Apresentação
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O documento discute as características, aplicações e processamento de polímeros. Aborda tópicos como comportamento tensão-deformação, deformação macroscópica e viscoelástica, fratura de polímeros e suas características mecânicas. Também descreve técnicas de síntese, adição de aditivos e processos de conformação como moldagem, extrusão e sopro.
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Apresentação
- 3. Introdução Comportame ntoIntrodução Polímeros Deformação macroscópica Deformação viscoelástica Fratura de polímeros Características mecânicas diversas Por que estudar as características, aplicações e o processamento dos polímeros?
- 4. Comportame ntoIntrodução Polímeros Deformação macroscópica Deformação viscoelástica Fratura de polímeros Características mecânicas diversas - Utilizados em construções - Materiais para processamento de microeletrônicos - A compreensão dos mecanismos de deformação dos polímeros que permite que seus módulos de elasticidade e suas resistências sejam alterados e controlados
- 5. Comportamento tensão-deformação • Módulo de elasticidade, resistência à tração, impacto e fadiga • Utilização do teste de tensão-deformação • Sensíveis à taxa de deformação, temperatura e natureza química do ambiente Comportame ntoIntrodução Polímeros Deformação macroscópica Deformação viscoelástica Fratura de polímeros Características mecânicas diversas
- 6. Módulo de Elasticidade Comportame ntoIntrodução Polímeros Deformação macroscópica Deformação viscoelástica Fratura de polímeros Características mecânicas diversas
- 7. Tipos de comportamento tensão-deformação Comportame ntoIntrodução Polímeros Deformação macroscópica Deformação viscoelástica Fratura de polímeros Características mecânicas diversas • Polímero frágil: sofre fratura enquanto se deforma elasticamente. • Polímero plástico: deformação inicial elástica, seguida de escoamento e por uma região de deformação plástica. • Polímero elástico: deformação totalmente elástica.
- 8. Deformação macroscópica • Em um ensaio de tração, um corpo é submetido a um esforço que tende a alongá-lo ou esticá-lo até a ruptura Comportame ntoIntrodução Polímeros Deformação macroscópica Deformação viscoelástica Fratura de polímeros Características mecânicas diversas
- 9. Comportame ntoIntrodução Polímeros Deformação macroscópica Deformação viscoelástica Fratura de polímeros Características mecânicas diversas 1-) Corpo de prova antes do ensaio de tração.
- 10. Comportame ntoIntrodução Polímeros Deformação macroscópica Deformação viscoelástica Fratura de polímeros Características mecânicas diversas 2-) Limite de escoamento superior: Pequeno pescoço se forma na seção útil do corpo de prova.
- 11. Comportame ntoIntrodução Polímeros Deformação macroscópica Deformação viscoelástica Fratura de polímeros Características mecânicas diversas 3-) Ponto de resistência à continuidade da deformação e o alongamento do corpo de prova prossegue pela propagação do pescoço.
- 12. Deformação viscoelástica • Quando um polímero submetido à temperaturas intermediárias é um sólido com características de borracha • Quando cessa a tensão de cisalhamento ocorre uma certa recuperação da deformação Comportame ntoIntrodução Polímeros Deformação macroscópica Deformação viscoelástica Fratura de polímeros Características mecânicas diversas
- 13. ecuperação da deformação Comportame ntoIntrodução Polímeros Deformação macroscópica Deformação viscoelástica Fratura de polímeros Características mecânicas diversas
- 14. Um exemplo desses extremos viscoelásticos é encontrado em um brinquedo vendido nos Estados Unidos, conhecido como “Silly Putty” (“Gel Bobo”). Comportame ntoIntrodução Polímeros Deformação macroscópica Deformação viscoelástica Fratura de polímeros Características mecânicas diversas
- 15. Fratura de polímeros • A fratura se dá pela quebra das ligações covalentes dos polímeros. • Para polímeros termoplásticos, são possíveis tanto o modo dútil quanto o modo frágil e muitos desses materiais são capazes de experimentar uma transição dútil-a-frágil. Comportame ntoIntrodução Polímeros Deformação macroscópica Deformação viscoelástica Fratura de polímeros Características mecânicas diversas Dúctil Semi Dúctil Frágil
- 16. Fratura de polímeros A resistências a fratura de materiais poliméricos é baixa em relação àquelas de metais e de cerâmicas. Como uma regra geral, o modo de fratura em polímeros termorrígidos é frágil. Comportame ntoIntrodução Polímeros Deformação macroscópica Deformação viscoelástica Fratura de polímeros Características mecânicas diversas Dúctil Semi Dúctil Frágil
- 17. Fratura de polímeros Um fenômeno que está envolvido na fratura de alguns polímeros termoplásticos vítreos é a "frouxidão" (pouca solidez, "crazing"). Partes frouxas ("crazes" se formam em regiões altamente tensionadas associadas a riscos, falhas,partículas de poeira e não omogeneidades; elas normalmente se propagam perpendicularmente ao eixo da tensão de tração. Comportame ntoIntrodução Polímeros Deformação macroscópica Deformação viscoelástica Fratura de polímeros Características mecânicas diversas
