Polímeros - formare.org.br · e o crescimento em âmbito nacional, em um processo comparável à...

PPoollíímmeerrooss

MecânicaOperador de Produção em Plástico

eessttaammooss llaappiiddaannddoo oo ffuuttuurroo ddoo BBrraassiill

4

Coordenação do ProgramaBeth Callia

Supervisão PedagógicaAlfredo Vrubel

ColaboraçãoZita Porto Pimentel

Autoria deste CadernoCarmem Calcagmo

Revisão de textoVrubel

Produção gráficaMDcomunicaçãototal

R. Heitor Penteado, 10305437-000 São Paulo SP

www.md.com.br

EditoraçãoLASER PRESS

Av. Goethe, 71/80690430-100 Porto Alegre, RS

ApoioMEC - Ministério da Educação

PROEP - Programa de Expansão daEducação Profissional

Realização

Al. Tietê, 618 casa 101417-20 São Paulo SP

www.formare.org.br

Iniciativa

5

O Programa Formare tem a missão de desenvolver as

potencialidades de jovens de 15 a 17 anos para integrá-los à

sociedade como profissionais e cidadãos. Constituído por escolas

independentes, localizadas junto às unidades fabris das empresas

parceiras, sob a coordenação geral e técnica da Fundação Iochpe,

oferece oportunidade de formação profissional e de inserção social.

Os alunos Formare, residentes em comunidades vizinhas às

empresas, são encaminhados ao mercado de trabalho e

acompanhados em seu período inicial de atividade.

As primeiras escolas foram criadas pela Iochpe-Maxion S.A., em

1988, no Rio Grande do Sul e em São Paulo. A partir de 1995, o

Programa passou a buscar o aperfeiçoamento dos cursos oferecidos

e o crescimento em âmbito nacional, em um processo comparável à

lapidação de uma pedra bruta para transformá-la em puro

diamante.

Como modelo vitorioso de franquia social, o Formare já se encontra

com mais de duas dezenas de escolas implantadas no Brasil e na

Argentina. Cerca de 85% dos jovens formados empregaram-se em

pequenas, médias e grandes empresas, triplicaram sua renda em

três anos, e muitos prosseguiram seus estudos até o nível superior.

Os cursos e materiais pedagógicos Formare são estruturados de

acordo com as linhas do Programa de Expansão da Educação

Profissional do Ministério de Educação (PROEP/MEC), bem como

dos princípios da educação tecnológica contemporânea. Assim, os

cursos Formare ajudam a desenvolver características essenciais para

um bom desempenho profissional: multifuncionalidade,

flexibilidade, comunicabilidade, responsabilidade e criatividade,

com base em pesquisa para identificar as carências e necessidades

do mundo do trabalho nas regiões em que as escolas são

implantadas.

FFoorrmmaarree -- UUmmaa EEssccoollaa ppaarraa aa VViiddaa

Área de Mecânica - POLÍMEROS

6

IInnttrroodduuççããoo

7

A indústria da construção tem-se caracterizado por utilizar materiais

metálicos, como aço e ferro, além de tijolo e concreto que, por sua

vez, são materiais inorgânicos.

Entretanto, muitos materiais orgânicos têm sido usados pelo homem

no seu dia- a-dia. A madeira, por exemplo, material orgânico natural,

é também utilizada na construção. Outros materiais comuns no nosso

cotidiano podem ainda ser citados, entre eles: o couro e o feltro,

usados em roupas e forrações; a cortiça usada como material isolante;

os óleos empregados como lubrificantes; as fibras de algodão

empregadas na confecção de tecidos; e as resinas utilizadas como

camadas de proteção (tintas e vernizes).

Além desses, os polímeros, tanto plásticos como borrachas, devem ser

destacados. Hoje temos várias aplicações usuais para os mesmos,

como em eletrodomésticos, na construção civil, nos automóveis,

embalagens e no vestuário.

Desde o início do uso de materiais orgânicos, a tecnologia tem sido

desenvolvida no sentido de melhorar as suas propriedades. Desta

maneira, diariamente estão surgindo novos materiais com

características específicas, de forma a substituir outros materiais

(clássicos) e atender novas necessidades.

Entre as várias características dos plásticos, podemos destacar como

vantagens a sua baixa densidade (produtos mais leves), a resistência

à corrosão (pode ser exposto a ambientes agressivos), a boa atuação

como isolante térmico e elétrico, a baixa permeabilidade a vapores,

as características de amortecimento, a translucidez, bem como a

facilidade de processamento.

1 PLÁSTICOS E POLÍMEROS 111.1 Conceito 121.2 Origem e obtenção 121.3 Reações 14

2 CLASSIFICAÇÃO E COMPOSIÇÃO 27

2.1 Classificação 282.1.1 Quanto ao tipo de estrutura química: 282.1.2 Quanto ao comportamento mecânico 312.1.3 Quanto às características de fusibilidade 322.1.4 Quanto à escala de fabricação 332.1.5 Quanto ao tipo de fabricação 33

3 PROPRIEDADES QUE CARACTERIZAM OS POLÍMEROS 37

3.1 Morfologia dos polímeros 383.1.1 Polímeros cristalinos e amorfos 383.1.2 Fatores que influenciam a cristalinidade 393.2 Propriedades 423.2.1 Propriedades físicas 423.2.2 Propriedades térmicas 433.2.3 Propriedades mecânicas dos polímeros 463.2.4 Outras propriedades 50

4 TERMOPLÁSTICOS E TERMOFIXOS 53

4.1Termoplásticos 544.1.1 Polietileno 554.1.2 Polipropileno 564.1.3 Poliestireno 574.1.4 Poli (cloreto de vinila) 584.1.5 Poli (etileno-acetato de vinila) 594.1.6 Poli (tereftalato de etileno) 604.1.7 Poli (tereftalato de butileno) 614.1.8 Poli (tetrafluor – etileno) 624.1.9 Poliamidas 634.1.10 Policarbonato 644.1.11 Poli (óxido de metileno) 654.1.12 Polímeros celulósicos 664.2 Termofixos 674.2.1 Fenol/formaldeído 674.2.2 Uréia/formaldeído 68

9

ÍÍnnddiiccee

10 10

4.2.3 Melamina/formaldeído 684.2.4 Poliéster insaturado 694.2.5 Poliuretanos 694.2.6 Resinas epóxi 70

5 RECICLAGEM 71

5.1 Reciclagem Mecânica 745.1.1 Separação e identificação de materiais 765.2 Reciclagem energética 805.3 Reciclagem química 815.4 Plásticos Biodegradáveis 82

6 BIBLIOGRAFIA 85

11

1PPlláássttiiccoo eePPoollíímmeerrooss1.1 Conceito

1.2 Origem e obtenção

1.3 Reações


12

O presente capítulo abordará os conceitos básicos relacionados à

ciência dos polímeros, desde sua origem até sua obtenção.

1 CONCEITO

Os POLÍMEROS1 são moléculas grandes (com massa molecular da

ordem de 1000 a 1000.000 g/mol) obtidas pela união de várias

moléculas pequenas chamadas MONÔMEROS2 .

1.2 ORIGEM E OBTENÇÃO

Os polímeros podem ser naturais ou sintéticos. Entre eles,

encontram-se exemplos de borrachas e plásticos.

A borracha natural, extraída da seringueira e utilizada na

fabricação de pneus, peças técnicas e preservativos, é retirada

diretamente da natureza, sendo um exemplo de polímero natural.

A principal fonte de matéria-prima3 para a obtenção de polímeros

sintéticos é o petróleo. Existem outras fontes como, por exemplo, o

gás natural.

1 PPlláássttiiccooss ee PPoollíímmeerrooss

1 do grego muitas partes (poli = muitos; mero = parte).2 do grego uma parte (mono = um; mero = parte).3 matéria-prima = substância bruta principal e essencial com que éfabricada alguma coisa;


13

O polietileno, PE, utilizado na fabricação de sacolas e o poli

(tereftalato de etileno), PET, utilizado na obtenção de garrafas de

refrigerante, são exemplos de polímeros sintéticos.

Uma fração do petróleo é transformada nas indústrias petroquímicas4

√ que se dividem em primeira, segunda e terceira geração.

A cadeia do petróleo e petroquímica é apresentada na figura 1.

O petróleo5 , um combustível líquido, natural e não-renovável, é uma

mistura de hidrocarbonetos6 , e se encontra preenchendo os poros de

rochas sedimentares, formando depósitos muito extensos. Ele é

extraído de cavidades existentes entre as camadas do subsolo, quer

sob terra firme, quer sob o mar, sendo constituído por uma mistura de

diferentes substâncias.

O petróleo bruto é enviado para as refinarias, onde sofre processos de

craqueamento7 e destilação8 em torres de fracionamento9 , dando origem

às frações que abastecem a indústria de primeira geração petroquímica.

A figura 2 apresenta o esquema de uma torre de fracionamento.

GásGasolina

Querosene

Óleo diesel

Piche, asfalto

Óleo lubrificanteParafina

8destilação fracionada – procedimento em que se separam os componentes voláteisde uma mistura por vaporizações e condensações alternadas e repetidas. 9fracionamento – técnica pela qual, com base em suas propriedades físicas, sãoseparadas e purificadas substâncias.

Figura 2: Esquema de uma torre de fracionamento e suas frações.


14

A fração nafta é a matéria-prima da primeira geração

petroquímica, a qual, através de processos de craqueamento,

origina monômeros e alguns solventes.

Na segunda geração petroquímica os monômeros são

transformados em polímeros, que podem se apresentar na forma de

grãos ("pellets") ou pó. Isto ocorre através de reações químicas

chamadas REAÇÕES DE POLIMERIZAÇÃO (Figura 3).

O produto10 da indústria de segunda geração petroquímica é a

matéria-prima para a indústria de terceira geração petroquímica

(indústrias de transformação), que tem como resultado os artefatos,

com os quais convivemos no nosso dia-a-dia.

1.3 REAÇÕES

O monômero que dá origem ao polietileno é o etileno. Os

monômeros que originam o PET são o tereftalato de dimetila e o

etileno glicol (Figura 4).

A Figura 4 representa as reações de polimerização do PE e do PET,

a partir de seus monômeros.

Figura 3: Esquema plificadode polimerização.

Figura 4: Reações de polimerização do PE e do PET, a partir de seus monômeros.

NOTA:Observe que um polímero pode ser obtido a partir de mais de um monômero.

O PET é o resultado da reação de polimerização de dois monômeros, o tereftalatode dimetila e o etileno glicol.

10 produto = aquilo que resulta de qualquer processo ou atividade.


15

PARA MELHOR COMPREENDER – Revisão de Química

ELEMENTOS QUÍMICOS E SUA REPRESENTAÇÃO

Os elementos químicos formam as substâncias e são representados

por letras. Por exemplo, a letra C representa o elemento químico

chamado carbono e a letra H representa o elemento químico

chamado hidrogênio. Abaixo é apresentada uma tabela com as

representações dos elementos químicos usados nesta apostila.

