Polímeros - Definição

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1 Polímeros - Definição Polímeros são compostos formados,geralmente, de moléculas grandes,macromoléculas, obtidas pela combinação de moléculas pequenas, os monômeros. Esta combinação é denominada Polimerização e é realizada através de reações químicas. Popularmente, os polímeros são denominados plásticos. Tanto o Chiclete de Bola quanto o vidro de segurança dos veículos modernos são compostos por um mesmo polímero: o Acetato de Polivinila Polímeros Até agora, estudamos apenas moléculas orgânicas relativamente pequenas, tanto no tamanho quanto na massa molar. Alguns tipos dessas pequenas moléculas podem se ligar várias vezes, originando moléculas gigantes ou macromoléculas. Cada uma dessas unidades (moléculas) que se ligam são chamadas monômeros, e a molécula gigante que eles originam são os polímeros (do grego poly= muitos e meros = partes). Polímeros Polímeros Os polímeros não foram "inventados"; eles existem na natureza por exemplo: celulose, proteínas, látex. A intenção inicial dos químicos, ao tentarem produzir os primeiros polímeros, foi "copiar" os polímeros naturais. Atualmente, é tão grande o número desses compostos e tão comum sua utilização, que é impossível atravessarmos um único dia sem utilizar vários deles. Os plásticos usados, principalmente, em embalagens descartáveis são exemplos de polímeros que acarretaram grandes mudanças em nosso dia-a-dia. Os objetos produzidos com plásticos recicláveis têm o símbolo que contém no seu interior um número que indica o tipo de polímero. 1

2 Propriedades Físicas dos Polímeros Classificação dos Polímeros Eles possuem propriedades diferentes dos monômeros que os constituem. As características mais importantes são: Os polímeros são classificados de acordo com o processo de preparação, de estrutura e de ocorrência. Não são atacados por ácidos, bases ou agentes atmosféricos; Suportam ruptura e desgaste; Possuem alta resistência elétrica e baixa densidade (em geral entre 0,9 g/cm³ e 1,5 g/cm³); Quanto à temperatura, reagem de forma variável. Classificação quanto ao processo de preparação Classificação quanto à estrutura Polímeros de adição ou de cadeia: Copolímeros: Polímeros de condensação: São polímeros cujos monômeros são idênticos. São polímeros cujos monômeros são diferentes. São polímeros cuja formação dá-se com a retirada de moléculas de pequena massa molecular. Polietileno buna-s Baquelite De acordo com à estrutura os polímeros podem ser: Polímeros Termoplásticos -Polímeros filiformes, sendo moldáveis com a variação de temperatura; -Possuem massa molar elevada; -O principal termoplástico é o polietileno; -Eles devem ser reciclados pois não são decompostos com facilidade pela natureza. Polímeros Termofixos -Polímeros tridimensionais que resistem fisicamente variações térmicas; -Possuem massa molar baixa; -Exemplos de termofixos: resina epóxi (Durepóxi ) e material de bolas de bilhar. 2

3 Vale Lembrar! Classificação quanto à ocorrência Termoplásticos podem ser fundidos por aquecimento e solidificados por resfriamento; Termofixos/Termorrígidos são infusíveis e insolúveis, não permitem reprocessamento. Para a reciclagem dos plásticos é necessário separa-lós por categorias, os números ou siglas inscritos no produto indicam o material empregado na confecção da embalagem. De acordo com à ocorrência os polímeros podem ser: Polímeros Naturais -São aqueles que existem na natureza; -Exemplos: -Celulose; -Algodão; -Lã de carneiro; -Seda do bicho-da-seda. Polímeros Sintéticos -São os obtidos artificialmente; -Exemplos: -Acrílico; -Isopor; -Teflon; -PVC; -E outros. Polímeros sintéticos Polímeros de adição Os polímeros sintéticos podem ser classificados em dois grupos: polímeros de adição e de condensação. V e r e m o s c a d a u m d e l e s separadamente. Como o nome diz, são polímeros formados por sucessivas adições de monômeros. As substâncias utilizadas na produção desses polímeros apresentam obrigatoriamente pelo menos uma dupla ligação entre carbonos. Durante a polimerização, ocorre a ruptura da ligação π e a formação de duas novas ligações simples, como mostra o esquema: 3

