Questão 9 - Qual a diferença entre os polímeros termoplásticos, termofixos e elastômeros? (Propriedades mecânicas, possibilidade de refundir, diagrama Tensão x Deformação do ensaio de tração e ligações químicas).

Passo 1

O enunciado pede para diferenciar três grandes famílias de polímeros — termoplásticos, termofixos e elastômeros — analisando quatro aspectos:
  1. Propriedades mecânicas gerais
  2. Possibilidade de refundir (reprocessamento térmico)
  3. Formato típico do diagrama tensão–deformação ( \sigma vs \varepsilon) em ensaio de tração
  4. Tipo de ligações químicas e estrutura de cadeia
Para isso, vamos usar conceitos de química de polímeros (cadeias lineares, ramificadas e reticuladas), conceitos de mecânica dos materiais (módulo, ductilidade, fragilidade) e interpretação de curvas de tração.

Passo 2

Termoplásticos
  • Estrutura química: cadeias lineares ou ramificadas, com poucas ligações cruzadas; as forças entre cadeias são principalmente secundárias (forças de Van der Waals e ligações de hidrogênio fracas).
  • Refundição: podem ser aquecidos até o ponto de fusão, moldados e resfriados repetidas vezes sem alteração química significativa.
  • Propriedades mecânicas: geralmente têm módulo e resistência intermediários, boa ductilidade (podem sofrer deformação plástica antes da ruptura).
  • Diagrama \sigma vs \varepsilon: \text{curva típica: região elástica linear seguida de um escoamento (plateau), necking, encruamento e ruptura}íãá
  • Exemplos: polietileno (PE), polipropileno (PP), PVC, PS.

Passo 3

Termofixos
  • Estrutura química: rede tridimensional fortemente reticulada por ligações covalentes entre cadeias, gerando um polímero rígido e insolúvel.
  • Refundição: não podem ser refundidos — ao aquecer acima da temperatura de decomposição, quebram ligações e degradam-se irreversivelmente.
  • Propriedades mecânicas: alto módulo de elasticidade, alta resistência térmica, mas comportamento frágil, com baixa deformação antes da ruptura.
  • Diagrama \sigma vs \varepsilon: \text{quase linear até a fratura, sem região de escoamento ou necking, ruptura abrupta em baixas \(\varepsilon\)}éã
  • Exemplos: baquelite, resinas epóxi, poliuretanos termoendurecidos.

Passo 4

Elastômeros
  • Estrutura química: cadeias flexíveis e alongadas, com reticulações leves (pontes covalentes ou ligações de enxofre na vulcanização), conferindo forma de rede frouxa.
  • Refundição: não se comportam como termoplásticos; ao aquecer acima de certo ponto, também degradam-se; porém, têm elasticidade quase totalmente reversível.
  • Propriedades mecânicas: baixo módulo (muito flexíveis), enormes elongações (até centenas de % antes de romper), comportamento quase completamente elástico (recuperam forma).
  • Diagrama \sigma vs \varepsilon: \text{curva não linear em “J”, com módulo aparente baixo em pequenas \(\varepsilon\) e encruamento em altas \(\varepsilon\), retornando pela mesma curva ao descarregar}ãó
  • Exemplos: borracha natural, silicone, poliuretano elastomérico.

Resposta

Termoplásticos
  • Cadeias lineares/ramificadas, sem ou com poucas reticulações.
  • Refundem e podem ser reprocessados várias vezes.
  • Curva de tração com região elástica, escoamento e necking.
  • Módulo e resistência moderados, boa ductilidade.
Termofixos
  • Rede tridimensional fortemente reticulada por ligações covalentes.
  • Não refundem (degradam antes de fundir).
  • Curva de tração quase linear até fratura, sem escoamento.
  • Alto módulo, alta rigidez, frágil.
Elastômeros
  • Cadeias flexíveis com reticulações leves.
  • Não refundem como termoplásticos; comportamento elástico reversível.
  • Curva de tração em “J” não linear, grande extensibilidade e recuperação.
  • Baixo módulo, alta deformação elástica.

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