1.1 introducao mundo polimeros

8/18/2019 1.1 Introducao Mundo Polimeros

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PROCESSAMENTO DE POLÍMEROS AULA 1.1 - INTRODUÇÃO AO MUNDO DOS POLÍMEROS

MOLDAÇÃO POR INJEÇÃO DE POLÍMEROS

TERMOPLÁSTICOS eTERMOENDURECÍVEIS


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Agenda e introdução

Moldaçãopor injeção

Termoplásticos eTermoendurecíveis

Carlos EduardoRamos Gomes

Generalidades

O que são polímeros? Classificação dos polímeros

Aplicações dos polímeros

Principais monómeros

Propriedades dos monómeros

Exercícios

Bibliografia recomendada

Carlos Eduardo Ramos Gomes – Processo de moldação por injeção – termoplásticos e


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Objetivos para o nível de aquiconhecimentos nestes sl

Moldaçãopor injeção

Termoplásticos eTermoendurecíveis

Carlos EduardoRamos Gomes

Conhecer os principais polímeros

Distinguir os polímeros dos outros materiais

Classificar os diferentes polímeros

Conhecer as suas principais propriedades

Conhecer as suas aplicações

Saber as suas principais características e distingui-los com base nas suasquímicas

Conhecer as suas principais tecnologias de processamento

Tem como finalidade entender conceitos de processamento de polímeros

Carlos Eduardo Ramos Gomes – Processo de moldação por injeção – termoplásticos e t


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Carlos Eduardo Ramos Gomes – Processo de moldação por injeção – termoplásticos e termoendur

Classificaçãodos polímeros

Aplicações dospolímeros

PGeneralidades

O que são osPolímeros?

Principaismonómeros

Importância dos polímeros

[O plástico foi “Uma dasgrandes invenções do

milénio” –‘One of the greatest’ ]

(Fonte revista Newsweek !


5/121Carlos Eduardo Ramos Gomes – Processo de moldação por injeção – termoplásticos e termoendur



PGeneralidades




[NoBrydson – Plastics Materials, defende-se que cada era deconhecida pelo uso de materiais específicos e descobertos em temporal, ou seja, a era do Ferro, a era do Bronze (liga de cobra era do Aço (ferro com





PGeneralidades




[R. J. Crawforddefende que uma dacausas para a falha de componeplástico e a consequente e poss

reputação deste material, é a faconhecimento específico e muito ap

sobre este tipo de matéria-pr





PGeneralidades



CARACTERÍSTICAS INERENTES AOS POLÍM

Os polímeros são materiais higiénicos e asséticos: sendo utilizado de produtos alimentares. Atua como barreira protetora entre os alimentos contaminantes. É um material assético, por não permitir que nele se desenvomicrorganismos;

Os polímeros são um excelente isolante térmico: diminui substperdas energéticas, sendo utilizado como isolante térmico, contribuindo paragastos de energia;

Os polímeros são materiais duráveis e fiáveis: não corrói, não enfmenor manutenção do que qualquer outro material tradicional. É praticamenPodem, ainda, ser concebidos para ter uma durabilidade limitada (plásticos biode

Os polímeros são materiais leves: reduzindo o volume dos resíduosmenor consumo de combustíveis, que significa menos emissão de polue

autonomia dos carros elétricos.


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Especifidades Principaismatérias-primasNúmeros eestatísticasGeneralidades

Principaisequipamentos

Consumo de matérias-primas.http://www.a

0.00%

5.00%

10.00%

15.00%

20.00%

25.00%

30.00%

Consumo de polímeros - PORTUGAL – 2012 - APIP



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Consumo de matérias-primas.http://www.Tabela * - Consumo de matérias-primas. Fonte: http://www.apip.pt


i i iú i i i


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Custo e consumo de matérias-prima


Existem polímerodispendiosos e polímsão substancialmen

dispendioso

Esta relação é feita pos polímeros necespouca massa para adeterminado vo

Pi i iNú Pi i i


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Importância da indústria dos polím


Cl ifi ã Ali õ d PPi i iNú


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"$%

&ons'mo de lásticos ) *mérica do +orte (,g!

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&ons'mo de lásticos ) 1'ropa Ocidental (,g!

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%%

&ons'mo de lás

-##"



PPrincipaismonómeros

Números eestatísticasGeneralidades

Classificação Aplicaçõesdos PPrincipaisNúmerose


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-#

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&ons'mo de lásticos ) *mérica 4atina (,g!

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&ons'mo de lásticos ) 5frica67

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&ons'mo de lásticos ) 4este 1'rope' (,g!

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&ons'mo de lásticos ) 8'doest

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Classificação Aplicaçõesdos PPrincipaisNúmerose


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Comentários ao gráfico anterior

Consumiu-se no ano de 2012 em Portugal cerca de 857,357 Ton de polímeros;

Cerca de metade (49%) corresponde às chamadas poliolefinas, isto representa smenos técnicos, como embalagens e peças que podem ser mais técnicas em Preforçado com fibra de vidro;

A classe de engenharia (PC, Acetal, Nylon, copolímeros de estireno) represenconsumo total de polímeros, ou seja, as peças mais técnicas representam este valmas que não deve ser menosprezado pois não são consumidas em grande commodities,mas são mais difíceis de processar e têm melhores propriedades me

A classe decommodities (PVC, estireno, poliolefinas) representam dois terços dde extrusão, termoformação, sopro, rotacional, a alguma, injeção. Por aqui, vemoindústrias de consumo são sobretudo adjacentes à injeção, a injeção é feita matécnicos.





Classificação Aplicaçõesdos POquesãoos Principais


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PGeneralidades




[Cerca de metade do consumo de combustível de um automóvel dep

peso logo o uso de materiais plásticos reduz em grande medida est

[O peso dos materiais plásticos nos automóveis " cerca de #$$ kg e para

aumentar cada vez &ue se 'zer mais investiga()o sobre este tipo d



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PGeneralidades



Polímeros - versatilidade

[Indubitavelmente, acaracterística mais importamateriais plásticos, como família geral, é a suavers(Fonte:Malloy – Plastic Part Design for Injection

Podem ser usados em situações extremas (ambiente químico agressivo e podem ser desde altas ou mesmo bastante baixas); Desde peças de embalagem, até peças mais técnicas – materiais diferenteaplicações;

Têm uma grande versatilidade de desenho das peças muito complexa – peçaformas cada vez mais apelativas;

Cada plástico tem a suas características individuais completamente diferentes u



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PGeneralidades



Polímeros

Todos os dias estamos em contacto direto com diferentes polímeros; Cada polímero tem as suas características específicas; Cada polímero é bastante distinto um do outro; Cada peça tem um polímero diferente; Para cada peça é necessário um polímero diferente com características espdada aplicação.

