As Poliamidas

UNIVERSIDADE DA MADEIRAUNIVERSIDADE DA MADEIRA Departamento de Química Departamento de Química

Trabalho realizado por:Trabalho realizado por: Cesário Camacho Cesário Camacho

Duarte CorreiaDuarte Correia

Ano Lectivo:Ano Lectivo: 2000/2001 2000/2001

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INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO

Aspectos históricosAspectos históricos

Principal impulsionador: W.H. Carothers- Centro de Pesquisa da Principal impulsionador: W.H. Carothers- Centro de Pesquisa da Dupont (USA)Dupont (USA)

Objectivo: sintetizar um polímero que se equiparasse à seda Objectivo: sintetizar um polímero que se equiparasse à seda naturalnatural

Poliésteres Poliésteres vs.vs. Poliamidas Poliamidas Os poliésteres fundiam-se a altas temperaturas e Os poliésteres fundiam-se a altas temperaturas e

dissolviam-se em produtos de limpeza a seco.dissolviam-se em produtos de limpeza a seco. As poliamidas são polímeros que contêm na sua estrutura grupos As poliamidas são polímeros que contêm na sua estrutura grupos

amida.amida.

Nylon: Nylon: uma das primeiras poliamidas obtidas a partir de uma das primeiras poliamidas obtidas a partir de reagentes mais económicos.reagentes mais económicos.

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Obtenção de poliamidasObtenção de poliamidas

poliamidapoliamida

Condensação de moléculas que contêm, simultaneamente, o grupo Condensação de moléculas que contêm, simultaneamente, o grupo amida e o grupo carboxilo.amida e o grupo carboxilo.

O grupo carboxilo de cada molécula forma uma ligação amida O grupo carboxilo de cada molécula forma uma ligação amida com os grupos amina da molécula posterior, formando cadeias.com os grupos amina da molécula posterior, formando cadeias.

Combinação de uma molécula que contém dois grupos carboxilo com Combinação de uma molécula que contém dois grupos carboxilo com uma outra molécula que contém dois grupos amina.uma outra molécula que contém dois grupos amina.

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Características das poliamidasCaracterísticas das poliamidas

Polímeros Polímeros semi-cristalinossemi-cristalinos

Resistentes a solventes orgânicos e hidrocarbonetosResistentes a solventes orgânicos e hidrocarbonetos

- gasolinas, óleos, gorduras....- gasolinas, óleos, gorduras....

Estabilidade termo-oxidativaEstabilidade termo-oxidativa

- aplicação na indústria automóvel- - aplicação na indústria automóvel- compartimento do motor com resistência à hidrólisecompartimento do motor com resistência à hidrólise

Excelentes isoladores para baixas e médias frequênciasExcelentes isoladores para baixas e médias frequências

Forte capacidade de absorção de humidadeForte capacidade de absorção de humidade

Resistência a baixas temperaturas: até -65ºCResistência a baixas temperaturas: até -65ºC

Outras propriedadesOutras propriedades

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AplicaçõesAplicações

TêxteisTêxteis

Fabrico de peças mecânicasFabrico de peças mecânicas

CirurgiaCirurgia

Indústria AlimentarIndústria Alimentar

ComercializaçãoComercialização

No mercado, existem na cor natural e em pretoNo mercado, existem na cor natural e em preto

- outras colorações são possíveis- outras colorações são possíveis

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DAS POLIAMIDAS NATURAIS ÀS SINTÉTICASDAS POLIAMIDAS NATURAIS ÀS SINTÉTICAS

Poliamidas naturaisPoliamidas naturais

ProteínasProteínas: contêm um grupo amida na cadeia principal: contêm um grupo amida na cadeia principal

OBS: OBS: Apresentam algumas características semelhantes às Apresentam algumas características semelhantes às poliamidas, mas são ligeiramente diferentes na estrutura e poliamidas, mas são ligeiramente diferentes na estrutura e propriedades físicas.propriedades físicas.

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DAS POLIAMIDAS NATURAIS ÀS DAS POLIAMIDAS NATURAIS ÀS SINTÉTICASSINTÉTICAS O Nylon obtido pelo Homem e pela naturezaO Nylon obtido pelo Homem e pela natureza

Pelo Homem....Pelo Homem....

