conhecendo materiais poliméricos

.

UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO INSTITUTO DE CINCIAS EXATAS E DA TERRA

DEPARTAMENTO DE FSICA GRUPO DE PESQUISA EM NOVOS MATERIAIS

CONHECENDO MATERIAIS POLIMRICOS

Andr Luis Bonfim Bathista e Silva Emerson Oliveira da Silva

Ano 2003

DeboraFernandaCarimbo

Conhecendo Materiais Polimricos

2

Autores

Andr Luis Bonfim Bathista e Silva

Graduado em Licenciatura Plena em Fsica ICET/UFMT Aluno de Iniciao Cientfica do PIBIC/CNPq/UFMT Departamento de Fsica

Integrante do Grupo de Pesquisa em Novos Materiais

Emerson Oliveira da Silva

Graduado em Licenciatura Plena em Qumica ICET/UFMT Aluno de Iniciao Cientfica do PIBIC/CNPq/UFMT Departamento de Qumica

Integrante do Grupo de Pesquisa em Novos Materiais


3

NDICE INTRODUO A POLMEROS ....................................................................... 5

1.1 INTRODUO ........................................................................................................................................5

1.2 CONCEITOS BSICOS DOS POLMEROS..........................................................................................6

1.3 ASPECTOS ESTRUTURAIS ................................................................................................................. 10

1.4 NOMENCLATURA................................................................................................................................11

1.5 CLASSIFICAO................................................................................................................................... 14

POLIMERIZAO ............................................................................................17

2.1 POLIMERIZAO ................................................................................................................................ 17

2.2 TIPOS DE POLIRREAES......................................................................................................................... 17

2.3 TCNICAS DE POLIMERIZAO ............................................................................................................... 19

Polimerizao em massa ......................................................................................... 19 Polimerizao em soluo ...................................................................................... 19 Polimerizao em emulso ..................................................................................... 19 Polimerizao em suspenso ................................................................................. 20

POLIMERIZAO INTERFACIAL. .................................................................................................................... 20

APLICAES DE POLMEROS......................................................................21

3.1 INTRODUO...................................................................................................................................... 21

3.2 APLICAO DE POLMEROS NATURAIS ....................................................................................... 21

3.2.1 POLMEROS VERDES: Utilizao de Amido na Produo de Plstico Biodegradvel........................................................................................................................................ 22 3.2.2 Utilizao da Celulose.................................................................................... 26 3.2.3 Aplicaes de Polmero Natural no Tratamento de guas: Baba do Quiabo 30

3.3 APLICAO POLMEROS SINTTICO............................................................................................ 35

3.3.1 Solubilidade de polmeros: ............................................................................ 36

NANOCOMPSITOS ...................................................................................... 38

4.1 NANOCOMPSITOS ........................................................................................................................... 38

CARACTERIZAO DE POLMEROS ......................................................... 46

TCNICAS E APLICAES .............................................................................. 46

1 CROMATOGRAFIA DE PERMEAO EM GEL - GPC....................................................................... 46

2 ANALISES TERMICAS............................................................................................................................ 47

3 PROPRIEDADES DE TRAO.............................................................................................................. 49

5.1 APLICAO DIFRAO DE RAIO X ................................................................................................. 49

5.3 RESSONNCIA MAGNTICA NUCLEAR........................................................................................ 51

5.3.1 Princpios Bsicos ........................................Erro! Indicador no definido.


4

RESINAS E GOMAS NATURAIS.................................................................... 62

6.1 INTRODUO...................................................................................................................................... 62

RESULTADO DA SOLUO .......................................................................... 82

CONCLUSO.................................................................................................... 83

REFERENCES.................................................................................................. 84

APENDICE A ..........................................................Erro! Indicador no definido.

1 INTRODUO A POLMEROS

1.1 INTRODUO

Neste captulo trataremos dos conceitos bsicos sobre polmeros, formas

estruturais tais como conformaes e taticidade, as quais influenciam no

comportamento dinmico mecnico do material polimrico.

A palavra polmero utilizada para classificar molculas orgnicas formadas por

um grande nmero de unidades moleculares repetidas, denominadas meros. Mero

significa partes e poli, muitos. Ento o significado oriundo da palavra polmeros

muitas partes.

Hoje em dia, podemos dizer que vivemos na chamada era dos polmeros, uma

vez que fica difcil imaginarmos a vida sem os fantsticos plsticos, borrachas e fibras

que nos proporciona conforto. Desde o momento em que acordamos at a hora em que

vamos dormir noite para um merecido descanso (ou no) nos deparamos com

artefatos polimricos: colcho, escova de dente, embalagens, CDs, cartes de crdito,

roupas, cadeiras, at mesmo dinheiro (algumas notas de R$ 10,00 so de plstico).

Portanto, evidente que os polmeros encontram destaque em nossa vida.

Os primeiros polmeros sintticos resultaram da procura de substncias que

reproduzissem as propriedades encontradas nos polmeros naturais. Assim, a falta de

borracha natural, no perodo da Segunda Guerra Mundial, motivou a pesquisa para

obteno de borracha Sinttica (Buna S). Na tentativa de substituir a seda, descobriu-se

a fibra de nylon (New York LONdon, em referncia aos dois maiores mercados consumidores da

poca). Posteriormente, surgiram vrios tipos de polmeros, que permitiram uma

modificao muito grande nos costumes do mundo atual.

Fazendo uma anlise sucinta desses materiais, verificamos que se tratam, na

maioria, de produtos artificiais. Frutos da moderna e eficiente industria petroqumica.

Mas se hoje assim porque os polmeros naturais existentes foram exaustivamente

estudados at que a relao entre sua arquitetura molecular e suas propriedades fosse

compreendidas. Apesar de atualmente ser mais vivel economicamente comercializar

polmeros sintticos, os polmeros naturais ainda mantm sua importncia tanto prtica

quanto terica. Ainda hoje a borracha natural mantm seu uso e se hoje existem

grandes variedade de elastmeros (borrachas sintticas) devido ao entendimento que

tiveram da arquitetura molecular da borracha natural. Percebemos ento que os


6

responsveis pela era dos polmeros so os cientistas pesquisadores que se aventuraram

pelo desconhecido universo das estruturas moleculares desses materiais.

