UNIOESTE- UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁ

CECE- CENTRO DE ENGENHARIAS E CIÊNCIAS EXATAS

CURSO DE GRADUAÇÃO DE ENGENHARIA QUÍMICA

PREPARAÇÃO DA RESINA FENOL-FORMOL

BRUNA CRISTINA GONÇALVES

BRUNA LARIANE DE MEDEIROS

TAMARA WILHELM

TIAGO FERREIRA

YOHANA TORQUATO

TOLEDO-PR

2013

1. INTRODUÇÃO

As reações de polimerização podem envolver dois tipos principais,

sendo as de poliadições e as de policondensações. As poliadições ocorrem

através de radicais livres, por mecanismo catiônico, por mecanismo aniônico e

por meio de catalisadores de coordenação. Já as policondensações seguem os

mecanismos comuns as reações de condensação análogas, envolvendo

moléculas não poliméricas (MANO et al).

Nas policondensações, há eliminação de uma molécula simples, como

H2O, HCl e outros, para cada molécula de monômero que é acrescida à cadeia.

O mecanismo para essa forma de polimerização envolve uma reação em

etapas e quaisquer moléculas presentes podem reagir, fazendo com que os

monômeros desapareçam rapidamente da mistura reacional. Outro fator

importante deste método é que o peso molecular do polímero aumenta

continuamente, durante todo o tempo de reação, de modo que as polimerações

prolongadas são essenciais para se obter um produto de elevado peso

molecular (MANO et al).

Conforme o monômero e a aplicação que vai ter o polímero, podem ser

utilizadas diferentes técnicas de polimerização. Em sistemas homogêneos,

temos a polimerização em massa ou em solução e em sistemas heterogêneos

temos a polimerização em suspensão.

Um exemplo de polimerização em solução é a formação da baquelite,

uma resina de fenol-formol. Essa resina é um polímero de condensação, ou

seja, é o resultado da reação de condensação entre dois monômeros, com a

eliminação de moléculas de água (MANO et al).

Esse polímero foi o primeiro polímero sintético a representar uma

mudança significativa na indústria, pois, em 1907, o cientista Leo Hendrik

Baekeland conseguiu produzir a baquelite a partir de moléculas simples, que

são o fenol (benzenol ou hidroxibenzeno) e o formaldeído (metanal, também

conhecido como formol). Foi a primeira tentativa de se obter um produto a partir

de moléculas simples (e que não fosse partindo de um polímero natural) que

realmente deu certo. A reação da formação desse polímero é obtida através de

uma reação de condensação entre um álcool aromático e um aldeído,

conforme a seguinte reação:

As características físicas dessa resina são:

Insolúvel em água;

Quando no estado termoplástico: solúvel em solução aquosa alcalina;

Quando no estado termorrígido: insolúvel em solução aquosa alcalina;

Esse polímero pode ser aplicado em vernizes para isolamento elétrico,

eletrodutos, placas de interruptores, tomadas, peças industriais resistentes,

entre outros (FOGAÇA).

Esta pratica teve como objetivo a obtenção da resina de fenol-formol, a

baquelite.

2. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Adicionou-se a um recipiente, o qual se desejava o formato da baquelite,

3 mL de fenol fundido em banho-maria a quente e 5 mL de formol na

concentração de 37%. Em seguida a mistura foi aquecida em banho-maria até

a ebulição da água.

Adicionou-se cautelosamente, à solução quente, ácido clorídrico, gota a

gota, suficiente para que formasse um líquido oleoso, agitando frequentemente.

E ainda quando quente, calcou-se a baquelite com um bastão de vidro para

retirada das bolhas de ar, fazendo com que a mesma ficasse mais homogênea.

Decantando-se então, o líquido sobrenadante.

Para a completa polimerização, e obtenção de uma resina termoplástica

e sólida, levou-se o recipiente com a baquelite para uma estufa com

aquecimento prolongado a temperatura de 100 °C por 2 horas e 135 °C por

mais 2 horas, para a remoção da água condensada. Após estes processos o

recipiente é resfriado e então quebrado.

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Ao adicionar ácido clorídrico à solução fenol- formol, pôde-se observar a

formação de uma solução leitosa e também um aumento aparente da

viscosidade, acompanhada de uma mudança de coloração, passando de uma

solução oleosa quase incolor para uma massa viscosa e amarela, resultante da

condensação do fenol com o formol. Notou-se ainda, que a reação ocorrida é

exotérmica, visto que ocorreu uma liberação de calor.