4 Polímeros de adição Polietileno As reações de adição podem ser iniciadas de diferentes maneiras. A mais comum consiste na utilização de pequenas quantidades de compostos orgânicos que produzem radicais livres do tipo RO. Esse radical reage com o monômero, produzindo uma nova estrutura. Veja: Essa nova estrutura, por sua vez, liga-se a outra molécula do monômero, produzindo um novo grupo, que se liga a outra molécula do monômero, e assim, sucessivamente, originam-se cadeias longas com uma valência livre. Eventualmente, duas dessas cadeias se unem, originando o polímero. O polietileno é um dos polímeros mais comuns, de uso diário devido ao seu baixo custo. É o polímero de maior aplicação comercial. Suas características são:grande resistência a agentes químicos; Boa Flexibilidade; Polietileno É obtido pela reação entre as moléculas do eteno (etileno), que pode ser representada por: Polietileno de cadeia reta Essas cadeias lineares agrupam-se paralelamente, o que possibilita uma grande interação intermolecular, originando um material rígido de alta densidade, utilizado na fabricação de garrafas, brinquedos e outros objetos. Sua sigla técnica é PEAD ou HDPE e sua identificação em processos de reciclagem é dada pelo símbolo 4

5 Polietileno de cadeia ramificada As ramificações das cadeias dificultam as interações, originando um material macio e flexível, conhecido por polietileno de baixa densidade. Sua sigla é PEBD ou LDPE e sua identificação em processos de reciclagem é dada pelo símbolo É utilizado para produzir sacos plásticos, revestimento de fios e embalagens maleáveis. Polietileno Os dois tipos de polietileno apresentam estruturas, propriedades e uso distintos, mas a representação de ambos é feita da mesma maneira: Os outros polímeros de adição são obtidos de maneira semelhante. Polipropileno Poliestireno O polipropileno é obtido pela polimerização do propeno (propileno): Sua sigla é PP e, para efeitos de reciclagem, seu símbolo é Suas características são: Alta dureza e resistente à tração. Esse polímero é obtido pela adição sucessiva de vinil-benzeno (estireno): É utilizado para produzir objetos moldados, fibras para roupas, cordas, tapetes, material solante, bandejas, prateleiras e pára-choques de automóveis, dentre outros. O poliestireno é usado na produção de objetos moldados, como pratos, copos, xícaras, seringas, material de laboratório e outros materiais rígidos transparentes. Quando sofre expansão provocada por gases, origina um material conhecido por isopor, que é utilizado como isolante térmico, acústico e elétrico. Possui elevado índice de refração podendo ser utilizado em iluminação. 5

6 Poliestireno Policloreto de vinila (PVC) Sua sigla é PS e seu símbolo é Esse polímero é obtido a partir de sucessivas adições do cloreto de vinila (cloroeteno). A massa molar do policloreto de vinila pode atingir g/mol, e costuma-se utiliza-lo para produzir tubulações, discos fonográficos, pisos e capas de chuva. O couro sintético, que imita e substitui o couro de origem animal, é o policloreto de vinila misturado com corantes e outras substâncias que aumentam sua elasticidade. Policloreto de vinila (PVC) Teflon Uma de suas principais características é o fato de que ele evita a propagação de chamas, sendo usado como isolante elétrico. Sua sigla é PVC e seu símbolo é É o produto da polimerização do tetrafluoreteno ou tetrafluoretileno: O PVC possui características semelhantes as dos metais, podendo ser serrado ou moldado. Com isso, pode ser utilizado na produção de tubos, filmes plásticos, bolsas, toalhas, couros artificiais, cortinas entre outros. O teflon é um polímero excepcionalmente inerte, nãocombustível e bastante resistente. É usado para produzir fitas de vedação, para evitar vazamentos de água, revestimentos antiaderentes de panelas e frigideiras, isolante elétrico, canos e equipamentos para a indústria química (válvulas e registros), dentre outros. 6