LIGAÇÕES QUÍMICAS

Os elementos químicos são ligados entre si, dando origem às

substâncias. Conforme o número de elementos e a forma como eles

se ligam surge a grande variedade de substâncias químicas comuns

no nosso dia a dia.

As ligações químicas são representadas por traços. Assim, uma

ligação simples é representada por um traço, uma ligação dupla é

representada por dois traços e uma ligação tríplice é representada

por três traços.

Elemento Químico RepresentaçãoCarbono CHidrogênio HOxigênio OCloro ClNitrogênio N


16

REPRESENTAÇÃO DAS SUBSTÂNCIAS QUÍMICAS

As substâncias químicas podem ser representadas de várias

maneiras. Existem representações onde aparecem todos os átomos

explicitados (a), representações onde as ligações simples (traços)

não são apresentados (b), representações onde toda substância, ou

parte dela, é representada por figuras geométricas (c).

UMA ESTRUTURA AROMÁTICA

Entre as várias estruturas químicas, existem aquelas que se derivam

de um composto chamado benzeno. O benzeno é um anel contendo

seis átomos de carbono e pode ser representado por qualquer uma

das estruturas apresentadas na figura abaixo.


17

NOMENCLATURA DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS

a. A nomenclatura dos compostos orgânicos segue algumas regras

básicas. Abaixo está apresentada a principal.

a. o nome representa o número de carbonos da cadeia (prefixo), o

tipo de ligação que existe entre os carbonos (infixo) e a função

orgânica a qual ele pertence (terminação). Na tabela abaixo estão

apresentados os principais prefixos, infixos e terminações.

Butano

Eteno

CH3

CH2 CH2

CH2 CH2 CH3


18

Os polímeros são mais conhecidos por siglas11 , que normalmente

são originadas do seu nome em inglês. Por exemplo, o poli (cloreto

de vinila) é conhecido como PVC – "polyvinylcloride" – e o

poliestireno é conhecido por PS – "polystyrene".

A tabela 1 apresenta uma relação de alguns polímeros e os

respectivos monômeros que dão origem a eles.

Nas cadeias poliméricas é observada a repetição de unidades

químicas denominadas MEROS. Conforme figura,que 5 apresenta

os meros para o PE e o PET.

NOTA:O mero não é igual ao monômero. O monômero do PE tem uma ligação dupla e omero não tem. O mero do PET é formado por fragmentos dos dois monômeros quedão origem a ele.

11Existem as nomenclaturas usual e oficial. A oficial segue as regras estabelecidaspela IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry).


19

O mero se repete "n" vezes para formar os polímeros, que podemter massas moleculares diferentes, conforme o tamanho da cadeiapolimérica. Isto depende do GRAU DE POLIMERIZAÇÃO que édado por “n” (número de meros presentes na cadeia polimérica).Assim, o grau de polimerização (n) pode ser obtido dividindo-se amassa molecular média do polímero (M polímero) pela massamolecular do mero


20

EXERCÍCIO RESOLVIDO IDetermine a massa do mero do polietileno (PE).

(massas atômicas: C = 12 u.m.a. e H = 1 u.m.a.)

O polietileno e o seu mero podem ser visualizados nas figuras 4 e 5.

Conhecendo-se as massas atômicas do carbono e do hidrogênio,

calcula-se a massa do mero (M mero ) como apresentado a seguir:

M mero = (2 x massa atômica do carbono) + (4 x massa atômica

do hidrogênio)

M mero = (2 x 12) + (4 x 1)

M mero = 28 g/mol13

EXERCÍCIO RESOLVIDO II

Uma reação de polimerização foi realizada com o monômero etileno,

resultando o polímero polietileno, PE. O grau de polimerização é n =

750. Qual a massa do polímero obtido nesta reação?

Resolução:

Substitui-se na Equação 1 o valor da massa do mero, determinada no

exercício resolvido I ( M mero = 28 g/mol) e o valor de n = 750,

fornecido no exercício. Desta forma obtém-se:

EExxeerrccíícciiooss

Nota:As massas de cada átomo podem ser obtidas na tabela periódica e cada um delespossui valores diferentes de unidade de massa atômica (u.m.a.)


21

EXERCÍCIO RESOLVIDO III

Polipropileno, PP, com massa molecular de 210 000g/mol foi obtido

pela reação de polimerização do propileno. Qual o grau de

polimerização obtido na reação?

ATIVIDADE PROPOSTA

Qual será o peso molecular se o polímero obtido for o

polipropileno?

Vamos comparar as cadeias do polímero a uma corrente formada por elos.

Se forem usados dois tipos de elos, um maior e um menor, a corrente feita

com elo maior, para um mesmo grau de polimerização (número de elos),

apresentará maior peso molecular (maior tamanho). Desta forma, se muda

o mero, muda o peso molecular.

Resolução:

O polipropileno e o seu mero podem ser representados como

mostrado abaixo:

polipropileno mero do polipropileno

Conhecendo-se as massas atômicas do carbono e do hidrogênio,

calcula-se a massa do mero (M mero) como apresentado abaixo:

M mero = (3 x massa atômica do carbono) + (6 x massa atômica

do hidrogênio)

M mero = (3 x 12) + (6 x 1)

M mero = 42 g/mol

Sendo M polímero = 210000 g/mol e M mero= 42 g/mol,

substituindo-se na Equação 1 têm-se:

n = 5000


22

ATIVIDADE PROPOSTA

Qual seria o grau de polimerização se a massa molecular do

polipropileno fosse 168 000 g/mol?

Usando o exemplo da corrente. Suponha agora que existam duas

correntes, uma formada por 300 elos e outra formada por 50 elos.

A corrente que tem mais elos possui maior grau de polimerização.

Isto significa que ela tem maior peso molecular quando comparada

a corrente que possui 50 elos. Se o grau de polimerização aumenta

o peso molecular do polímero também aumenta.

IMPORTANTE:Os polímeros obtidos nas reações de polimerização não apresentam cadeiaspoliméricas de mesmo tamanho, por conseqüência estas cadeias possuemdiferentes massas moleculares.Imagine os alunos em uma sala de aula. Supondo que cada aluno represente umacadeia polimérica, obtida em uma reação de polimerização. Cada aluno possui umpeso diferente dos demais. Do mesmo modo, as moléculas originadas na reação depolimerização, tal como os alunos não possuem o mesmo peso. Assim, em umaúnica reação são observados diferentes graus de polimerização (valor de n) e, porconseqüência, cadeias com diferentes pesos moleculares.Desta forma, o fabricante de polímeros especifica um valor médio de massamolecular (normalmente a massa molecular ponderal média) para cada polímero.Isto implica em diferentes comportamentos de cada polímero, por exemplo noprocessamento e quanto a resistência mecânica.


23

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

1) Relacione a coluna 1 com a coluna 2. Marque nos parênteses ao

lado do MERO a letra do POLÍMERO correspondente.

Coluna 1 Coluna 2

( )

(A)

(B) ( )

(C)

(D)

Nas questões 2, 3 e 4, assinale a alternativa verdadeira.2) Monômeros são moléculas que

a) reagem para formar polímeros.

b) são formadas durante a polimerização.

c) se formam durante a degradação de um polímero.


24

3) Polimerização é uma reação química

a) de um monômero e um polímero.

b) de dois polímeros.

c) de monômeros formando polímeros.

4) As matérias-primas das indústrias de primeira,

segunda e terceira geração petroquímica são,

respectivamente,

a) os monômeros, o petróleo e os polímeros.

b) a nafta, os monômeros e os polímeros.

c) os polímeros, os monômeros e o petróleo.

5) Complete o quadro com as massas dos meros dospolímeros apresentados abaixo.

(massas atômicas: H = 1 u.m.a; C = 12 u.m.a.; O = 16 u.m.a; N =

14 u.m.a. e Cl = 35,5 u.m.a.)


25

6) A reação de polimerização do monômero cloreto devinila, resulta o polímero poli(cloreto de vinila), PVC. Foramrealizadas duas reações, uma com grau de polimerização, n,igual a 500 e outra com n = 700.

a) Qual das duas reações dá origem ao polímero de maior peso

molecular?

b) A resistências mecânica dos dois polímeros obtidos deve ser

igual?

7) A molécula abaixo representa o polietileno (PE).

-(CH2-CH2)-500

a) Qual o grau de polimerização?

b) Qual é a massa molecular do polímero?

c) Se o grau de polimerização aumentar o que ocorre com a

massa molecular?

8) Verifique na sua casa e/ou na Escola Formare dez artigosfeitos em plástico. De qual material eram feitos estesartigos, antes do desenvolvimentos dos materiaisplásticos? (Se necessário faça uma entrevista com aspessoas mais próximas para verificar o que elascomentam.)

9) No ambiente da fábrica pesquisar cinco tipos deplásticos utilizados ou processados? Identifique os nomese as siglas dos mesmos.

2CCllaassssiiffiiccaaççããooee CCoommppoossiiççããoo

2.1 Classificação e composição


28

A grande diversidade de materiais existentes na atualidade, torna

muito importante a classificação dos mesmos em grupos que

possuam características comuns, facilitando o seu estudo e a sua

compreensão. A primeira etapa deste capítulo abordará a

classificação dos polímeros. Na segunda parte serão apresentados

os aditivos que, quando adicionados aos plásticos, alteram as

propriedades do mesmo.

2.1 CLASSIFICAÇÃO E COMPOSIÇÃO

Existem vários tipos de classificações. As mais importantes são

apresentadas a seguir.

2.1.1 QUANTO AO TIPO DE ESTRUTURA QUÍMICA:

2.1.1.1 EM RELAÇÃO AO NÚMERO DE MEROS DIFERENTESPRESENTES NA CADEIA:

Os polímeros podem ser formados por um ou mais tipos de meros.

Quando é formado por um mero é chamado de

HOMOPOLÍMERO.Um homopolímero representado genericamente

na figura 6.

O PE e o PET, representados na figura 4 (capítulo 1) são exemplos

de homopolímeros.

Quando os polímeros são formados por mais de um tipo de mero são

chamados de COPOLÍMEROS. O poli (acrilonitrila-butadieno-

estireno), ABS, e o poli (estireno-acrilonitrila), SAN, são exemplos de

copolímeros. A figura 7 representa o copolímero ABS, formado por

diferentes meros.

2CCllaassssiiffiiccaaççããoo ee CCoommppoossiiççããoo

ou

Figura 6: Representação genérica de umhomopolímero.

Figura 7: Representação do copolímero ABS.


29

Supondo que um copolímero seja formado por dois meros

genéricos Y e Z, pode-se distribuir as unidades repetitivas de quatro

maneiras diferentes.

Se os meros estão de forma desordenada na cadeia do polímero,

tem-se um copolímero ESTATÍSTICO ou ALEATÓRIO. A figura 8

representa um copolímero estatístico genérico.

Se os meros estão ordenados de forma alternada na cadeia do

polímero, tem-se um copolímero ALTERNADO. A figura 9

representa um copolímero alternado genérico.