Após a retirada da baquelite do tratamento térmico (estufa), a resina

apresentou-se sólida, dura e com coloração rósea de acordo com as Figuras 1

e 2.

Figura 1 e 2 - Aspecto baquelita após tratamento térmico.

Este aspecto obtido se deve ao fato de expor a resina a um aquecimento

prolongado na estufa, ou seja, com a calefação, ocorreu um rearranjo dos

átomos, com isso, formaram-se pontes fixas na estrutura polimérica. Esta

característica indica a formação de uma baquelite termorrígida.

Após o resfriamento e endurecimento, essas baquelites (termorrígidas)

mantêm o formato e não conseguem voltar à sua forma original, ou seja, se

tornam mais duráveis e fortes. Isso ocorre, pois o rearranjo dos átomos

promove a conexão de cadeias entre si por ramificações ou braços

compartilhados. Assim, ligações químicas primárias (covalentes) são

responsáveis pelas ligações cruzadas entre cadeias, as quais só são rompidas

com a introdução de elevadas quantidades de energia que usualmente levam

também ao rompimento das ligações constituidoras das cadeias poliméricas

(com a consequente degradação - queima - do polímero). Assim sendo,

percebe-se que o tipo de ligação entre cadeias, nesse caso, é responsável pelo

comportamento característico dos termorrígidos de não serem facilmente

conformados e reprocessados através apenas da ação conjunta de pressão e

temperatura.

Pode-se observar ainda, que a baquelite não apresentou uma estrutura

homogenia, pois a reação de preparação do polímero ocorreu de forma rápida,

impedindo assim , a completa deposição da massa viscosa.

Ao realizar as reações de confirmação, ou seja, os testes de solubilidade

em água e álcool etílico, verificou-se que a baquelite apresenta-se insolúvel em

água, como esperado (Figura 3). E insolúvel em álcool, indicando mais uma

característica da baquelite termorrígida (Figura 4).

Figura 3: Solubilidade da baquelite em água.

Figura 4: Solubilidade da baquelite em álcool etílico.

Essa propriedade física ocorre devido ao fato que em polímeros

termorrígidos, as ligações entre cadeias são primárias, de alta energia e que

não são passíveis de rompimento pela ação de solventes. Assim, polímeros

termorrígidos são normalmente insolúveis.

Logo todos os aspectos obtidos, como insolubilidade em água e álcool,

resistência ao calor, dureza e ardência, confirmam a natureza polimérica da

resina termorrígida.

4. CONCLUSÃO

A resina obtida através do procedimento experimental apresentou as

características de um polímero termorrígido, como insolubilidade em água e

álcool, dureza característica e impossibilidade de mudança na forma.

Observou-se que diferentes tratamentos térmicos, após a reação, podem

modificar a estrutura do composto produzido, como no caso da baquelite

resultante do procedimento que apresentou cor rósea, sinal do rearranjo dos

átomos do material, indicando a característica termorrígida.

Durante o procedimento é importante a agitação constante dos reagentes

com um bastão de vidro de modo a se obter uma mistura mais homogênea e

uniforme, já que a formação da resina é bastante rápida.

5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

MANO, E. B. SEABRA, A. P. Práticas de química orgânica. São Paulo: Edgard Blücher.

FOGAÇA, J. R. V.. Polímero Baquelite. Disponível em: http://www.mundoeducacao.com/quimica/polimero-baquelite.htm. Acesso em: 03 de setembro de 2013.

MATTOS, D. M., et al.. Perspectiva da introdução do estudo de polímeros no ensino médio pela síntese da baquelite. Disponível em: http://annq.org/eventos/upload/1362690366.pdf. Acesso: 03 de setembro de 2013.

FARAH, F.. Estudo dos Polímeros. Disponível em: http://quimicafarah.com.br/polimeros.pdf. Acesso em 03 de setembro de 2013.

NOGUEIRA, D., et al.. Polímeros. Disponível em: http://polimerosterceiroi.blogspot.com.br/2007/10/diferenas-entre-polmeros-termoplsticos.html. Acesso em 03 de setembro de 2013.