43 - Materiais e Produtos Poliméricos PDF
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43.1 Introdução
todos os atendidos pela indústria dos polímeros. Esse aumento da demanda é ()l)Y-.s, usa
decorrente de algumas de suas características, tais como baixa densidade , alta ~ óriOS e
resistência elétrica, baixa condutividade térmica, ductibilidade e elevada j!I,""', nCde
iS(:ífl""'
resistência à corrosão. Muitos dos materiais atualmente denominados de P rah11ente,
plásticos, borrachas e materiais fibrosos, que nos são úteis , constituem-se de Qe }ásÓC
((llOP
polímeros. te lúnero
Neste capítulo, não se pretende fazer um estudo aprofundado das propriedades de p0 ,.
Qs elastO
dos materiais poliméricos (objetivo do Capítulos 12 e 41), e sim demonstrar as
principais aplicações desses materiais dentro da construção civil, abordando a\ongalll ~
questões que tenham valor prático para engenheiros e arquitetos . decoropos1
tPAD1L~.
43.2 Classificação dos Materiais Poliméricos visando à sua Utilização dastomen
eles possu
A classificação mais encontrada e aceita para os materiais poliméricos divide- deformaçã
os e1!1 te~op}ástfcos, termofixos (ou termorígidos), e elastômeros. E sse tipo de como mol
class1ficaçao e feita de acordo com resposta mecânica do polímero em relação à elastômer
temperatura.
torcida.•
O~ termoplásticos amolecem quando são aquecidos e endurecem q uando são aplicação
resf:iados, processos que são totalmente reversíveis e que pode m ser repetidos. parcialme
Assim,. podem ser c~nfo. rmados . mecânica e re petida m e n te, desde que
liberação
reaquec1d~s. Portan_t~, llcl_? soa conformação a quente de compo nentes é possível,
ua con
mas tambem a reut11izaçao de restos de produção que pode m ser reintroduzidos
macroscó
no processo de fabri~açã3 (~ADILHA, 1997). E sses materiais são fabricados
nom_ialmente pela aplicaçao simultânea de calor e pressão. Em nível 111olccular à
exemplos
medida que a temperatura é 1evad a , as fiorças de hgaçao · - · apoio em
d"1 . . . e ~ecLll1 ~,rias são
f. IT?_nmdas de tal modo que o movimento rela tivo de cadei as a r ac e ntes é r~paro: a
1
ac11tado quando uma tensão é aplicad a. P or ISSO, os tcrn101 o1..:, sa- nttrila, u
- 0
...
rdnrivnmcntc mol se dú t is. maioria do polímero com trutura linear
aqucks qu~ posSu 1
~m ulgurnn. estruturas ramificada com cad ia fl xívei lo
rt.·rnwpl~1s~1cos (C_ ~LISTER JR., 2002). São e emplo típico de
tt.'nnoplasl1l·os o polietileno, usn~o corno lona plástica: o policloreto de vinila
(PVC). usndo cm tubulnc;<"Scs hidrosanitárias; o polipropileno, usado como
fihrus para l'strururas de concreto; o poliestireno, usado corno reveslim nto de
0
pisos t.' pa_rl'lk·s: l' m.· c~_ato dc_Polivinilu (PVA), usado em tintas.
Os p~1l11nt.·ros _l_l·~·mol,xos ~no _conformáveis plnsticnmente apenas em um
t.'Slágio lllll'l'llll'lliano de sua lahnl·ac;üo. O produto final é duro e não amolece
mais n!m o au~lll'll~o da tcmpcruturn. Uma conformação plástica posterior não
1
e poss,vl'I . l'."m~ sm_ ~ll.ualm.cntc rccichiveis (PADILHA, 1997). Durante o
trarnmcnto ll·rmico lllll'ial. ligaç6cs cruzadas covalentes são formadas entre
cadeias 1~10!l'l'Ulares adj~1ccntcs. Es.sas ligações prendem as cadeias entre si
para resistir aos movimentos v1brncionais e rotacionais da cadeia a
temperaturas elevadas. A ligaçfü1 cruzada (cross linked) é extensa. Os
polímeros tcrmofi:xo~ s?o mais duros e resistentes e menos dúcteis do que os
polímeros tcr111oplast1cos, possuindo melhor estabilidade química e
dimensional. A maioria dos polímt~ros com ligaçôcs cruzadas, entre eles os
epó:xis, usados como adesivos, as resinas fcnôlicas, usadas parn produção de
acessórios elétricos, e alguns poliésteres, usados na produção de tanques e
piscinas de fibe1:~lass, são do tipo tcrmofixo (C ALLISTER JR .. 2002).