Se o copolímero é formado por seqüências de meros iguais e de

comprimentos variáveis, tem-se um copolímero EM BLOCO. A

figura 10 representa um copolímero em bloco genérico.

Se a cadeia principal do copolímero é formada por um tipo de

unidade repetitiva, enquanto o outro mero forma uma cadeia lateral

(enxertada), tem-se copolímeros GRAFITIZADOS ou ENXERTADOS.

A figura 11 representa um copolímero grafitizado genérico.

A obtenção de um copolímero ocorre através de uma reação de

COPOLIMERIZAÇÃO. Os monômeros envolvidos na reação são

chamados de COMONÔMEROS.

2.1.1.2 EM RELAÇÃO À ESTRUTURA QUÍMICA DOS MEROS

Os compostos orgânicos são pertencentes a diferentes funções:olefinas, ésteres, amidas, éteres, entre outras. Desta forma, umpolímero pode ser classificado quanto a estrutura química dosmeros que o constituem. Têm-se assim, as poliolefinas (PE, PP),poliésteres (PET, PC), poliamidas (nylon) e poliéteres (POM).

Figura 8: Representação genérica de umcopolímero estatístico.

Figura 9: Representação genérica de umcopolímero alternado.

Figura 10: Representação genérica deum copolímero em bloco.

Figura 11: Representação de umcopolímero grafitizado genérico.


30

A figura 12 representa polímeros de diferentes funções, destacandoo grupo funcional.

2.1.1.3 EM RELAÇÃO À ARQUITETURA DA CADEIA

A cadeia polimérica pode ser linear, conforme representado na

Figura 13.a. Porém, nem todos os polímeros são LINEARES e

algumas cadeias pequenas podem estar ligadas a cadeia principal.

Estas pequenas cadeias são chamadas de ramificações, dando

origem aos chamados polímeros RAMIFICADOS (Figura 13.b).

Quando moléculas de polímero estão ligadas a outras moléculas de

polímero por ligações químicas, forma-se uma estrutura

tridimensional (ligações cruzadas), dando origem aos chamados

polímeros RETICULADOS (Figura 13.c).

NOTA:Uma cadeia polimérica não é uma linha reta esticada. Na verdade, cada cadeiaapresenta-se enovelada (como um novelo de lã, por exemplo, um único fioemaranhado)


31

2.1.2 QUANTO AO COMPORTAMENTO MECÂNICO

Os polímeros podem apresentar comportamento mecânico

diferente, sendo classificados como plástico, elastômero ou fibra.

PRÁTICA DEMONSTRATIVA I

√ Objetivo: Verificar o comportamento mecânico dosmateriais

√ Materiais: fio de nylon; atílio ou elástico de roupa; esacola de supermercado.

√Procedimento:

Segure os materiais individualmente pelas suas extremidades. Faça

força com as mãos em sentidos contrários, de forma a esticá-los.

Cuidado para não rompê-los.

√Discussão:

No caso do fio de nylon, a força necessária para estirá-lo é muito

grande e a deformação resultante é muito pequena. Este

comportamento é característico de uma fibra.

No caso do atílio, ao estirá-lo (não abuse da força), obtém-se uma

grande deformação e ao retirar a tensão o atílio voltará

praticamente ao seu tamanho.

No caso da sacola, ao estirá-la, obtém-se uma grande deformação,

que permanece mesmo após a retirada da tensão. Este

comportamento é característico de um plástico.

As FIBRAS são materiais poliméricos, cujo comprimento pode

tornar-se muito elevado em relação as suas dimensões laterais. Para

provocar uma pequena deformação em uma fibra é necessária a

aplicação de uma elevada tensão.

Os ELASTÔMEROS14 (borrachas) são materiais poliméricos que

após sofrerem deformação, sob ação de uma força, retornam a sua

forma original quando esta força é removida.


32

Os PLÁSTICOS15 são materiais poliméricos que após sofrerem

deformação, sob ação de uma força, não retornam a sua forma original

quando esta força é removida, ou seja sofrem deformação permanente.

2.1.3 QUANTO ÀS CARACTERÍSTICAS DE FUSIBILIDADE 16

Os polímeros podem se comportar de maneira diferente quando aquecidos.

Quando os polímeros fundem (plastificam) ao serem aquecidos e se solidificam

ao serem resfriados são chamados TERMOPLÁSTICOS. Este procedimento

pode ser repetido várias vezes.

Polímeros formam ligações cruzadas17 , tornando-se insolúveis e não fundem

mais. Estes polímeros são chamados TERMOFIXOS.

PRÁTICA DEMONSTRATIVA II

√Objetivo: Verificar o comportamento de termoplásticos e termofixosquando aquecidos.

√ Materiais: bico de bunsen ou chapa de aquecimento metálica18 ;duas colheres metálicas de sopa; amostra de filme de polietileno (sacode embalar verduras); cola tipo epóxi (misture os dois componentes dacola epóxi e modele na forma de uma chapa menor que o tamanhoda colher. Deixe secar por no mínimo 24 horas.).

√Procedimento:

Corte um pedaço do filme de polietileno (menor do que a colher) e

coloque na colher. Acenda o bico de bunsen (ou chapa de aquecimento)

e aqueça a colher. Mantenha aquecido por alguns minutos e observe o

que ocorre com a amostra. Retire a colher do fogo e deixe esfriar.

Observe o que ocorre com a amostra.

Repita o mesmo procedimento para a amostra de cola tipo epóxi.

OBSERVAÇÃO: Não permita, em nenhum dos experimentos, que a

chama atinja diretamente a amostra pois, neste circunstância, a amostra

queimará. O aquecimento deverá ser indireto.

14do grego parte elástica (elastos = elasticidade; mero = parte)15do latim que modela (plasticu) 16comportamento sob calor.17ligações cruzadas podem ser obtidas por reações químicas que ligam as cadeiasentre si, formando uma rede (retículo)18no caso de não ter disponível estes materiais é possível executar usando a bocade um fogão.


33

√ Discussão:

No caso da amostra de polietileno ocorrerá a fusão pela ação do

calor e, ao esfriar, a amostra solidifica novamente, adquirindo a

forma da colher. Este comportamento caracteriza um

TERMOPLÁSTICO.

No caso da amostra de cola do tipo epóxi não ocorrerá a fusão.

Este comportamento caracteriza um TERMOFIXO.

2.1.4 QUANTO À ESCALA DE FABRICAÇÃO

Os plásticos denominados COMMODITIES (PE, PP) constituem a

maioria dos plásticos fabricados, sendo produzidos em maior escala

e os plásticos denominados SPECIALITIES (POM), que possuem

propriedades incomuns, são produzidos em menor escala.

2.1.5 QUANTO AO TIPO DE FABRICAÇÃO

Os plásticos de USO GERAL (PE,PP) são polímeros utilizados nas

mais variadas aplicações, enquanto que os PLÁSTICOS DE

ENGENHARIA (POM, PC) são polímeros empregados na

substituição de materiais convencionais utilizados em engenharia

como, a madeira e os metais.

NOTA:Se os polímeros ficam muito tempo sob a ação de calor estes sofrem reação dedegradação. A degradação é a cisão (quebra) das cadeias poliméricas em moléculasmenores.


34


Nas questões abaixo assinale a alternativa correta.

1) Os polímeros (X) e (Y) podem ser classificados,respectivamente como

a) homopolímero grafitizado e copolímero alternado.

b) homopolímero ramificado e copolímero em bloco.

c) copolímero grafitizado e copolímero estatítico.

2) Um polímero que pode ser fundido e moldado, podendopassar por um novo processo de fusão, é chamado de

a) polímero especial.

b) elastômero.

c) termoplástico.

d) fibra.

e) termofixo.

3) Relacione a primeira coluna com a segunda coluna, deacordo com o comportamento mecânico dos materiais



35

4) Relacione a primeira coluna com a segunda coluna, noque se refere a classificação dos polímeros apresentados.

5) Use DUAS das expressões abaixo para preencher osespaços de forma que a afirmação seja correta.

“DEFORMAR MUITO POUCO”“ DEFORMAR PERMANENTEMENTE”“VOLTAR AO TAMANHO ORIGINAL”

“Uma amostra de ELASTÔMERO quando submetida a umatensão sofre uma deformação e, quando a tensão éretirada, a amostra irá...............................................................,enquanto que uma amostra de PLÁSTICO é deformada poruma tensão e, quando a tensão é retirada, elairá...............................................................”

6) Em equipe de, no máximo, quatro componentes,pesquisar na fábrica quatro produtos ou componentesfabricados em plástico e procurar caracterizá-los segundoos critérios de classificação estudados. Para realizar aclassificação você pode realizar testes e/ou pesquisar nasfichas técnicas dos materiais. Registrar os resultados emrelatório escrito.

3PPrroopprriieeddaaddeess qquueeCCaarraacctteerriizzaamm ooss PPoollíímmeerrooss

3.1 Morfologia dos polímeros

3.2 Propriedades


38

Os polímeros podem ser utilizados nas mais variadas aplicações,

entre elas: embalagens, peças automotivas, utensílios domésticos,

vestuário, etc.

As diferentes propriedades de cada material é que permitem definir o

seu uso. Por exemplo, o PEBD é normalmente utilizado na fabricação

de embalagens, no entanto não é comum ver sua utilização em

aplicações que utilizem temperaturas elevadas (acima de 100°C). Este

capítulo abordará as principais propriedades que caracterizam os

polímeros e que permitem definir sua aplicação.

Para melhor entender as propriedades dos polímeros será necessário,

antes, conhecer um pouco sobre a morfologia dos mesmos.

3.1 MORFOLOGIA DOS POLÍMEROS

A morfologia estuda a forma e a estrutura dos polímeros. Seu

conhecimento permite entender melhor as propriedades dos

polímeros, seu comportamento e suas possíveis aplicações.

3.1.1 POLÍMEROS CRISTALINOS E AMORFOS

O polímero é constituído de longas cadeias moleculares que podem

estar ORGANIZADAS DE FORMA REGULAR e/ou

DESORGANIZADAS.

Aquelas que estão arranjadas de forma ordenada regular dão origem

as chamadas REGIÕES CRISTALINAS. As cadeias que não estão

organizadas, formando um arranjo emaranhado, dão origem as

chamadas REGIÕES AMORFAS. A figura 14 representa regiões

cristalinas e amorfas em um polímero semi-cristalino.

3 PPrroopprriieeddaaddeess qquuee ccaarraacctteerriizzaamm ooss PPoollíímmeerrooss

Figura 14: Representação das regiõescristalinas e amorfas em um polímerosemi-cristalino.


39

Os polímeros não são completamente cristalinos. Na realidade, os

polímeros possuem duas regiões: a cristalina e a amorfa. Nas regiões

cristalinas, segmentos de cadeias poliméricas estão alinhadas e nas

regiões amorfas, não existe qualquer tipo de alinhamento.

As regiões cristalinas tornam o material forte, porém quebradiço. As

regiões amorfas dão tenacidade (habilidade de flexionar sem

quebrar) ao material.

A quantidade (percentual) de regiões cristalinas e amorfas,

dependem de vários fatores, entre eles a estrutura química, a

arquitetura da cadeias e as condições de processamento.