Os polmeros constituem matria-prima para a confeco de artigos com a

finalidade de atender as mais diversas reas de utilizao.

1.2 CONCEITOS BSICOS DOS POLMEROS

Polmeros so materiais que apresentam em sua estrutura molecular unidades

relativamente simples que se repetem, ligadas entre si por ligaes covalentes do tipo sp3

(13C-12C; 13C-13C; 14C-12C;...). Este tipo de ligao favorece uma grande estabilidade fsico-

qumica, formando longas cadeias e, portanto, resultando em compostos de alta massa

molecular (Figura 1). Essas unidades que se repetem so conhecidas como meros ou

unidades monomricas. No entanto, existem polmeros que no possuem massa molecular

muito elevada. Esses polmeros so chamados oligmeros. Para os polmeros que

realmente possuem alta massa molecular (da ordem de 103 a 106 g/mol), usa-se a

expresso alto polmero (high polymer).

O termo polmero vem do grego e quer dizer muitas partes, j o termo

oligmero, tambm do grego, significa poucas partes.

Os polmeros, diferentemente das substncias qumicas de baixa massa

molecular, so produtos heterogneos, pois podem possuir uma mistura de molculas

de diferentes massas moleculares, apresentando, portanto, polimolecularidade.

O nmero de meros na cadeia polimrica chamado grau de polimerizao. Por via

de regra, simbolizado pela letra n. O produto do grau de polimerizao n e da massa

molecular da unidade monomrica Mu, a massa molecular do polmero, como indica a

equao abaixo:

upol nMM =

Quando existem tipos diferentes de meros na composio do polmero, este

designado copolmero. Se no entanto existirem trs meros formando o polmero, pode-se

cham-lo de terpolmero. J os polmeros que possuem somente um tipo de mero, podem

ser chamados de homopolmeros.


7

109 28'

sp3

sp3

sp3

sp3

Estado hbrido

Figura 1: Polmeros so materiais que apresentam em sua estrutura molecular unidades relativamente simples que se repetem, ligadas entre si por ligaes covalentes do tipo sp3, formando longas cadeias e, portanto, resultando em compostos de alta massa molecular.

Quando na cadeia do copolmero houver alternncia de segmentos formados

pela repetio de cada um dos meros, tem-se um copolmero em bloco (Figura 2). Quando

os blocos forem ramificaes polimricas introduzidas em um polmero anteriormente

linear, tem-se um copolmero graftizado, Figura 2 (do ingls graft, enxerto), conforme o

esquema abaixo, onde as letras representam meros.

A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A

POLMERO LINEAR

CH2 CH2

A-A-A-B-B-B-A-A-A-B-B-B

Figura 2: Esquema de um copolmero em bloco


8

CH2 CH2

A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B

CH2H

CH3

COPOLMERO ALTERNADO

A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-B-

B-B-

B-B-

B-B-

B-B-B-B-B-B-B-

Figura 3: Esquema de um copolmero grafitizado

Dependendo das caractersticas fsicas desejadas para formar materiais a partir de

polmeros, faz-se necessria o controle da porcentagem de cada mero.

Em contraposio a expresso copolmero, usa-se o termo homopolmero para

ressaltar a existncia de apenas um tipo de mero. Quando taticidade, ou seja,

orientao dos substituintes em relao ao plano formado pela cadeia principal (em

ziguezague, devido a ligao sp3) de um polmero supostamente linear, tem-se:

a) polmeros isotticos, em que as ramificaes esto todas voltadas para um

mesmo lado do plano.

R1R1

RH

HH

RH

HH

RH

HH

RH

HH

RH

HH

RH

HH

RH

HH


9

Alguns polmeros comerciais, tais como polipropileno isottico que tem uma

estrutura regular, so denominadas cristalinos, embora eles sejam na realidade

semicristalinos. Nesses polmeros so distinguidas duas regies uma amorfa e outra

cristalina na mesma macromolcula.

b) polmeros sindiotticos, este um polmero que apresenta uma alternncia

de orientao do substituinte em relao ao plano da cadeia.

R1R1

RH

HH

HR

HH

RH

HH

HR

HH

RH

HH

HR

HH

RH

HH

c) polmeros atticos, so polmeros que no possuem qualquer regularidade de

orientao.

R1R1

RH

HH

HR

HH

RH

HH

RH

HH

RH

HH

HR

HH

HR

HH

Um exemplo o polipropileno attico, empregado para fazer borrachas

escolares. Quanto aos tipos de encadeamento entre os monmeros, tem-se:

encadeamento cabea-cauda, cabea-cabea e cauda-cauda, predominando o primeiro,

por razes estricas. Veja a Figura 3 o esquema da polimerizao envolvendo

monmeros nos trs tipos de encadeamento.


10

CH2 C

R

H2

C

H

R

C

H

H

C

H

R

C

H

H

C

R

H

C

H

H

C

H

H

C

H

R

H

C

H

C

H

R

C

H

R

C

H

H

cabea-cauda

cabea-cabea

cauda-cauda

Figura 3: tipos de encadeamento entre os monmeros: cabea-cauda, cabea-cabea e cauda-cauda, predominando o primeiro, por razes estricas.

Monmero

Polmero

Homopolmero Copolmero

Terpolmero

Linear Ramificado

SindiotticoIsottico

Attico

Alternado Grafitizado

Reticulado

Bloco

1.3 ASPECTOS ESTRUTURAIS

Os polmeros podem ter suas cadeias sem ramificaes, admitindo conformao

em zigue-zague ( polmeros lineares) ou podem apresentar ramificaes, cujo grau e complexidade pode ir at o extremo da formao de retculos, resultando ento o que se

denomina polmero reticulado, ou polmero com ligaes cruzadas, ou polmero

tridimensional. (exemplo Polibutadieno)

Como conseqncia imediata, surgem diferentes propriedades no produto,

especialmente em relao fusibilidade e solubilidade, Figura 4. Os polmeros laterais,

dificultam a aproximao das cadeias polimricas, isso faz com que diminua as

interaes moleculares, o que acarretam s propriedades mecnicas, 'plastificando'


11

internamente o polmero e formao de retculos, devido as ligaes cruzadas entre

molculas.

