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

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  • 1/64

    POLIMEROS

  • 2/64

    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.

  • 3/64

    O QUE SO PLSTICOS?

  • 4/64

    O QUE SO PLSTICOS?

  • 5/64

    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).

  • 6/64

    Polmeros

    Monmero

    Polmero

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

  • 7/64

    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

  • 8/64

    Polmeros

    Possveis rotaes e tores em torno de

    ligaes simples podem levar formao de cadeias

    polimricas no necessariamente retilneas.

  • 9/64

    Polmeros

  • 10/64

    Polmeros lineares

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

  • 11/64

    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.

  • 12/64

    Polmeros com

    ligaes cruzadas

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

  • 13/64

    Enxofre (S)

    Vulcanizao

    Formao de ligaes cruzadas atravsde ligaes qumicas.

  • 14/64

    Polmeros em rede

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

  • 15/64

    Cristalinidade em polmeros

    Cadeias dobradas

    Polietileno

    Clula Unitria

  • 16/64

    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

  • 17/64

    Cristalinidade em polmeros: esferulitas

  • 18/64

    Cristalinidade em polmeros: esferulitas

    Direo de crescimentoda esferulita

    Material amorfo

    Lamelas cristalinas

    Molculade ligao

    Ponto de nucleao

  • 19/64

    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

  • 21/64

    Propriedades mecnicas de polmeros

    Tenso x Deformao

    Deformao

    Tens

    oLimite de resistncia trao

    Limite de escoamento

  • 22/64

    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

  • 24/64

    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

  • 26/64

    Deformao em elastmeros

    Ligaescruzadas

    Tenso Tenso

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

  • 27/64

    PlsticosQuimicamente inertes, mecanicamente resistentes,

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

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

    Aplicaes de polmeros

  • 28/64

    Elastmeros

    Elsticos...

    Aplicaes de polmeros

  • 29/64

    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

  • 31/64

    Plstico na Construo Civil

  • 32/64

    Termofixo

  • 33/64

    Termofixo

  • 34/64

    Termofixo

  • 35/64

    Termofixo

  • 36/64

    Termofixo

  • 37/64

    Termofixo

  • 38/64

    Termofixo

  • 39/64

    Termofixo

  • 40/64

    Termofixo

  • 41/64

    Termofixo

  • 42/64

    Tubo de PVC para drenagem

  • 43/64

    Termoplsticos

  • 44/64

    Termoplsticos

  • 45/64

    Termoplsticos

  • 46/64

    Termoplsticos

  • 47/64

    Termoplsticos

  • 48/64

    Termoplsticos

  • 49/64

    Termoplsticos

  • 50/64

    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

  • 51/64

  • 52/64

    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

  • 53/64

    REFORADO COM PARTCULAS

    CERMETO: CERAMICA + METAL

    CORTE DE AO REFORADO

    CONCRETO:

    DIFERENA ENTRE CIMENTO E CONCRETO

    PORTLAND

    CONCRETO ARMADO

  • 54/64

    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.

  • 55/64

    Compsitos Reforados com Fibras

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

    seu comprimento crtico (lc):

  • 56/64

    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

  • 57/64

    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

  • 58/64

  • 59/64

    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