Assim, materiais como POLIPROPILENO, POLIESTIRENO

SINDIOTÁTICO e NYLON são polímeros ALTAMENTE

CRISTALINOS. Outros materiais, como o POLIESTIRENO

ATÁTICO e POLICARBONATO são polímeros ALTAMENTE

AMORFOS.

3.1.2 FATORES QUE INFLUENCIAM A CRISTALINIDADE

A estrutura do polímero influencia o grau de cristalinidade. Se a

estrutura é regular e ordenada, as cadeias podem “empacotar”

facilmente para formar cristais. O poliestireno, por exemplo, pode

ser muito cristalino ou muito amorfo, dependendo da regularidade

da estrutura. A figura 15 representa as estruturas dos poliestirenos

sindiotático e atático.

O monômero estireno, na reação de polimerização, pode se

incorporar de forma alternada (REGULAR) na cadeia polimérica

(Figura 15.a). Neste caso, o polímero é o poliestireno

SINDIOTÁTICO, que por ser uma estrutura regular e ordenada,

facilita a organização (empacotamento), sendo altamente cristalino.

Por outro lado, o monômero estireno, na reação de polimerização,

também pode se ligar de maneira ALEATÓRIA para formar a

cadeia, onde o anel aromático estará disposto ao acaso na cadeia

polimérica (Figura 15.b). Neste caso, o polímero é o poliestireno

ATÁTICO, que por ser uma estrutura pouco regular dificulta o

empacotamento das cadeias, sendo altamente amorfo.

Quando o GRUPO VOLUMOSO (no caso do poliestireno é a

Figura 15: Estrutura do poliestireno. (a)sindiotático; (b) atático


40

fenila) pode estar disposto de diferentes maneiras na cadeia

polimérica, diz-se que o polímero apresenta TATICIDADE.

Outro polímero que apresenta taticidade é o polipropileno (o grupo

volumoso é a metila). Este pode ser atático ou ISOTÁTICO. No

polímero isotático o grupo volumoso está disposto sempre do mesmo

lado da cadeia.

A transparência dos polímeros está relacionada as regiões amorfas,

enquanto que a opacidade está relacionada as regiões cristalinas.

Polímeros completamente amorfos não apresentam opacidade.

ATIVIDADE PROPOSTA

Comparando o PS atático e sindiotático, qual deve apresentar maior

transparência? Qual deve apresentar maior opacidade? Justifique.

Os polímeros semi-cristalinos apresentam graus de transparência

(ou opacidade) de acordo com o percentual de cristalinidade. A

modificação na transparência destes materiais e, portanto no

produto final, é influenciada pelo tempo e pela temperatura de

resfriamento, durante o processamento da matéria-prima.

No que se refere ao processamento, pode-se dizer que, quando o

RESFRIAMENTO do produto é RÁPIDO, a cristalização é difícil.

Neste caso, o polímero apresentará MAIOR TRANSPARÊNCIA.

Se o RESFRIAMENTO for LENTO, a cristalização é facilitada.

Neste caso, o polímero apresentará MENOR TRANSPARÊNCIA,

ou maior OPACIDADE.

PARA LEMBRAR:Atático aleatórioSindiotático alternadoIsotático do mesmo lado


41

A capacidade de formar cristais está diretamente relacionada com

a arquitetura da cadeia e o tipo de forças intermoleculares (entre as

cadeias poliméricas).

Quanto a arquitetura da cadeia, observa-se que um polímero

LINEAR apresenta ALTO GRAU DE CRISTALINIDADE. Por

outro lado, em polímeros RAMIFICADOS apresentarão MAIS

BAIXO GRAU DE CRISTALINIDADE ou nenhuma cristalinidade

(polímero amorfo).

A cristalinidade, influenciada pela estrutura química do polímero, é

dependente do tipo de FORÇA INTERMOLECULAR existente

entre as cadeias. Estas forças intermoleculares podem ser FORTES

OU FRACAS.

Se a estrutura química origina forças intermoleculares fortes,

favorece a formação de cristais. Um exemplo é o nylon-6,6,

representado na figura 17, que apresenta pontes de hidrogênio

(interação forte) entre as moléculas.

Figura 16: arranjo de cadeias a) lineares e organizadas cristalino; b) ramificadas amorfo

Figura 17: Representação do nylon-6,6 que apresenta forças intermoleculares fortes (pontesde hidrogênio) entre o oxigênio e o nitrogênio em cadeias diferentes.


42

3.2 PROPRIEDADES

Para um polímero ser processado e utilizado nas diferentes

aplicações do nosso dia a dia, é importante conhecer as

propriedades que o caracterizam. Entre as principais, destacam-se

as propriedades físicas, químicas e físico-químicas.

3.2.1 PROPRIEDADES FÍSICAS

Entre as propriedades físicas podem-se destacar a densidade, a

solubilidade, as propriedades térmicas e as propriedades mecânicas.

3.2.1.1 DENSIDADE

A densidade é dada pela relação entre a massa e o volume ocupado

pelas cadeias poliméricas.

A unidade normalmente utilizada para expressar a densidade é

gramas por centímetro cúbico, representada por g/cm3.

NOTA:A arquitetura da cadeia e a estrutura química tambéminfluenciam na densidade. Assim, polímeros que possuemcadeias lineares têm densidade maior (a) do quepolímeros que apresentam cadeias ramificadas (b).Temos como exemplos o PEAD e o PEBD. Ainda,polímeros que apresentam ligações fortes entre suascadeias, originam um empacotamento maior, resultandoem mais alta densidade.


43

EXEMPLO PRÁTICO:

Se pegarmos dois dados do mesmo tamanho, um feito de isopor e

o outro feito de chumbo, qual deles terá maior massa19 ? O dado de

chumbo. Como o volume dos dois dados é o mesmo, isto significa

que a densidade do chumbo é maior do que a densidade do isopor.

Como visto anteriormente, a densidade de polímeros é uma

propriedade influenciada tanto pela arquitetura da cadeia, como

pela estrutura química.

3.2.1.2 SOLUBILIDADE

A solubilidade é medida pela capacidade que tem uma substância

de se dissolver em outra, sendo expressa pela concentração da

solução saturada da primeira na segunda. Esta propriedade

depende da estrutura química das substâncias (soluto e solvente). A

cristalinidade também influencia a solubilidade. Sabe-se que

materiais cristalinos são mais difíceis de solubilizar que materiais

não cristalinos.

3.2.2 PROPRIEDADES TÉRMICAS

As propriedades térmicas dos polímeros nos fornecem informações

importantes, as quais nos permitem determinar as condições de

processamento, bem como a possibilidade de uso dos mesmos em

determinado ambiente.

19normalmente nos referimos a massa como sendo o "peso de um objeto". Isto é um erro delinguagem. Massa é a quantidade de matéria de um corpo (unidade; gramas oukilogramas). O peso é o produto da massa pela aceleração da gravidade (unidade usual:kilograma-força = 9,8 Newton).


44

Os polímeros apresentam uma temperatura, abaixo da qual tornam-

se duros e quebradiços semelhantes ao vidro, e que é chamada

TEMPERATURA DE TRANSIÇÃO VÍTREA (Tg20). Alguns

polímeros possuem Tg acima da temperatura ambiente, outros

possuem Tg abaixo da temperatura ambiente.

Os polímeros que apresentam Tg acima da temperatura ambiente (PC

e PS) são mais rígidos do que polímeros que apresentam Tg abaixo

da temperatura ambiente (PE e PP). Na tabela 3 estão apresentadas

as temperaturas de transição vítrea (Tg) de alguns polímeros.

ATIVIDADE PROPOSTA

Com base nos dados apresentados na tabela 3, complete as frases

abaixo utilizando as palavras MAIOR ou MENOR.

a) O ABS possui.......................… rigidez que o POM, a

temperatura ambiente.

b) O PP isotático possui.................… rigidez que o PS, a

temperatura ambiente.

A Tg é característica das REGIÕES AMORFAS. Nas regiões

amorfas, as cadeias poliméricas apresentam mobilidade e, com a

redução da temperatura, esta mobilidade diminui. Em temperaturas

superiores a Tg, a mobilidade das cadeias pode ser suficiente para

absorver as tensões aplicadas a um produto polimérico, evitando sua

rachadura ou quebra. Abaixo da Tg a mobilidade das cadeias é

muito reduzida (como se estivessem congeladas) e, neste caso,

qualquer tensão sobre um produto polimérico poderá ocasionar

rachaduras ou quebra.

Tabela 3: Temperatura de transição vítrea de alguns polímeros.

20do inglês glass temperature


45

Um bom exemplo está nos potes para freezer feitos com PP. Os

primeiros potes eram fabricados com PP homopolímero e quando

eram retirados do freezer apresentavam-se extremamente rígidos

(duros). Ao tentar abrir, a tampa dos potes rachavam com

facilidade. Neste caso, a Tg do PP situava-se na faixa de

temperatura do freezer e o polímero adquiria a característica de

vidro (frágil e quebradiço). Atualmente, estes potes utilizam um

copolímero de PP, que apresenta uma Tg mais baixa. Neste caso, a

temperatura do freezer está acima da Tg e o polímero tem maior

flexibilidade, não apresentando tanta fragilidade.

Como visto anteriormente, os polímeros apresentam regiões amorfas e

cristalinas. As regiões cristalinas são caracterizadas por uma

temperatura na qual os cristais fundem, que é chamada de

TEMPERATURA DE FUSÃO CRISTALINA (Tm21). Na tabela 4

estão apresentadas as temperaturas de fusão (Tm) de alguns polímeros.

As temperaturas de processamento de polímeros, tanto amorfos como

cristalinos, são determinadas em função da viscosidade. Assim, o

processamento é feito em temperaturas, onde a viscosidade do

polímero é baixa o suficiente para permitir uma boa fluidez do material.

Para polímeros cristalinos esta temperatura deve ser superior a Tm.

Tabela 4: Temperatura de fusão de alguns polímeros

21 do inglês melting temperature


46

3.2.3 PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS POLÍMEROS

Produtos plásticos requerem diferentes propriedades mecânicas em

suas aplicações. Ensaios de caracterização fornecem informações

importantes do comportamento do polímero, quando submetido a

condições de tensão.

Estas informações podem ser avaliadas pelo valor da tensão (F/A )

até a ruptura (unidade SI = MPa) em experimentos que verifiquem, por

exemplo, as resistências ao estiramento, a compressão e a flexão.

Na prática demonstrativa I foi avaliada, qualitativamente, a

resistência ao estiramento (tração). As fibras, por exemplo,

apresentam muito boa resistência a tensão na direção longitudinal

(comprimento) – Figura 19.a. No entanto, quando solicitadas na

direção transversal (diâmetro), apresentam baixa resistência nesse

sentido – Figura 19.b.

