Polímeros

Polímeros

1. Reações de polimerização

   • A polimerização é uma reação em que as moléculas menores (monómeros) se combinam quimicamente (por valências principais) para formar moléculas longas, mais ou menos ramificadas com a mesma composição centesimal. Estes podem formar-se por reação em cadeia ou por meio de reações de poliadição ou policondensação. A polimerização pode ser reversível ou não e pode ser espontânea ou provocada (por calor ou reagentes).
   • EXEMPLOS DE POLÍMEROS E APLICAÇÕES
     • Polímeros termoplásticos
       • PC - Policarbonato Aplicações: Cd´s, garrafas, recipientes para filtros, componentes de interiores de aviões, coberturas translúcidas, divisórias, vitrines, etc. PU – Poliuretano Aplicações: Esquadrias, chapas, revestimentos, molduras, filmes, estofamento de automóveis, em móveis, isolamento térmico em roupas impermeáveis, isolamento em refrigeradores industriais e domésticos, polias e correias. PVC - Policloreto de vinilo ou cloreto de polivinila Aplicações: Telhas translúcidas, portas sanfonadas, divisórias, persianas, perfis, tubos e conexões para água, esgoto e ventilação, esquadrias, molduras para teto e parede. PS - Poliestireno Aplicações: Grades de ar condicionado, gaiútas de barcos (imitação de vidro), peças de máquinas e de automóveis, fabricação de gavetas de geladeira, brinquedos, isolante térmico, matéria prima do isopor. PP - Polipropileno Aplicações: brinquedos, recipientes para alimentos, remédios, produtos químicos, carcaças para eletrodomésticos, fibras, sacarias
     • Polímeros termorrígidos, termofixos ou termoendurecível
       • Baquelite: usada em tomadas, telefones antigos e no embutimento de amostras metalográficas. Epóxis: usado na Indústria química, Indústria elétrica e tecnológica, Industria aeronáutica, Industria da construção civil e Pintura de pisos. Poliéster: usado em carrocerias, caixas d'água, piscinas, dentre outros, na forma de plástico reforçado (fiberglass).
     • Elastômeros (borrachas)
       • Poliisopreno: borracha semelhante à natural Bunas S Aplicações: pneus, câmaras de ar, vedações, mangueiras de borracha. Buna N ou perbúnan Neopreno ou poli cloropreno

2. Definição

   • São macromoléculas formadas a partir de unidades estruturais menores (os monômeros). Os monômeros são moléculas de baixa massa molecular os quais, a partir das reações de polimerização, vêm a gerar a macromolécula polimérica. As unidades repetitivas, chamadas de mero, provem da estrutura do monômero. O número de unidades estruturais repetidas, ou seja, o número de meros que podem se verificar na estrutura de uma macromolécula, é chamado grau de polimerização. Em geral, os polímeros contêm os mesmos elementos nas mesmas proporções relativas que seus monômeros, mas em maior quantidade absoluta.

3. Nomenclatura

   • As normas internacionais publicadas pela IUPAC indicam que o princípio geral para nomear os polímeros é utilizando-se o prefixo poli-, seguido da unidade estrutural repetitiva que define ao polímero, escrita entre parênteses. Por exemplo: Poli (tio-1,4-fenileno)

