Universidade Federal do Espírito Santo

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Informações Gerais
Disciplina:
Tópicos Avançados em Físico-Química ( PQUI0356 )
Unidade:
Coordenação do Programa de Pós-Graduação em Química
Tipo:
Optativa
Período Ideal no Curso:
Sem período ideal
Nota Mínima para Aprovação:
6.00
Carga Horária:
60
Número de Créditos:
4

Objetivos
Esta disciplina tem como principais objetivos proporcionar aos alunos/participantes: - Entendimento para o design racional de polímeros de acordo com as propriedades finais; - Compreensão da relação entre estrutura e propriedades; - Informação sobre técnicas sintéticas habitualmente utilizadas em laboratórios académicos e industriais; - O conhecimento necessário para selecionar o melhor processo para aplicações específicas; - Compreensão do impacto das diferentes variáveis de polimerização no processo e no polímero (tais como: caminho sintético, materiais de partida, catalisadores, solventes, temperatura e pressão); - Casos de estudo industriais – sentido prático sobre I&D na indústria - Compreensão da importância da funcionalização e da abordagem sintética avançada (polimerização radical viva/controlada); - Desenvolver visão crítica sobre o ciclo de vida dos plásticos e alternativas sustentáveis.

Ementa
Esta disciplina teórico-prática aborda detalhadamente os fundamentos, classificação e aplicações de materiais poliméricos. Mecanismos clássicos e avançados de polimerização e engenharia macromolecular. Processos industriais de síntese e modificação química de polímeros. Abordagem de polímeros inovadores: materiais inteligentes, biodegradáveis, biopolímeros e sistemas de liberação controlada de fármacos (DDS). Técnicas avançadas de caracterização estrutural, molecular, térmica, mecânica e reológica. Processamento convencional de polímeros, manufatura aditiva (impressão 3D) e os desafios socioambientais da sustentabilidade dos plásticos. PROGRAMA: - Introdução, definições, classificação e aplicações de polímeros; - Síntese de materiais poliméricos; - Mecanismos de polimerização (polimerização por adição; polimerização por crescimento em etapas); - Processos de polimerização homogéneos (massa; solução) e heterogéneos (precipitação; suspensão; emulsão; miniemulsão); - Novas tecnologias de polimerização (RDRP), engenharia macromolecular e “click chemistry”; - Síntese de estruturas complexas e copolimerização; - Métodos de modificação e funcionalização de polímeros; - Polímeros Inteligentes (exemplos, aplicações em nanotecnologia, etc.); - Polímeros Biodegradáveis (e.g. poliésteres, etc.); - Hidrogéis e sistemas de administração de fármacos (DDS); - Polímeros naturais e biopolímeros (exemplos, aplicações, métodos de modificação); - Caracterização estrutural dos polímeros (e.g. RMN, FTIR e MALDI-TOF); - Determinação de pesos moleculares e sua distribuição (e.g. GPC/SEC); - Propriedades térmicas e mecânicas dos polímeros (e.g. DSC, TGA, DMTA); - Reologia de polímeros; - Processamento de polímeros (extrusão e injeção); - Manufatura aditiva (impressão 3D); - Plásticos e sustentabilidade. OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM: Esta disciplina tem como principais objetivos proporcionar aos alunos/participantes: - Entendimento para o design racional de polímeros de acordo com as propriedades finais; - Compreensão da relação entre estrutura e propriedades; - Informação sobre técnicas sintéticas habitualmente utilizadas em laboratórios académicos e industriais; - O conhecimento necessário para selecionar o melhor processo para aplicações específicas; - Compreensão do impacto das diferentes variáveis de polimerização no processo e no polímero (tais como: caminho sintético, materiais de partida, catalisadores, solventes, temperatura e pressão); - Casos de estudo industriais – sentido prático sobre I&D na indústria - Compreensão da importância da funcionalização e da abordagem sintética avançada (polimerização radical viva/controlada); - Desenvolver visão crítica sobre o ciclo de vida dos plásticos e alternativas sustentáveis.

Bibliografia
BERRY, G.C., BOCKSTALLER, M.R., MATYJASZEWSKI, K., (Eds) “100 years of Polymer Science”, special issue, Progress in Polymer Science, 2020. SALDÍVAR-GUERRA, E., VIVALDO-LIMA, E. (Eds.), “Polymer Science, Engineering, and Sustainability”, Vol. 1 e 2, Wiley-VCH, Weinheim, Germany, 2025. STEVENS, Malcolm P.; “Polymer Chemistry – An Introduction”, Third Edition, Oxford University Press, 1999. FRIED, J.R.; “Polymer Science and Technology”, 2nd edition, Prentice Hall PTR, 2007. MATYJASZEWSKI, K., GNANOU, Y., HADJICHRISTIDIS, N., MUTHUKUMAR, M. (Eds), “Macromolecular Engineering: From Precise Synthesis to Macroscopic Materials and Applications”, 5 Volume Set, 2nd Edition, WileyVCH, Weinheim, Germany, 2022. SERPE, M.j., HU, L., GAO, Y. (Eds.), “Smart StimuliResponsive Polymers, Films, and Gels”, Wiley-VCH, Weinheim, Germany, 2022.

Bibliografia Complementar
AGUILAR, M. R.; SAN ROMÁN, J. (Eds.), “Smart Polymers and Their Applications”, 2. ed. Woodhead Publishing, 2019. GARCÍA, J. M. et al., “Smart Polymers: Principles and Applications”, Berlin: De Gruyter, 2022. MATYJASZEWSKI, K., GAO, H., SUMERLIN, B.S., TSAREVSKY, N.V. (Eds), “Reversible Deactivation Radical Polymerization: Mechanisms and Synthetic Methodologies”, ACS Symposium Series, Volume 1284, Washington, DC: American Chemical Society, 2018. MATYJASZEWSKI, K., GAO, H., SUMERLIN, B.S., TSAREVSKY, N.V. (Eds), “Reversible Deactivation Radical Polymerization: Materials and Applications”, ACS Symposium Series, Volume 1285, Washington, DC: American Chemical Society, 2018. COWIE, J.M.G.; ARRIGHI, Valeria; “Polymers: Chemistry and Physics of Modern Materials”, 3rd edition, CRC Press, Taylor & Francis Group, 2008. JENKINS, M. (Ed.), “Biomedical Polymers”, CRC Press, Boca Raton, FL, USA, 2007. DUMITRIU, S.; “Polymeric Biomaterials”, 2nd Ed., Marcel Dekker, NY, USA, 2002. RATNER, B.; HOFFMAN A.; SCHOEN, F.; LEMONS, J.; “Biomaterials Science”, 2nd Edition, Elsevier Academic Press, 2004 READING, M. and HAINES, P.J.; “Thermomechanical, dynamic mechanical and associated methods” in HAINES, P.J.; “Thermal methods of analysis: Principles, Applications and Problems” Blackie, London (1995) pp.123-160. WU, Chi-san (Ed.). Handbook of Size Exclusion Chromatography and Related Techniques. 2. ed. rev. e exp. New York: Marcel Dekker / CRC Press, 2004.
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