≠ ≠ ≠ ≠

Classificação Aplicaçõesdos PG lidd

Oquesãoos Principais


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PGeneralidades



Polímede m

Classificação Aplicações dos PG lidd

O que são os Principais


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çdos polímeros

p çpolímerosGeneralidades

qPolímeros?

pmonómeros

Polímeros – grau de materi

Cada polímero tem um grau específico:• Deve-se dizer: um policarbonato da Bayer, com o grau em espcom as características distintas uns dos outros;

• Apesar de ser PC e de ser da Bayer, tem características

mecânicas, térmicas, elétricas, processamento, distintas uns dos É necessário detalhar, não basta apontar PC da Bayer, mas devsempre o grau em específico, PC da Bayer com o grau 2204.É cque é natural de Lisboa, deve apontar-se a rua e a morada completa,

Os graus do polímero variam maioritariamente, na viscosidade (fluidez).

Classificação Aplicações dos PO que são osGeneralidadesPrincipais


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çdos polímeros

p çpolímeros

qPolímeros?Generalidades

pmonómeros

Antiguidade: resinas e graxas usadas para vedar vasilhames e colar doegípcios e romanos;

Séc. XV: Colombo descobre no Haiti o latex e leva-o para a europa;Séc. XVII: origem do latex nas américas, extraído da Brasilienses (seringue1770: Priestley deu nome à borracha natural;1839: Charles Goodyear acidentalmente descobriu a vulcanização da boesta patente gerou mais de 150 processos em 12 anos;

1846: Schonbien, algodão + ácido nítrico, obteve a nitrocelulose (1.ºsintético);1897: Krishe e Spittler, obtiveram um produto endurecido, formaldeído + cas1912: Beakeland, Fenol + Formaldeído, Baquelite (resina fenólica);1924: Standinger, teoria dos plásticos;1929: Carothers descobriu que os polímeros são formados por monómeros;1938: Cartothers sintetizou o nylon.

Nota histórica



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çdos polímeros

p çpolímeros

qPolímeros?Generalidades

pmonómeros

Continuar com a nota histórica

Nota histórica



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dos polímeros polímerosqPolímeros?Generalidades monómeros

Nota histórica Antes dos polímeros, apenas a argila, (cerâmicos) eram possíveis de serem m

de pressão e calor, mas tinham elevada densidade e eram bastante frágeis;

Acidentalmente Goodyear adicionou enxofre à borracha natural, tornando-a ede ser moldada (basicamente criando ligações químicas tridimensionais);

John Hyatt desenvolveu a celulose, ou o celuloide, sendo usado em, bolas dede ping-pong;

Depois foi desenvolvido a Baquelite, misturando fenol e formaldeído. A bamoldada num polímero rígido, como, maçanetas, telefones, peças para termoendurecíveis são resistentes ao calor e são bastante rígidos;

Os polímeros desenvolvidos de seguida, foi o nylon, neste caso foi o quíWallace Carruthers.

Classificaçãoí

Aplicações dosí

PO que são osGeneralidades Principaisó


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dos polímeros polímerosPolímeros?Generalidades monómeros

Nota histórica Usado cada vez mais em aplicações

mais técnicas: requisitos mecânicos,térmicos e químicos e também emtermos estabilidade dimensional;

Boa resistência química e baixatendência para contração do

material;

Mais difícil em termos deprocessamento: maiorestemperaturas no processo e menorestempos de residência.

Classificaçãod lí

Aplicações doslí

PGeneralidades O que são osPlí ?Principaisó


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dos polímeros polímerosGeneralidades Polímeros? monómeros

METAIS ≠ PLÁSTICOS (POLÍMER

METAIS

• Maior densidade;• Maior resistência mecânica;• Boa condutividade térmica e elétrica;• Maiores temperaturas de processamento e deserviço.

POLÍMERO

• Baixa densidade;• Menores propriedades mecâ• Baixa condutividade térmica • Baixas temperaturas de processamento.

POLÍMEROSSUBSTITUEM OS

METAIS

Classificaçãod lí

Aplicações doslí

PGeneralidades O que são osPlí ?Principaisó


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dos polímeros polímerosGeneralidades Polímeros? monómeros

METAIS ≠ PLÁSTICOS (POLÍMEROS)Propriedade Metais Cerâmicos (bulk) Cerâmicos (fibras)Resistência + - ++

Rigidez ++ V ++

Tenacidade + - V

Resistência ao impacto + - V

Resistência à fadiga + V +

Fluência V V ++

Dureza + + +

Densidade - + +Estabilidade dimensional + V +

Estabilidade térmica V + ++

Sensibilidade higroscópica ++ V +

Resistência ambiental V V V

Resistência erosão + + +

Resistência corrosão - V V

Classificaçãodospolímeros


PGeneralidades O que são osPolímeros?Principaismonómeros


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dos polímeros polímerosGeeadades Polímeros? monómeros

EXEMPLO PRÁTICO

POLÍMEROSSUBSTITUEM OS

METAIS

Quais são as razões para que sejamsubstituídos por polímeros?





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dos polímeros polímerosPolímeros? monómeros

EXEMPLO PRÁTICORequisitos de

funcionamento• Desenvolvimento da peça;• Estudo das especificações;• Estudo das condições deserviço;

• Protocolos internos e docliente que terá de obedecer;

• Preço alvo a bater;• Questões de montagem e deajustamento;

• Escolha dotoolmaker e daempresa de injeção;

• Validação das ferramentas edas primeiras peças;

• Experiência em linha.