4. Biodegradação

   • A reciclagem dos polímeros
     • Para serem reciclados, os polímeros precisam ser separados. A primeira separação se dá entre os termoplásticos e os termorrígidos (ou termofixos). Os termoplásticos são aqueles que, quando aquecidos, ficam moldáveis e fluidos, podendo ser reciclados. Já os termofixos não podem ser reciclados, pois não é possível amolecê-los e remodelá-los pelo calor.
     • Tereftalato de polietileno (PET): garrafas de refrigerantes, água, vinagre, detergentes e sucos. Polietileno de alta densidade (PEAD): baldes, recipientes de condicionadores, xampus, tanques de combustível, tampas de garrafa e engradados de bebidas. Cloreto de polivinila (PVC): cortinas de banheiros, bandejas de refeições, capas, canos, assoalhos, forros, tubos de conexão, sandália Melissa. Polietileno de baixa densidade (PEBD): filmes, sacolas de supermercado, embalagens flexíveis, sacos de lixo. Polipropileno (PP): recipientes para guardar alimentos (tupperware), carpetes, embalagens de biscoitos, de iogurtes e de água mineral, seringas, cadeiras. Poliestireno (PS): copos descartáveis, isopor, chapas coloridas, protetor de cartuchos de impressora, circuladores de ar, gavetas de geladeira, grades de ar condicionado. Policarbonato (PC): mamadeiras, lentes de óculos, escudo anti-balas. Poliuretano (PU): solados, rodas, para-choques. Acrilonitrila butadieno-estireno (ABS): maçaneta
   • Tipos de reciclagem
     • Depois de separados, os polímeros podem ser submetidos a 4 tipos de reciclagem:
       • Reciclagem primária: reaproveitamento dos materiais para outras finalidades. Reciclagem secundária ou mecânica: transformação de resíduos plásticos em pedacinhos que podem ser reutilizados na fabricação de outros materiais de menor qualidade, como pisos, sacos de lixo, solados, etc. Essa reciclagem possibilita a obtenção de produtos compostos por um único tipo de plástico ou a partir de misturas de diferentes plásticos em determinadas proporções. No Brasil, cerca de 15% dos resíduos plásticos são reciclados mecanicamente . Reciclagem terciária ou química: reprocessa os plásticos, transformando-os em monômeros ou misturas de hidrocarbonetos que poderão ser reutilizados como matéria-prima para a produção de novos plásticos de alta qualidade ou produtos químicos. Essa reciclagem permite tratar mistura de plásticos, reduzindo custos de pré-tratamento, custos de coleta e seleção. Reciclagem quaternária ou energética: tecnologia que utiliza o resíduo plástico como combustível para a
     • Bioplásticos
       • Além da reciclagem, os cientistas estão buscando uma outra solução para reduzir o impacto ambiental do lixo plástico: o desenvolvimento de plásticos biodegradáveis. Já foram descobertas maneiras de fabricar bioplásticos a partir do amido da mandioca, do milho, da soja, etc. – são os chamados amidos termoplásticos. No entanto, esse material ainda não resolveu completamente o problema, pois necessita de temperaturas muito altas para se decompor e, em um ambiente com pouco oxigênio, como nos aterros sanitários, libera gás metano, prejudicial à atmosfera.

5. Propriedades dos Materiais Poliméricos

   • Propriedades Mecânicas e Dinâmicas
   • Módulo Elástico (Módulo de Young)
   • Elastômeros (Borrachas)
   • Termoplásticos
   • Termorrígidos
   • Fibras
   • Forças e Ensaios Mecânicos
   • Tração
   • Compressão
   • Flexão
   • Cisalhamento
   • Torção
   • Impacto
   • Corpo de Prova Charpy
   • Corpo de Prova Izod
   • Diferenças entre Charpy e Izod
   • Estabilidade Dimensional
     • Efeito Térmico
     • Efeito da Ação de Carga
     • Crazing - Microfibrilamento ou Microfissuramento
     • Efeitos Ambientais
   • Propriedades Térmicas e Termodinâmicas
     • Propriedades Reológicas
       • Tipos de Deformação
       • Tipos de Fluidos
       • Índice de Fluidez (Melt Flow Index)
     • Propriedades de Solubilidade
       • Solubilidade é a quantidade máxima que uma substância pode dissolver-se em um líquido, e expressa-se em mols por litro, gramas por litro ou em porcentagem de soluto/solvente. Esse conceito também se estende para solventes sólidos.
       • Moléculas x Macromoléculas
       • Dissolução de Macromoléculas
       • Estado de Fases
         • Sólido parcialmente Cristalino ou Sólido amorfo vítreo Viscoelástico Altamente Elástico
       • Inchamento
       • Inchamento Ilimitado
       • Inchamento Limitado
       • Grau de Inchamento (Sweeling degree)
       • Fatores que afetam a dissolução dos polímeros
       • Parâmetro de Hildebrand
       • Obtenção experimental
       • Parâmetro de Hansen
     • Propriedades Óticas
       • Vantagens Moldagem mais fácil; Melhor resistência ao impacto que vidros; Menor perigo ao fraturar; Menor massa específica; Em algumas plásticos, maior transmissão de radiação infravermelho ou partes da região de UV; Filmes finos flexíveis. Limitações Baixa resistência à abrasão; Baixa resistência térmica; Dificuldade de adição de metais (controle do índice de refração).
       • Principais Propriedades Óticas
         • Dentre as principais propriedades óticas dos polímeros, podemos destacar: reflexão, absorção, espalhamento e refração.
         • Reflexão
         • Absorvância e Transmitância
         • Características Óticas
         • Espalhamento de Luz
         • Fatores que afetam o Espalhamento de Luz
         • Como reduzir o Espalhamento de Luz?
         • Refração
         • Birrefringência (Dupla Refração)
     • Propriedades de Resistência Química
       • Se referem a resistência a determinadas substâncias químicas que reagem com a cadeia macromolecular, produzindo ruptura de ligações.
       • Solvente
       • Inchamento
         • Ocorre tipicamente em materiais amorfos, porém pode ocorrer em polímeros cristalinos.