Geralmente, a polimerização por adição leva à formação de polímero
termoplá tico, e nquanto que a polimerização por condensação leva à formação
de polímero termofixo.
Os elastômeros são também materiais conformáveis plasticamcnte , que se
alonga m elasticamente de maneira acentuada até a temperatura de
decomposição, mantendo essas características cm baixas temperaturas
(PADILHA , 1997). Uma das propriedades importantes e.los materiais
elastoméricos é a sua elasticidade, que se assemelha a da borracha. Isto é,
eles poss uem a habilidade de serem deformados, segundo níveis de
deformação muito grandes e, cm seguida, retornarem elasticamente . tais
como molas, às suas formas originais. Em um estado sem tensões. um
elastômero será amorfo e compo to por cadeias moleculares altamente
torcidas, dobradas e espiraladas. A deformação elástica. mediante a
aplicação de uma carga de tração , desenrola, dcstorcc e retifica apenas
parcialmente as cadeias. alongando-as na direção da tensão. Com a
liberação da tensão, as cadeias se enrolam novamente. de acordo com as
suas conformaçõe s iniciais, antes da aplicação da tensão , e a peça
macroscópica retorna à sua forma original (C ALLISTER JR ., 2002). São
exemplos t1picos de elas tô mc ro: o neoprene, ~1tilizado como apare~h~) de
apoio em pont~s: a borracha de estireno butad1e no , usada em matena1s de
reparo: a borracha de butí la , usada em impe rmeabilizaçõ es; e a borracha de
nitrila, usat m \ edações.
1
Forças dl \ e, Capitulo 6 e 7.
Os materiais poliméricos ocupam. atualmente_. luga~ de_ destaque
entre os materiais de construção civil. A seguir, estao listadas us
principais aplicações desse materiais. Dependendo de suas
propriedades, um determinado polímero pode ser usado em uma ou
mais dessas categorias de aplicaçõe .
43.3.1 Tintas, Vernizes, Lacas e Esmaltes
dos' nas ~o
Cpermeabd
l~Js para esse
Pos sister11
~ perfeit 3
lf têf11
riiss 0 , por
l curto· re
' 5er
,sartl , bª
veis a de
Lcar as
Quadro 1 - Relação entre II busc dn p l11111111 e o i.11h..1n110.
Ti o
ADtflJaa•: resinas do ácido acrílico ou Execuçlo de pinturas e temas em edificaç:ões
metacrlllco, são termoplásticas, estáveis ao em geral, al6m das tintas de sln~lizaçào
calor, luz, agentes químicos e água. horizontal em ruas, estradas e pistas de P0USo.
Utex acrfllco interior e exterior semi-bril ho:
são à base de látex acrílico estirenado, seu uso , recomendado para quem busca
aditivos, pigmentos orgânicos e inorgânicos de obter acabamento de alto desempenho em
dióxido de titânio e cargas selecionadas; ambientes Internos e e ternos, sobre paredes
proporcionam acabamento semi-brilho de concreto e alvenaria.
aveludado com ótima resistência em ambientes
Internos e externos.
Esmalte sintético: tem base de resinas
alquídicas especiais em combinação Recomen dado para acabame ntos em
com pigmentos de alta qualidade; são de fácil ambientes Internos e e t ernos, sobre
aplicação, proporcionando ótimo nivelamento, superff cios de madeiras e metais ferrosos. para
cobertura e rendimento, ótima aderência às apllca9aos de fins lmobllléri os, proporcionando
superfícies, ótimo brilho, rápida secagem, excelente olnstrnme nto e brilhos.
ótima flexibilidade e resistências às
intem éries.
Látex PVA: resina à base de dispersão aquosa Pintura apllcndn sobre reboco, massa acrílica.
de polímeros vinílicos, pigmento s isentos de texturas, concroto, fibra-cime nto. g_e sso e
metais pesados, cargas minerais inertes, suporffofos lntornos de massa comda.
licois e tensoativ os etoxilado s e carboxila dos. - -- - -- --'
Acrílica para pisos: resina à base de
Pintura oxl orna o Interna de pisos cimentad os,
dispersão aquosa de copolíme ro estireno-
áreas do lazor, escadas, varandas , quadras
acrílico, pigmento s isentos de metais pesados,
pollesportlvos a outras superfici es de concreto
cargas minerais inertes, hidrocarb onetos
rústico, liso ou ainda para repintura de pisos.
alifáticos, álcoois e tenso-ati vos etox ilados e
carboxílados.