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EXEMPLO PRÁTICO

Peça do motor, pertedo motor;

Ambiente extremampressões e temperatu

Poliamida 6.10 (nylon

fibra de vidro;

Elevada resistência àciclos térmicos necessidade de estrutural e estabilida





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PROPRIEDADES FÍSICAS

Propriedadefísica Material

Densidade (g/cm3)

Polímeros – 0,9 a 1,7

Metais – 2,5 a 10

Cerâmicos – 3,2 a 6

Condutividade elétrica

(S/cm)

Polímeros – 10-19

a 10-12

Cerâmicos – 10-17

a 10-12

SIC – 10-2

a 10-1

BiC – 1 a 2

Metais – 105

Propriedade físicaCondutividade térmica

(Cal/cm.s.K)Cerâ

Me

Corrosão

P

C

Resistência à intempérie

P

C

Propriedades óticas

Pol

Polím





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PROPRIEDADES FÍSICASTipo de material Aplicações Propriedades

MetaisCobre Fio elétrico Alta condutividade

elétrica, boa flexibilida

Ferro cinza Bloco de motores de

automóveis

Boa resistência à

temperatura e à vibraç

Ligas de aço Quadro de bicicleta Excelentes propriedadmecânicas

Cerâmicos

SiO2.Na2O.CaO Vidro Boas propriedades

óticas e térmicas

AL2O3, MgO, SiO2Refratários para moldes

metálicos

Isolante térmico, alt

temperatura de fusãmaterial inerte





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PROPRIEDADES FÍSICASTipo de material Aplicações Propriedades

Semi-condutores

Titanato de BárioTransdutores paraaparelhos eletrónicos

Propriedades piezoelétri

transformação de energia m

em elétricaGaAs Sistemas de fibra ótica Converte sinal elétrico e

Silício Transistores e circuitos

integradosComportamento elétr

Polímeros e compósitos poliméricos

Polietileno Embalagens de

alimentosFilme fino, flexível e transp

Epóxi Encapsulamento de

circuitos integrados

Bom isolamento elétrico

resistência à intempéEpóxi – reforçado com

fibra de carbono

Componentes

aeronáuticosAlta resistência, baixo p





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p p


CARACTERÍSTICAS INERENTES AOS POLÍMER(INFLUENCIAM A INJEÇÃO)

• Baixa densidade;• Baixa rigidez;• Boa resistência química;• Elevado coeficiente de expansão térmica;• Baixa condutividade térmica e elétrica;• Baixa resistência mecânica.

VANTAGENS

• Possibilidade de obter um produto final semoperações de acabamento;

• Elevada relação resistência/peso;• Facilidade de processamento;• Possibilidade de escolha em termos de cores.

DESVANTAG

• Temperatura de serviço baixa• Elevada contração.





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CARACTERÍSTICAS INERENTES AOS POLÍM

Os polímeros são materiais higiénicos e asséticos: sendo utilizado e

produtos alimentares. Atua como barreira protetora entre os alimentos e os possívÉ um material assético, por não permitir que nele se desenvolvam quaisquer micro

Os polímeros são um excelente isolante térmico: diminui substancienergéticas, sendo utilizado como isolante térmico, contribuindo para a reduenergia;

Os polímeros são materiais duráveis e fiáveis: não corrói, não enferrmanutenção do que qualquer outro material tradicional. É praticamente inquebráser concebidos para ter uma durabilidade limitada (plásticos biodegradáveis);

Os polímeros são materiais leves: reduzindo o volume dos resíduos; nconsumo de combustíveis, que significa menos emissão de poluentes, e maior auelétricos.

p p





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Principal característica dos polímero

p p





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Principal característica dos polímer

Condutividade térmica A condutividade térmica dos polímeros situa-se na faixa d

W/mK. m motivo para !aixa conduti!ilidade térmica deste

a falta de elétrons livres no material" ma desvanta#em da péssima conduti!ilidade térmica

processamento dos polímeros. $ calor necess%r

processamento s& pode ser introdu'ido lentamente, e processamento, tam!ém é novamente de difícil remo()o"

A condutividade térmica dos polímeros é cerca de mil ve'e

a dos metais. +o#o, s)o altamente recomendados em ap

re*ueiram isolamento térmico, particularmente na forma de





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Condutividade térmica

Comentários ao slide anterior – baixa condutividad Grandes necessidades de arrefecimento (linhas de água nos moldes, e dispositivos nas linhas de extrusão bastante compridos);

Espessuras de peças bastante reduzidas (1 a 5 mm) – preço das peças;

Grande gasto em termos de tempo na fase de arrefecimento das peças (50 a 70% do

Função exponencial que relaciona a espessura com o tempo de arrefecimento;

Fenómenos de contração: empeno e distorção de forma nas peças, falta de estabilida

Fenómenos de dissipação viscosa: processos de transformação dos polímeros.





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Substituição de materiais tradicio

Figura * - Mercado de substituição dos pl





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Figura * - Esquema com as principais tecnologias


Processos de transfpolímero





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Tecnologias de transformação determoplásticos: o que

de cada tecnologia, o que é variável em cada processo Equipamentos e maquinaria – máquina de injeção, extrusora, parafuso; Complexidade da peça a obter e a sua forma exterior – grau de liberdade para odesig Espessura e sua uniformidade – comportamento mecânico, empeno e qualidade gera Investimento e amortização do equipamento – cadências de produção; Materiais plásticos usados nas peças – grande consumo ou engenharia; Tempo de ciclo (produtividade) – qualidade das peçasvs produtividade; Know-how e mercado – investigação e desenvolvimento; Custo de uma peça – tempo de ciclo e volume das peças; Indústrias alvo – mercado alvo; Estabilidade dimensional – peças técnicas ou de grande consumo; Complexidade do processo – controlo e domínio do processo.






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Figura * - Mercado dos plásticos por indústria. Fonte: ht

Cada indústria tem o seutipo de polímero e o seuprocesso de fabrico;

As indústrias técnicas(eletro-eletrónica eautomóvel) representamcerca de 14% do total, namaior parte dos casos,peças injetadas.

