O que você precisa saber sobre polímeros

Os polímeros são comuns ao nosso redor hoje, embora existam grandes variedades de diferentes tipos e diferentes classificações. Em um post anterior, explicamos esses vários tipos de plásticos como plásticos de commodities e tipos especializados. Também vimos a aplicação e poucos benefícios dos plásticos. Vou gostar que você verifique!

Leia Tudo o que você precisa saber sobre plástico

Bem, hoje vamos olhar atentamente para a definição, estado físico, propriedades e aditivos dos polímeros. Também distinguiremos entre termoplástico e termofixo.

O que são polímeros?

Polímeros são compostos químicos cujas moléculas são extremamente grandes, parecendo uma longa cadeia composta por uma série aparentemente interminável de elos interconectados. O tamanho dessas moléculas é explicado como extraordinário, atingindo milhares e até milhões de unidades de massa atômica. O tamanho da molécula, o estado físico e a estrutura são as propriedades únicas pelas quais um plástico é conhecido, dando-lhe a capacidade de ser moldado e moldado.

Termoplástico e Termoendurecível

Assim como mencionado anteriormente, os polímeros classificados como plásticos são divididos em duas categorias principais:termoplásticos e termofixos.

Termoplásticos como polietileno e poliestireno são plásticos que podem ser moldados e remoldados repetidamente. Além disso, um copo de espuma de poliestireno pode ser aquecido e remodelado em uma nova forma - talvez um prato ou prato.

Uma estrutura de polímero termoplástico é aquela de moléculas individuais que são separadas umas das outras e fluem umas sobre as outras. estas moléculas podem ter um peso molecular extremamente alto ou baixo. Eles podem ser ramificados ou lineares em estrutura, mas ainda assim, possuem a característica de separabilidade e consequente mobilidade. Polímeros desses tipos são conhecidos como plásticos de commodities.

Por outro lado, os termofixos são polímeros que não podem ser reprocessados ​​por meio de reaquecimento. Isso porque, durante o processamento inicial, as resinas termofixas sofrem uma reação química que as torna infusíveis e insolúveis. Quando um polímero é produzido em tal método, o retrabalho ou aquecimento pode causar a quebra da aplicação.

Estado físico e morfologias moleculares de polímeros

O comportamento plástico dos polímeros também pode ser influenciado por sua morfologia, ou arranjo de moléculas em larga escala. Assim, as morfologias dos polímeros podem ser amorfas ou cristalinas. As moléculas amorfas estão dispostas aleatoriamente e estão entrelaçadas. Considerando que as moléculas cristalinas estão dispostas de forma próxima e indiscernível.

Os termofixos são conhecidos por serem amorfos, enquanto os termoplásticos são amorfos ou semicristalinos. Os materiais semicristalinos apresentam regiões cristalinas conhecidas como cristalitos, dentro de uma matriz amorfa.

Os materiais termoplásticos são conhecidos por reter suas formas moldadas a uma certa temperatura. Isso é definido pela temperatura de transição vítrea ou pela temperatura de fusão do polímero específico. Abaixo da temperatura é conhecida como a temperatura de transição vítrea (T_g ). as moléculas de um material polimérico são congeladas, o que também é chamado de estado vítreo; onde há pouco ou nenhum movimento de moléculas passando umas pelas outras. Isso torna o material mais rígido e até mesmo quebradiço.

Acima da temperatura de transição vítrea T_g , as partes amorfas do polímero entram no estado de borracha. Ou seja, as moléculas apresentam maior mobilidade e o material torna-se plástico e até elástico, ou seja, a capacidade de ser esticado.

No caso de polímeros não cristalinos como o poliestireno, o aumento da temperatura levará diretamente ao estado líquido. Por outro lado, para polímeros parcialmente cristalinos, como polietileno de baixa densidade ou tereftalato de polietileno, o estado líquido não será alcançado até que a temperatura de fusão (T_m ) é passado.

Além do ponto, as regiões cristalinas não são mais estáveis, e os polímeros emborrachados ou líquidos podem ser moldados ou extrudados. Como os termofixos não derretem no pré-aquecimento, eles podem ser dimensionalmente estáveis ​​até uma temperatura na qual a degradação química começa.

Propriedades dos polímeros

O estado físico e a morfologia de um polímero desempenham um papel perfeito em suas propriedades mecânicas. As diferenças em seu comportamento mecânico são o alongamento que ocorre quando o plástico é carregado (esforçado) em tração.

Por exemplo, um polímero vítreo como o poliestireno é bastante rígido, apresentando uma alta proporção de tensão inicial para alongamento inicial. Já o polietileno e o polipropileno, que são dois plásticos altamente cristalinos, podem ser usados ​​como filmes e objetos moldados. Isso ocorre porque suas regiões amorfas estão bem acima de suas temperaturas de transição vítrea à temperatura ambiente.

A dureza coriácea desses polímeros acima da transição vítrea T_g resulta das regiões cristalinas que existem em uma matriz amorfa e emborrachada. Esses plásticos têm a possibilidade de 100 a 1000 por cento de alongamento.