Figura 19: Estiramento na: (a) direçãolongitudinal; (b) direção transversal


47

ATIVIDADE PROPOSTA

Pegue quatro tipos diferentes de sacolas ou sacos plásticos. Faça

testes de estiramento, semelhante ao executado na prática

demonstrativa I. Em cada sacola ou saco, corte mais quatro tiras de

10cm x 3 cm, sendo duas no sentido transversal e duas no sentido

longitudinal. Nestas amostras, faça estiramentos tanto no sentido

longitudinal, como transversal. Avalie qualitativamente, qual direção

oferece maior resistência ao estiramento.

Conforme a resistência determinada no experimento, desenhe com uma

caneta, na amostra testada, como as cadeias devem estar orientadas.

A resistência a compressão também está relacionada a

orientação das cadeias poliméricas. Assim, se a orientação das

cadeias poliméricas na direção longitudinal aumenta, também é

observado o aumento da propriedade de resistência a

compressão (figura 20.a).

Figura 20: Compressão de uma amostra


48

ATIVIDADE PROPOSTA

Na figura abaixo, indique qual a orientação preferencial das

cadeias de polímero na peça que está embaixo, para que a mesma

resista ao peso dos blocos que estão em cima.

FIGURA Um bloco de plástico e sobre ele váriasblocos empilhados. Uma seta indicando o bloco queestá mais abaixo.

Outras situações podem ser pensadas. Uma tampa com parte

dobrável, por exemplo, necessita uma resistência a flexão na

dobradiça, durante a utilização do produto. O PP tem maior

resistência ao movimento de flexão do que o PEAD. Assim, frascos

que possuam este tipo de tampa, normalmente são feitos de PP e não

de PEAD.

Ainda, polímeros que tenham grande quantidade de regiões

amorfas resistem melhor ao impacto, do que polímeros mais

cristalinos. Por exemplo, o PS sindiotático que é altamente cristalino

é mais frágil (menor resistência ao impacto) que o PS modificado

com butadieno (HIPS24). Neste caso, a presença de butadieno

aumenta o percentual de regiões amorfas no PS, conferindo-lhe

maior resistência ao impacto.

Outra característica importante de ser avaliada é a

DEFORMAÇÃO, que é uma mudança na forma da amostra

quando submetida à tensão. A ELONGAÇÃO é um tipo de

deformação, na qual a amostra aumenta o seu comprimento e

diminui a seção transversal. Utiliza-se um valor comparativo

percentual (%).

onde Cf = comprimento final da amostra e Ci = comprimento

inicial da amostra.

24 Do inglês high impact polystyrene.


49

Pode ser determinada a MÁXIMA ELONGAÇÃO, que é a

máxima deformação SEM A RUPTURA da amostra, ou a

ELONGAÇÃO ELÁSTICA, que é o valor máximo que pode ser

alcançado para que não ocorra a DEFORMAÇÃO

PERMANENTE. Qualitativamente, na prática demonstrativa I foi

avaliada a elongação das amostras.

MÓDULO é uma maneira de avaliar a resistência que o material

tem a elongação. Ele é obtido pela INCLINAÇÃO DA CURVA

TENSÃO X DEFORMAÇÃO, sendo expresso com a mesma

unidade da tensão.

O valor máximo de tensão é chamado TENSÃO DE RUPTURA.

Comparando-se fibras, plásticos e elastômeros, o que apresenta

maior módulo são as fibras e o que apresenta menor módulo são os

elastômeros (figura 21). Observando a figura 21, pode-se dizer que

para as fibras é necessário uma grande tensão (t1) para promover

uma pequena deformação (d). Isto implica em um módulo elevado.

Para os elastômeros é necessário a aplicação de uma menor tensão

(t3) para obter a mesma deformação (d). Neste caso, o módulo é

menor. No caso dos plásticos, a tensão necessária para promover a

deformação d será intermediária (t2).

Através da curva tensão x deformação (em unidade de distância e

não percentual) é possível avaliar a TENACIDADE, que é a medida

de energia que uma amostra pode absorver antes de romper.

Graficamente, a tenacidade é a ÁREA SOB A CURVA TENSÃO

X DEFORMAÇÃO. Um material resistente (tensão) não é

necessariamente tenaz (energia).

Figura 21: Diagrama tensão xdeformação para (a) fibras; (b) plástico;(c) elastômero

Figura 22: Diagrama tensão xdeformação para (a) fibras; (b) plástico;(c) elastômero

deformação


50

3.2.4 OUTRAS PROPRIEDADES

Além das propriedades citadas acima, existem outras que também

tem sua importância: propriedades elétricas, propriedades ópticas,

dureza, ductilidade, resistência a produtos químicos, resistência ao

tensofissuramento, inflamabilidade, toxicidade e resistência ao

aquecimento, permeabilidade a gases, entre outras.

NOTA:As diferentes propriedades dos plásticos podem ser avaliadas durante o desenvolvimento damatéria-prima, para verificar sua aplicação e condições de processamento. Outra aplicaçãocomum é a avaliação após o processamento (no produto final) que serve como ferramentapara o controle de qualidade..


51


Nas questões abaixo, assinale a alternativa correta.

1) Um polímero de cadeia linear, quando comparado a umpolímero de cadeia ramificada apresenta

a) menor densidade

b) maior quantidade de regiões amorfas

c) maior quantidade de regiões cristalinas

d) maior transparência

2) O poliestireno e o polipropileno podem apresentartaticidade. Relacionando a regularidade da estrutura com amorfologia do polímero, é correto afirmar que opoliestireno

a) atático e o polipropileno isotático são amorfos.

b) atático e o polipropileno atático são cristalinos.

c) sindiotático e o polipropileno isotático são amorfos.

d) sindiotático e o polipropileno isotático são cristalinos.

3) Um polímero cristalino, quando resfriado rapidamente,apresentará

a) maior cristalinidade que um polímero resfriado lentamente.

b) maior transparência que um polímero resfriado lentamente



52

c) igual cristalinidade que um polímero resfriado lentamente

d) menor resistência ao impacto

e) igual transparência que um polímero resfriado lentamente

4) Uma peça é injetada e resfriada a uma velocidade, deforma que as moléculas ficam orientadas, mas nãocristalizam. A resistência ao estiramento será

a) maior no sentido da orientação das cadeias.

b) maior no sentido transversal a orientação das cadeias.

c) igual tanto no sentido da orientação quanto no sentido transversal.

d) menor no sentido da orientação das cadeias.

e) igual a resistência à compressão no sentido transversal.

Responda as questões abaixo.

1) Comparando o poliestireno sindiotático com opoliestireno atático, qual deles apresenta maior resistênciaao impacto?

2) Desenhe um gráfico de tensão x deformação para doispolímeros que tenham módulos diferentes.

a) Indique qual dos polímeros apresenta maiormódulo.

b) Indique qual dos polímeros apresenta maiortenacidade.

Verifique através de uma pesquisa na empresa quaisensaios são feitos na matéria-prima e/ou no produtofinal. Elabore uma tabela relacionando aspropriedades e seus respectivos valores. (no caso denão serem realizados testes na empresa, avalie asfichas técnicas dos plásticos)

4TTeerrmmoopplláássttiiccooss eeTTeerrmmooffiixxooss4.1 Termoplásticos

4.2 Termofixos


54

Conforme as características de fusibilidade, os plásticos podem compor

dois grupos diferentes: os termoplásticos e termofixos. Neste capítulo

serão apresentadas as propriedades específicas dos principais

termoplásticos (4.1) e termofixos (4.2), assim como sua aplicação.

4.1 TERMOPLÁSTICOS

Os termoplásticos são moldados de forma reversível. Entre os

principais polímeros termoplásticos estão as poliolefinas, entre elas

PE, PP, PS, PVC e EVA; os poliésteres, entre eles PET e PBT; os

fluoroplásticos, entre eles PTFE; os plásticos de engenharia, entre

eles PC, POM e PA; e o celulósicos, entre eles CN e CA.

4TTeerrmmoopplláássttiiccooss eeTTeerrmmooffiixxooss


55

4.1.1 POLIETILENO

Símbolo

Estrutura

Grades e Tipos

Principais

aplicações

Principais

propriedades

Principais

processos de

transformação

PE

-(CH2-CH2)-n

Homopolímeros, copolímeros

polietileno de baixa densidade (PEBD), polietileno de alta

densidade (PEAD), polietileno linear de baixa densidade

(PELBD), polietileno de média densidade (PEMD), polietileno de

ultra alta densidade (PEUAD)

PEBD, PEAD, PELBD, PEMD:

embalagens, alguns frascos de

uso doméstico e brinquedos.

PEUAD: fabricação de fibras

muito resistentes

Baixa densidade, quando comparado com outros plásticos;

alta tenacidade e elongação; muito boas propriedades

elétricas e dielétricas; muito baixa absorção de água; baixa

permeabilidade a vapor de água; alta resistência ao ataque

de produtos químicos; resistência a tensão por fadiga, que

aumenta com o peso molecular (copolímeros são mais

resistentes que homopolímeros); boa processabilidade.

Sopro, extrusão de filmes e injeção

"GRADES"

Dois polietilenos (PE) podem apresentar características diferentes, tais como, densidade, distribuição de massa molecular, índicede fluidez, a presença de aditivos, e outras. Estes dois polímeros são chamados PE, porém diz-se que eles são de "GRADES"diferentes. O mesmo ocorre para os outros tipos de polímeros.


56

Símbolo

Estrutura

Grades e Tipos

Principais

aplicações

Principais

propriedades

Principais

processos de

transformação

PP

Homopolímeros, polímeros em bloco, estatístico, copolímeros,blendas

Componentes para máquina de lavar,armários domésticos, utensílios de cozinha,

embalagens, ventiladores, mangueiras,acessórios para antenas, partes de móveis,seringas descartáveis, caixas, brinquedos e

potes.

Elevada resistência química; ótima capacidade depigmentação; excepcional resistência a ruptura por flexão ou

fadiga; boa resistência ao impacto (T > 15°C); boaestabilidade térmica; boa processabilidade.

Injeção, Extrusão de filmes e fibras

4.1.2 POLIPROPILENO


57

Símbolo

Estrutura

Grades e Tipos

Principais

aplicações

Principais

propriedades

Principais

processos de

transformação

PS

PS homopolímeros, PS expandido (EPS), Alto impacto (HIPS)

Embalagens de alimentos, de fármacos e decosméticos; os filmes; as carcaças para rádios e

televisores; os acessórios fotográficos;

as sinaleiras de automóveis;brinquedos; instrumentos de desenho;escovas; copos; armário de refrigeradores; copos

de café; e armações de relógios.

PS homopolímero: elevada transparência, alto brilho,propriedade isolante elétrica e térmica

EPS: baixa densidade e boa capacidade de isolamento térmicoAlto impacto (HIPS): alta absorção de impacto

Extrusão de filmes, injeção e termoformagem

4.1.3 POLIESTIRENO


58

Símbolo

Estrutura

Grades e Tipos

Principais

aplicações

Principais

propriedades

PVC

PVC rígido e PVC flexível

PVC rígido: canos, tubos, portas, janelas,utensílios domésticos.