Mercados-alvo dos polímero

Classificaçãodos polímeros Aplicações dospolímeros PGeneralidades O que são osPolímeros? Principaismonómeros


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Consumo de matérias-primas.http://www

#9##:

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/#9##:

&ons'mo de polU?*4 – -#"- ) *




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Consumo de matérias-primas.http://www.apip.ptTabela * - Consumo de matérias-primas. Fonte: http://www.apip.pt




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Importância da indústria dos polím


Classificaçãodos polímeros Aplicações dospolímeros PO que são osPolímeros?Generalidades Principaismonómeros


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Os polímeros são materiais (termoplást

De onde provêm os polímeros? Os polímeros são materiais p

petróleo, onde com recurso a reatores (pressão e calor) moléculas de plástico; O que são polímeros? São elementos químicos individuais (moquando se juntam formam macromoléculas, que conseguem boe boa resistência mecânica (depende do seu commacromoléculas);

Quais são as características fundamentais dos polímeros?com baixas temperaturas de serviço e de processamento, especial cuidado no momento de produção – baixa condutividad

Quantos polímeros diferentes existem? Existem cerca depolímeros que apresentam características distintas uns dos outro




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Formação dos polímeros

Cada molécula individual dopolímero é um clipe, que se junta para formar uma moléculamaior;

Estas ligações são formadas porreações químicas denominadas:polimerização;

O tamanho de cada molécula éessencial para as propriedadesdo plástico.



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Tipo de cadeia dos polímeros

Forma como se moléculas, é essenpropriedades características do po

• Propriedades mec

• Resistência quím• Forma e dimensõ• Facilidade de proc• Contração e epeças.



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Tipo de cadeia dospolímeros

As ramificações também influenciam aestrutura final, a cristalinidade e aspropriedades do material;

Polímeros com poucas e pequenasramificações podem cristalizar maisfacilmente e como resultado têmdensidades mais elevadas: contração,empeno e distorção de forma.



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Tipo de cadeia dos polímeros A regularidade quím

a forma e a crispolímero;

Os copolímeros (junçde moléculas distintplástico), perde em mecânicas mas resistência química: com PP e tipos de homo e copolímero.



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Taticidade dos polímeros

A taticidade é a forma de juntar asmoléculas do polímero, tantopodem estar num lado da cadeia,nos dois lados ou podem estardispostas alternadamente;

O material que é fortementeinfluenciado pela taticidade é o PP,o PP atático tem brilho etransparência melhoradas egrande flexibilidade.



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O PP isotático aprregularidade molecristalinidade e gramas em contra pmelhor resistência qpropriedades

(resistência e rigidede forma substancial



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O PP apresenta uma resistência aoimpacto boa, mesmo a baixastemperaturas, e uma cristalinidadeintermédia;

O PP apresenta uma resistência aoimpacto boa, mesmo a baixastemperaturas, e uma cristalinidadeintermédia.



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CarlosEduardoRamosGomes–Processodemoldaçãoporinjeção–termoplásticosetermoendur


Se os grupos substituido mesmo lado são desestiverem em lados designados trans;

O material com configmuito elástico e o configuração trans resistente.



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Taticidade dos polímeros - cristali

Propriedades reduzincremento da cristali

• Resistência ao im•Alongamento da r• Claridade ótica.

Propriedades elevadas com o

incremento da cristalinidade:

• Densidade;• Rigidez;• Estabilidade dimensional;• Resistência química;• Resistência à abrasão;• Temperatura de fusão (Tm);• Temperatura de transiçãovítrea (Tg);

• Temperatura de serviço.



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Taticidade dos polímeros - cristali

Estruturas químicas• Moléculas;• Esferulites;• Lamelas;• Aumento datemperatura /arrefecimento da peça;

• Cristalinidade;• Variáveis doprocessamento(principalmentetemperaturas).



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Principal característica dos polím

Generalidades Aplicações dospolímeros PClassificaçãodos polímerosO que são osPolímeros? Principaismonómeros


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Classificação dos polímeros

Podem ser distinguidos por vários fatores:i.Tipo de plástico (polímero);ii.Tipo de estrutura química (amorfo ou semi-cristaliniii.Tipo de propriedades (mecânicas, térmicas, físico-q

iv.Tipo indústrias-alvo (embalagem, grande consutécnicas);

v.Tipo de polimerização


Cl ifi ã d lí


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• Policarbonato;

• Poliacetal – POM;

• Nylon – poliamida;

• Alguns graus de PP – comreforço;

• PMMA;

• Copolímeros de estireno (AN!AA e A"# e misturas;

• P$%&;

• P"$'

• Poliolenas (P& ePP#;

• P)C;

• P e *+P;

• Poliuretano;

• &)A;

• $P& (t,ermoplastic

elastomer#

Commodities 1ngenAaria

• PPO poli(-– muito umistura de

• PP pofenileno# mmistura de

• PA/;

• 0CP;

• P&&1;

• P&;

• P+




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Classificação dospolímeros

Cerca de 80 a 90% do consumode polímeros sãotermoplásticos, os

termoendurecíveis eelastómeros são consumidos deforma residual.



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Os polímesão os queabordar ascaracterístaprofundaos termoprepresenta

85% do copolímeros

Facilidadeprocessamcadências



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i.Tipo de polímero (plástico): Poliolefinas: polietilenos ou polipropilenos; Nylons: poliamidas 6, poliamidas 6.6, poliam Acetais: poli(óxido metileno) homo e copolím Poliésteres: policarbonatos, poli(butileno

poli(etileno tereftalato); Estirenos: poliestireno, acrilonitrilo-butadieacrilonitrilo-estireno-acrilato, estireno-acrilo

Vinilicos: PVC e PMMA (dificuldade de proce


Cl ifi ã d lí


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ii.Tipo de estrutura química: quando arrefece form

químicas, que tanto podem ser ordenadas (criscompletamente desorganizadas (amorfas).

AMORFO SEMI-CRIS


Cl ifi ã d lí


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CarlosEduardoRamosGomes Processodemoldaçãoporinjeção termoplásticosetermoendur

Amorfos• Baixa contração no molde;• Baixa resistência química;• Alta transmissão de luz;• Alto coeficiente de fricção;• Dúctil ou frágil (depende da Tg);• Rígido ou flexível;• Propriedades completamentedistintas dos semi-cristalinos.