Levando-se em conta a mobilidade relativa das molculas (movimento

Browniano), fcil compreender porque os polmeros lineares ou ramificados so, em

princpio, solveis em solventes adequados e passveis de sofrer escoamento sob a ao

de calor e presso, enquanto que os polmeros com estrutura molecular tridimensional

so insolveis e infusveis.

Nos plsticos, a linearidade molecular caracteriza os chamados plsticos

termoplsticos, que podem ser moldados e reprocessados sucessivamente, como por

exemplo o polietileno, poliestireno, PVC, etc. Por outro lado, os plsticos termorrgidos

que ao serem colocados sob temperatura prxima a temperatura de fuso no possuem

uma natureza de serem moldados e quando ultrapassam essa temperatura (PF) estes

polmeros se fundem, exemplo: Celulose, borrachas, Amido, Buna S , etc.

Solvel e fusvel

Insolvel e infusvel

Funcionalidade (F) Estrutura Propriedades

Linear

Ramificado

Reticulado

F = 2

F = 2 ou >2

F > 2

Parcialmente Solvel e Fusvel

Figura 4: Relao entre a funcionalidade (F), a estrutura e as propriedades dos polmeros

1.4 NOMENCLATURA

Com o advento da cincia dos materiais, o interesse pelos polmeros teve um

aumento considervel. Como conseqncia, muitos novos polmeros foram sintetizados

e essa diversidade exigia o uso de uma nomenclatura sistemtica para facilitar a


12

comunicao entre os interessados em polmeros. Nesta sesso, pretende-se apresentar

as diferentes formas de se nomear um polmero enfatizando as suas potencialidades

e/ou limitaes.

Existem trs tipos de nomenclatura para polmeros: a que se baseia na origem do

polmero (ou seja, no nome do monmero), na estrutura do mero e em siglas.

Quanto a origem do polmero. Esta nomenclatura estabelece que o nome do

polmero deve ser derivado do nome do monmero que o originou. No caso de

homopolmeros, basta acrescentar o prefixo poli ao nome do monmero. Por exemplo:

o polmero formado a partir do butadieno (monmero) chamado de polibutadieno.

Outro exemplo o poliestireno, que um polmero formado a partir do monmero

estireno. No entanto, se o nome do monmero uma expresso, como em cloreto de

vinila, este dever vir entre parnteses e o nome do polmero ser poli(cloreto de

vinila).

A nomenclatura dos copolmeros difere um pouco da dos homopolmeros. Os

copolmeros so originrios de dois ou mais monmeros que podem ter um

encadeamento regular ou irregular. Quando a natureza desse encadeamento, ou seja, sua

sequncia, no conhecida, o polmero classificado como aleatrio. A sigla co significa

uma abreviao da palavra copolmero. Por sua vez, ela utilizada nos nomes dos

copolmeros enfatizando a idia de ter sido originado de dois ou mais monmeros. O

exemplo mais clssico o do poli[estireno-co-(metacrilato de metila)] que foi produzido

partir dos monmeros estireno e metacrilato de metila. Nos casos em que a proporo

dos monmeros usados for conhecida, o nome do monmero em maior quantidade

deve ser escrito primeiro. Portanto, no exemplo anterior, se o monmero metacrilato de

metila estiver em maior quantidade, o nome correto do polmero seria: poli[(metacrilato

de metila)-co-estireno]. Pode-se tambm ser usada o prefixo copoli seguido dos nomes

dos monmeros. O nome dos monmeros dever estar entre parnteses e ser separado

por barras. Ento, poli[(metacrilato de metila)-co-estireno] pode tambm ser designado

por copoli[(metacrilato de metila)/estireno].

Quando existe regularidade no sequencionamento do encadeamento, o polmero

pode ser alternado, graftizado ou em bloco. Estes tipos de polmeros recebem nomes

semelhantes aos dos aleatrios, substituindo a sigla co por alt, se o polmero for

alternado, por g, se for graftizado e por b, se for em bloco.


13

Quanto a estrutura do mero. Este sistema de nomenclatura leva em

considerao o nome da estrutura qumica do mero e no o nome do(s) monmero(s)

que deram origem ao polmero. A Figura 5 mostra a estrutura de um polmero cujo

nome polietileno, de acordo com esse sistema de nomenclatura. Se o critrio utilizado

para denomin-lo fosse o baseado na sua origem, seu nome seria polieteno.

. CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 .

mero: etileno mero

polmero: polietileno

Figura 5: Polietileno

Existe tambm a nomenclatura baseada em siglas, muito utilizado como

linguagem tcnica industrial pela sua economia de palavras. Essa nomenclatura utiliza as

abreviaes dos nomes mais comuns dos polmeros na lngua inglesa. Esta

nomenclatura tem aumentado devido a sua praticidade.

No caso da polietileno de baixa densidade, a nomenclatura pelo sistema de siglas

seria LDPE que so iniciais da traduo em ingls: Low Density Poliethylene. Quando

se trata de borrachas, as siglas devem ter referncia a sua natureza elastomrica. Por

exemplo: CR significa borracha do policloropreno (em ingls: Chloroprene rubber).

Existe ainda uma nomenclatura no sistemtica usada para as poliamidas. Ela

baseada na marca Nylon, que se tornou um nome comercial de grande popularidade.

Escreve o termo nilon seguido de um nmero em referncia ao nmero de tomos de

carbono do aminocido que deu origem a poliamida. Um exemplo clssico o nilon 6

cujo nome sistemtico seria policaprolactama. Para se nomear o poli(hexametileno-

adipamida) por esse sistema, deve-se levar em considerao o fato dessa poliamida ser

originria de um dicido e de uma diamina. Nesses casos, o nmero refere-se ao nmero

de tomos de carbono da diamina seguida de um ponto e do nmero de tomos de

carbono do dicido. Portanto o nome seria nilon 6.6.


