POLÍMEROS

Alunos:Marco Túlio Nathália Fernanda Thayná Cristina Túlio Henrique Vinicius Aranha Vitor Aranha3ª Série – E.M.

Colégio Dom Pedro I - FMB

Os polímeros são compostos químicos de elevada massa molecular relativa, resultantes de reações químicas de polimerização. Estes contêm os mesmos elementos nas mesmas proporções relativas, mas em maior quantidade absoluta. Os polímeros são macromoléculas formadas a partir de unidades estruturais menores (os monômeros). O número de unidades estruturais repetidas numa macromolécula é chamado grau de polimerização.

Introdução

A polimerização é uma reação em que as moléculas menores (monômeros) se combinam quimicamente (por valências principais) para formar moléculas longas, mais ou menos ramificadas com a mesma composição centesimal. Estes podem formar-se por reação em cadeia ou por meio de reações de poliadição ou policondensação. A polimerização pode ser reversível ou não e pode ser espontânea ou provocada (por calor ou reagentes).

Exemplo: O etileno é um gás que pode polimerizar-se por reação em cadeia, a temperatura e pressão elevadas e em presença de pequenas quantidades de oxigênio gasoso resultando uma substância sólida, o polietileno. A polimerização do etileno e outros monômeros pode efetuar-se à pressão normal e baixa temperatura mediante catalisadores. Assim, é possível obter polímeros com cadeias moleculares de estrutura muito uniforme.

Na indústria química, muitos polímeros são produzidos através de reações em cadeia. Nestas reações de polimerização, os radicais livres necessários para iniciar a reação são produzidos por um iniciador que é uma molécula capaz de formar radicais livres a temperaturas relativamente baixas. Um exemplo de um iniciador é o peróxido de benzoilo que se decompõe com facilidade em radicais fenilo. Os radicais assim formados vão atacar as moléculas do monômero dando origem à reação de polimerização.

Polímeros são compostos orgânicos e reações de difícil execução em laboratório, tanto que, até a primeira metade do século XIX acreditava-se na chamada Teoria da Força Vital enunciada por Berzelius. Até o século passado somente era possível utilizar polímeros produzidos naturalmente, pois não havia tecnologia disponível para promover reações entre os compostos de carbono. Isso caracteriza a 1ª fase da história dos polímeros.

História

Na 2ª fase WOHLER, discípulo de Berzelius, derruba a teoria da Força Vital. Com essa derrubada as pesquisas sobre química orgânica se multiplicam. Em 1883 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 E.U.A. e em 1924 surgem as fibras de acetato de celulose.

Na 3ª Fase, REGNAULT polimeriza o cloreto de vinila com auxílio da luz do sol, EINHORN & BISCHOFF descobrem o policarbonato. Esse material só voltou a ser desenvolvido em 1950 e finalmente em 1907, BAEKELAND sintetiza resinas de fenol-formaldeído. É o primeiro plástico totalmente sintético que surge em escala comercial.

O período entre 1920 e 1950 foi decisivo para o surgimento dos polímeros modernos. Durante a década de 1960 surgem os plásticos de engenharia. Na década de 1980 observa-se um certo amadurecimento da Tecnologia dos Polímeros: o ritmo dos desenvolvimentos diminui, enquanto se procura aumentar a escala comercial dos avanços conseguidos.

Finalmente na década de 1990 os catalisadores de metaloceno, reciclagem em grande escala de garrafas de PE e PET, biopolímeros, uso em larga escala dos elastômeros termoplásticos e plásticos de engenharia. A preocupação com a reciclagem torna-se quase uma obsessão, pois dela depende a viabilização comercial dos polímeros.

As principais e mais importantes características dos polímeros são as mecânicas. Segundo ela os polímeros podem ser divididos em:

1. Termoplásticos2. Termorrígidos 3. Elastômeros

Características

São também chamados plásticos, e são os mais encontrados no mercado. Pode ser fundido diversas vezes, alguns podem até dissolver-se em vários solventes. Logo, sua reciclagem é possível, característica bastante desejável atualmente. Sob temperatura ambiente, podem ser maleáveis, rígidos ou mesmo frágeis. Estrutura molecular: moléculas lineares dispostas na forma de cordões soltos, mas agregados, como num novelo de lã. Exemplos: polietileno (PE), polipropileno (PP), poli(tereftalato de etileno) (PET), policarbonato (PC), poliestireno (PS), poli(cloreto de vinila) (PVC), poli(metilmetacrilato) (PMMA)...