Semi-crista• Alta contração no mold• Alta resistência químic• Opacos ou translúcido• Baixo coeficiente de fri• Dúctil (maioria);• Rígido ou flexível;• Propriedades completadiferentes dos amorfos


ii.Tipo de estrutura química




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iii.Tipo de propriedades: mecânicas, térmicas,

físico-químicas.

GeneralidadesAplicações dospolímeros

PClassificaçãodos polímeros



Cl ifi ã d lí


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Classificação dos polímeros- Tipo de propriedades mecânicas

Relação entre uma força aplicada (tensão) e a corresponden(alongamento);

Mede-se estas características para se aferir o comportamento polímeros e caracterizá-los;

Forte dependência do tipo de monómero e da velocidade do temperatura;

Dados obtidos: módulo de elasticidade, tensão na cedência e na rotunestes dois locais, cedência e na rotura.







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Classificação dos polímeros- Tipo de propriedades térmicas -

Determina-se as temperaturas de transformação de fase, tra(Tg) e de fusão (Tm);

Essencial para se ter conhecimento sobre o processamencomportamento dos polímeros à temperatura;

Pode ser determinadas por um ensaio de DTA ou DSC;

Importância na caracterização do polímero, independente de fmassa molecular.







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Classificação dos polímeros- Tipo de propriedades térmicas -

A Tg serve para marcara transformação docomportamento frágil emdúctil;

Instrumento decaracterização de umdeterminado polímero.





Cl ifi ã d lí


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Classificação dos polímeros- Tipo de propriedades reológicas -

Determina-se parâmetros importantes como a viscosidade e viscosidade a fatores externos como os esforços mecânicos;

À semelhança de outros conceitos, serve como diferenciador dcomo forma de caracterização;

Instrumento de apoio ao processamento de materiais plásticos

Importante instrumento de Controlo de Qualidade da matéria-p







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Classificação dos polímeros- Tipo de propriedades reológicas -

Consiste em forçar um polímero fundido durante 10minutos, a uma dada temperatura a passar por umorifício (capilar) e pesar a quantidade de materialque foi extrudido durante esse período de tempo;

Cada polímero tem a sua determinada fluidez, etodos podem ser distinguidos por estacaracterística.

Apoio ao processamento.






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Classificação dos polímero

iv.Tipo de indústria/mercado-alvo:polímeros, que pelas suas propriedades indicados para embalagem, ou para petécnicas ou mesmo para aplicações extrtermos de temperatura de serviço ou conquímicos muito agressivos.






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Classificação dos polímero

v.Tipo de polimerização:os polímerospodem ser polimerizados (formaçmacromoléculas) consoante o seu tipo d

quer seja por adição ou por condensação.







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Classificação dos polímeros- Tipo de reação de polimerização -

[1.ª] poliadição:dois monómeros quetêm grupos funcionais diferentes ereagem entre si. Os monómeros reagementre si formando dímeros e trímeros,que por sua vez também reagem eformam oligómeros. Como resultado,

estes polímeros só são produzidospassado algum tempo, com elevadamassa molecular. Devem ser usadospolímeros com elevada massa molecularcomo o HMDPE.







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[2.ª] policondensaum centro ativo nuem crescimento

entre si. Os adicionam-se seque

ClassificaçãodospolímerosGeneralidades






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Generalidades

Classificação dos

polímeros

PAplicações dospolímeros

O que são os

Polímeros?

Principais

monómeros


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Aeroespacial: estabilidade térmica e à oxidação e peso/rigidez;

Engenharia: substituição de metais e formas mais apelativas;

Embalagem: baixa permeabilidade a gases e ao oxigénio;

Eletrónica: placas de circuitos impressos, impressos e ba Construção civil: polímeros não inflamáveis; Cordas de pneus: fibras de alto módulo.

Generalidades

Classificação dos

polímeros


O que são os

Polímeros?

Principais

monómeros

Aplicaçõesdospolímeros


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Generalidades

Classificação dos

polímeros


O que são os

Polímeros?

Principais

monómeros



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Componente Principais tipos deplásticos

Peso noveículo (kg)

Para-choques PS, ABS, PC/PBT 10,0

Bancos de assentos PUR, PP, PVC, ABS, PA 13,0

Painel de instrumentos PP, ABS, SMA, PPE, PC 7,0

Sistema de combustível HDPE, POM, PA, PP, PBT 6,0

Carroçaria (incluindo painel) PP, PPE, UP 6,0

Componentes interior capô PA, PP, PBT 9,0

Componentes interiores PP, ABS, PET, POM, PVC 20,0Componentes elétricos PP, PE, PBT, PA, PVC 7,0

Componentes exteriores ABS, PA, PBT, POM, ASA, PP 4,0

Sistema iluminação PC, PBT, ABS, PMMA, UP 5,0

Sistema de bancos PVC, PUR, PP, PE 8,0

Reservatórios líquidos PP, PE, PA 1,0

As legislhammer outman-made e$150-a-barrefeasible, it i

that by 202comprise 18average veh

AplicaçõesdospolímerosGeneralidades

Classificação dos

polímeros


O que são os

Polímeros?

Principais

monómeros


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Generalidades

Classificação dos

polímeros


O que são os

Polímeros?

Principais

monómeros



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Generalidades

Classificação dos

polímeros


O que são os

Polímeros?

Principais

monómeros



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Generalidades

Classificação dos

polímeros

PAplicações dos

polímeros

O que são os

Polímeros?

Principais

monómeros



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p ç p

Generalidades

Classificação dos

polímeros

PPrincipais

monómeros

O que são os

Polímeros?

Aplicações dos

polímeros


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Nomenclatura

Nomenclatura baseada na estrutura dos monómeros; Prefixopoli seguido do nome do monómero, quando o nome dumaexpressão, deve aparecer entre parênteses, exemplo:• Polietileno;• Polipropileno;•

Poli(cloreto de vinil);• Poli(metacrilato de metileno) oupoli(etileno tereftalato).

Pode-se ainda usar o nome estrutural dos monómeros.