Tinta a óleo: resina alquídica à base de óleo Superflclo s oxtornos e internas de madeira e
vegetal semi-sec ativo, pigmento s orgânicos e metais. Ê um produto brilhante , de fácil
inorgânic os, cargas minerais inertes, apllcoçõo , boo roslstêncla às intempéries e
hidrocarb onetos alifáticos e secantes bom olostrom onto.
o~ anometá lícos; não contém benz eno.
Silicone: à base de resina de silicone,
apresent a total penetraç ão no substrato Utlllz odn om fochodos de concreto e muros ou
poroso, protegen do a superfície da água e da parados do tljolos aparente s.
su·eira sem deixar uma camada visível. 41 .3.2.2
Usos: roboco, mnsso c orrida, concreto ou
Vinil-acrílica: mistura de resina PVA e acrílica. guoao .
Mem
Emborra chadas: à base de polícloro pleno ou tlexívei
neoprene, são fornecida s em s olução com moldad
solvente s aromátic os em cores escuras (preto ,
verde, cinza). Necessit am de catalisad or para Utlllu 1clnn um nmbll ntus molhados ba ica
aplicação , são resistent es a óleos ácidos e trutu
ál~ois, sais etc e são susceptí vei~ à açã~ dos ou de
raros UV quebran do as cadeias molecula res .
Epóxi: por serem resinas termofix as, têm tipo
Aplicnclu <HTI •111b•1titul \~l\o dos a.: uleJOS como
maior resistência mecânic a e à abrasão e rovCJt llrnuntcm do hrmcndn s de 1."1baratono e em • e
m.aior dureza do que as resinas termoplá stlcas
nmb11Jnt1 ,· h1<h1 •11tlf11'-1 , n.10 sendo recomt?ndado
Te_m .grande estabilid ade ao ataque de agentes
o ' ou u· o 1m1 .i1111>1tmll •, e,tt mo d o o fato
qwmrcos, uma vez que a que bra das ligações
du •1urnrn · 11• c.11 p tlvu1-. ,1t1 ,1t.1qu raios
fortes e a remoção de plastifica ntes é murto
ultrnv1oh,t11•,
mais difícil.
43.3.2 Impermeabim.açãOl
ereto ou
41.3 .2.2 Membranas Acrílicas e Poliméricas
Membranas acrílicas e polímericas são consideradas impermeabili zações
flexíveis, pois têm a capacidade de absorver as deformações da base. São
moldadas no local da obra. As membranas acrílicas são compostas
basicamente de emulsões acrílicas puras ou estirenadas. O material
s.
estruturante do sistema de impermeabili zação pode ser uma tela de poliéster
ou de poliamida . As membranas acrílicas podem ser classificadas em dois
tipos:
·os como • sem a adição de cimentos, regida pela NBR.13321 (AB~T, 2008);
~ ', ·o eem • com a adi cão de cimentos (Membrana Acrílica Impermeavel ).
raton dO
comenda A aplicaçãq "das membranas acrílicas sem ª?iç~o de .cim~nto ~ semelha~!e à
ado ofato
das emul r <;fálticas. Em primeiro lugar, e. fe!ta a 1mpn~açao .da reg1ao a
s raios
Ser impen ºf iLada com O próprio produto dil~tdo semulsa? ~críhca) ~U com
produtos is . Em seguida, é feita a aphcaçao de vanas demaos das
3M.
---- - - -
· aiorec; Jet º tema são encontrados no Capítulo 44
1394 E. Pazini Fig11e1. redo e 1 · H · da Silva Rêgo
. ma de unp
Figura 1 - Aplicação de membrana acn1ica como siste · ermeabil'tzaç-ao de laje de cobertura
(cortesia da Vedacit).
" C _ d
• •ura ! - o1ocaçao e mantas poliméricas em laje (cortesia da lmpermab) .