14

1.5 CLASSIFICAO

Para facilitar os estudo, os polmeros podem ser classificados de diferentes

formas. Cada um do critrio utilizado para essa classificao enfoca um determinado

aspecto dos polmeros. As principais classificaes so as que se baseiam:

Na origem do polmero; Na fusibilidade e/ou solubilidade do polmero; No comportamento mecnico do polmero; No nmero de monmeros; No mtodo de preparao dos polmeros; Na estrutura qumica da cadeia polimrica; Na configurao dos tomos da cadeia polimrica; No encadeamento da cadeia polimrica Na taticidade da cadeia polimrica;

De acordo com a origem do polmero, este pode ser natural ou sinttico.

Apesar da quantidade de polmeros naturais exceder de longe a produo de polmeros

sintticos da industria moderna, os polmeros naturais perderam sua importncia

econmica com o advento da tecnologia dos polmeros. No entanto, os polmeros

naturais esto retomando a sua importncia econmica com a mudana de atitude da

humanidade atravs da conscientizao ecolgica. Os polmeros naturais mais

conhecidos e utilizados so: a borracha natural (cis-poliisopreno), a celulose e as

protenas. Entre os polmeros sintticos temos o polietileno, o polipropileno, o PET,

como alguns exemplos.

Um tipo de classificao muito utilizado pelas industrias a que se baseia na

solubilidade e/ou fusibilidade do polmero. Estas duas propriedades so muito

importantes do ponto de vista tecnolgico. Os polmeros que podem ser fundidos sob

aquecimento e solidificado por resfriamento, sem que ocorra decomposio

generalizada, so chamados termoplsticos. Neste grupo, esto inseridos tambm os

polmeros solveis em solventes adequados. Do ponto de vista estrutural, isso ocorre

porque os polmeros deste grupo possuem cadeia linear, ramificada ou no. O outro

grupo desse tipo de classificao o dos termorrgidos, polmeros infusveis e


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insolveis. Sob aquecimento, os polmeros termorrgidos acabam se decompondo sem

fundir. Esses polmeros possuem cadeias com ligaes cruzadas.

Do ponto de vista tecnolgico, a classificao que se baseia no comportamento

mecnico do polmero muito importante, uma vez que elas determinam a utilidade

do material. Eles podem ser divididos em trs grupos: borrachas, plsticos e fibras. O

pneu, a garrafa descartvel de PET e os tecidos sintticos, esto classificados,

respectivamente, como borracha, plstico e fibras.

Quanto ao nmero de monmeros usados na produo do polmero, este

pode ser homopolmero, se foram usados apenas um monmero, ou copolmero, se

foram usados dois ou mais monmeros.

Quando se considera o mtodo de preparao do polmero, eles podem ser

classificados em polmeros de adio, quando ocorre uma reao de adio comum, ou

polmeros de condensao, quando ocorre uma reao de polimerizao com formao

de subprodutos. Esses subprodutos constumam ser micromolculas como H2O, HCl ou

KCl. Existe uma outra classificao muito importante que leva em considerao os

grupos funcionais presentes na macromolcula. a classificao de acordo com a

estrutura qumica da cadeia polimrica. Os polmeros podem ento ser classificados

em poli-hidrocarbonetos, poliuretanas, poliamidas, entre outras.

Quando o polmero um dieno, existe a classificao que leva em conta a

configurao dos tomos da cadeia polimrica, podendo os polmeros serem

dividos em cis ou trans. De acordo com o encadeamento da cadeia polimrica, o

polmero pode ser do tipo cabea-cauda, quando os meros so incorporados na cadeia

de maneira regular, ou do tipo cabea-cabea, cauda-cauda.

Os polmeros podem ser ainda isotticos, atticos ou sindiotticos quando so

classificados de acordo com a taticidade da cadeia polimrica.


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LEITURA RECOMENDADA:

Mano, E. B. Polmeros como materiais de engenharia. Edio 2. So Paulo SP: Edgard Blucher Ltda. 1991. P. 193.

Mano, E. B. Polmeros Como Materiais de Engenharia. So Paulo: Edgard Blucher,

1996. Mano, E.B. Introduo a Polmeros. 3d. So Paulo: Edgard Blucher, 1988. Immergut & Handrup, Handbook of Polymer Encyclopedia of Polymer Tabak, D. Dicionrio de Polmeros


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2 POLIMERIZAO

2.1 POLIMERIZAO

Os polmeros mais importantes atualmente, do ponto de vista prtico e

econmico, so os sintticos. No entanto, diferentemente dos polmeros naturais, eles

no so encontrados prontos para que possamos adapt-los para o nosso uso. Eles

devem, como o prprio nome diz, serem sintetizados.

Para que uma substncia micromolecular possa dar origem a um polmero

(substncia macromolecular) necessrio que ela possua funcionalidade igual a 2 ou

mais. Em outras palavras, a molcula deve possuir, ao menos, dois stios ativos que

possam permitir o crescimento da cadeia polimrica. Por exemplo, uma molcula de

eteno possui uma dupla ligao. Essa regio insaturada possui funcionalidade 2, pois

permite o crescimento da cadeia polimrica. O eteno , portanto, um monmero que

dar origem a um polmero: o polietileno. Outro exemplo interessante a

micromolcula de xido de etileno que dar origem ao poli(xido de etileno).

O processo que transforma quimicamente o monmero em polmero chamado

de polimerizao.

Monmeros Polimerizao Polmero

2.2 Tipos de polirreaes

A polimerizao pode ocorrer de duas formas principais de polirreaes que

apresentam mecanismos reacionais distintos: a poliadio e a policondensao.

