento

ORIENTAO DAS FIBRAS

A resistncia ser mxima

quando as fibras estiverem

orientadas com o esforo

(sendo mnima na direo

perpendicular)

Variao de propriedades com a

orientao das fibras para uma liga de

Titnio reforada com fibras de Boro

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COMPSITOS DE MATRIZ POLIMRICA

MATRIZ

Termoplsticos Termoendurec.

REFORO

Fibras

plsticas

Fibras

Carbono

Fibras

VidroCermicos Metais

PET

PP

etc

EP, PF

PEEK

etc

PP

Aramid

HM

HS

E

S

SiC

Al2O3

B

Arame

COMPSITOS DE MATRIZ POLIMRICA

MATRIZ

Termoplsticos Termoendurec.

REFORO

Fibras

plsticas

Fibras

Carbono

Fibras

VidroCermicos Metais

PET

PP

etc

EP, PF

PEEK

etc

PP

Aramid

HM

HS

E

S

SiC

Al2O3

B

Arame

MATRIZ DO COMPSITO

Transmite os esforos mecnicos aos

reforos (fibras), mantendo-os em

posio, e contribuind