O que são polímeros?
Nesta seção, vamos analisar problemas e desafios comuns da impressão 3D com uma abordagem de ciência dos materiais. A ideia é trazer uma base mais científica para ajudar a entender e resolver esses problemas com mais facilidade.
Para começar, é importante entender qual material é usado na impressão 3D: os polímeros.
Polímeros são moléculas grandes, ou macromoléculas, formadas por muitas unidades repetidas chamadas monômeros, por meio do processo de polimerização. Nesse processo, os monômeros se ligam em uma reação química e formam a estrutura principal do polímero.
O tipo de polímero produzido varia de acordo com a química e a composição dos monômeros usados para construí-lo. As ligações criadas entre esses monômeros são chamadas de ligações covalentes.
Os polímeros podem ser divididos em duas famílias: termofixos e termoplásticos.
Termofixos são polímeros curados de forma irreversível, saindo de um pré-polímero macio ou viscoso até virar um sólido. Esse processo também é chamado de reticulação, ou cross-linking, e acontece por meio de uma reação química que conecta monômeros e pré-polímeros em uma estrutura de rede. Depois de curado, um termofixo não pode mais ser derretido e normalmente não pode ser reprocessado com calor.
Termoplásticos são materiais que amolecem quando aquecidos e endurecem quando resfriados. Eles podem ser aquecidos, moldados e resfriados várias vezes com pouca mudança em sua química ou em suas propriedades mecânicas. Diferente dos termofixos, em que as cadeias poliméricas são ligadas entre si por ligações covalentes, os termoplásticos têm cadeias ligadas por interações mais fracas, que chamamos de ligações não covalentes.
Os polímeros também podem ser divididos em duas categorias principais de acordo com sua microestrutura:
Amorphous and Semi-Crystalline
Uma das formas de diferenciar termoplásticos é pela microestrutura, que influencia diretamente o comportamento e as propriedades do polímero.
Amorphous
Polímeros amorfos são identificados por não apresentarem ordenação de longo alcance. Isso significa que suas cadeias estão orientadas de forma aleatória.
De forma geral, plásticos transparentes costumam ser feitos com polímeros amorfos, como PMMA, PS e PC.
Semi-Crystalline
Polímeros semicristalinos são identificados por terem uma estrutura ordenada com domínios estruturais chamados de cristais.
Cristais são grupos ordenados e densamente empacotados de cadeias poliméricas. Em polímeros semicristalinos, domínios cristalinos e amorfos coexistem, daí o termo “semi”. A proporção das regiões cristalizadas é definida pelo grau de cristalinidade. Uma característica importante desses materiais é que esse grau de cristalinidade afeta muito suas propriedades mecânicas e térmicas.
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