A polimerizao por adio, tambm denominada polimerizao em cadeia, consiste

na adio de uma molcula a outra atravs da utilizao de ligaes insaturadas. Por

exemplo, o polietileno formado por sucessivas adies de unidades CH2=CH2

(monmero) cadeia polimrica em crescimento. O desenvolvimento da cadeia pode

ser iniciado pela introduo de um radical livre ou on que, adicionado a uma molcula

de monmero insaturado, gera uma espcie ativa, que por reaes sucessivas com

outras molculas do monmeros da origem cadeia polimrica. Essa fase de


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crescimento da polimerizao ocorre a uma velocidade muito grande. Finalmente ocorre

a terminao da polimerizao que consiste na interrupo do crescimento da cadeia e

pode ser por:

(a) Combinao bimolecular de cadeias em crescimento;

(b) Desproporcionamento, atravs de transferncia de tomos de hidrognio de uma

cadeia em crescimento para outra;

(c) Transferncia de cadeia, atravs da transferncia de tomos de hidrognio ou outro

elemento, proveniente do solvente, monmero, iniciador, polmero acabado ou de

outra molcula estranha cadeia em crescimento;

(d) Combinao de dois ou mais dos processos acima citados.

Se duas espcies diferentes de monmeros so utilizadas como materiais de

partida, pode ocorrer copolimerizao, com possibilidade de formao de uma grande

variedade, dependendo das propores dos monmeros no produto.

A polimerizao por condensao um tipo de polirreao que ocorre pela

eliminao de uma molcula menor e a formao de ligao entre dois monmeros, cada

um contendo dois grupos, de modo que a reao possa ocorrer repetidamente

produzindo uma macromolcula.

Nesse caso, como no existe diferena de reatividade em relao aos

monmeros dos grupos terminais da cadeia, em qualquer fase do seu crescimento, tem-

se uma evoluo uniforme, sem as etapas distintas que caracterizam as poliadies. Os

mesmos efeitos observados, quando da adio de um cido mineral, na velocidade de

substituio nucleoflica da hidroxila de um cido por um grupo alcxido, sero sentidos

na velocidade de formao de um polmero que envolva essa mesma reao

sucessivamente.

A funcionalidade dos monmeros (nmero de centros ativos) ser responsvel

pela existncia ou no de ramificaes nas cadeias polimricas, Assim, um glicol e um

dicido daro um polister essencialmente linear, enquanto que se o lcool for o glicerol,

que contm trs hidroxilas, tem-se um polmero necessariamente ramificado e,

provavelmente, com ligaoes cruzadas formando um retculo.


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2.3 Tcnicas de Polimerizao

O desenvolvimento das tcnicas de polimerizao impulsionado pela

necessidade de se obter polmeros de composio tima (isentos de impurezas) no

menor tempo. Industrialmente empregam-se quatro tcnicas de polimerizao: em

massa, em soluo, em emulso e em suspenso. As duas primeiras passam em sistema

homogneo e as duas ltimas em heterogneo. Existe ainda a tcnica de polimerizao

interfacial, porm ainda no foi empregada industrialmente.

2.3.1 Polimerizao em massa

grandemente aplicada em policondensaes industriais em que as reaes so

apenas moderadamente exotrmicas e o aumento da viscosidade do meio lento,

permitindo agitao, transferncia de calor e eliminao de bolhas. No caso de

monmeros Vinlicos, sua aplicao mais difcil, pois as reaes so fortemente

exotrmicas e a viscosidade aumenta muito logo no incio da reao, dificultando a

agitao e levando formao de pontos superaquecidos. Exceto na preparao de

placas moldadas, principalmente de poli(metacrilato de metila), esta tcnica pouco

usada para polmeros vinlicos. Sua grande desvantagem a pureza do polmero

acabado, j que o monmero atua como o prprio solvente da reao.

2.3.2 Polimerizao em soluo

Nesse caso usa-se um solvente para os monmeros, que poder ou no dissolver

tambm o polmero. A Homogeneizao de temperatura, obtida pela facilidade de

transferncia de calor, a principal vantagem dessa tcnica. O retardamento da reao

pelo solvente e a dificuldade de sua remoo do polmero, que pode provocar bolhas e

rachaduras nos artefatos acabados, so as principais limitaes. Essa tcnica pode ser

empregada tanto em policondensao como em poliadies.

2.3.3 Polimerizao em emulso

Nessa tcnica empregado um sabo para emulsificar os monmeros em um

no solvente, que geralmente a gua. Um iniciador hidrossolvel, como o persulfato


20

de potssio, responsvel pela formao de radicais livres, que completam a iniciao,

reagindo com molculas de monmeros que se encontram dispersas na fase aquosa:

Como a tendncia do emulsificante de formar micelas (de 1m a 1 de dimetro), cuja parte interna constituda pelas cadeias apolares das molculas de sabo,

esta ser a regio preferida pelas molculas do monmeros, tambm apolares.

Uma vez completada a iniciao, o radical migra para o interior das micelas,

havendo a a propagao. A polimerizao em emulso grandemente empregada para

poliadies, pois apresenta vantagens de fcil controle de temperatura, de conduzir a

elevadas e homogneas MMs e de rpida e alta converso com fcil agitao, por no

haver aumento de viscosidade. Tem como desvantagem a dificuldade de remoo

completa do emulsificante, o que restringe as aplicaes do material.

2.3.4 Polimerizao em suspenso

Tem tambm aplicao industrial, sendo o meio reacional constitudos de

monmeros, um iniciador neles solvel e gua. Agitao vigorosa faz com que se

formem gotculas do monmero (0,01-0,50 cm), onde ocorre a polimerizao. comum

o uso de estabilizadores de emulso, que podem ser eletrlitos, para aumentar a tenso

interfacial entre as fases. Ao final da reao, cessada a agitao, precipitam as prolas

do polmero. Esse mtodo empregado comercialmente na preparao do poliestireno,

poli(metracrilato de metila), poli(cloreto de vinila), poli(cloreto de vinilideno) e

poliacrilonitrila.

2.3.5 Polimerizao interfacial.

Ocorre quando a reao conduzida na interface de dois solventes, cada um

contendo um dos monmeros. Altas MMs podem ser obtidas usando-se essa tcnica, e o

polmero removido pelo estiramento lento e contnuo do filme que se forma entre as

duas camadas liquidas, ou ento por agitao, que produz gotculas dispersas, em cuja

superfcie ocorra a reao de polimerizao. A reao de uma diamina solvel em gua

com um cloreto de dicido na fase orgnica um exemplo tpico em que essa tcnica

pode ser aplicada.