Porque a transição vítrea T_g de PET (outro plástico semicristalino) está acima da temperatura ambiente, as porções cristalinas existem em uma matriz vítrea. Devido a isso, o material recebe rigidez e alta estabilidade dimensional sob estresse, o que é de grande benefício em garrafas de bebidas e fitas de gravação.

Quase todos os plásticos são conhecidos por apresentarem certo alongamento ao serem estressados ​​que não são recuperados quando a tensão é eliminada. Essa condição é conhecida como “fluência”, que pode ser muito pequena para plásticos bem abaixo de seu T_g . pode ser significativo para um plástico parcialmente cristalino que está acima de T_g .

Assista ao vídeo sobre as propriedades dos polímeros:

As propriedades mecânicas mais comumente especificadas dos polímeros incluem tensão de ruptura, rigidez, resistência à tração e quantificadas na tabela de propriedades e aplicações como o módulo de flexão. A tenacidade é outra propriedade importante de um polímero, que é a energia que o polímero absorveu antes da falha. Isso geralmente é resultado de um impacto repentino. Implementação de estresse repetidamente abaixo da resistência à tração do plas_t ic pode resultar em falha por fadiga.

Quase todos os plásticos são maus condutores de calor; a condutividade pode ser ainda mais reduzida quando um gás (geralmente ar) é induzido no material. Por exemplo, o poliestireno espumado usado em copos para bebidas quentes tem uma condutividade térmica de cerca de um quarto do polímero não espumado. Os plásticos também são isolantes elétricos somente se projetados para condutividade; além disso, a condutividade é importante em plásticos como rigidez dielétrica (resistência à ruptura em altas tensões). Também é importante como perda dielétrica (uma medida da energia dissipada como calor quando uma corrente alternada é inserida).

Aditivos de polímero

Um aditivo também pode ser conhecido como um ingrediente combinado com um polímero para chegar a um conjunto de propriedades adequadas ao produto. No entanto, em muitos produtos plásticos, o polímero é apenas um constituinte. A combinação de outros aditivos é misturada durante o processamento e fabricação.

A seguir são explicados os aditivos usados ​​no polímero para obter um produto apropriado.

Plastificantes:

O plastificante é usado para alterar a transição vítrea T_g de um polímero. Por exemplo, um cloreto de polivinila (PVC) é frequentemente misturado com líquidos não voláteis para alterar a transição vítrea. O revestimento de vinil usado em residências requer um PVC rígido não plastificado com um T_g de 85 a 90 ⁰ C (185 a 195 ⁰ F). no entanto, uma mangueira de jardim de PVC deve permanecer flexível mesmo em 0 ⁰ C (32 ^o F).

Existem muitos outros polímeros que podem ser plastificados, mas o PVC é único em aceitar e reter plastificantes de tamanho molecular e composição química amplamente variados. O plastificante também pode afetar a inflamabilidade, odor, biodegradabilidade e até mesmo o custo do produto acabado do polímero.

Corantes:

Como a aparência final dos produtos plásticos deve ser atraente, é necessária a inclusão de corante durante o processamento e fabricação. Os pigmentos populares para colorir plásticos são dióxido de titânio e óxido de zinco (branco), carbono (preto) e outros vários óxidos inorgânicos, como ferro e cromo. Alguns outros compostos orgânicos podem ser usados ​​para adicionar cor como pigmentos (insolúveis) ou como corantes (solúveis).

Reforços:

Assim como o nome sugere, os reforços são usados ​​para melhorar as propriedades mecânicas dos plásticos. Uma variedade de materiais como sílica, negro de fumo, talco, mica e carbonato de cálcio, bem como fibras curtas, podem ser incorporadas como cargas particuladas. O uso de fibras longas ou mesmo contínuas como reforço, principalmente com termofixos, pode ser descrito abaixo em reforço de fibra.).

A introdução de grandes quantidades de carga particulada durante a fabricação de plásticos como polipropileno e polietileno pode aumentar sua rigidez. O efeito pode ser menos dramático quando a temperatura está abaixo do T_g do polímero .

Estabilizadores:

Os estabilizadores ajudam a melhorar a longevidade e a vida útil em qualquer aplicação. As propriedades do plástico o mínimo possível com o tempo. estabilizantes são adicionados, geralmente em pequenas quantidades, a fim de contrariar os efeitos do envelhecimento. Como todos os polímeros à base de carbono estão sujeitos à oxidação, os estabilizadores comuns usados ​​são os antioxidantes. Fenóis impedidos e aminas terciárias são usados ​​em plásticos em concentrações tão baixas quanto algumas partes por milhão.

Conclusão

Os polímeros são a forma comum de descrever os plásticos, estão disponíveis em várias formas e podem ser processados ​​para obter diferentes propriedades. Neste artigo, vimos a definição, morfologias físicas e moleculares e aditivos de polímeros. Também vimos a diferença entre termoplásticos e termofixos.

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