- 18. Fratura de polímeros (a) Iniciacao da trinca, com a nucleacao de um craze a frente da ponta da trinca preexistente. (b) Propagacao da trinca, com a ruptura das fibrilas. (c) Detalhe das fibrilas na regiao do craze. Comportame ntoIntrodução Polímeros Deformação macroscópica Deformação viscoelástica Fratura de polímeros Características mecânicas diversas
- 19. Características mecânicas diversas Módulo de Young (E) – Resistência ao alongamento É muito baixo para polímeros elásticos, contudo atinge valores significativos para os pláticos. Os menores valores são das borrachas. Comportame ntoIntrodução Polímeros Deformação macroscópica Deformação viscoelástica Fratura de polímeros Características mecânicas diversas
- 20. Tensão de ruptura É uma das características analisadas pelo engenheiro antes de escolher um material. Preferencialmente se escolhe o material de baixa densidade e alta resistência. Comportame ntoIntrodução Polímeros Deformação macroscópica Deformação viscoelástica Fratura de polímeros Características mecânicas diversas Os polimeros tem em alguns casos baixas densidades e grande resistência a ruptura.
- 21. Alongamento na ruptura: É a variação percentual do comprimento inicial da peça. Os metais variam no máx. 100 vezes Polímeros elásticos variam em média 1000 vezes Comportame ntoIntrodução Polímeros Deformação macroscópica Deformação viscoelástica Fratura de polímeros Características mecânicas diversas
- 22. Temperatura de trabalho A temperatura exerce papel importante no comportamento mecânico. Todos os polímeros tem uma temperatura máxima de trabalho Comportame ntoIntrodução Polímeros Deformação macroscópica Deformação viscoelástica Fratura de polímeros Características mecânicas diversas
- 23. Síntese e processamento • A síntese das grandes moléculas dos polímeros é denominada polimerização e é simplesmente o processo pelo qual os monômeros são ligados uns aos outros para gerar longas cadeias compostas por unidades repetidas, havendo dois tipos: Comportame ntoIntrodução Polímeros Deformação macroscópica Deformação viscoelástica Fratura de polímeros Características mecânicas diversas Polimerização por adição: processo pelo qual as unidades monoméricas são ligadas uma de cada vez, na forma de uma cadeia, para compor uma macromolécula linear.
- 24. Polimerização por condensação: processo onde as reações químicas intermoleculares ocorrem por etapas, e em geral envolvem mais de um tipo de monômero. Como por exemplo, na formação do poliéster. Comportame ntoIntrodução Polímeros Deformação macroscópica Deformação viscoelástica Fratura de polímeros Características mecânicas diversas
- 25. Os aditivos são substâncias introduzidas intencionalmente para melhorar ou modificar as propriedades dos polímeros, tornando-os mais úteis. Os aditivos incluem as cargas, plastificantes, estabilizadores, corantes e retardantes de chamas. Cargas: são adicionadas, na maioria das vezes aos polímeros para melhorar os limites de resistência à tração e à compressão, a resistência à abrasão, a tenacidade, as estabilidades dimensional e térmica e outras propriedades. Exemplos: pó de madeira, pó e areia de sílica, vidro, argila, talco e calcário. Comportame ntoIntrodução Polímeros Deformação macroscópica Deformação viscoelástica Fratura de polímeros Características mecânicas diversas Aditivos para polímeros
- 26. Plastificantes: são utilizados para melhorar a flexibilidade, a ductilidade e a tenacidade dos polímeros. Exemplo: líquidos com baixas pressões de vapor e baixa massas molares. Estabilizantes: são aditivos que atuam contra a deterioração em termos da integridade mecânica do material polimérico. Corantes: conferem uma cor específica a um polímero; eles podem ser adicionados na forma de matrizes ou pigmentos. Retardantes de chama: utilizados para melhorar a resistência de polímeros combustíveis ao fogo. Comportame ntoIntrodução Polímeros Deformação macroscópica Deformação viscoelástica Fratura de polímeros Características mecânicas diversas Aditivos para polímeros
- 27. A fabricação dos polímeros plásticos é realizada geralmente pela conformação do material na forma fundida em uma temperatura elevada, usando pelo menos uma das várias técnicas de moldagem diferentes: Por compressão: as quantidades apropriadas de polímero e dos aditivos são colocadas entre os elementos “macho e fêmea” do molde e ambas as peças são aquecidas. Comportame ntoIntrodução Polímeros Deformação macroscópica Deformação viscoelástica Fratura de polímeros Características mecânicas diversas Técnicas de conformação para plásticos
- 28. Por transferência: é uma variação da moldagem por compressão, onde as matérias-primas sólidas são primeiramente fundidas em uma câmara de transferência aquecida. Comportame ntoIntrodução Polímeros Deformação macroscópica Deformação viscoelástica Fratura de polímeros Características mecânicas diversas Técnicas de conformação para plásticos Por injeção: consiste em basicamente em forçar, através de uma rosca simples, a entrada de material fundido para o interior da cavidade de um molde. Provavelmente, a principal característica dessa técnica, é a velocidade na qual as peças podem ser produzidas.