Parte de um conjunto de moléculas que possuem vários Parte de um conjunto de moléculas que possuem vários grupos grupos CHCH2 2 na sua estrutura.na sua estrutura.

- Obtém poliamidas como o Nylon 6 ou Nylon 6.6 para além - Obtém poliamidas como o Nylon 6 ou Nylon 6.6 para além de muitas poliamidas com 4, 5 ou 6 grupos CHde muitas poliamidas com 4, 5 ou 6 grupos CH22 entre as entre as unidades de amida.unidades de amida.

Pela naturezaPela natureza

Mais económica: um único átomo de carbono entre os Mais económica: um único átomo de carbono entre os grupos amida.grupos amida.

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DAS POLIAMIDAS NATURAIS ÀS SINTÉTICASDAS POLIAMIDAS NATURAIS ÀS SINTÉTICASAs Poliamidas *

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OS NYLONSOS NYLONS

QUEM SÃO...?QUEM SÃO...?

Pertencem à família de polímeros designados por Pertencem à família de polímeros designados por poliamidas lineares.poliamidas lineares.

- Material sintético de alto peso molecular - Material sintético de alto peso molecular fabricados também sob a forma de fibrasfabricados também sob a forma de fibras

Fibra mais importante produzida comercialmente.Fibra mais importante produzida comercialmente.

Produção industrial Produção industrial

- Primeiro o Nylon 6.6 (1939-USA)- Primeiro o Nylon 6.6 (1939-USA)

.... depois o Nylon 6 (Europa)..... depois o Nylon 6 (Europa).

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OS NYLONSOS NYLONS

COMO SÃO OBTIDAS AS FIBRAS DE NYLON ?COMO SÃO OBTIDAS AS FIBRAS DE NYLON ?

Dois métodos: Dois métodos:

partindo de um diácido e uma diamina por polimerização partindo de um diácido e uma diamina por polimerização em crescimento por passos.em crescimento por passos.

por crescimento em cadeia: a partir das lactonaspor crescimento em cadeia: a partir das lactonas

Escala laboratorial: Escala laboratorial: Reacção entre o cloreto de adípolo e Reacção entre o cloreto de adípolo e a hexametileno diamina.a hexametileno diamina.

Escala industrial: Escala industrial: Reacção entre o ácido adípico e a Reacção entre o ácido adípico e a hexametileno diamina.hexametileno diamina.

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OS NYLONSOS NYLONS

ETAPAS DE OBTENÇÃO DO NYLON 6.6ETAPAS DE OBTENÇÃO DO NYLON 6.6

Reacção entre duas moléculas de ácido adípico.Reacção entre duas moléculas de ácido adípico.

Uma das moléculas doa um protão ao oxigénio do Uma das moléculas doa um protão ao oxigénio do grupo carbonilo de outra molécula de ácido adípico.grupo carbonilo de outra molécula de ácido adípico.

O grupo carbonilo recebe o par de electrões do azoto da O grupo carbonilo recebe o par de electrões do azoto da amina.amina.

Formação do dímero com libertação de uma molécula de água.Formação do dímero com libertação de uma molécula de água.

Formação do Nylon 6.6.Formação do Nylon 6.6.

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OS NYLONSOS NYLONS

PARA QUE SERVEM ? PARA QUE SERVEM ?

CaracterísticasCaracterísticas

ElásticosElásticos

Resistentes ao calorResistentes ao calor

BrilhanteBrilhante

Fácil de lavarFácil de lavar

Resistente a nódoas de Resistente a nódoas de óleo e muitos químicos.óleo e muitos químicos.

Baixa absorção de Baixa absorção de humidadehumidade


Vestuário Vestuário

- vestidos, blusas, - vestidos, blusas, lingerielingerie

Acessórios para casaAcessórios para casa

- carpetes, cortinas, - carpetes, cortinas, colchascolchas

Na industria e outrosNa industria e outros

- paraquedas, - paraquedas, cordas, redes de pesca, cordas, redes de pesca, tendas, cintos de segurançatendas, cintos de segurança

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OS NYLONSOS NYLONS

INTERACÇÃO COM O AMBIENTEINTERACÇÃO COM O AMBIENTE

Quebradiços quando expostos às radiações U.V.Quebradiços quando expostos às radiações U.V.

