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Saiba sobre as polímeros, materiais compostos por macromoléculas formadas pela repetição de monômeros. Aprenda sobre suas categorias, estruturas, tipos, vantagens, relação entre estrutura e propriedades, e mais. Este texto aborda homopolímeros, copolímeros, polímeros lineares, polímeros com ligações cruzadas e polímeros em rede.
Tipologia: Resumos
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Introdução às estruturas poliméricas Existem três categorias fundamentais de divisão dos materiais:
Moléculas dos Polímeros Polímero vem do grego poly , que significa “muitos”. As moléculas que formam os polímeros são geralmente longas e flexíveis, são macromoléculas, compostas por subunidades estruturais chamadas mero (do grego, “partes”), que se repetem sucessivamente ao longo da cadeia molecular. Um único mero é chamado de monômero; já o termo polímero foi criado para indicar muitos meros. A figura 2.1 traz a representação esquemática por meio de ligações químicas do conceito de mero, monômero e polímero. Figura 2.1: Modelo esquemático da representação de um monômero, mero, polímero e macromolécula. Essas moléculas geralmente são formadas por hidrocarbonetos (composto por átomos de carbono e hidrogênio), visto que os polímeros possuem uma origem orgânica. Nessa situação os átomos se ligam entre si, dentro da molécula, por meio de ligação covalente. Na ligação covalente as configurações eletrônicas estáveis são adquiridas pelo compartilhamento de elétrons entre átomos adjacentes. Dois átomos ligados de maneira covalente irão cada um contribuir com pelo menos um elétron para a ligação, e os elétrons compartilhados podem ser considerados como pertencentes a ambos os átomos.
podem se espiralar, contorcer e dobrar, o que implica em um entrelace e embaraço entre as moléculas de cadeias vizinhas. 1.1.1 Polímeros lineares São formados por unidades de mero unidas do início ao fim em cadeias únicas. Essas longas cadeias são flexíveis. Tal estrutura pode ser vista na figura 2.1. 1 a, onde cada círculo é um mero. Nos polímeros lineares podem existir grandes quantidades de ligações de van de Waals. Um exemplo de estrutura linear é o polietileno, que pode ser visualizada no figura 2.1. 1 b Figura 2.1. 1 a: representação esquemática da estrutura linear. Cada circula representa um mero. Figura 2.1. 1 b: representação da ligação química dos átomos de etileno, mero, que se unem linearmente para formarem o polietileno. 1.1.2 Polímeros Ramificados São aqueles cujas cadeias principais possuem ramificações laterais. Tais ramificações fazem parte da cadeia e são consequências de reações paralelas que acontecem durante a síntese do material. Essa estrutura molecular pode ser vista na figura 2.1.2.
Figura 2.1.2: estrutura molecular de um polímero ramificado. 1.1.3 Polímeros com ligações cruzadas Nesse tipo de polímero as cadeias lineares adjacentes estão unidas às outras em várias posições por meio de ligações covalentes. Essas ligações, assim como no tipo anterior, também são obtidas no processo de síntese, porém são reações químicas primárias. Muitos materiais elásticos com características de borracha apresentam essas ligações. Figura 2.1.3: cadeia molecular de um polímero com ligações cruzadas. 1.1.4 Polímeros em rede São cadeias com unidades trifuncionais, ou seja, possuem três ligações covalentes ativas e formam redes tridimensionais. Materiais do tipo epóxi e à base de fenolformaldeído fazem parte desse grupo. A cadeia de um polímero em rede pode ser vista na figura 2.1.4. Cabe ressaltar que os polímeros não são de um único tipo estrutural distinto. Pode ser predominantemente de um tipo.
ligação livre desemparelhado. Figura 3.1: imagem da ativação do peróxido de benzoíla. A ligação - o-o- é quebrada e o par de elétrons é dividido em dois fragmentos. O ponto preto ao lado do oxigênio do radical livre simboliza o elétron não-emparelhado. Figura 3.1.2: Iniciação de uma molécula de metacrilato de metila. O elétron não emparelhado do radical livre se aproxima da molécula de metacrilato de metila (A e B), formam-se um par de elétron e uma ligação covalente entro o monômero e o radical livre (C e D). O elétron não-emparelhado remanescente torna a nova molécula um radical livre (D). Propagação - O complexo monômero-radicais livres resultante age como um novo centro de radical livre quando se aproxima de um outro monômero para formar um dímero (dois monômeros unidos). A propagação envolve o crescimento linear da molécula à medida que unidades do monômero se fixam umas às outras em sucessão
para produzir a molécula da cadeia. Para melhor compreensão, observar a figura 3.1.3. Figura 3.1.3: propagação e crescimento da cadeia. Terminação - a etapa anterior se encerra de diferentes formas. Ou quando ocorre união direta de dois radicais livres finais de cadeia ou quando um átomo de hidrogênio é trocado em uma cadeia em crescimento pela outra. As moléculas combinam-se e se desativam pela formação de uma ligação covalente. Essas formas podem ser vistas na figura 3.1.4. Figura 3.1.4: A terminação ocorre quando dois radicais livres interagem e forma uma ligação covalente (A) ou quando dois radicais livres se aproximam, uma nova ligação dupla pode ser formada na molécula que doa um átomo de hidrogênio para um radical livre (B).
Referências 1 - Askeland DR, Phulé PP. The science and engineering of materials. 2003. 2 - Callister W. Ciência E Engenharia de Materiais: Uma Introdução. Grupo Gen-LTC; 2000. 3 - Anusavice KJ. Phillips. Materiais dentários. Elsevier; 2005 4 - Machado F, Lima EL, Pinto JC. Uma Revisão Sobre os Processos de Polimerização em Suspensão. Polímeros: Ciência e Tecnologia , vol. 17, nº 2, p. 166-179, 2007. 5 - http://www.pmt.usp.br/pmt5783/Pol%C3%ADmeros.pdf 6 - https://www.emaze.com/@ACTZTORZ/Presentation-Name