Materiais e Tecnológias Módulo nº 8

Polímeros

Os polímeros são compostos químicos de elevada massa molecular, resultantes de reacções químicas de polimerização.

Trata-se de macromoléculas formadas a partir de unidades estruturais menores (os monómeros). O número de unidades estruturais repetidas numa macromolécula é chamado grau de polimerização. Em geral, os polímeros contêm os mesmos elementos nas mesmas proporções relativas que seus monómeros, mas em maior quantidade absoluta.

História de Polímeros

Até à primeira metade do século XIX acreditava-se na chamada Teoria da Força Vital enunciada por Berzelius. Até ao século XIX somente era possível utilizar polímeros produzidos naturalmente, pois não havia tecnologia disponível para promover reações entre os compostos de carbono.

Posteriormente, Friedrich Wöhler, discípulo de Berzelius, prova que a teoria da Força Vital não pode ser aplicada. Após este revés, as pesquisas sobre química orgânica multiplicam-se. Em 1883 Charles Goodyear descobre a vulcanização da borracha natural. Por volta de 1860 já havia a moldagem industrial de plásticos naturais reforçados com fibras, como a goma-laca e a gutta-percha. Em 1910 começa a funcionar a primeira fábrica de rayon nos EUA e em 1924 surgem as fibras de acetato de celulose.

A partir do final da década de 1990, novas técnicas de polimerização começam a ser investigadas, onde se consegue ter um grande controlo da massa molecular e do índice de polidispersividade do polímero. Assim, começam a ser conhecidas as técnicas de polimerização radicalar controlada.

Origem de polímeros

A palavra polímeros vem do grego polímeros, que quer dizer “ter muitas partes”.

Os polímeros são moléculas muito grandes constituídas pela repetição de pequenas e simples unidades químicas, denominadas de monómeros (do grego “mono” – um).

Tipos de polímeros

• Existe no mercado uma grande quantidade de tipos de polímeros, derivados de diferentes compostos químicos.

Tipos de polímeros quanto a origem

-Polímeros Naturais Orgânicos: polímeros orgânicos sintetizados pela natureza (borracha natural, celulose...)

-Polímeros Naturais Inorgânicos: polímeros inorgânicos sintetizados pela natureza (diamante, grafite...)

-Polímeros Artificiais: polímeros naturais orgânicos modificados através de reações químicas (acetato de celulose, nitrato de celulose...)

-Polímeros Sintéticos: polímeros sintetizados (PE, PS, PVC...)

Como se formam

Os químicos começaram a unir pequenas unidades, transformando-as em unidades maiores, como se estivessem juntando as peças. Neste caso, caracterizado pelos monómeros, formando uma grande imagem (cadeias poliméricas).

Formação de Polímeros

Polímeros lineares: formados por vários fios, longos e unidos, como se fossem uma linha contínua.

Monómeros os pequenos segmentos (monómeros) dão origem à cadeia linear. Polímeros ramificados: o nome já diz, estes polímeros possuem

pequenos ramos ligados à cadeia principal do polímero.

Formação de polímeros

Desta vez, os monómeros se unem como peças de montar e dão origem a uma cadeia com vários segmentos.

Polímeros de ligação cruzada: esta é a cadeia mais complexa de polímeros, os monómeros formam ligações, e estas se cruzam num emaranhado.

Veja na imagem:

As cadeias individuais de polímeros são unidas para formar ligações cruzadas.

As suas características

Uma das principais e mais importantes características dos polímeros são as mecânicas. Segundo ela os polímeros podem ser divididos em termoplásticos, termoendurecíveis (termofixos) e elastómeros (borrachas).

TermoplásticosTermoplástico é um dos tipos de plásticos mais encontrados no mercado. Pode ser fundido diversas vezes, alguns podem até dissolver-se em vários solventes. Assim, a sua reciclagem é possível, uma característica bastante desejável atualmente.

Polímeros

Classificação

São normalmente classificados quanto a estrutura química das cadeias, aométodo de preparação, às características tecnológicas e ao comportamentomecânico.

Quanto à estrutura químicaOs grupos funcionais presentes são a base de classificação: poliamidas,poliésteres, poliéter, poliuretanas, polianidridos etc.Quanto ao método de preparaçãoDe um modo geral são divididos em polímeros de adição e polímeros decondensação, conforme ocorra uma simples adição, sem subprodutos, ou uma reação em que moléculas pequenas como H2O, HCl sejam eliminadas.

Polímeros

Quanto às características tecnológicas

Entre outros fatores, os processos tecnológicos são dependentes docomportamento térmico dos polímeros. Dois grupos podem ser caracterizados: ostermoplásticos, que se tornam moldáveis sempre que aquecido à temperatura deamolecimento, e os termorrígidos, que, uma vez aquecidos para moldagem,tornam-se rígidos, não amolecendo se forem depois aquecidos.

Polímeros

Quanto ao comportamento mecânico

Dividem-se em três grandes grupos: borrachas ou elastômeros, plásticos efibras.Resina é uma substância amorfa ou uma mistura, de peso molecularintermediário ou alto, insolúvel em água, mas solúvel em alguns solventesorgânicos, e que, à temperatura ambiente, é sólido ou líquido muito viscoso, queamolece gradualmente por aquecimento. Todas as resinas naturais são solúveis efusíveis, e todos os polímeros sintéticos que obedecem as condições acimaapontadas são também chamadas de resinas sintéticas.

Exemplos de polímeros e suas aplicações

PC - Policarbonato - Utilizado em: Cd´s, garrafas, recipientes para filtros, componentes de interiores de aviões, coberturas translúcidas, divisórias, vitrines, etc.

PU – Poliuretano - Utilizado para: Esquadrias, chapas, revestimentos, molduras, filmes, estofamento de automóveis, em móveis, isolamento térmico em roupas impermeáveis, isolamento em refrigeradores industriais e domésticos, polias e correias.

PS - Poliestireno - Aplicações: Grades de ar condicionado, gaiutas de barcos (imitação de vidro), peças de máquinas e de automóveis, fabricação de gavetas de frigoríficos, brinquedos, isolante térmico.

PP - Polipropileno - Aplicações: brinquedos, recipientes para alimentos, remédios, produtos químicos, carcaças para eletrodomésticos, fibras, sacarias (ráfia), filmes orientados, tubos para cargas de canetas esferográficas, carpetes, seringas de injecção, material hospitalar esterilizável, autopeças (pára-choques, pedais, carcaças de baterias, lanternas, ventoinhas, ventiladores, peças diversas no habitáculo), peças para máquinas de lavar, etc.

Propriedades x aplicações

Ateroespacial (estabilidade térmica e oxidativa)

Engenharia (substituição de metais)

Fibras de alto módulo, para uso em cordas de Pneus

Polímeros não inflamáveis (móveis e construção Civil)

Polímeros degradáveis (liberação controlada de Drogas, pesticidas, fertilizantes)

Aplicações médicas (suturas degradáveis, órgãos Artificiais)

Eletrônica (placas de Circuitos impressos, Isolantes, baterias)