Termoplásticos

PC - Policarbonato Aplicações: Cd´s, garrafas, recipientes para filtros,

componentes de interiores de aviões, coberturas translúcidas, divisórias, vitrines, etc.

PU – Poliuretano Aplicações: Esquadrias, chapas, revestimentos, molduras,

filmes, estofamento de automóveis, em móveis, isolamento térmico em roupas impermeáveis, isolamento em refrigeradores industriais e domésticos, polias e correias.

Exemplos:

PVC - Rígido Aplicações: Telhas translúcidas, portas sanfonadas, divisórias,

persianas, perfis, tubos e conexões para esgoto e ventilação, esquadrias, molduras para teto e parede.

PS - Poliestireno Aplicações: Grades de ar condicionado, gaiútas de barcos

(imitação de vidro), peças de máquinas e de automóveis, fabricação de gavetas de geladeira, brinquedos, isolante térmico, matéria prima do isopor.

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 injeção; Material hospitalar esterilizável; Autopeças (pára-choques, pedais, carcaças de baterias, lanternas, ventoinhas, ventiladores, peças diversas no habitáculo); Peças para máquinas de lavar.

São rígidos e frágeis, sendo muito estáveis a variações de temperatura. Uma vez prontos, não mais se fundem. O aquecimento do polímero acabado promove decomposição do material antes de sua fusão, tornando sua reciclagem complicada. Estrutura molecular: os cordões estão ligados fisicamente entre si, formando uma rede, presos entre si através de numerosas ligações, não se movimentando com tanta liberdade os termoplásticos. Pode-se fazer uma analogia com uma rede de malha fina.

Polímeros termorígidos

Baquelite Usada em tomadas e no embutimento de

amostras metalográficas.Poliéster Usado em carrocerias, caixas d'água,

piscinas, etc., na forma de plástico reforçado (fiberglass).

Exemplos:

Classe intermediária entre os termoplásticos e os termorrígidos: não são fusíveis, mas apresentam alta elasticidade, não sendo rígidos como os termofixos. Reciclagem complicada pela incapacidade de fusão. Estrutura molecular: a estrutura é similar à do termorrígido, mas há menor número de ligações entre os "cordões". Como se fosse a rede, mas com malhas bem mais largas .

Elastômeros (borrachas)

Borrachas Aplicações: Pneus, vedações, mangueiras de borracha.

Exemplos:

A polimerização é um tipo particular de reação química. Quando são utilizados monômeros difuncionais obtêm-se uma estrutura linear. No caso de pelo menos um monômero ter mais de dois grupos funcionais é obtido um polímero contendo ligações cruzadas e uma estrutura ramificada.

Observação:

O plástico é um dos materiais que pertence à família dos polímeros, e provavelmente o mais popular. É um material cada vez mais dominante em nossa era e o encontramos frequentemente em nosso dia a dia.

Por exemplo:Por que há baldes em plástico e não de chapa metálica ou madeira, como antigamente? Resposta: O plástico é mais leve que os outros materiais. Os compósitos poliméricos são usados em aplicações estruturais devido à uma combinação favorável de baixa massa específica e desempenho mecânico elevado.

Aplicações:

Por que os fios elétricos são revestidos de plástico e não mais de porcelana ou tecido isolante, como antigamente? Resposta: O revestimento plástico é mais flexível que a porcelana. Também é bem mais robusto e resistente às intempéries do que os tecidos. E tudo isso sem prejudicar o isolamento elétrico que é absolutamente vital neste caso.

Por que as geladeiras são revestidas internamente com plástico? Resposta: O plástico é robusto o suficiente e é um ótimo isolante térmico, exigindo menor esforço do compressor para manter os alimentos congelados.

Por que o CD é feito de plástico? Resposta: O plástico utilizado neste caso – policarbonato (ou, abreviadamente, PC) - é tão transparente quanto o vidro, ao mesmo tempo que é mais leve e é bem menos frágil.

Alguns polímeros, como termorrígidos e borrachas, não podem ser reciclados de forma direta, pois não existe uma forma de refundí-los ou depolimerizá-los. Na maioria das vezes a reciclagem de termoplásticos não é economicamente viável devido ao seu baixo preço e baixa densidade. Somente plásticos consumidos em massa, como o PE e PET, apresentam bom potencial econômico. Outro problema é o fato dos plásticos reciclados serem encarados como material de segunda classe.

Reciclagem:

Quando a reciclagem não é possível a alternativa é queimar os plásticos, transformando-os em energia. Porém os que apresentam halogênio, como o PVC e o PTFE, geram gases tóxicos na queima. Para que isso não ocorra esse material deve ser encaminhado para desalogenação antes da queima.