7 Teflon Sua sigla é PTFE; seu símbolo,, também é usado para outros polímeros. O Teflon possui várias utilidades e aplicações dentre as quais destaca-se: Baixo coeficiente de atrito, podendo ser utilizado em mancais. É resistente a solventes e ao calor, utilizado em revestimento de panelas. É também um isolante elétrico, por isso é utilizado também em peças eletroeletrônicas. Poliacrilonitrila É o produto obtido pela polimerização do acrilonitrila ou cianeto de vinila: Esse é um dos poucos polímeros que podem ser obtidos em solução aquosa. Se o poliacrilonitrila for adicionado a um solvente apropriado, ele pode ser estirado facilmente, permitindo a obtenção de fibras de Lã sintética, comercializadas com os nomes de orlon ou acrilon, Acrilã e Dralon. Poliacrilonitrila Poliacetato de vinila (PVA) Essas fibras podem sofrer processos de fiação com algodão, lã ou seda, originando vários produtos, como cobertores, mantas, tapetes, carpetes e tecidos para roupas de inverno. É o produto obtido pela polimerização do acetato de vinila: Não é utilizado em processos de reciclagem. Grande parte do PVA produzido atualmente é utilizada para a produção de tintas, adesivos e goma de mascar. Sua sigla é PVA e seu símbolo é 7

8 Polimeta-acrilato de metila (plexiglass ou Acrílico ) Polimeta-acrilato de metila (plexiglass ou Acrílico ) É o produto da polimerização do meta-acrilato de metila: Na produção desse polímero, faz-se com que a reação ocorra até que se forme uma massa pastosa, a qual é derramada em um molde ou entre duas lâminas verticais de vidro, onde ocorre o fim da polimerização. As peças assim obtidas são incolores, apresentando grande transparência. Sua sigla é PMMA, e seu símbolo é Esse polímero é utilizado para produzir lentes de contato, óculos, painéis transparentes, lanternas de carro, painéis de propaganda, lustres, semáforos e objetos transparentes. É utilizado em tintas a base de látex, com a função de impermeabilizar e dar brilho à superfície pintada. Poliacetileno Outros Polímeros Condutores O poliacetileno é o primeiro polímero condutor de corrente elétrica. Esse polímero tem baixa densidade, "não enferruja" e pode formar lâminas finas. A capacidade de condução elétrica se deve à presença de duplas ligações alternadas em sua estrutura, o que permite que os elétrons fiquem deslocalizados ao longo da cadeia. 8

9 Borrachas sintéticas A borracha natural é resultado da polimerização do isopreno, feita na própria planta, a seringueira Hevea brasiliensis. Este produto é mole e não apresenta resistência mecânica. As matérias-primas mais comuns para a produção de borrachas sintéticas são: Suas polimerizações podem ser representadas por: Borrachas - Vulcanização Para que possa ser utilizada comercialmente ela é submetida ao processo de vulcanização (adição de enxofre às duas ligações), fazendo com que a borracha natural se transforme na borracha vulcanizada tridimensional. Na vulcanização a borracha é aquecida na presença de enxofre e agentes aceleradores e ativadores. A vulcanização consiste na formação de ligações cruzadas nas moléculas do polímero individual, responsáveis pelo desenvolvimento de uma estrutura tridimensional rígida com resistência proporcional à quantidade destas ligações. A vulcanização também pode ser feita a frio, tratando-se a borracha com dissulfeto de carbono (CS 2 ) e cloreto de enxofre (SCl 2 ). Quando a vulcanização é feita com quantidade maior de enxofre, obtém-se um plástico denominado ebonite ou vulcanite. Borrachas - Vulcanização Borrachas sintéticas As borrachas sintéticas, quando comparadas às naturais, são mais resistentes às variações de temperatura e ao ataque de produtos químicos, sendo utilizadas para a produção de mangueiras, correias e artigos para vedação. 9

