10. Trabalho Experimental

Polímeros

Polímeros são substâncias formadas de macromoléculas (moléculas gigantes) que

apresentam unidades estruturais denominadas monômeros, que se repetem sucessivamente .

Um polímero pode ser definido satisfatoriamente como sendo um material composto por

unidades relativamente simples idênticas ou não (monômeros), repetidas várias vezes.

Exemplos de polímeros naturais são o amido e a celulose, formados por um grande

número de moléculas de glicose. Outro polímero é a borracha natural, cuja unidades de

repetição é o isopropeno: (CH2= C CH= CH2 )

CH3

O processo de formação dos polímeros denomina-se polimerização. São exemplos

de polímeros os plásticos e os elastômeros.

Os polímeros podem ser classificados de acordo com vários critérios:

a) Quanto a aplicação:

Elastômeros: apresentam moléculas grandes e flexíveis, que tendem a se enrolar de

maneira caótica. Quando submetidos a uma tensão, as moléculas desses polímeros se

desenrolam e deslizam umas sobre as outras. Quando a tensão cessa, suas moléculas

voltam à estrutura inicial. Exemplos: borracha natural e sintética.

Fibras: se prestam à fabricação de fios e apresentam grande resistência à tração

mecânica. Exemplos: poliamidas, poliéster, celulose (polímero natural).

Plásticos: possuem estrutura molecular de dois tipos: longas moléculas, quer lineares,

quer ramificadas, e moléculas de rede tridimensional. Exemplos: polietileno, PVC,

fórmica, poliuretano, etc.

b) quanto ao comportamento à temperatura:

Termoplásticos: podem ser amolecidos e remoldados repetidamente. Industrialmente,

podem ser reaproveitados para produção de novos artigos. Exemplos: poliestireno,

polietileno, PVC, PVA, polimetacrilato de metila.

Termofixos ou Termorrígidos: não podem ser amolecidos pelo calor após terem sido

produzidos, Normalmente sua produção e moldagem devem ser feitas numa única

etapa. Exemplos: baquelite, fórmica, poliuretanas, etc.

c) Quanto ao tipo de monômero:

Homopolímeros: somente uma espécie de monômero está presente na estrutura do

polímero.

Copolímeros: espécies diferentes de monômeros são empregadas.

d) Quanto à estrutura molecular:

Polímeros lineares e ramificados; podem ser mais ou menos cristalinos e incluem

alguns dos materiais também usados como fibras: o náilon, por exemplo. Incluem

também, os vários polialcenos: polietileno, policloreto de vinila, poliestireno, etc. Ao

serem aquecidos, estes polímeros amolecem e por esta razão são chamados de

termoplásticos.

Polímeros de rede tridimensional (ou resinas): são altamente reticulados para formar

uma estrutura tridimensional rígida, mas irregular, como nas resinas fenolformaldeído.

Uma amostra de tal material é essencialmente uma molécula gigante; por aquecimento

não amolece, visto que o aquecimento exigiria a ruptura de ligações covalentes. Na

realidade, o aquecimento pode causar formação de mais ligações reticulantes e tornar o

material ainda mais duro. Por esta razão, estes polímeros chamados termofixos.

e) Quanto á morfologia no estado sólido:

Amorfos: as moléculas são orientadas aleatoriamente e estão entrelaçadas (lembram um

prato de spagheti cozido). Os polímeros amorfos são, geralmente transparentes.

Semicristalinos: as moléculas exibem um empacotamento regular, ordenado, em

determinadas regiões. Como pode ser previsto, este comportamento é mais comum em

polímeros lineares, devido a sua estrutura regular. Devido às fortes interações

intermoleculares, os polímeros semicristalinos são mais duros e resistentes; como as

regiões cristalinas espalham a luz, estes polímeros são mais opacos. O surgimento de

regiões cristalinas pode, ainda, ser induzido por um “esticamento” das fibras, no sentido

de alinhar as moléculas.

f) Quanto ao método de preparação:

Polímeros de adição: São polímeros formados por sucessivas adições de monômeros.