21

3 APLICAES DE POLMEROS

3.1 INTRODUO

A princpio todos os polmeros so materiais isolantes, medida que o dopamos,

faamos com que este conduza impulsos eltricos. A utilidade de alguns polmeros

depende principalmente de suas propriedades eltricas, as quais os torna adequados para

isolamento eltrico, em capacitores dieltricos, ou radomes de microondas. Em algumas

aplicaes, tais como janelas ou na camada adesiva entre os vidros de janelas de veculos

(vidros de segurana), as propriedades pticas so importantes. Plsticos e elastmeros

usados como implantes cirrgicos em tecidos humanos devem ter comportamento

bioqumico apropriado (devem ser inertes ou possurem decomposio controlada, alm

de apresentarem ausncia de reaes de rejeio pelo corpo humano). Propriedades

trmicas podem ser de importncia predominante em polmeros que encontram

aplicao em isolao trmica.

3.2 APLICAO DE POLMEROS NATURAIS

A quantidade de polmeros naturais que existem na terra excede, de longe, os

milhes de toneladas de polmeros sintticos que o homem tem produzido na indstria

moderna.

O principal constituinte das paredes celulares de plantas e rvores a celulose,

um polmero contendo carbono, hidrognio e oxignio. Protenas, que so encontradas

em abundncia tanto na vida animal como na vegetal, so polmeros produzidas pela

condensao de aminocidos. Alm desses, h polmeros naturais no to abundantes, por exemplo a borracha, os quais so tambm muito importantes.

Protenas: Protenas so polipeptdios que tem uma ordem definida em relao aos

grupos aminocidos que formam o polmero. A natureza dos radicais R (e a ordem em

que esto dispostos) determina as propriedades da protenas (Albumina, casena,

colgeno, globulina,seda)


22

NH

O

R R1

O

NHR2

Elastmero: Apresentam capacidade de estiramento extremamente elevada, sofrendo

deformao elstica completa e reversvel; tm tendncia muito baixa cristalizao. A

borracha natural um polmero do isopreno (borracha natural, guta percha); sua

aplicao industrial est na fabricao de materiais hospitalares, pneumticas e artigos

para recreao (bolas).

CH2CH2

CH3 A borracha sinttica Buna um polmero do eritreno, sua aplicao industrial

est na fabricao de pneumticas

CH2 C C CH2H H

1,3 butadieno

A borracha sinttica neopreno um polmero do cloropreno, sua aplicao

industrial est na fabricao de gaxetas, amortecedores, objetos utilizados no mar

(vestimentas, cobertura de cabos submarinos) e adesivos.

CH2 C C CH2Cl H

cloropreno

3.2.1 POLMEROS VERDES: Utilizao de Amido na Produo de Plstico Biodegradvel

Com o advento da populao brasileira estar concentrando nos grandes centros,

tendo uma margem de 80%. Este aglomerado de pessoas significa um maior consumo

de produtos industrializados de todas as espcies e uma maior utilizao de plsticos

como, sacolas de supermercado, sacolas de feiras, embalagens de Farmcia, etc. Estes

so plsticos conhecidos como Commodities. Em conseqncia evidncia uma maior

poluio ao descarte destes materiais polimricos.


23

Atualmente, uma variedade de estudos relacionados ao descarte de slidos sobre

o meio ambiente vem sendo realizado. Os plsticos obtidos de materiais polimricos

sintticos (derivados de petrleo) so inerentemente muito resistentes ao ataque da

natureza. O maior grupo de polmeros utilizados em embalagens e materiais desta

natureza, so as poliolefinas, que devido a sua resistncia a peroxidao, gua e

microorganismos, sendo durveis durante o uso.

A presente gerao de polmero para embalagens de mercadorias (comerciais)

no so biodegradveis cujo uma escala realista de tempo, devido a presena de

antioxidantes e isto tem sido intensivamente pesquisado por Indstrias e Universidades

para desenvolver materiais polimricos que satisfaam as propriedades requeridas, mas

que retornem ao Ciclo Biolgico depois do uso.

A aproximao entre a Universidade e Empresa, desenvolvendo um trabalho

conjunto na rea de Cincia e Tecnologia de polmeros, dar uma nova perspectiva ao

segmento, abrindo caminhos para a atuao no novo milnio.

A incorporao de amido em plsticos de commodities tem aumentado o

interesse mundial para a obteno de materiais biodegradveis. O amido um dos

biopolmeros mais abundantes e totalmente biodegradvel, decompondo-se a dixido de

carbono e gua. Ele est disponvel em grandes quantidades a partir de diversas fontes

renovveis. A boa biodegradabilidade do amido pode tambm levar a novas aplicaes

especiais, tais como em matriz para a liberao controlada de drogas e pesticidas.

Entretanto, o seu uso industrial, principalmente como embalagem, apresenta algumas

vantagens como a perda de suas propriedades com o tempo, porque suas propriedades

so altamente dependentes do teor de umidade presente nesses termoplsticos. Veja

fluxograma 1.

O amido composto principalmente de duas macromolculas distintas, a

amilose e a amilopectina (Figura 5), ambas contendo unidades de -D-(glicose). A amilose um polmero linear ou ligeiramente ramificado, de massa molecular na faixa de

105 a 106 g/mol, unidas por ligaes do tipo -D-(14). A amilopectina tambm contm ligaes do tipo -D-(14), mas possui ligaes glicosdicas do tipo -D-(16) nos pontos de ramificao. Os grnulos de amido de diferentes fontes diferem entre si no teor de gua e na razo amilose/amilopectina. O teor de amilose na maioria

dos grnulos de amido est na faixa de 20 a 30%. Em algumas espcies obtidas atravs

de mutaes genticas esses teores podem ser alterados. Na amilomaize, o teor de


24

Amilose est na faixa de 50 a 80% e na waxymaize o teor de Amilose pode ser at menor

que 1%. Essas diferenas influenciam as propriedades fsicas e de processamento dos

grnulos desses amidos, bem como as propriedades mecnicas dos filmes obtidos a

partir desses grnulos.

