EM014 – MATERIAIS POLIMÉRICOS – LISTA DE EXERCÍCIOS 2 – 1º sem. 2014 Prof. Marcos Akira d´Ávila
1) Valores dos parâmetros de rede a, b e c são dados para um conjunto de polímeros cristalinos de célula unitária ortorrômbica. Calcule a densidade de cada cristal. O eixo da cadeia está em negrito. a. Polietileno: 0,73; 0,492; 0,254 nm; 2[-CH2-CH2-] unidades/célula unitária. b. PVC sindiotático: 1,04; 0,53; 0,51 nm; 4[-CH2=CHCl-] unidades/célula unitária. c. Poli(fluoreto de vinila): 0,857; 0,495; 0,252 nm; 2[-CH2=CHF-] unidades/célula unitária. d. Poli(fluoreto de vinilideno): 0,847; 0,470; 0,256 nm; 2[-CH2-CF2-] unidades/célula unitária. 2) Os pontos de fusão de moléculas lineares C xH2x+2 podem ser descritos pela seguinte equação empírica: ()
a. Faça um gráfico de T m em função de x usando esta equação e compare com os valores medidos de T m mostrados na tabela abaixo. b. Encontre o valor de T m para um polietileno de alto peso molecular.
3) Calcule o grau de cristalinidade de um poliacetal (POM) de densidade de 1410 kg/m3, sabendo que as densidades das fases cristalina e amorfa são 1506 e 1250 kg/m3, respectivamente. respectivamente. 4) Foram conduzidos experimentos para medir a cristalinidade máxima x m de uma série de copolímeros aleatórios de etileno o propileno. Para o PE linear x m = 95%. A introdução de 4 grupos CH 3- por 100 cadeias de carbono reduziu x m para 50% e para 20 grupos CH3- por 100 cadeias de carbono x m = 0%. Calcule a fração mássica de propileno no copolímero para obter 50% e 0% de cristalinidade. 5) A temperatura de transição vítrea T g (K) de um copolímero aleatório é dada pela equação abaixo:
onde w1 e w2 são frações mássicas dos comonômeros, e T g1 e Tg2 são as temperaturas de transição vítrea dos copolímeros correspondentes. Calcule T g para o copolímero de etileno-propileno amorfo descrito no problema anterior, sabendo que Tg = -120oC para o PE e Tg = -19oC para o PP. 6) Uma molécula de polietileno linear tem peso molecular de 84000. a. Calcule o comprimento da cadeia totalmente estendida, assumindo que não há distorção devido aos ângulos de ligação. b. Cálculos baseados em um ângulo de valência de 109,5 o, e rotação completamente livre sobre cada ligação fornece o resultado de que uma molécula de polietileno linear contendo y ligações C-C é equivalente a uma cadeia livremente ligada composta de y/3 segmentos. Usando este resultado, encontre R da molécula de polietileno. 7) Por que a cristalinidade de polímeros estereoregulares e polímeros lineares tende a ser maior? 8) O que são esferulitos? Como estão arranjados os cristalitos nessa estrutura? Como se dá a formação de um esferulito? 9) É adequado falar em Tm e Tg em elastômeros e termofixos? Explique. 10) A moldagem por injeção consiste em forçar um polímero fundido para dentro de uma cavidade (molde), que é mantido a uma temperatura baixa. Quando peças espessas de polímeros semicristalinos, como o polipropileno, são moldadas, às vezes são observados os chamados “chupados” na peça. Esse
defeito é uma depressão observada na superfície da peça moldada. Por que esse defeito ocorre? Dica: Os polímeros possuem baixa difusividade térmica. 11) Foi realizado um ensaio de DSC de uma amostra moldada por injeção de um dado polímero semicristalino, a uma taxa de aquecimento de 5 oC/min a partir da temperatura ambiente. Observou-se a presença de um pico de cristalização a uma dada temperatura T c, entre Tg e Tm. O que isso quer dizer em relação ao processo de cristalização desta peça durante o processamento? O que pode ser feito no processo de injeção para maximizar o grau de cristalinidade da peça? 12) Esboce um termograma de DSC, indicando as transições endotérmicas e exotérmicas, de um polímero semicristalino que foi resfriado rapidamente do estado fundido para uma temperatura abaixo de Tg e posteriormente aquecido a uma taxa de aquecimento constante lenta.