PVC flexível: mangueiras, filmes, revestimentode fios e cabos e em tintas

Alta resistência mecânica, alta rigidez, alta dureza, boaspropriedades elétricas em baixa voltagem e freqüência, altaresistência química, além da capacidade da auto-extinção da

chama após a remoção da fonte

4.1.4 POLI (CLORETO DE VINILA)


59

Símbolo

Estrutura

Grades e Tipos

Principais

aplicações

Principais

propriedades

Principais

processos de

transformação

EVA

Diferentes teores de acetado de vinila

Filmes de embalagens e potes para freezer, como selantes eanéis de vedação, adesivos e recobrimento,podem ser reticulados para utilização em

cabos isolantes, manufatura de tintas, tubosextrudados flexíveis, perfis flexíveis

EVA com baixo teor de acetato de vinila: mais rígido, maisopaco, mais quebradiço

EVA com alto teor de acetato de vinila: baixa resistência àtemperatura, resistência a impacto, flexibilidade,

transparência, aumento da densidade, diminuição da dureza,diminuição da rigidez, diminuição da temperatura de fusão,

diminuição da resistência química

Extrusão, moldagem por compressão

4.1.5 POLI (ETILENO-ACETATO DE VINILA)


60

Símbolo

Estrutura

Grades e Tipos

Principais

aplicações

Principais

propriedades

Principais

processos de

transformação

PET

PET cristalino, PET amorfo

Garrafas para bebidas carbonatadas, chapas paratermoformagem (embalagens de alimentos), fios têxteis,

componentes de precisão resistentesao desgaste (engre-nagens, mancais, conectores), caixas de instrumentos,acessórios de equipamentos têxteis,filmes isolantes, filmes magnéticos

para cassetes e substrato para filmefotográfico.

O PET parcialmente cristalino: elevada resistência e rigidez,superfície dura, resistência ao desgaste, grande estabilidade

dimensional, boas propriedades elétricas e elevada resistênciaquímica

PET amorfo: alta transparência, alta dureza, resistência aodesgaste, resistência à quebra sob tensão, baixo

encolhimento e estabilidade dimensional.

0Injeção, Extrusão (filmes, chapas e tarugos), sopro

4.1.6 POLI (TEREFTALATO DE ETILENO)


61

Símbolo

Estrutura

Principais

aplicações

Principais

propriedades

Principais

processos de

transformação

PBT

Mancais, engrenagens, caixa de bombas, conectores, botõesde telefone, máquinas decafé, secadores de cabelo

Alta resistência, alta rigidez, alta dureza, resistência aodesgaste, baixa absorção de água, alta estabilidade

dimensional, alta resistência a óleos, combustíveis, graxas, esolventes, resistência a quebra por tensão e boa

processabilidade. No entanto, as propriedades mecânicas doPBT não são tão boas quanto as do PET

Injeção

4.1.7 POLI (TEREFTALATO DE BUTILENO)


62

Símbolo

Estrutura

Principais

aplicações

Principais

propriedades

PTFE

Vedantes estáticos e dinâmicos, componentes de válvulas ebombas para produtos químicos, filmes isolantes,

revestimentos antiaderentes e substratos de circuitosimpressos.

Alta resistência mecânica, alta rigidez, alta dureza, boaspropriedades elétricas em baixa voltagem e freqüência, altaresistência química, além da capacidade da auto-extinção da

chama após a remoção da fonte

4.1.8 POLI (TETRAFLUOR – ETILENO)


63

Símbolo

Estrutura

Grades e Tipos

Principais

aplicações

Principais

propriedades

PA

Alifáticas e aromáticas

Os grades de baixa viscosidade da PA 6 sãousados para a injeção de artigos de paredefina, entre eles pentes, carretéis, armações,

componentes de engenharia. Os grades de viscosidade padrão são usados

para a confecção de componentes deengenharia, tais como: engrenagens, rodas dentadas, roscas,

porcas, mancais, selos, partes de bombas, carretel,componentes automotivos como, componentes de fechaduras,

ventiladores, partes de refrigeradores, refletores, câmeras,telefones, plugs, protetor de lâmpadas e baterias, armações.

Os grades reforçados com fibra originam produtos dedimensões estáveis, peças de alta rigidez, pára-lamas de

motocicletas, componentes de máquinas com boa estabilidadedimensional.

Os grades padrão de PA – 6, 6 são usados para a injeção depeças submetidas a tensões mecânica e térmica, carretéis,mancais, engrenagens, guias e acoplamentos (engenharia

mecânica, elétrica e química). Os grades reforçados com fibrade vidro dão origem a componentes elétricos com alta rigidez

e sujeito a tensões térmicas permanentes e armações.

Alta resistência, rigidez e dureza; alta temperatura dedistorção pelo calor; alta resistência ao desgaste; boaspropriedades de deslizamento e rolamento a seco; boa

resistência a solventes, combustíveis e lubricantes; não étóxica; boa processabilidade

4.1.9 POLIAMIDAS

Nylon-6 Nylon-6,6


64

Símbolo

Estrutura

Grades e Tipos

Principais

aplicações

Principais

propriedades

Principais

Processos de

Tranformação

PC

Alifáticas e aromáticas

Em eletrotécnica e eletroeletrônica(cobertura de relés, componentes decomputador, deflectores, armação de

transformadores, telefones, relógios, caixascomutadoras, soquetes de lâmpadas

fluorescentes, plugs, conectores, botões. Grades de PC oticamente perfeitos são utilizados para a

confecção de CD (compact disk); em engenharia mecânica(componentes para controles pneumáticos de bombas, coposde filtros, óculos, capacetes de proteção,

filtros, válvulas, chassis, botões); emcomponentes fotográficos

(iluminação, corpos e outras partes decâmeras, projetores, lentes, caixas

comutadoras, microscópios e binóculos); em equipamentos deescritório (computadores, e componentes de digitação, ponta

e corpo de esferográfica, capas, filmes, réguas e outrosinstrumentos geométricos) e em transporte (caixas

transmissoras de sinal, sinais de tráfego, coberturas deesquis, refletores, sinaleiras de automóveis, caixa de fusíveis).

Baixa densidade; alta resistência, rigidez, dureza etenacidade; possui alta transparência, superfície altamente

lisa; pode ser colorido de todas as formas, transparente (85 a90 % na região da luz visível), translúcido ou opaco; boas

propriedades como isolante elétrico, que não sãoprejudicadas pela umidade; alta resistência à intempérie paraparedes espessas (>0,75mm); alta resistência à radiação deelevada energia; auto-extingue a chama após a remoção da

fonte de ignição.

Injeção, extrusão e sopro

4.1.10 Policarbonato


65

Símbolo

Estrutura

Principais

aplicações

Principais

propriedades

Principais

Processos de

Tranformação

POM

Partes de encanamentos, peças de carros, equipamentos deescritório, aplicações domésticas, engrenagens, mancais,

roscas, componentes de precisão, carretéis, peças paramáquinas têxteis, telefones, rádio, armação de TV e

aparelhos de som e recipientes para aerosóis.

Alta tenacidade; alta rigidez e dureza; resistência ao calor;alta temperatura de deformação por calor; alta estabilidadedimensional; boas propriedades elétricas; boa resistência a

solventes; resistência à quebra por tensão; boascaracterísticas de fricção e abrasão; fácil processabilidade.

Extrusão e Injeção

4.1.11 POLI (ÓXIDO DE METILENO)


66

Símbolo

Principais

aplicações

Principais

propriedades

Principais

Processos de

Tranformação

CA (acetato de celulose) CN (nitrato de celulose)

Partes de encanamentos, peças de carros, equipamentos deescritório, aplicações domésticas,

engrenagens, mancais, roscas,componentes de precisão, carretéis, peçaspara máquinas têxteis, telefones, rádio,

armação de TV e aparelhos de som erecipientes para aerosóis.

CN: boa estabilidade dimensional, boas propriedades ópticas,baixa absorção de umidade, resistência ao impacto e a

intempérie, facilidade de coloração.CA: resistência ao impacto, bom isolante elétrico, e

transparência. Suas propriedades dependem do grau deacetilação

Moldagem por compressão e processamento em solução

4.1.12 POLÍMEROS CELULÓSICOS


67

4.2 TERMOFIXOS

Os termofixos não são moldados de forma reversível. Entre os

principais polímeros termofixos estão os fenólicos, entre eles PF; os

amínicos, entre eles UF e MF; os poliésteres insaturados, entre eles

UP; os poliuretanos; e os epoxídicos, entre eles EP.

Símbolo

Estrutura

Principais

aplicações

Principais

propriedades

Principais

Processos de

Tranformação

PF

Isolamento de materiais elétricos como caixa de interruptores,caixas distribuidoras, revestimentos, pastilhas de freio,

moldes de fundição, engrenagens, dutos de ar para veículos.

Alta resistência, rigidez e dureza, alta tenacidade, boascaracterísticas de distorção pelo calor, baixo coeficiente de

expansão linear, alta resistência à incandescência, altaresistência a solventes orgânicos, e a produtos químicos

neutros, e a soluções fracas de álcalis e ácidos, não resistesoluções de ácidos e bases fortes, resistente a fadiga sobtensão, baixa inflamabilidade, origina somente produtos

escuros, não permite contato com alimentos.

Moldagem por transferência, injeção, extrusão

4.2.1 FENOL/FORMALDEÍDO

novolaca resol


68

Símbolo

Principais

aplicações

Principais

propriedades

Principais

Processos de

Tranformação

UF

Caixa para interruptores, conectores,carcaças para projetores, assentos debanheiro, carcaças de secadores de

cabelo.

Alta resistência mecânica, alta rigidez, alta dureza, superfíciesaltamente lisa, muito boas propriedades elétricas, sensíveis àalta umidade, altamente quebradiço (mais que as resinas PF),baixa estabilidade dimensional, não pode entrar em contato

com alimentos.

Compressão, transferência e injeção

Símbolo

Principais

aplicações

Principais

propriedades

Principais

Processos de

Tranformação

MF

Instalações elétricas, utensílios de cozinhae domésticos, laminados, vernizes.

Superfície altamente dura e resistente a riscos, superfíciealtamente lisa, resistência ao calor, resistência à umidade,

mas não pode ficar em contato contínuo com vapor d’água,alto encolhimento e tendência à quebra sob tensão. Somente"grades" especiais podem entrar em contato com alimentos.

Compressão, moldagem por transferência, e injeção

4.2.2 URÉIA/FORMALDEÍDO

4.2.3 MELAMINA/FORMALDEÍDO


69

Símbolo

Principais

aplicações

Principais

propriedades

Principais

Processos de

Tranformação

UP

Compostos reforçados com fibra de vidro para compressão,transferência, injeção, resina concreto, adesivo, selantes,

coberturas para proteção a corrosão, recobrimento eencapsulamento de materiais elétricos, tintas.

Alta resistência, alta rigidez e dureza, alta estabilidadedimensional, translucidez, bom isolamento elétrico, baixaabsorção de água, alta resistência ao envelhecimento. As

resinas sem cargas são duras, quebradiças e transparentes.