As substâncias utilizadas na produção desses polímeros apresentam obrigatoriamente

pelo menos um dupla ligação entre carbonos. Durante a polimerização, na presença de

catalisador, aquecimento e aumento de pressão, ocorre a ruptura de uma ligação e a

formação de duas simples ligações como mostra o esquema:

n(A=A) (-AA-)n

São muitos os polímeros de adição presentes no nosso dia-a-dia, como o:

Polietileno

Policloreto de vinila (PVC)

Polipropileno

Poliestireno

Teflon ou Politetrafluoretileno

Poliacrilonitrila

Poliacetato de vinila (PVA)

Polimeta-acrilato de metila (acrílico)

Policianoacrilato de metila

Poli 2-hidroxi-etil-acrilato de metila

Borrachas sintéticas (polieritreno, Policloropropeno e Buna-S)

Polímeros de condensação: esses polímeros são formados, geralmente, pela reação entre

dois monômeros diferentes, com a eliminação de moléculas pequenas, por exemplo, a

água. Nesse tipo de polimerização, os monômeros não precisam apresentar dupla

ligação entre carbonos, mas é necessária a existência de dois tipos de grupos funcionais

nos dois monômeros diferentes. Como exemplos podemos citar:

Poliéster

Poliamida

Silicone

Polifenol

Policarbonato

Polímeros de rearranjo: este tipo de polímero requer um ou mais monômeros que

sofrerão um rearranjo em suas estruturas, na medida em que ocorrer a

polimerização. Os dois polímeros de rearranjo mais comuns são:

Poliuretanas (espuma, espuma rígida e lycra)

Poliamidas

Identificação de Polímeros

Resina Teste de chama observação odorPonto amolecimento

oCDensidade

(g/cm3)Polietileno de baixa Chama Azul

Pinga como velaCheiro de

105densidade Vértice amarelo vela

Polietileno de alta Chama AzulPinga como vela

Cheiro de 130

0,94densidade Vértice amarelo vela 098

PolipropilenoChama amarela, crepita ao

Pinga como velaCheiro

1650,85

Queimar, fumaça fuliginosa Agressivo 092

ABSChama amarela, crepita ao

Amolece e pingaMonômero de

2301,04

queimar fumaça fuliginosa estireno 1,06

SANTal qual PS e ABS, porém

Amolece e PingaBorracha

1751,04

fumaça menos fuliginosa Queimada 1,06

PoliacetalChama azul sem fumaça

comAmolece e Monômero de

130 1,08centelha borbulha estireno

Acetato de celuloseChama amarela, centelhas Cuidado ao

Formaldeído 1751,42

queimando cheirar 143Acetato de butirato de

Chama azul faiscando Ácido acético 2301,25

celulose - 1.35

PETChama amarela, fumaça

-Manteiga

1801,15

mas centelha rançosa 1.25

Acetato de vinila Chama amarela esverdeada - - 2551,381.41

PVC rígidoChama amarela, vértice Chama auto

1271,34

verde extinguível - 137

PVC flexívelChama amarela, vértice Chama auto Cheiro de

1501,19

verde extinguível cloro 135

Poli carbonatoDecompõe-se, fumaça Chama auto Cheiro de

1501,19

Fuliginosa com brilho extinguível cloro 135

Poliuretanos Bastante fumaça - Acre 2301,20122

Chama auto 205 1,21PTFE Deforma-se

extinguível-

3272,14217

Chama azul, vértice Formam bolas 1,12Nylon-6 Amarelo, centelhas, difíceis

na ponta- 215

1,16De queimar

Chama azul, vérticeFormam bolas

Pena e1,12

Nylon-66 amarelo, centelhas, difíceis cabelo 260de queimar na ponta Queimado 1,16

Chama azul, vértice Formam bolas Pena eNylon - 6,10 amarelo, centelhas difíceis

na pontacabelo 215 1.09

de queimar QueimadoChama azul, vértice Formam bolas Pena e

Nylon - 11 amarelo, centelhas, difíceisna ponta

cabelo 180 1,04de queimar Queimado

Queima lentamente,Poli (metacrilato de mantendo a chama, chama Cheiro de 1,16

metila)amarela em cima, azul em Não pinga alho ou resina 160

1,20baixo. Amolece e quase não de dentista

apresenta carbonização

10.1 PARTE EXPERIMENTAL

Materiais:

Proveta de 100mL, 50mL e 10mL Béquer de 500mL Tubo de ensaio Pinça de madeira Pinça metálica Bastão de vidro Lata de refrigerante(para molde) Bico de Busen Agitador magnético Banho de gelo

Reagentes: Ácido Clorídrico – HCl 1,0 mol/L Solução de Anilina Persulfato de Amônio Anidrido ftálico Glicerol ou glicerina Acetato de sódio

PROCEDIMENTO:

1ª Experiência: Síntese de um polímero condutorParte A:1) adicione 300mL de solução de HCl 1,0mol/L em um béquer.2) Acrescente a esta solução 20mL de solução de Anilina.3) Coloque o béquer no banho de gelo de modo que, o gelo esteja em contato direto com o

béquer.4) Coloque o recipiente no agitador magnético e agite o conteúdo do béquer.

Parte B:1) Adicione 200mL de HCl 1,0mol/L em outro béquer.2) A crescente a esta solução 11,54g de persulfato de amônio.3) Misture a conteúdo deste béquer e o adicione na outra solução.4) Mantenha esta solução no agitador magnético até que ocorra toda reação.

2ª Experiência: Síntese de um poliéster a partir de anidrido ftálico e gligcerol

Parte I – Preparação do molde

Confeccione um molde retangular nas dimensões de uma caixinha de fósforos (3x4

cm, com bordas de 1cm), conforme as instruções a seguir:

Recorte da lata de alumínio um retângulo plano de aproximadamente 5x6 cm.

Risque toda a superfície interna com grafite, para facilitar a retirada do polímero.

Corte o retângulo conforme a figura a seguir:

Dobre as laterais nas linhas indicadas na figura, fazendo uma pequena caixa

Fixe as laterais da caixa com uma fita adesiva, sem deixar espaços nos cantos e, e,

seguida, amarre-as com um barbante, dando duas voltas.

Posicione o molde o mais próximo do local onde o polímero será preparado.

Parte II- Preparação do polímero

1) Misture num tubo de ensaio seco 5,0g de anidrido ftálico e 0,5g de acetato de sódio.

2) Acrescente 2mL de glicerina.

3) Aqueça a mistura cuidadosamente e com agitação, mantendo o tubo inclinado sobre um

bico de bunsen, até a completa dissolução dos reagentes sólidos. ATENÇÃO: não

deixe o tubo constantemente sobre a chama; a dissolução deve ser lenta!

4) Após a dissolução total dos reagentes, continue aquecendo o tubo cuidadosamente até

observar a formação de vapor d’água.

5) Assim que a solução começar a eliminar vapor d’água, retire o tubo da chama, espere

parar a ebulição e retorne o tubo à chama.

6) Repita esse procedimento até que a solução adquira uma coloração marrom-clara e

apresente uma elevada viscosidade. CUIDADO: o superaquecimento leva à

decomposição do produto!

7) Tão logo a mistura reagente adquira as características acima, transfira-a rapidamente,

porém com cuidado, para o molde.

8) Observe como essa resina pode ser estirada em fios, puxando um pouco do resíduo

ainda quente do tubo de ensaio, com um bastão de vidro.

9) Deixe o polímero esfriar lentamente.

10) Retire cuidadosamente a resina solidificada do molde, cortando o barbante e a fita

adesiva com uma tesoura.

11) Para um melhor acabamento da peça, prenda o bloco da resina com uma pinça metálica

e aqueça-o diretamente na chama do bico de bunsen, fazendo movimentos rápidos

sobre o fogo.

12) Espere esfriar por uns 30 segundos, mude o bloco de posição na pinça e aqueça

novamente.

Questionário:

1) Descreva as características físicas do produto obtido.

2) Sugira eventuais aplicações do material obtido.