- 29. Por sopro: é um dos processos mais complexos. Consiste na combinação dos processos de extrusão (do funil até o molde) e de termoformagem (no que diz respeito à formação de peça no interior do molde), sendo aplicado para a produção de peças ocas e garrafas e bombonas. Comportame ntoIntrodução Polímeros Deformação macroscópica Deformação viscoelástica Fratura de polímeros Características mecânicas diversas
- 30. Fundição: assim como os metais, os materiais poliméricos podem ser fundidos, como quando um material plástico fundido é vertido no interior de um molde e deixado solidificar. Comportame ntoIntrodução Polímeros Deformação macroscópica Deformação viscoelástica Fratura de polímeros Características mecânicas diversas
- 31. As técnicas empregadas na efetiva fabricação de peças de borracha são essencialmente as mesmas discutidas para os plásticos, isto é, moldagem por compressão, extrusão e assim por diante. Comportame ntoIntrodução Polímeros Deformação macroscópica Deformação viscoelástica Fratura de polímeros Características mecânicas diversas Fabricação de elastômeros
- 32. • As fibras são fiadas a partir de um material fundido viscoso ou de uma solução, e depois alongadas plasticamente durante uma operação de estiramento, o que melhora a resistência mecânica. • Os filmes são conformados por extrusão e por sopro. Comportame ntoIntrodução Polímeros Deformação macroscópica Deformação viscoelástica Fratura de polímeros Características mecânicas diversas Fabricação de fibras e filmes
- 33. Comportame ntoIntrodução Polímeros Deformação macroscópica Deformação viscoelástica Fratura de polímeros Características mecânicas diversas Siglas e Aplicações diversas Existem inumeras aplicações, presentes em todas as horas de nossa vidas. PC - Policarbonato Aplicações: Cd´s, garrafas, recipientes para filtros, componentes de interiores de aviões, coberturas translúcidas, divisórias, vitrines, etc. PU – Poliuretano Aplicações: Esquadrias, chapas, revestimentos, molduras, filmes, estofamento de automóveis, em móveis, isolamento térmico em roupas impermeáveis, isolamento em refrigeradores industriais e domésticos, polias e correias.
- 34. Comportame ntoIntrodução Polímeros Deformação macroscópica Deformação viscoelástica Fratura de polímeros Características mecânicas diversas PVC - Policloreto de vinilo ou cloreto de polivinila Aplicações: Telhas translúcidas, portas sanfonadas, divisórias, persianas, perfis, tubos e conexões para água, esgoto e ventilação, esquadrias, molduras para teto e parede. PS - Poliestireno Aplicações: Grades de ar condicionado, gaiútas de barcos (imitação de vidro), peças de máquinas e de automóveis, fabricação de gavetas de geladeira, brinquedos, isolante térmico, matéria prima do isopor. Polietileno Tereftalato (PET) Aplicações: Embalagens para bebidas, refrigerantes, água mineral, alimentos, produtos de limpeza, condimentos; reciclado, presta-se a inúmeras finalidades: tecidos, fios, sacarias, vassouras
- 35. Comportame ntoIntrodução Polímeros Deformação macroscópica Deformação viscoelástica Fratura de polímeros Características mecânicas diversas PP - Polipropileno Aplicações: brinquedos, recipientes para alimentos, remédios, produtos químicos, carcaças para eletrodomésticos, fibras, sacarias, filmes orientados, tubos para cargas de canetas esferográficas, carpetes, seringas de injeção, material hospitalar esterilizável, autopeças (pára-choques, pedais, carcaças de baterias, lanternas, ventoinhas, ventiladores, peças para máquinas de lavar. Baquelite - usada em tomadas, telefones antigos e no embutimento de amostras metalográficas. Poliéster: usado em carrocerias, caixas d'água, piscinas, dentre outros, na forma de plástico reforçado (fiberglass). Polisopreno - borracha semelhante à natural(Buna S): pneus, câmaras de ar, vedações, mangueiras de borracha.
Editor's Notes
- Faltam mais exemplos de processamento de microeletronicos