Generalidades

Classificação dos

polímeros

PPrincipais

monómeros

O que são os

Polímeros?

Aplicações dos

polímeros

Nomenclatura


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Usado para identiBcar cadamonCmeroD

Etil para seleç3o nareciclagem de cada materialplásticoD

8imologia padroniGada aon


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p

1> – poli(etileno tereftalato! – poliéster sat'radoD

H& – poli(cloreto de vinil! – polF1 – poli(tetraL'or de etileno! – teLonD 77* – poli(metacrilato de metileno! – pleKiglas9

Generalidades Classificação dos

polímeros

PPrincipais

monómeros

O que são os

Polímeros?

Aplicações dos

polímeros

Nomenclatura termoendurecív


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Nomenclatura - termoendurecív

oliéster insat'rado – principalmente plástico com Bra de vidroD

1pCKi – plástico reforçado com Bra de vidroD FenClicas – adesivos para arasivosM resinas para

esp'mas isolantes anti)cAamaM Ia,eliteD 7elam


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opedadesdos oó eos

RESUMO DAS PROPRIEDADES

Transparente (por manipulações química ou de ordem deprocessamento) e inquebrável, o PET é um materialextremamente leve;

Usado principalmente na fabricação de embalagens debebidas carbonatadas (refrigerantes), além da indústria

alimentar está presente também nos setores hospitalar,cosméticos, têxteis, entre outras; Boas propriedades mecânicas (2,2 GPa), baixa permeabilidadeao oxigénio, boa acabamento superficial, boa resistênciaquímica e fácil processabilidade (nem sempre).


polímeros

Principais

monómeros

PO que são os

Polímeros?

Aplicações dos

polímeros

Propriedades dos monómeros -


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p

PROPRIEDADES Família do poliéster; Ácido tereftálico ou tereftalato de metileno e glicol etilénico; Boa resistência mecânica, térmica e química; Boas propriedades barreira (semi-cristalino), absorção de oxigénio é da 20 vezes menor do que oscommodities;

Facilidade de reciclagem (produtos menos exigentes) – apenasreciclagem começa a baixar as propriedades;

Passou de polímero de engenharia paracommoditie; 130 a 155 repetições do mero, constituem uma macromolécula de PE


polímeros

Principais

monómeros

PO que são os

Polímeros?

Aplicações dos

polímeros

Propriedades dos monómeros -


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p Aplicações

Pode ser processado portodas as tecnologias;

Modificado quimicamente parase obter propriedadesespecíficas, como baixacristalinidade e melhores

propriedades barreira; O seu processamento colocaalguma dificuldade comolibertação de ácido tereftálico,que pode ser tóxico.


polímeros

Principais

monómeros

PO que são os

Polímeros?

Aplicações dos

polímeros

Propriedades dos monómeros - PEA


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Material leve, inquebrável, rígido e co

resistência química. Muito usado em emprodutos para uso doméstico, tais como:amaciadores, sacos para supermercadodomésticas, entre outros. A sua excelentquímica é a sua principal vantagem;

A sua utilização noutros setores é também mutais como, embalagens de óleo, embalagens químicos, ou peças mais técnicas;

Propriedades mecânicas intermédias entre o Ppolímeros mais técnicos, alta contração e baixadimensional, impossibilitam o seu uso mais téc


polímeros

Principais

monómeros

PO que são os

Polímeros?

Aplicações dos

polímeros



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PROPRIEDADES

Baixo custo; Fácil processabilidade – principal fator vantajoso; Razoavelmente translúcido; Livre de odores e toxicidade; Praticamente indestrutível;

Não absorve água; Boas propriedades elétricas; Boa resistência química; Baixa estabilidade dimensional e baixas propriedades mecânicas – contra!


polímeros

Principais

monómeros

PO que são os

Polímeros?

Aplicações dos

polímeros



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Pode ser processado portodas as tecnologias;

Baixas temperaturas deprocessamento etemperaturas de processo quetanto podem ser altas comomais baixas;

Sobretudo produtos menostécnicos, como extrusão defilme ou tampas para garrafas,ou utensílios domésticos.


polímeros

Principais

monómeros

PO que são os

Polímeros?

Aplicações dos

polímeros

Propriedades dos monómeros - PV


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Material que tanto pode ser transparente como opaco,

leve e bastante resistente à temperatura. Normalmenteusado em embalagens de óleo comestível. Além daindústria alimentar, é bastante encontrado em setoresfarmacêuticos, como bolsas de soro, sangue e materialhospitalar. Tem forte presença no setor de construçãocivil, principalmente em tubos e caixilharias;

Excelente resistência química e é auto-extinguível, boaspropriedades mecânicas e alguma dificuldade noprocessamento impede que seja mais difundido namoldação por injeção.


polímeros

Principais

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PO que são os

Polímeros?

Aplicações dos

polímeros



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PROPRIEDADES

Componentes em PVC têm de ser auto-extinguíveis e resistentes à ch PVC tanto pode ser rígido como pode ser flexível; Geralmente é frágil a baixas temperaturas; Ligeira tendência para fissurar sob tensão; Boas propriedades mecânicas; Boas resistência química; Estabilidade no custo das peças, o PVC é produzida a partir do sal, euma estabilidade no preço muito grande;

Este polímero tem de ser muito aditivado, quase metade do seu pesoaditivos, processo de extrusão.


polímeros

Principais

monómeros

PO que são os

Polímeros?

Aplicações dos

polímeros



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Muito pouco resistente àtemperatura: quase

exclusivamente processado porextrusão;

Componentes têm de ser auto-extinguíveis;

Produtos menos técnicos,como mobiliário e construção

civil; Se não fosse tão difícil deprocessar, era muito usadopara injeção, pois temexcelentes propriedadesúnicas.


polímeros

Principais

monómeros

PO que são os

Polímeros?

Aplicações dos

polímeros

Propriedades dos monómeros - PEB


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Material flexível, leve, transparente e i

Pelas suas características é muito embalagens flexíveis, tais como: sacos para supermercado, leites, sacos indusde lixo, mudas de plantas, plasticultura,têxteis, entre outras;

A sua boa resistência química e faprocessamento possibilitam o seu uso pas suas baixas propriedades mecânicaque seja utilizado em artigos que vão mque filme ou embalagem.


polímeros

Principais

monómeros

PO que são os

Polímeros?