Um adesivo é uma substância usada para colar as superfícies <.lc do(H lllllh•riuh,,
s6Jidos com o objetivo de produzir uma junta com clcvu<.lu .rcs1st.c1~l'i11 ''"
cisaJhnmento. Materiais poliméricos que se enquadram ~orno cp6xt~, cl11sto111l· 111"'
(bomachus). acrílicos, poliuretanos e adesivos naturais (co~u ui~mml , c11~1·1 1111
amido e rosina) podem servir como adesivos. Os adesivos ~o~11né 1:1col'i podl·111 Hl,,'.
usados para colar uma variedade de combinações de n:iatcmuS, !uis conu~: 11,1~1111
metal, metal-plástico, metal-cerâmica, madeira-madeira, e asHIITl por du111tl· , A.
principal desvantagem dos adesivos poliméricos é a limitac;ão.,d~, lclllpl~1:11111r11 lll•
serviço. As forças de ligação entre o adesivo e ~s s~pcrf icics ad.cndm, s 1111
consideradas eletrostáticas, assim como as forças de ltgaçocs s~eundánas 1•1111v " "
cadeias moleculares em polímeros termoplásticos (CALLJS'!'J,,I~ .JR., 2<~0?. ).
Os adesivos estruturais à base de epóxi são pastas ou l1qu1dos ohtuloi-. 1w1 11
mistura de dois componentes, um catalisador e uma resina à base de cp()x i, 'lltl·
reagem entre si, proporcionando aderência das partes que se quer c.:olar (YAl',IUI
I997). Os adesivos epóxis apresentam grande dureza e adesão às n iais variatt 11 ~
superfícies tais como: o concreto. o aço, o alumínio, o vidro, a <:l!rhmirn , u
madeira, etc. Essa alta capacidade ligante se deve não só ao travamento 1m·l'ill1il'li
entre as superfícies porosas dos materiais e o adesivo, como também as liga,•oL~s 01
químkas entre o adesivo e os materiais que estão sendo ligados (FIGlJEll<Il,1)() O P id\l,""
et aJ., 1989). Os adesivos à base de elastômeros (borrachas) e a<.: ríl il'o s110 ,x111\l\l ,
e ti ''l\ l \
baseados em solventes que permitem a mobilidade da molécula do adesivo sll\\
11 (\\ •\'\l
Proporcionam grande aderência de chapiscos e argamassas uos 11111 j~ pll \
diversos substratos. Os adesivos à base de poliuretano, geralmente, smi ,1Midll p1.'
monocompon_ e?tes, tixotrópic~s prontos para uso, ativados por ageult·s q\ll' '~"' \i\n
externos e ut11Izados para reahzar colagens flexíveis, reparos de azulejo . 11,1.·11 \k ~ :'
cubas de pia, espelhos, etc. · s, \ p11nh1 111.
11,1 , u,n~\\,
43.3.4 Películas P1l\pot\' "'\
\lll\lhlld\ ' :
Faz pouco tempo que os materiais poliméricos encontraram utilii ·,, ··i< 11111. ,,o\nm ·nl
forma de f mas pe1"1cu1as. pe l"1culas que possuem espessuras cnt rc o()·.,
.,,., e.
\W\ \ li\ \ \.\
e O,125 m m t"em s1'do f.abnca
· d as e usadas largamente como " loll't pi, :-.1111111
11· .... ll'l'l\\i ' \\ \'
e sacos par.,a ~rote9ão e embalagem de produtos da construção e i ~ i1. '1'~L. 1~1':.l. 11\l\ll\ \\\ ,~
;!1ftif:ste~1sttas importante~ para os. materiais produzidos e u1., ado~ l' 01110
'me u~m_-se sua baixa densidade , seu alto grau de l'k xihili I· I ·
seus e1evadas limites de resistência à tr - .· . " · < ,H l •
re~istências aos ataques da umidade e d:çao e :es1stcncia a ,~,q~t11ra , \ 11:1~
baixa permeabilidade 1 outros produtos qu11111 r o ~ l' 1., 11 :1
Alguns dos pol" a a guns gases, especialmente o vapo1 dl· ·11•11 ·1
~
1
1meros que atendem a esses 't " .· . . '
I' cn e.1tos e que ~ao Iah, IL ado~ "ª
•
forma de películas são o poiiet' I
de., c~lulose (CALLISTER JR.1 ;~~'2º po tp.roptleno , o cclol an . <, an· t:110
plast1ca", à base de polietiI ' . ): A F~gura 3 mostrn o li' o da " 1011:1
eno, para ptoteçao dos agregados.
