A Síntese e Análise de Materiais Poliméricos

UFABC – Universidade Federal do ABC

ESTM002-17 – Tópicos Experimentais em Materiais

Experimento 04

Síntese e Análise de Materiais Poliméricos

Grupo 05 - Noturno

Danielle Araujo Silva 11118415

Gabriel Damianovici Sartori 11002713

Henrique Cesar Ferreira 11115909

Hermano Augusto Bonicio de Oliveira 11076312

Matheus Fedele 11165109

Nathalia Aguiar 11054114

Profa. Dra. Erika Fernanda Prados

Santo André

2018

Sumário

Resumo 2

1. Introdução 3 1.1 Poliuretano 4 1.2 Poliamidas - Náilons 4 1.3 Poli (Etileno Tereftalato) - PET 4

2. Objetivos do Experimento 5

3. Metodologia 5 3.1 Preparação do Poliuretano 5 3.2 Determinação da densidade de polímeros 6 3.3 Polimerização interfacial do Nailon 6,10 7 3.4 Ensaio de dureza 7 3.5 Recristalização de polímeros 7 3.6 Impacto Izod 7

4. Resultados e Discussão 8 4.1. Sintese de Polimeros 8 4.1.1. Produção do Poliuretano 8 4.1.2. Determinação da Densidade do PET 11 4.1.2.1. Densidade por picnometria 11 4.1.2.2. Densidade por flotação 11 4.1.2.3. Determinação do Grau de Cristalinidade do PET 12 4.1.3. Polimerização interfacial do Nailon 6,10 12 4.2. Ensaios de dureza e Impacto 14 4.2.1. Ensaio de Dureza Shore A e Shore D 14 4.2.2. Ensaio de impacto Izod 15 4.3. Cristalização do PE 16

5. Conclusão 18 5.1. Produção do Poliuretano 18 5.2. Determinação da densidade do PET 19 5.3. Polimerização interfacial do Náilon 6,10 19 5.4. Ensaios de dureza e impacto 19 5.5. Cristalização do PE 19

6. Referências Bibliográficas 20 1

Resumo Neste experimento foi realizada a síntese de Poliuretano (PU), a determinação de

densidade do poli tereftalato de etila (PET), utilizando as técnicas de picnometria e de

flotação, e foi determinado o grau de cristalinidade do PET. Além disso foi realizada a

polimerização interfacial do Nailon 6,10, os ensaios de dureza Shore A e Shore D, e o ensaio

de impacto Izod, de diversos materiais poliméricos. Por fim, foi realizada uma análise sobre a

cristalização do Polietileno (PE), utilizando a técnica de microscopia óptica.

2

1. Introdução

Polímeros são macromoléculas que apresentam baixa densidade, alta flexibilidade e

alto período de vida útil [1], e são formados por unidades repetitivas pequenas denominadas

meros, que podem ser produzidos por reações de poliadição, processo que se inicia por

formação de radicais livres e que se propaga até a finalização, ou por policondensação, que

envolve mais de um mero e ocorre em etapas.

Os polímeros podem ser classificados como termoplásticos ou termorrígidos.

Termoplásticos são recicláveis, e podem ser conformados diversas vezes, passando por vários

ciclos de fusão e resfriamento. Termorrígidos podem ser conformados apenas uma vez,

devido a seu processo de cura, que proporciona o surgimento de ligações fortes entre as

cadeias poliméricas, o que confere a eles maior resistência mecânica do que os

termoplásticos. Diferentemente dos termoplásticos, os termorrígidos são duros, infusíveis e

insolúveis.

Os polímeros termoplásticos não são totalmente cristalinos ou totalmente amorfos: há

uma parcela semicristalina dispersa em uma fase amorfa e esta parcela é determinada em

porcentagem de cristalinidade pelo Índice de Cristalinidade. Este índice fornece informações

sobre as propriedades dos materiais, como por exemplo a densidade, resistência à dissolução,

ao amolecimento e mecânica aumentam com o aumento da cristalinidade.[2].

Polímeros possuem propriedades mecânicas que são definidas pela maneira com que

eles respondem às solicitações mecânicas aplicadas. A estrutura química, tempo, temperatura

e condições de processamento do polímero definem a característica dessa resposta. Através

da estrutura do polímero, é possível obter comportamento viscoso superposto com um

comportamento sólido. Além disso, a análise deste comportamento pode ser realizada em um

ensaio que leve à ruptura (ou não) do material [3].

Há vários tipos de ensaio mecânico, e o parâmetro tempo, o período que o polímero

precisa para responder a solicitação, é um parâmetro importante na análise. O ensaio pode ser

realizado em um período de curtíssima duração, como ensaios sob impacto (onde solicitações

ocorrem num espaço de tempo de milissegundos) ou em um período longo, como ensaios de

fluência e relaxação de tensão [4].

3

Neste relatório são reportados os procedimentos e resultados de resistência ao impacto

e dureza. O ensaio de resistência ao impacto consiste em submeter a amostra de material à

uma colisão, de modo a analisar a tendência deste de possuir comportamento frágil ou dúctil.

Já o ensaio de dureza é realizado com um instrumento denominado durômetro, e mede a

resistência do polímero a uma deformação plástica localizada [5].

Alguns polímeros foram analisados neste experimento, e serão listados e detalhados a

seguir:

1.1 Poliuretano

Poliuretano (PU) (figura 1) é um polímero que forma uma material sólido com textura

semelhante à espuma. Existem diversas aplicações deste material, pois ele exibe flexibilidade,

leveza, resistência à abrasão e possibilidade de obter um produto final com design

diferenciado, e estas características são resultado do tipo de monômero, reticulantes e aditivos

presentes no polímero. [5]

Figura 1: Cadeia do Poliuretano [5]

1.2 Poliamidas - Náilons

As Poliamidas, comercialmente chamadas de Náilon, têm cadeias principais que são

unidas por ligações -COHN-. Esse material possui características como boa estabilidade

dimensional, boa resistência mecânica, química, fácil processamento, baixa permeabilidade a

gases [6]. 1.3 Poli (Etileno Tereftalato) - PET

O PET é um termoplástico produzido industrialmente por esterificação direta do ácido