Aplicações dos

polímeros



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PROPRIEDADES

Pode ser flexível; Excelente processabilidade; Baixa resistência mecânica; Pode ser transparente ou opaco; Não absorve água;

Mantêm as propriedades abaixo de 50 ºC (entronca com a sua Tg); Boas propriedades elétricas; Em resumo: propriedades idênticas ao PEAD, mas perde ainpropriedades mecânicas.


polímeros

Principais

monómeros

PO que são os

Polímeros?

Aplicações dos

polímeros



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A sua baixas resistênciamecânica, impede que sejausado em aplicações além defilme;

Grande facilidade deprocessamento torna estematerial muito popular;

Embalagens transparentes efilme para embalar produtos; Custo reduzido torna estematerial bastante eficaz nestetipo de aplicações.


polímeros

Principais

monómeros

PO que são os

Polímeros?

Aplicações dos

polímeros

Propriedades dos monómeros - P


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Material rígido, brilhante com capacidade de conservar o

aroma resistente às mudanças de temperatura (ESC).Normalmente é encontrado em peças técnicas, caixilhariasem geral, utilidades domésticas, fios e cabos, entre outros.Pode também ser utilizado em embalagens mais resistentes;

A combinação de propriedades mecânicas razoáveis,facilidade de processamento pode-se variar bastante ocontrolo da injeção, alguma tendência para empeno ou para

distorção de forma, excelente resistência química, e facilidadede reforço com fibras de vidro ou outros reforços, paraincrementar a rigidez, fazem do polipropileno um excelentematerial, o seu custo é também um fator extremamentevantajoso.


polímeros

Principais

monómeros

PO que são os

Polímeros?

Aplicações dos

polímeros



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PROPRIEDADES

Mais rígido e duro que o PE; Resistência ao impacto um pouco baixa, principalmente a baixas temem graus reforçados;

Temperatura máxima de serviço de 110 ºC, verificar a sua Tm; Boas propriedades elétricas; Não tem tendência para fissurar; Resistência química mais baixa do que o PE, mas mesmo assim bast Boa resistência ao ESC; Pode ser considerado como o polímero mais versátil de todos; Pode ser considerado como o irmão mais novo do PE ou como a versdo PE, é mesmo um update ou um upgrade em relação ao PE.


polímeros

Principais

monómeros

PO que são os

Polímeros?

Aplicações dos

polímeros



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Irmão mais novo do PE:

ultrapassou as limitações doPE, principalmente naspropriedades mecânicas, ebasicamente tudo o resto ésemelhante ou melhor, aindamelhor processabilidade doque o PE;

Pode ser muito reforçado, comvidro, pode ser transparente ouopaco, pode ser aplicado tantoem peças técnicas como empeças para embalagens.


polímeros

Principais

monómeros

PO que são os

Polímeros?

Aplicações dos

polímeros

Propriedades dos monómeros - PS


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Material transparente, rígido e brilhante (bomsuperficial à saída do molde de injeção).

Usado para embalagens para iogurtes, gepratos, tampas, aparelhos de barbear descapara o interior de frogiríficos, material de escrtransparentes com uma utilidade doméstica no s

As suas boas propriedades mecânicas, a destaser um material com um comportamento fr

facilidade de transformação bastante boa, uquímica média, grande estabilidade dimenstendência para empeno/distorção de formcontração. O facto de ser transparente e frágprincipais características.


polímeros

Principais

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PO que são os

Polímeros?

Aplicações dos

polímeros



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PROPRIEDADES

Baixo custo; Baixas temperaturas de processamento; Excelente facilidade de coloração; Elevada transparência; Muito rígido e frágil (principal limitação); Boas propriedades mecânicas (menos a resistência ao impacto);

Baixa absorção de água; Baixa condutividade térmica; A incorporação de butadieno (HIPS) permite ultrapassar a desvantagem que é baixa resistência ao impacto;

Boa estabilidade dimensional, é um material amorfo.


polímeros

Principais

monómeros

PO que são os

Polímeros?

Aplicações dos

polímeros



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Pode ser considerado como o

polímero com melhorprocessabilidade, tem umabaixa tendência para degradar,tem bom comprimento de fluxo(viscosidade), tem uma boavariabilidade de temperaturasde ferramenta, e é bastante

frágil e rígido;

Pode ser processado por todasas tecnologias, principalmente,termoformação, Tg.


polímeros

Principais

monómeros

PO que são os

Polímeros?

Aplicações dos

polímeros

Propriedades dos monómeros - outr


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Os outros tipos de monómeros são os copolímeros deestireno (ASA, SAN e ABS), o EVA (borracha termoplástica),

e materiais para peças mais técnicas como o POM, nylon,PC, e materiais para aplicações ainda mais técnicas como aspolisulfonas, as poliimidas, os poli(éter éter cetona), ospoliarilatos, poli(óxido de fenileno), entre outros;

Estes tipos de materiais apresentam excelente resistência

química, excelentes propriedades mecânicas, muito baixacontração e muito baixa tendência para empeno e distorçãode forma. Mas apresentam um custo que pode ser dezenasde vezes mais dispendioso do que os materiais apresentadosanteriormente.


polímeros

Principais

monómeros

PO que são os

Polímeros?

Aplicações dos

polímeros

Propriedades dos monómeros - outr


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Os polímeros que se podem expandir são, poliestireno,polipropileno e o nylons.

O mais popular é o poliestireno; O poliestireno contém bolhas ou agentes expansores,usualmente de gás líquido;

Podem ser produzidos em formas complexas, num molde

aberto ou fechado; Excelente isolador térmico e acústico; Pressões são baixas (0,35 MPa) – moldes em alumínio;

Generalidades Classificação dospolímerosPrincipaismonómeros

PO que são osPolímeros?


Propriedades mecânicas


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p

Tipo de

material

Resistência

à traçãoFratura Módulo Impacto Fa

Cerâmicos Média Frágil Alto Baixa A

Metais Alta Dúctil Alto Alta B

Polímeros Baixa F/D Baixo Baixo/Alto M

Compósitos Alta Dúctil Alto Alta A

Tabela * - Propriedades mecânicas de alguns materiais.