\ \ 1\
Figura 3 - Lona plástica para proteção de materiais de construção contra as intempéries.
- ·
figum , t1reno expand"d
I o como 1·solante térmico em sistema de cobertura (cortesia da Isoe te).
'
Figura 5 - Poliestireno expandido como fõnna EPS para bje pré-moldada (conesia da lsoeste).
Figura 6 - Fibras para confecção de concretos com fibras (PEREIRA e FIGUEIRE DO, 2002).
. S
Fig ur a 7 - e 1ante à ba se de borracha clorada em jun ta de dilataçíio.
Figura 8-Aplicação de mástique a base de poliuretano em junta de movimentação (cortesía da Vedacít).
·-·
pC pC 1
o
Fioura 9 _ PVC utilizado na fabricação de canaletas de embutir fiação elétrica (cortesia da Pial Legrand).
estrutwas
de cinrn
O SUJfOIJM,
sulfoiw M• · - . .- - ..
1
Figura J6 _ Placa de Neoprene utilizada como aparelho de apoio de pontes, indicada pelas setas.
433.14 Coberturas
Vtnls (PV
PVA)
Poliést
Figura 17 - FibergJass utilizada para iluminação zenital (Cortesia da Fiberplastic). (PE
A seguir, são apresentados os princ ipa is pC Jlím cros tcr mo fix o8 uti liz ad os nn
Construção civil.
As resinas fenólicas e alq uídi ca s sã o co mu mc nte usada c.; na ind ús tri a de lin tt,:
e vernizes. A resina fenólica é ba sta nte em prega da no s lam ina do s plá sti co s e no
revestin]ento de chapas.
~ ~~oxis s~ o dos ma is novo s e vc r\átei s plá ~tico s. Sã o frn mn dn s 1.k
ep1~londnna e b1 sfenol, ma tér ias ob tid as do gá \ na tural. Os ép ox is ·st an se nd o
aplicados na construção civ il, pr inc ipa lm en te, com o rev es tim en tos . pn r sn n
dureza e resistência à abrasão e como ades·
As resinas epóxi são empregadas para as se'v°!' de alta ~tência ~ concreto..
revesti~eº!º ~ pavi~entação (BAUER, 1~tes finalidades: adesivos., selante.,
os pnnc1prus elastomeros, suas propriedades . _ _
Quadro 5. e aplicaçoes sao apresentados no
Quadro 5 - Principais elastõmeros, características e aplicações
'Cos ll) • Tino de material
Ca ~ .
(CALI..IsTER JR. 2002: ALBUQUERQUE 2001)
~ticasétis Poll-lsoprano Excelentes propriedades físicas - - -
8 ao
=rasão. Pneus e tubos, biqueira e
sola, Juntas e gaxetas
Copolfmero B~s propriedades ffsi ·~
estireno- resistência à abrasão cas, excelente As mesmas
que as da
b utadleno - SBR resistênc1a a óleo, OZõnio' ou não P0SSui
ao te borracha natwal. Materiais
Prooriedades elétricas boas. mpo. de reparo para estruturas
Copolfmero Ex.cel~nte resistência a óleos Vegetais deconaeto.
acrllonltrlla- an~ma1s e de Petróleo. Propriedades ruins ~ Mangueiras para gasolina,
butadleno - NBR baixas temperaturas. As J)ropriedades para produtos químicos e
elétricas não são excePdonais. para óleo. Vedações.
Ex~lente re~istência ao oZOnio, ao calor e Biqueiras e solas.
PollCloropreno - às rntempénes. Boa resiStência ao óleo Fios e cabos, revestimentos
CR (Neoprene) Excelente resistência à chama. Não é bo~ de tanques para produtos
para aplicações elétricas. químicos. Correias,
Mangueiras, Vedações,
Polisslloxano - Ex~lente resistência às temperaturas altas Aoarelho de aooio.
VMQ e baixas. Excelentes propriedades elétricas. Isolamento ténnico para
(Sillcone) temperaturas altas e
baixas. Vedações.
Diafraarnas e tintas.
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Pmle e , f
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P<>nentes a0re
liem.se . o• SSJ
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SIKA. Manual Técnico. São Paulo. Brasil. 2006. ~ águ • ProJetista
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' <10 d ll'
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VlAPOL. Manual Técnico. São Paulo. 2007 Oc lllanu
11 i . Usto d tenç~
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