10 Borrachas sintéticas Borrachas sintéticas - Buna-S Existem outros tipos de borrachas sintéticas formadas pela adição de dois tipos diferentes de monômeros. Essas borrachas são classificadas como copolímeros. Copolímeros são polímeros formados por mais de um tipo de monômero. A mais importante dessas borrachas é formada pela copolimerização do eritreno com o estireno, que é conhecida pelas siglas GRS (government rubber styrene) ou SBR (styrene butadiene rubber), cuja principal aplicação é a fabricação de pneus. As tintas do tipo látex são misturas parcialmente polimerizadas de estireno e dienos em água. Essa mistura também contém agentes emulsificantes, como sabão, que mantêm as partículas dos monômeros dispersas na água. Após a aplicação desse tipo de tinta, a água evapora, permitindo a copolimerização e revestindo a superfície pintada com uma película. Borrachas sintéticas - Buna-S Foi muito utilizada na 2ª Guerra Mundial para substituir a borracha natural, sendo utilizada atualmente nas bandas de rodagem dos pneus. Conhecida por GRS (Government Rubber Styrene) e SBR (Styrene Butadiene Rubber). Borrachas sintéticas - Buna-N Outro tipo de borracha sintética, conhecida pelos nomes Perbunan e Chemipol. 10

11 Polímeros de Condensação Os polímeros de condensação são formados geralmente pela reação entre dois monômeros iguais ou diferentes, com eliminação de moléculas pequenas, por exemplo, água. O nylon 66 é um exemplo de polímero de condensação que utiliza como monômeros o hexanodióico (ácido adípico) e a 1,6-hexanodiamina (hexametilenodiamina), abaixo representadas Poliamida (Nylon ) Apresenta elevada dureza, é utilizado na fabricação de engrenagens e em outras peças de maquinaria; Possui baixo coeficiente de atrito podendo ser utilizado em rolamentos não lubrificados; Pode ser transformado em finos filamentos, empregados principalmente na confecção de roupas e até pára-quedas. O polímero obtido por essas sucessivas combinações, conhecido por nylon, tem grande aplicação na indústria têxtil e foi primeiramente obtido em 1938 pelo químico Wallace Hume Carothers. O Poliuretano Poliésteres (PET) Utilizado como isolante termo-acústico. Pode ser expandido por gases, formando uma espuma utilizada na fabricação de colchões e travesseiros. Obtidos pela reação entre um carboxilácido e um diálcool. Mais importante é o dacron, conhecido pelo nome Tergal. É utilizado em capas de chuva,garrafas refrigerantes, como fibra têxtil, fabricação de engrenagens, varas e linhas de pesca. de 11

12 Baquelite Silicones Se for filiforme, é conhecido como Novolac, usado como verniz. Se for tridimensional, recebe o nome de baquelite e é usado em materiais elétricos (baixa condutividade elétrica) e em cabos de panelas (baixa condutividade térmica). Como o carbono, o silício(fam. 4A) forma compostos de cadeia; Estes compostos podem sofrer polimerização; Tais compostos são usados em borrachas de silicone, resinas, graxas, colas, implantes dentários, cirurgias plásticas. Polimerização por condensação de um composto de carbono e silício Propriedades mecânicas Acabou!!!!! Além do peso molecular médio, a arquitetura molecular do polímero e sua conformação molecular irão influenciar as propriedades do polímero e, portanto devem ser entendidas. Os polímeros podem ser lineares, ramificados ou em rede. 12