Reforços para polímeros


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Reforços Densidade Resistênciamecânica (GPa) Módulo deelasticidade (GPa)Fibra de vidro 2,45 a 2,48 3,1 a 4,5 72 a 86

Fibra de carbono 1,82 a 1,87 2,1 a 2,6 200 a 330

Fibra aramida

(kevlar)1,44 a 1,45 2,7 a 2,9 58 a 130

Fibra de amianto 2,5 0,7 a 1,4 135 a 170

Alumínio 2,8 0,5 75

Aço carbono 7,8 1,0 200

Melhoram

• Proprmecâ• Estabdimen

• Aniso• Contra• Propr

• Resis Pioram:

• Acabasuperfi

• Proce

Tabela * - Reforços para alguns materiais.






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Combinação de uma matriz em plástico, comum reforço que pode ser vidro, aramida oucarbono, mas sobretudo vidro;

Os nanotubos de carbono, têm vindo aganhar bastante relevância prática eacadémica;

90% são fibras de vidro; São diferentes dos compósitos(normalmente poliéster);

Altera a forma de contração de uma peça, emelhoram bastante as propriedadesmecânicas, principalmente rigidez;

Representam cerca de 5% de todos ospolímeros;

Cada vez mais se assiste a uma melhoriados produtos e busca-se formas de talacontecer.

Próxima aula

ObjetivospropostosPróxima aula Exercícios Bibliografia


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Próxima aula



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Próxima aula



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FIMQUESTÕES?

Exercícios

ObjetivospropostosExercíciosPróxima aula Bibliografia


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1.Com base na aula apresentada anteriormente, reseguintes questões:a)Onde encontramos plástico no nosso dia-a-dia?b)O que são polímeros?c)Como são produzidos os polímeros?d)Por que este tipo de material é tão dominante na nossa era?e)Por exemplo, por que há baldes em plástico e não de chapa metálica ou

antigamente?f) Porque razão os fios elétricos são revestidos de plástico e não mais de porisolante, como antigamente?

g)Porque razão um DVD é feito de plástico?

Exercícios2 Apresentecincocaracterísticasquetornam ospolímeros



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2.Apresente cinco características que tornam os polímerosúnico e distinto das restantes classes de materiais.

3.Complete as seguintes afirmações:a)Um polímero é constituído por ___________ (átomos/moléculas), que quformam __________ (arranjos de átomos/macromoléculas);

b)Um polímero é um material mais ___________ (leve/pesado), quando commetais, e que ___________ (permite/não permite) obter formas ncomplexas do que os metais;

c)Em relação aos metais, os polímeros __________ (conduzem/neletricidade, e são ___________ (piores/melhores) de calor;

d)A grande maioria de classes de materiais que são utilizados no dimaioritariamente consumidos, são os chamados (termoplásticos/termoendurecíveis).

Exercícios



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4.Aponte cinco artigos feitos em plástico e explique porq

utilizados polímeros para fabricar os cinco artigos apontanão outro material de outra classe.

5.Comente a seguinte afirmação: ‘Os polímeros aprecondutividade térmica muito baixa, isto pode ser considerada acaracterística.’

6.Existem várias formas de processamento de polímeros em pnosso dia-a-dia, aponte as formas de processamento que co

Exercícios



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7.Com base nestes polímeros, PP, PEAD, PEBD PVC, PS e PET.destes polímeros e esclareça as suas características e a sua utilizaquotidianas.

8.Um dos principais mercados para os polímeros, principalmetécnicos, são os automóveis.a)Aponte a razão de estarem a substituir os metais neste setor e aponte 5e 5 peças de automóveis que neste momento são feitos em plástico;

b)Das 5 peças apontadas por si, diga em que tipo de polímero estas são p

9.Esclareça a razão porque se reforça polímeros com fibras, apvantagens e as suas desvantagens na utilização destes reforços.

Exercícios

10P ã tili tii ité i ij ã



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10.Porque razão se utiliza materiais mais técnicos na injeção e mais materiais considerados decommodities?

11.O polímero pode variar as suas propriedades de lote de materiamaterial, porque razão isto acontece?

Exercícios



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Aat is tAe importance of melt viscositJ on polJmer processAJ is it diQc'lt to prod'ce proBles RitA loR tolerances RitApolJoleBnsP&onsider tAe LoR of a polJmer in a pipe9 AJ is tAis LoR nonotA in tAe radial and doRncAannel directionsPToR does “RallSslip” aect LoR of a polJmer in a pipeP >Ae last slide lists tAe main properties of polJmers aectingprocessailitJ9 @n oldM tAe properties tAat can e modiBed viadditivation or polJmeriGation9 &an Jo' V'stifJ in a feR Rordsof eacA propertJP

Objetivos propostos

BibliografiaObjetivospropostos

Próxima aula Exercícios


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Saber o que é um polímero? Porque razão estes materiais são tão populares? Conhecer todas as suas características que o tornam único e ddemais materiais

Saber as suas principais propriedades, de cada tipo de polímero Saber diferenciar as diferentes peças e os diferentes tipos de políme Saber apontar as diferentes tecnologias de transformação dos plásti

Explicar a importância para o nosso dia-a-dia Explicar as propriedades específicas de cada polímero Saber comparar os polímeros com os materiais mais populares cmetais

Bibliografia

Objetivospropostos BibliografiaPróxima aula

Exercícios


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Estes apontamentos; Material eletrónico fornecido, apresentações e outros documentos;

Fichas técnicas dos principais fabricantes de polímeros, Bayer, Lanxess, Dupont;

Fichas técnicas dos principais fabricantes de máquinas de moldaçãode equipamento auxiliar;

Manuais de apoio ao processamento por injeção da Bayer, BASF, TiDupont;

Sites de partilha de documentos, ebah, scribd; Sites dos principais fabricantes de maquinaria para indústria dFerromatik, Arburg, Krauss-Maffei, Engel, Demag;

Injection molding handbook, Rosato Introdução aos polímeros, Canevarolo

1.1 introducao mundo polimeros

Documents