- para usos exteriores é necessário reforçar a - para usos exteriores é necessário reforçar a resistência com a adição de agentes anti-U.V. e estabilizantes resistência com a adição de agentes anti-U.V. e estabilizantes térmicos.térmicos.

Reciclagem do NylonReciclagem do Nylon

- pode ser usado, na forma reciclada, dentro do - pode ser usado, na forma reciclada, dentro do mesmo segmento industrial por um processo de reciclagem em mesmo segmento industrial por um processo de reciclagem em “cascata”.“cascata”.

- um dos produtos da reciclagem é a Coprolactona: - um dos produtos da reciclagem é a Coprolactona: (monómero ou bloco construtivo que pode ser utilizado para (monómero ou bloco construtivo que pode ser utilizado para produzir o Nylon 6).produzir o Nylon 6).

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POLIAMIDAS AROMÁTICASPOLIAMIDAS AROMÁTICAS

FIBRAS DE KEVLAR E NOMEXFIBRAS DE KEVLAR E NOMEX

QUEM SÃO...?QUEM SÃO...?

KevlarKevlar: nome comercial para a poli-para-: nome comercial para a poli-para-fenilenotereftalamidafenilenotereftalamida

OBS:OBS: Todos os grupos amida são separados por grupos para-Todos os grupos amida são separados por grupos para-fenileno-ligados aos carbonos fenileno-ligados aos carbonos 1 1 e e 4 4 de cada anel de cada anel aromático.aromático.

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NomexNomex: nome comercial para o poli-meta-: nome comercial para o poli-meta-fenilenoisoftalamidafenilenoisoftalamida

OBS:OBS: Os grupos amida estão ligados aos grupos Os grupos amida estão ligados aos grupos fenileno na posição meta- aos carbonos fenileno na posição meta- aos carbonos 11 e e 33 do anel do anel aromático.aromático.

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DE QUE FORMA A ESTRUTURA AFECTA AS FIBRASDE QUE FORMA A ESTRUTURA AFECTA AS FIBRAS

Poliamidas não aromáticas: Nylon 6.6Poliamidas não aromáticas: Nylon 6.6

- têm a habilidade de adoptar duas conformações - têm a habilidade de adoptar duas conformações possíveis: possíveis: cis e trans.cis e trans.

Poliamidas aromáticas: Kevlar e NomexPoliamidas aromáticas: Kevlar e Nomex

- conformação - conformação ciscis: os hidrogénios dos grandes grupos : os hidrogénios dos grandes grupos aromáticos não permitem.aromáticos não permitem.

O kevlar existe na sua maioria na conformação O kevlar existe na sua maioria na conformação transtrans..

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O QUE TORNA O KEVLAR TÃO FORTEO QUE TORNA O KEVLAR TÃO FORTE

O Kevlar é constítuida por uma longa cadeia de moléculas O Kevlar é constítuida por uma longa cadeia de moléculas designada por polímero.designada por polímero.

A fibra de Kevlar é um conjunto de moléculas orientadas A fibra de Kevlar é um conjunto de moléculas orientadas paralelamente como um “pacote de esparguete” => paralelamente como um “pacote de esparguete” => cristalinidadecristalinidade

- Contribui para a resistência e - Contribui para a resistência e rigidezrigidez

Poliamida aromática: outros polímeros com elevadas Poliamida aromática: outros polímeros com elevadas energias de ligaçãoenergias de ligação contêm um ou ambos os grupos moleculares. contêm um ou ambos os grupos moleculares.

As fibras de Kevlar são mantidas juntas por ligações de As fibras de Kevlar são mantidas juntas por ligações de hidrogénio.hidrogénio.

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POLIAMIDAS AROMÁTICASPOLIAMIDAS AROMÁTICAS PROPRIEDADES E APLICAÇÕES DO KEVLAR PROPRIEDADES E APLICAÇÕES DO KEVLAR


Elevada força de Elevada força de tensão e baixo pesotensão e baixo peso

Rigidez estruturalRigidez estruturalBaixa condutividade Baixa condutividade

químicaquímica Elevada durezaElevada dureza Baixa contracção Baixa contracção

perante o calorperante o calor Estabilidade Estabilidade

dimensionaldimensional


AdesivosAdesivos Balística e defesa (botas Balística e defesa (botas

anti-minas)anti-minas) Correias e mangueirasCorreias e mangueirasSistema de aquecimento Sistema de aquecimento

e arrefecimento de e arrefecimento de automóveis.automóveis.