Compressão, injeção, recobrimento

4.2.4 POLIÉSTER INSATURADO

Símbolo

Principais

aplicações

Principais

propriedades

Principais

Processos de

Tranformação

UP

Compostos reforçados com fibra de vidro para compressão,transferência, injeção, resina concreto, adesivo, selantes,

coberturas para proteção a corrosão, recobrimento eencapsulamento de materiais elétricos, tintas.

Alta resistência, alta rigidez e dureza, alta estabilidadedimensional, translucidez, bom isolamento elétrico, baixaabsorção de água, alta resistência ao envelhecimento. As

resinas sem cargas são duras, quebradiças e transparentes.

Compressão, injeção, recobrimento

4.2.5 POLIURETANOS


70

Símbolo

GRADES E

TIPOS

Principais

aplicações

Principais

propriedades

Principais

Processos de

Tranformação

PU

Elastômeros, fibras e materiais expandidos.

Resinas para revestimentode cabos, selantes, carcaças para transformadores,capacitores e recobrimento de pisos para

isolamento da água.

As resinas expandidas são utilizadas comobases e carcaças de TV, rádios, gravadores,

raquetes, esqui e móveis.

Resistência a água, resiliência, resistência a altatemperaturas, resistência a microorganismos e resistência à

luz ultravioleta.

Compressão, injeção, extrusão

4.2.6 RESINAS EPÓXI

5RReecciiccllaaggeemm5.1 Reciclagem Mecânica

5.2 Reciclagem Energética

5.3 Reciclagem Química

5.4 Plásticos biodegradáveis


72

A maioria dos plásticos, atualmente, não são produzidos para

serem biodegradados, portanto, eles podem permanecer sem se

degradar por décadas ou centenas de anos. Desta forma, a

reciclagem torna-se muito importante, pois possibilita a reutilização

desses materiais.

Reciclagem é a revalorização dos resíduos domésticos e industriais,

mediante uma série de operações, que permite o reaproveitamento dos

materiais como matéria-prima para a obtenção de outros produtos.

Vantagens da reciclagem do plástico:

√menor consumo de energia na sua produção, uma vez que os gastos para fazer novamente a matéria-prima (a partir do petróleo, por exemplo) não existem; √redução do peso e volume do lixo; √não apresenta risco de manuseio, uma vez que é material inerte.√são quase que totalmente recicláveis.

A reciclagem de materiais compreende basicamente três etapas: a

coleta e separação, a revalorização e a transformação.

Na etapa de coleta e separação ocorre a seleção por tipos de

materiais, separando-se, por exemplo: papel, metal, plásticos e

madeiras. Nesta etapa, os diferentes tipos de plástico também

devem ser separados.

Na etapa de revalorização, os materiais separados são preparados

para serem transformados em novos produtos. Nesta etapa ocorre a

eliminação de sujeira, contaminantes, umidade, bem como a

peletização do plástico (transformação em grãos).

Na etapa de transformação, os materiais separados e preparados

são processados gerando novos produtos. Esta etapa usa os

processos de transformação de plástico usuais, entre eles, extrusão,

injeção e sopro.

5RReecciiccllaaggeemm


73

Os resíduos plásticos podem ser pós-industriais ou pós-consumo. Os

pós-industriais se originam, principalmente, de refugos de processos

de fabricação, aparas e rebarbas. Os pós-consumo são aqueles

provenientes do descarte de consumidores, na sua maioria,

provenientes de embalagens. Estes descartes são aqueles obtidos

pela coleta seletiva, que são classificados por catadores em galpões

de reciclagem. Infelizmente ainda temos pessoas separando

materiais em lixões, sendo esta também uma fonte de matéria-

prima. Salienta-se aqui a importância de programas que incentivem

e aumentem a quantidade de material obtido na coleta seletiva. É

necessário ampliar a conscientização da sociedade, de forma a

realizar a separação dos diferentes materiais dentro de suas

próprias casas.

Para auxiliar na identificação dos diferentes tipos de plásticos existe

uma norma da ABNT25 que estabelece um código de identificação, de

acordo com a composição de cada produto. Assim, o símbolo

utilizado para identificar um material reciclável é apresentado ao lado

Os diferentes tipos de plástico podem ser identificados por números

que são apresentados no produto. Os códigos de identificação dos

plásticos estão apresentados na figura 23.

Todos os termoplásticos são recicláveis, sendo que existem três formas

básicas de reciclá-los: a reciclagem mecânica, a reciclagem

energética e a reciclagem química.

25ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) n° 13.230 – "SimbologiaIndicativa de Reciclabilidade e Identificação de Materiais Plásticos".

Figura 23: Códigos de identificação de plásticos.


74

5.1 RECICLAGEM MECÂNICA

A reciclagem mecânica consiste na conversão dos resíduos plásticos

pós-industriais e pós-consumo em grãos. Estes materiais normalmente

são reutilizados na obtenção de sacos de lixo, solados, pisos,

mangueiras, componentes de automóveis e fibras.

A mistura de vários tipos de plásticos, na confecção de um produto,

pode apresentar problemas. Por exemplo, na transformação de PET

contendo PVC, é observada a degradação deste último nas condições

de processamento do PET, provocando o amarelamento do produto

final (degradação). Ainda, plásticos diferentes podem ser pouco ou

completamente incompatíveis, fornecendo misturas não homogêneas.

Nestes casos, a reciclagem mecânica pode ser aplicada a uma

mistura de diferentes plásticos somente em proporções específicas.

Caso contrário, é impossível a obtenção do produto final. Os

polímeros PS e PE, por exemplo, são incompatíveis. As vezes é

possível contornar este problema pelo uso de agentes

compatibilizantes. Como informado anteriormente, é importante a

separação dos diferentes tipos de plásticos.

A reciclagem mecânica consiste, fundamentalmente, das

seguintes etapas: coleta; separação; moagem; lavagem;

aglutinação e granulação.

Um fluxograma genérico da reciclagem mecânica é apresentado

na figura 24.

Figura 24: Fluxograma da reciclagem mecânica


75

A separação manual pode ser feita de acordo com a identificação, o

aspecto visual ou ainda utilizando outros recursos (densidade e queima).

Após a separação, os diferentes tipos de plástico são colocados em

um moinho, que fragmenta o material em pequenas partes.

Após a moagem, os pedaços de plástico passam por uma etapa de

lavagem (geralmente com água) para a retirada de contaminantes

(poeira, restos de alimentos). Esta água de lavagem deve receber

um tratamento específico para que possa ser reutilizada ou liberada

ao meio ambiente. O material lavado deve ser seco.

Após a secagem o material é compactado em um aglutinador. Esta

etapa é necessária somente para materiais que apresentem baixa

densidade aparente (partículas muito finas ou mistura de partículas

de diferentes tamanhos), uma vez que a alimentação na extrusora

desses materiais é difícil ou até mesmo impossível. Após

compactação (aglutinação), torna-se possível realizar uma

alimentação eficiente na extrusora. Ainda, na etapa de

compactação podem ser incorporados alguns aditivos.

A última etapa consiste na granulação (peletização) que ocorre na

extrusora. Esta etapa permite a obtenção de um material com

granulometria homogênea, o que facilita o processamento posterior.

Algumas vezes não é realizada a etapa de granulação e o material

moído, lavado e seco passa direto ao processo de fabricação, que

dará origem ao novo produto. O fato do material sofrer vários

processamentos (sequência de aquecimento, fusão, conformação e

resfriamento), resulta na degradação do polímero, que em outras

palavras é a quebra das cadeias poliméricas, originando um

material com propriedades mecânicas inferiores. Quanto maior o

número de processos térmicos, maior a degradação e, por

conseqüência, piores as propriedades mecânicas. Quando possível,

é importante evitar a etapa de granulação.

No caso da reciclagem de filmes, a etapa de lavagem é efetuada antes da etapa demoagem/aglutinação, que é feita em um único equipamento. Isto evita quedurante a aglutinação as impurezas fiquem encapsuladas (presas), contaminandopermanentemente o material.


76

5.1.1 SEPARAÇÃO E IDENTIFICAÇÃO DE MATERIAIS

Os materiais podem ser separados por diferentes técnicas, entre

elas: por densidade (com água ou ar), micronização, separação

eletrostática E filtração do fundido.

A técnica que utiliza a densidade, além de permitir a separação dos

diferentes materiais, auxilia no processo de identificação dos mesmos.

PRÁTICA DEMONSTRATIVA III – ENSAIO DE DENSIDADE

√Objetivo: Separar os materiais PEAD, PS, PET usando como

princípio suas densidades.

√Materiais: pedaços pequenos de PEAD, PS e PET; 2

copos; água; sal de cozinha; bastão de vidro (ou colher)

√Procedimento:

Etapa 1: Em um dos copos coloque água até completar 2/3 do

mesmo. Tenha as amostras de PEAD, PS e PET identificadas e

separadas. Pegue uma amostra de PEAD e coloque dentro do copo

que contém água. Assegure-se que toda a superfície da amostra

esteja molhada. Observe o que acontece. Retire a amostra do copo.

Repita o procedimento para as amostras de PS e PET.

Etapa 2: No outro copo, coloque água até completar 2/3 e

adicione sal. Misture com o auxílio do bastão de vidro. Adicione sal

até que não seja mais possível solubilizá-lo e que permaneçam

alguns cristais no fundo do copo. Pegue uma amostra de PEAD e

coloque dentro do copo que contém água e sal. Assegure-se que

toda a superfície da amostra esteja molhada. Observe o que

NOTA

Algumas vezes as etapas de separação e moagem podem ocorrer na ordem inversa.Nestes casos, o material é primeiro fragmentado, depois lavado e separado. Umexemplo pode ser o reaproveitamento de uma mistura de PE com PS, que não sãocompatíveis. A lavagem com água, após a moagem, provoca a separação dosmateriais. Uma vez que o PE tem densidade inferior a da água, ele flutua. O PS,por sua vez, apresenta densidade superior a da água e, portanto, afunda. Obtém-seassim, em uma única etapa a lavagem e a separação dos materiais. A possibilidadede reunir várias etapas em uma só (desde que não afete a qualidade do produto)deve sempre ser considerada. Desta maneira é possível realizar o ciclo dereciclagem mais rápido e a um menor custo.


77

acontece. Retire a amostra do copo. Repita o procedimento para as

amostras de PS e PET.

Etapa 3: Pegue uma amostra de cada um dos materiais e coloque-

as no copo que contém somente água. Observe o que acontece.

Não esqueça de se assegurar que todas as amostras sejam

completamente molhadas. Retire a amostra que flutua. Deixe-a

separada e identificada como a amostra que flutuou em água (A).

Agora, retire do copo as duas amostras que afundaram e coloque-

as no copo que contém água e sal. Observe o que acontece. Retire

as amostras do copo, separando e identificando-as como: a amostra

que flutuou em água e sal (B) e a amostra que afundou em água e

sal (C).

√Discussão:

A densidade da água é igual a 1 g/cm3 e a densidade da solução

saturada de água e sal é aproximadamente 1,1 g/cm3 (se possível

verifique a densidade das soluções usando um densímetro).

