Química de Polímeros

LOM3058PROF. FÁBIO HERBST FLORENZANO

Estrutura da disciplina Aulas Expositivas

Listas de Exercícios

Provas teóricas

Avaliação Provas teóricas (P1: 7/4 e P2:16/6)

Entrega das listas e dos estudos-dirigidos: para quem entregar tudo: Pn=P*0,9+1,0; para quem não entregar, ou entrega insuficiente: Pn=P

Bibliografia Carraher, C.E. Jr. Introduction to Polymer Chemistry – 2a. Edição - CRCPress

Cowie, J.M.G. and Arrighi, V. Polymers: Chemistry and Physics of Modern Materials. 3ª. Edição. CRC Press.

Billmeyer, F.W. Jr. Textbook of Polymer Science – 3a. Edição – Wiley Interscience

Odian, G. Principles of Polymerization, 3rd Edition, New York: Wiley-Interscience, 1991

Complementares

-Canevarolo, S. V. Ciência de Polímeros: um Texto Básico para Engenheiros e Tecnólogos. ArtLiber. 2002

-Mano, E. Introdução a Polímeros. Edgard Blucher. 1985

Introdução aos Polímeros Orgânicos

Polímeros: macromoléculas formadas a partir da união de moléculas orgânicas simples (meros ou, mais comumente, monômeros)

Podem ser homopolímeros (um único monômero ou unidade repetitiva) ou copolímeros (mais de um monômero ou unidade repetitiva), lineares ou ramificados, de origem sintética ou natural (biopolímeros)

Entre os sintéticos temos os polímeros de condensação e de adição (Carothers, 1929)

Entre os copolímeros podemos ter:◦ Aletórios ou estatísticos◦ Alternados◦ Em bloco◦ Enxertados (ou graftizados)

Um pouco de História Borracha Natural

Baquelite

PVC

Nylon 6,6 e Carothers

Teflon, Kevlar

Nomenclatura Nomes derivados dos monômeros

Eteno (etileno): polietileno

Polipropileno (polipropeno)

Poliestireno

Ácido polimetacrílico

Polietilenotereftalato (politereftalo de etileno)

Nylon 6,6 (uma poliamida)

Síntese de Polímeros: Polímeros de Adição ou Condensação

Classificação proposta por Carothers baseada na reação de polimerização que dá origem ao material

De adição: produzidos por reações de adição, todos os átomos dos monômeros estão presentes no polímero

De condensação: produzidos por policondensação, alguns átomos são eliminados durante a formação do polímero na forma de moléculas pequenas (água, amônia, etc.)

Polímeros são misturas Há sempre uma distribuição de massas molares

Forma e tamanho das cadeias

As ligações covalentes simples apresentam ângulos definidos, mas há liberdade rotacional que é limitada por efeitos estéricos. Por isso as cadeias poliméricas podem apresentar diferentes conformações tanto no estado sólido quanto em solução.

A conformação das cadeias vai depender das interações com o que está em volta, tanto na fase sólida como em solução, além da energia térmica do sistema (necessária para transições conformacionais).

No estado sólido, muitos polímeros apresentam regiões amorfas e cristalinas na sua microestrutura, sendo matérias chamados de semicristalinos, portanto.

Rotações permitidas no eixo da ligação C-C

Conformações da cadeia de polipropileno

Relação entre a massa molar e propriedades

Propriedades dos materiais poliméricos

As propriedades dos materiais poliméricos dependem de, entre outras coisas:

◦ Das interações entre os grupos presentes nas suas cadeias (forças de London, dipolo-dipolo, ligações de H, etc.)

◦ Da massa molar das cadeias (e seu entrelaçamento – entanglement)◦ Da topologia das cadeias (ramificada, ou não, por exemplo)◦ Da taticidade◦ Da história (térmica, por exemplo) do material◦ Da cristalinidade◦ Da temperatura◦ Aditivos◦ Etc.

Relação estrutura-propriedades em Polímeros

Transições típicas - temperatura

Temperatura de transição vítrea (Tg)◦ Relaciona-se com a temperatura a partir da qual a parte amorfa do polímero

passa a apresentar alguma mobilidade (frequentemente o polímero passa de rígido para borrachoso acima dessa temperatura)

Temperatura de fusão (Tm)◦ O polímero passa a comportar-se como um líquido bastante viscoso acima

dessa temperatura (não existe para os polímeros termofixos)

Temperatura de cristalização (Tc):

quando resfriados os polímeros cristalinos e semicristalinos iniciam sua cristalização nessa temperatura (geralmente diferente de Tm)

Taticidade Conforme a configuração de seus carbonos os polímeros podem ser:

Atáticos

Sindiotáticos

Isotáticos

A taticidade está relacionada às propriedades físicas dos polímeros

PVC - taticidade

Elastômeros, fibras, plásticos e termofixos

De acordo com suas propriedades mecânicas, os materiais poliméricos podem ser divididos em:

◦ Elastômeros◦ Fibras◦ Plásticos◦ Termofixos

Objetivos da disciplina Estudar os principais processos de obtenção de materiais poliméricos

Relacionar os materiais poliméricos mais comuns à sua obtenção típica

Propiciar o entendimento das relações existentes entre a síntese do material, sua estrutura molecular e as propriedades do material

Apresentar modificações pós-síntese de materiais poliméricos e sua degradação