Para a obteno de um termoplstico base de amido por tcnicas de

processamento convencionais, tais como extruso (Figura 6) e injeo, necessrio

destruir o grnulo e sua natureza semicristalina. A estabilidade, transformao e

propriedades fsicas dos materiais base de amido dependem da natureza das zonas

amorfa e cristalina presentes na estrutura do grnulo. A transformao do amido

granular em um termoplstico influenciada pelas condies de processamento tais

como temperatura, teor e tipo de plastificante e fontes do amido utilizado. gua e

glicerol so os plastificantes mais geralmente utilizados para obteno do termoplstico

base de amido (gua e DMSO tambm). A influncia desses plastificantes no

rompimento dos grnulos de amido tem-se mostrado de grande interesse para a

determinao das condies do seu processamento. Os amidos termoplsticos so

bastante sensveis gua e ao envelhecimento. As cadeias mveis do amido podem

sofrer retrogradao e/ou cristalizao, levando a mudanas indesejveis nas suas

propriedades termomecnicas. A estrutura do amido determina as propriedades desses

materiais tais como estabilidade, biodegradabilidade, textura propriedades mecnicas e

trmicas. Produtos de amido termoplstico tm sido desenvolvidos baseados apenas em

amido e aditivos naturais. A escolha da fonte de amido um fator. Poucos estudos

foram feitos sobre as propriedades de termoplsticos obtidos a partir de Amilose e de

amilopectina.

O desperdcio de frutas no Brasil bastante acentuado superando a produo

total de muitos pases da Amrica Latina. A deteriorao das frutas in natura deve-se

principalmente ao seu alto teor de umidade ( em torno de 75%) que, na temperatura

ambiente, acarreta altas taxas de respirao , sendo tambm propcia para o

desenvolvimento de fungos e ao ataque de insetos.

Em resumo, a preocupao em gerar novos materiais que substituam os atuais

plsticos com propriedades fsicas semelhantes e sejam biodegradveis de grande

interesse no s nacional como mundial. O desenvolvimento destes materiais pode gerar

uma nova perspectiva de produo no setor de plsticos e seus derivados a usos em

sacolas plsticas e materiais descartveis. Incentivando uma nova ateno das


25

Universidades, Institutos e Centros de Pesquisas em investigar novos caminhos para a

produo de plsticos biodegradveis.

O

OH

HH

OHOH

H OH

H

OHO

OH

HH

OH

H OH

H

OHO

OHH

HH

OH

H OH

H

OH

n

OH

H

HOHOHH

OH

H

OH

O

OH

HH

OHOH

H OH

H

OHO

OH

HH

OH

H OH

H

OO

OHH

HH

OH

H OH

H

OH

n

Figura 5: A amilose um polmero linear ou ligeiramente ramificado, de massa molecular na faixa de 105 a 106 g/mol, unidas por ligaes do tipo -D-(14). A amilopectina tambm contm ligaes do tipo -D-(14), mas possui ligaes glicosdicas do tipo -D-(16) nos pontos de ramificao


26

Figura 6: Extrusora, instrumento utilizado para a quebra dos grnulos de amidos e transformao deste em termopltico.

AMIDO

O por qu do amido ser biodegradvel

Abundncia Natural

Aplicaes

Indstrias farmacuticas

Indstrias Alimentcias

Indstrias Plsticos

Cpsulas de frmacosband aid

Edible Filmes

Pes, macarro e biscoitos

Em cosmtico, substituio do talco

Packing and FoamsCommodities

Filter

Fonte de Alimento para microorganismos

Alta Absoro de umidade

Despolimerizao com a Luz

Abudante em razes e sementes

Fluxograma 1: Aplicaes do amido

3.2.2 Utilizao da Celulose

A celulose a substncia que constitui as fibras de sustentao dos vegetais.

encontrada em todos os vegetais, constituindo membrana de suas clulas. Tendo a

frmula (C6H10O5)n. encontrada em forma bastante pura no algodo, no linho, no

rami, na paina, na juta, na caro, etc. Justamente com outras matrias primas,

principalmente a lignina, constitui a madeira. A celulose possui ligao -(14) D-Glucose, diferentemente do amido que possui -(14) D-Glucose e -(16) D-Glucose. A celulose constituda por longas cadeias filiformes de molculas de -D-glucose, que se ligam sucessivamente por ligaes glicosdica-alcolicas:


27

C C O

CCCOOH

HH

H

H

HOHO

CH2OHC C O

CCCOHOH

HH

H

H

OHO

CH2OH

C C O

CCCOHOH

HH

H

H

OHO

CH2OH

R

Rcelulose

Figura 7: Estrutura da celulose

Duas molculas de -D-glucose ligadas dessa maneira constituem a celobiose. Pode-se, pois, dizer tambm que a celulose formada de celobioses.

A frmula da celulose (C6H10O5)n. O valor de n tem sido determinado por

diversos mtodos e os valores encontrados variam de 100 a 800, o que faz a sua massa

molecular ficar compreendida entre 16000 e 130000

Propriedades da Celulose

A celulose uma substncia branca, de aspecto fibroso, insolvel na gua e nos

solventes orgnicos. Dissolve-se, porm, formando disperso coloidal, no reagente de

Schuleitzer. Esse reagente uma soluo amoniacal de hidrxido de cobre II, na qual

existe o complexo [C4(NH3)4](OH)2, denominado hidrxido de tetramin cobre II. Ao

acidular a soluo, com o que se destri o complexo, precipita-se a celulose.

A celulose pode ser hidrolisada, pela ao de cidos minerais, desdobrando-se

em glucose. Baseando-se nessa reao, h um processo industrial de fabricao de

glucose, a partir da madeira rica em celulose. A glucose assim obtida chamada de

acar de madeira. Quando se trata rapidamente a celulose por cido sulfrico

concentrado e logo a seguir ela lavada com gua, suas fibras se tornam translcidas e

perdem a propriedade de absorver gua. Aplicando-se esse tratamento a folhas de papel

de filtro (celulose), obtm-se o chamado papel pergaminho ou pergaminho vegetal.