Sabe-se que a densidade do PEAD situa-se na faixa de 0,94 –

0,98 g/cm3. Na etapa 1, quando este material foi colocado no

copo que contém água ele flutuou. Isto é explicado, uma vez que sua

densidade é menor que a densidade da água.

Quando o PS e o PET foram colocados na água eles afundaram. Isto

se explica pelo fato das densidades do PS (1,04 -1,08g/cm3) e

do PET(1,38 – 1,41g/cm3) serem maiores do que a densidade

da água.


78

ATIVIDADES PROPOSTAS

Na etapa 2 da Prática Demonstrativa III, quando o experimento foi

executado no copo que contém água e sal, observou-se que o PEAD e

o PS flutuaram, enquanto o PET afundou. Qual a explicação para isso?

Conforme o executado na terceira etapa do experimento, quem são

os polímeros "A", "B" e "C"? Justifique sua resposta.

O teste de queima é uma importante ferramenta na identificação dos

materiais. Cada material apresenta características de queima

diferentes e estas estão resumidas na tabela 5.

POLÍMERO

PEBD

PEAD

PP

PS

ABS

POM

PET

PVC rígido

PC

nylon – 6

TESTE DE CHAMA

chama azul, vértice

amarelo


amarelo


amarelo

chama amarela, crepita

ao queimar, fumaça

fuliginosa escura

chama amarela, crepita

ao queimar, fumaça

fuliginosa escura

chama azul, sem

fumaça, com centelha

chama amarela,

fumaça com centelha

chama amarela, vértice

verde (com fio de cobre)

decompõem-se, fumaça

fuliginosa com brilho


amarelo, centelhas,

difícil de queimar

OBSERVAÇÃO

pinga como vela

pinga como vela

pinga como vela

amolece e pinga

amolece e pinga

cuidado ao cheirar

forma fibra

chama auto-extingüível

formam fibras, formam

bolinhas na ponta

CHEIRO

vela

vela

cheiro agressivo

adocicado, característico

de monômero de

estireno

adocicado, característico

de monômero de

estireno

formaldeído

cloro

cheiro ácido

pena, cabelo

queimado

DENSIDADE (g/cm3)

0,89 – 0,93

0,94 – 0,98

0,85 – 0,92

1,04 – 1,08

1,04 – 1,06

1,42 – 1,43

1,38 – 1,41

1,38 – 1,45

1,20 – 1,22

1,12 – 1,16


79

PRÁTICA DEMONSTRATIVA IV – ENSAIO DE CHAMA

√Objetivo: Identificar os materiais PEAD, PS, PET usando como princípio as propriedades de queima dos mesmos.

√ Materiais: pedaços pequenos de PEAD, PS e PET; pinça; bico de bunsen.

√Procedimento:

Pegue a amostra de PEAD com pinça e coloque-a na chama do bico de

bunsen. Deixe por menos de um minuto e retire-a da chama. Observe

o comportamento de queima da amostra. Visualize a cor da chama, a

presença de fumaça e a presença de cheiro característico. Ao gotejar

o polímero, tente fazer um fio com o mesmo. Para isso, encoste o

material ainda fundido (mas sem chama) num pedaço de madeira e

afaste-o lentamente. Observe se o polímero forma um fio. Repita o

mesmo procedimento para o PS e o PET.

√Discussão:

No caso do PEAD observa-se que ele fornece uma chama azul com

vértice amarelo. Além disso, apresenta fumaça branca, pinga como

vela e possui cheiro de vela. Este material é capaz de formar fio.

No caso do PS observa-se que ele fornece uma chama amarela que

crepita. Além disso, apresenta fumaça escura e fuliginosa.

Observa-se ainda, que o mesmo amolece, pinga e tem cheiro

característico ("adocicado"). Este cheiro é característico de

polímeros que tenham estireno.

No caso do PET, observa-se que ele fornece uma chama amarela que

crepita. Além disso, apresenta fumaça escura, sem odor característico.

Este polímero tem grande tendência a formar fios (melhor do que o

PEAD).

OBSERVAÇÃO:A queima de plásticos pode originar fumos (fumaças) tóxicas. Para a quantidadeusada no ensaio não há perigo de intoxicação. No entanto, é recomendável o usode um sistema de exaustão, ou na falta dele, que o ensaio seja realizado emambiente bem arejado (salas amplas com janelas e portas que favoreçam acirculação de ar).


80

5.2 RECICLAGEM ENERGÉTICA

A reciclagem energética promove a recuperação da energia contida

nos plásticos através de processos térmicos.

A reciclagem energética é diferente da incineração, uma vez que

utiliza o material como combustível na geração de energia elétrica

e/ou térmica. A energia contida em 1kg de plástico é equivalente à

energia contida em 1kg de óleo combustível. A incineração, por sua

vez, não reaproveita a energia contida nos materiais. Além da

economia e recuperação de energia, a reciclagem energética resulta

em redução de volume (70 a 90%), originando um resíduo inerte e

esterilizado. O fluxograma de como é feita a reciclagem energética

é apresentado na figura 25.

No caso da reciclagem energética, além dos sistemas que

reaproveitam a energia na forma elétrica ou térmica, é necessário

dispositivos que evitem a emissão de gases para a atmosfera, o que

poderia provocar a poluição da mesma.

Neste tipo de reciclagem, a mistura de diferentes materiais não

influencia significativamente no propósito final.

Figura 25: Fluxograma da reciclagem energética.


81

5.3 RECICLAGEM QUÍMICA

A reciclagem química transforma os plásticos em petroquímicos

básicos, que servem como matéria-prima para as refinarias e para

a indústria de primeira geração petroquímica. Esses petroquímicos

consistem de monômeros e/ou mistura de hidrocarbonetos, sendo

produtos nobres e de elevada qualidade que podem ser reutilizadas

como tal ou na produção de novos plásticos. Os novos plásticos

produzidos apresentam a mesma característica e propriedades dos

plásticos virgens.

Em algumas circunstâncias, a reciclagem química admite o uso de

misturas de plásticos, reduzindo custos de pré-tratamento e seleção.

No entanto, sabe-se que a presença de contaminantes altera o curso

da despolimerização, o que resulta num rendimento menor na

obtenção das substâncias químicas finais (quando comparado ao

rendimento máximo possível).

Um fluxograma genérico da reciclagem química é apresentado na

figura 26.

Figura 26: Fluxograma da reciclagem química.

PARA LEMBRAR:De modo geral, o processo de reciclagem energética de um produto é o seguinte:ele é amassado e queimado, gerando energia, bem como resíduos sólidos egasosos. A energia gerada é utilizada para aquecimento de água e fornecimento deenergia elétrica. Os resíduos são tratados e filtrados.


82

Entre os vários processos de reciclagem química pode-se destacar:

a hidrogenação, a gaseificação, a quimólise e a pirólise.

Na hidrogenação, as cadeias são quebradas mediante o tratamento

com hidrogênio e calor, originando matéria-prima capaz de ser

processada em refinarias.

Na gaseificação, o material é aquecido na presença de oxigênio ou

ar, originando gás de síntese, além de monóxido de carbono (CO)

e hidrogênio (H2).

Na quimólise, ocorre a redução (parcial ou total) da cadeia

polimérica através de reações com etileno glicol (glicólise), metanol

(metanólise) ou água (hidrólise). Nestas reações são obtidos os

monômeros de origem. As tecnologias mais desenvolvidas neste tipo

de reciclagem são aplicadas ao PET, nylon – 6, nylon – 6,6 e PU.

A pirólise é a quebra das moléculas pela ação do calor na ausência

de oxigênio, originando frações de hidrocarbonetos que podem ser

processados em refinarias.

5.4 PLÁSTICOS BIODEGRADÁVEIS

Os plásticos biodegradáveis são aqueles que podem ser

degradados pela ação de organismos vivos. Este é um mercado que

tem se desenvolvido na última década. No entanto, as propriedades

dos polímeros sintéticos biodegradáveis estão, geralmente, muito

próximas da celulose, ou seja, que atende a um mercado muito

distante dos materiais plásticos, e mais próximos das aplicações

voltadas ao papel e papelão. Isto limita muito o campo de aplicação

dos plásticos biodegradáveis, sendo, atualmente, muito difícil que

estes venham a substituir os demais tipos de plásticos na sua

totalidade de aplicações.

No desenvolvimento e aplicação dos plásticos biodegradáveis é

importante levar em consideração alguns parâmetros, tais como:

temperatura, pressão, ação dos ventos, chuva, ação da luz,

composição da água, do ar e do solo, bem como a ação de

animais, vegetais e microorganismos. Dar aos plásticos

biodegradáveis o mesmo destino que é dado aos demais tipos de


83

plástico hoje (por exemplo, jogá-los ao meio ambiente), resultaria os

mesmos problemas encontrados atualmente (muito tempo para

degradação). Todos os parâmetros citados no início do parágrafo

são interdependentes e, assim, a biodegradação resulta da ação de

microorganismos e das condições nas quais eles atuam, que estão

relacionadas com as características do meio. Desta forma, é

necessário separar os plásticos biodegradáveis dos demais materiais

e dar a eles um tratamento adequado (condições específicas).

3R'sA diminuição do lixo e do impacto que este provoca ao meio ambiente está

diretamente relacionada a um processo de conscientização das pessoas, que podeser resumida no conceito dos 3R's.

Os 3R's significam Reduzir, Reutilizar e Reciclar.Reduzir consiste em diminuir a quantidade de lixo produzido, desperdiçar

menos e consumir somente o necessário.Reutilizar consiste em dar nova utilidade a produtos que, na maioria das vezes,

são colocados no lixo.Reciclar consiste em reutilizar a matéria-prima para fabricar novos produtos.


84


Responda as questões abaixo:

1) O que é reciclagem e quais são as suas etapas?

2) Como pode ser identificado de forma prática o tipo deplástico que constitui um artefato?

3) Quais as etapas da reciclagem mecânica?

4) Explique como é feita a separação de diferentesplásticos através da densidade.

5) Qual a diferença entre a reciclagem energética eincineração?

6) Em equipe de no máximo quatro componentes fazeruma pesquisa na empresa e verificar se:

a) é utilizada a simbologia de identificação dos plásticos nos

produtos.

b) existe a reciclagem de materiais plásticos e de que forma ela é

feita. Em caso afirmativo, identifique quais os plásticos são

reciclados e em que quantidade.

c) Registrar os resultados em relatório escrito.

7) Existe coleta seletiva no seu bairro? Em caso afirmativo,na sua casa é feita a separação dos materiais para a coletaseletiva?

8) Você reutiliza (não é a mesma coisa que reciclar)materiais plásticos? (potes, sacolas,....) De que maneira


6BBiibblliiooggrraaffiiaa


86

MATHIAS,L.J. e outros. Macrogalleria. Uma cyber-introdução aos

materiais poliméricos. University of Southern Mississipi. 2000

RUBIN, I.I. – Handbook of plastics materials and

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6BBiibblliiooggrraaffiiaa

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