Cordas e cabos de fibra Cordas e cabos de fibra ópticaóptica

PneusPneus

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PROPRIEDADES E APLICAÇÕES DO NOMEX PROPRIEDADES E APLICAÇÕES DO NOMEX


Resistência ao Resistência ao calorcalor

Dureza mecânicaDureza mecânica

Estabilidade Estabilidade térmicatérmica

Força dieléctricaForça dieléctrica


Roupas de protecçãoRoupas de protecção

FiltraçãoFiltração

LaminadosLaminados

Filtros de gás (a altas Filtros de gás (a altas temperaturas)temperaturas)

Isolador eléctricoIsolador eléctrico

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CONCLUSÃOCONCLUSÃO

Nylon: fibra em crescente evolução no mercado.Nylon: fibra em crescente evolução no mercado.

- concorrência das fibras de polietileno tereftlato- concorrência das fibras de polietileno tereftlato

produção mais económica e propriedades produção mais económica e propriedades superioressuperiores

Outras poliamidas de importância comercial: Nylon 4.6; 6.10; Outras poliamidas de importância comercial: Nylon 4.6; 6.10; 6.12 e 12.126.12 e 12.12

Aramidas (poliamidas aromáticas)Aramidas (poliamidas aromáticas)

Kevlar e Nomex: produção inferior aos NylonsKevlar e Nomex: produção inferior aos Nylons

- preço elevado garante negócio rentável- preço elevado garante negócio rentável

Crescente aplicação ao nível industrial (Kevlar)Crescente aplicação ao nível industrial (Kevlar)

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BIBLIOGRAFIABIBLIOGRAFIAAs Poliamidas *

http://www.marteau-lemarie.fr/pla1m_b.htm

http://www.agi.pt/c3-1-7.htm

http://www.psrc.usm.edu

http://www.universofashion.com.br/nz/

http://www.psrc.usm.edu/macrog/lab/lab01.htm

http://www.plasmodia.com.br/produtos.htm

http://www.britannica.com/bcom/eb/article/1/0,5716,120231+43,00.html

http://www.chemheritage.org/EducationalServices/nylon/chem/chem.html

http://www.resistol.com.br/

http://www.psrc.usm.edu/macrog/aramid.htm

http://www.lbl.gov/MicroWorlds/Kevlar/

http://www.dupont.com/kevlar/whatiskevlar.html

http://www.matweb.com/nylonmfr.htm

Coutarel, Lionel; "As matérias plásticas"- Enciclopédia Diagramas, V.48, Editorial EstúdiosCor, 1968.

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OBTENÇÃO DOS NYLONS OBTENÇÃO DOS NYLONS As Poliamidas *

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SÍNTESE DO NYLON 6.6SÍNTESE DO NYLON 6.6

Mecanismo 1Mecanismo 1::

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SÍNTESE DO NYLON 6.6SÍNTESE DO NYLON 6.6

Mecanismo 2Mecanismo 2::

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SÍNTESE DO NYLON 6.6SÍNTESE DO NYLON 6.6Mecanismo 3Mecanismo 3::

As Poliamidas *

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SÍNTESE DO NYLON 6.6SÍNTESE DO NYLON 6.6Mecanismo 4Mecanismo 4::

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CONFORMAÇÕES CONFORMAÇÕES CIS/TRANSCIS/TRANS

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ENERGIAS DE LIGAÇÃO ENERGIAS DE LIGAÇÃO As Poliamidas *

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LIGAÇÕES DE HIDROGÉNIO NO LIGAÇÕES DE HIDROGÉNIO NO KEVLARKEVLAR

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TIPOS DE POLIAMIDASTIPOS DE POLIAMIDAS

POLIAMIDAS 6.6

Natural e cores, atualmente somentepara injeção.

POLIAMIDAS 6

Natural e cores, para os segmentos deinjeção, extrusão de fios, tarugos, tubos e

filmes.

As Poliamidas *

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TIPOS DE POLIAMIDASTIPOS DE POLIAMIDAS

POLIAMIDAS 11 e 12

Natural e cores, para os segmentos deinjeção e extrusão de tubos.

As Poliamidas *

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NYLON 6 NYLON 6 VS.VS. NYLON 6.6 NYLON 6.6

Convenções adoptadas para as alquil poliamidasConvenções adoptadas para as alquil poliamidas

Nomenclaturatradicional

Nylon 6O número "6" indica o número de

carbonos em cada unidaderepetitiva.

Nylon 6.6Os dois números "6" indicam o

número de carbonos na amina e nosresíduos de ácido, respectivamente,

em cada unidade repetitiva.

PrecursoresPoli(-caprolactona) oupolicaprolactona ou poli(6-ácidoaminohexanóico)

Poli(hexametileno diamino-ácidoadípico) ou poli(1,6-hexanodiaminaácido adípico)

Nomenclatura daIUPAC

Poli(pentametileno carboximida) Poli(hexametileno adipamida)

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CRISTALINIDADE DAS POLIAMIDASCRISTALINIDADE DAS POLIAMIDAS

Figura 1Figura 1: : Estrutura microfibrilar da poliamida.Estrutura microfibrilar da poliamida.

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PROPRIEDADES DAS POLIAMIDASPROPRIEDADES DAS POLIAMIDAS

As Poliamidas *

Propriedades físicas das poliamidas

Unidade

Densidade g/cm3 1,14

Cor - -

Constante de Resistência ao calor °C 100

Resistência ao calor temporário °C 180

Resistência ao frio °C -30

Absorção de água % 2

Dureza Escala D 100

Estado (20° C) - Demasiado duro

Limite de contracção (Escala de Newton) N/cm2 77/84

Depressão de impressão (10 segundos) N/mm2 100

Módulo de elasticidade N/mm2 2000

Valor de isolamento KV/CM 600

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PROPRIEDADES DAS POLIAMIDASPROPRIEDADES DAS POLIAMIDASAs Poliamidas *

INFORMAÇÃO GERAL

• Elevada dureza e rigidez• Não deforma a altas temperaturas• Elevada energia de ruptura• Polimento muito bom• Elevada absorção de água

REACÇÃO COM OS AGENTES QUÍMICOS

Resistência

• Solventes• Oleos• Gorduras• Benzina

• Benzeno• Bases fracas• Esteres• Água

Não resistente • Ácidos • Bases fortes

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FORMAÇÃO DE FIBRASFORMAÇÃO DE FIBRAS

Processos de obtenção de fibras Processos de obtenção de fibras

Figura 2:Figura 2: Etapas da fiacção, em banho, de fibras poliméricas Etapas da fiacção, em banho, de fibras poliméricas

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FORMAÇÃO DE FIBRASFORMAÇÃO DE FIBRAS

Figura 3Figura 3- Etapas de fiacção, por - Etapas de fiacção, por fusão, de fusão, de fibras fibras poliméricas.poliméricas.

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O MERCADO DOS NYLONSO MERCADO DOS NYLONSAs Poliamidas *

FabricanteNome

ComercialPrincipais Polímeros de Nylon na Linha de

ProduçãoAdell Nylon 6, Nylon 66Albis North America Nylon 6, Nylon 66

Allied Signal Capron® Nylon 6, Nylon 66

Nypel® Nylon 6, incluindo Nylon recicladoAshley Ashlene® Nylon 6, Nylon 66, Nylon 6/66, Nylon 612,

Nylon 11, Nylon 12Bayer Durethan® Nylon 6, Nylon 66 Triax® Nylon/Ligações ABSCast Nylons Nycast® Nylon 6Creanova Lauramid® Nylon 12 Trogamid® Nylon 63 Vestamid® Nylon 12, PEBA Electrafil® Fibra de carbono reforçada com Nylon 66 Nylatron® Nylon 6, Nylon 66 Stanyl® Nylon 46

DSM EngineeringPlastics Products

Ertalon® Nylon 6, Nylon 66, Nylon 46

MC® Nylon 6 Nylatron® Nylon 6, Nylon 66 Nylon 101 Nylon 66DuPont Elvamide® Multipolímero de Nylon de baixa viscosidade Minlon® Mineral-Filled Nylon Zytel® Nylon 66, Nylon 6/66, Nylon 612 Dartek® Filmes de Nylon 6.6

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