Obteno da Celulose

A celulose obtida industrialmente a partir da madeira. Esta tratada com

bissulfito de clcio [Ca(HSO3)2] para destruir a lignina, resultando a celulose mais ou

menos pura.


28

Em forma pura obtida a partir do algodo, pelo tratamento com lcalis

diludos, hipoclorito se sdio e solventes orgnicos.

Empregos da Celulose

A celulose empregada na fabricao de papel, de tecidos e como matria-prima

na fabricao da seda artificial; de explosivos, de coldio, de celulide, etc.

Reaes da Celulose

As ligaes de glicsidio de celulose so destrudos por ao dos cidos, dando

cada molcula do polmero numerosas molculas de glucose D(+). Consideremos

brevemente as reaes da celulose, em que a cadeia fica essencialmente intacta. Cada

unidade de glucose, na celulose, contm trs grupos -OH (Hidroxila) livres; nestas

posies que se d reao.

Estas reaes da celulose, levados a cabo para modificar as propriedades de um

polmero, j pronto, barato e facilmente acessvel, tem excepcionalmente importncia

industrial.

Nitrato de Celulose

Como lcool que , a celulose forma steres. Por tratamento com uma mistura

dos cidos ntrico e sulfrico a celulose transforma-se em nitrato de celulose. As

propriedades e usos do produto dependem da extenso da nitrao.

O algodo plvora, utilizado na preparao da plvora sem fumo, a celulose

quase completamente nitrada e chama-se, frequentemente, trinitrato de celulose (trs

grupos nitrato por unidade de glucose).

A piroxilina uma celulose menos altamente nitrada que contm entre dois e

trs grupos nitrato por unidade de glucose. Utiliza-se na manufatura de plsticos, como

o celulide e o coldio, de filmes fotogrficos e em lacas. Tem a desvantagem de ser

inflamvel e de formar, na combusto, xidos de nitrognio altamente txicos.


29

Acetato de Celulose

Em presena de anidrido actico, cido actico e um pouco de cido sulfrico, a

celulose transforma-se no triacetato de celulose. Ao removerem-se alguns grupos de

acetato, por hidrlise parcial, degradam-se as cadeias para fragmentos mais pequenos (de

200-300 unidades cada), e obtm-se o acetato de celulose (aproximadamente um

diacetato) de extraordinria importncia industrial.

O acetato de celulose menos susceptvel de combusto do que o nitrato de

celulose e substituiu-o em muitas aplicaes, como, por exemplo, em filmes fotogrficos

de segurana. Ao fazer-se a extrao de uma soluo de acetato de celulose em acetona,

atravs dos orifcios finos de uma fieira, o solvente evapora-se e obtm-se filamentos

slidos, utilizados na fabricao de malhas e tecidos na indstria txtil.

Raiona Celofane

Por tratamento dos lcoois com sulfeto de carbono e soluo aquosas de

hidrxido de sdio, obtm-se compostos conhecidos por xantatos.

RONa + S = C = S RO C SNa OH + CS2 S H+

Xantato

A celulose apresenta anloga reao e d origem a xantato de celulose, o qual se

dissolve em soluo de lcalis, com formao de uma soluo coloidal viscosa,

conhecida por viscose. Por extruso da viscose atravs de fieiras num banho cido,

regenera-se a celulose sob forma de filamentos finos com os quais se preparam os fio da

raiona. Embora haja outros processos para a fabricao da raiona, o da viscose o mais

utilizado nos EUA.

Se fizer a extruso da viscose atravs de uma fina ranheira, regenera-se a celulose

sob a forma de pelculas finssimas, as quais, plastificadas com glicerol, se utilizam no

revestimento protetor de embalagens (celofane).

Embora a raiona e o celofane se designem frequentemente celulose

regenerada, so constitudos por cadeias muito mais curtas que as da celulose original,

em virtude da degradao operada pelo tratamento solubilizado com lcali.


30

steres de Celulose

Para alquilar a celulose recorre-se, na indstria, ao os cloretos de alquilo (mais

baratos que os sulfatos) em presena de lcali. Nestas reaes d-se, inevitavelmente,

considervel degradao das longas cadeias da celulose.

Os steres metlicos, etlicos e benzlicos da celulose tem grande importncia nas

indstrias txtil, de filmes e de plsticos.

3.2.3 Aplicaes de Polmero Natural no Tratamento de guas: Baba do Quiabo

A gua captada de rios e mananciais, podem conter uma grande diversidade de

impurezas, como substncias hmicas, partculas coloidais e microorganismos. Estas

impurezas normalmente apresentam carga superficial negativa, devido ao contnuo

choque destas, sendo que a repulso eletrosttica entre estas cargas seja acentuada

fazendo com que estas no se aproximem, no acontecendo a agregao, permanecendo

as mesmas no meio. De uma maneira geral, quanto maior for a diversidade de matrias

primas oriundas da fonte de captao maior ser a possibilidade da ocorrncia de

choques na composio da gua a ser tratada.

No tratamento de lquido importante considerar que lidamos com materiais

suspensos e a qumica da suspenso a chave do processo de separao lquido-slido.

Para um melhor entendimento do mecanismo de realizao de tal separao, devemos

entender os tipos de foras que atuam sobre as partculas suspensas. H basicamente

quatro foras envolvidas: Gravidade, Van der Waals, Movimento Browniano e a

Repulso Eletrosttica. A fora da gravidade que atua no sentido de sedimentar a

partcula suspensa.

As foras de Van der Waals podem ser definidas como fracas foras de atrao

entre as partculas suspensas enquanto que o Movimento Browniano confere um

contnuo deslocamento das partculas coloidais suspensas causando coliso entre as

partculas e molculas no meio lquido. A repulso eletrosttica, funo do potencial

Zeta, a fora que atua nas partculas de mesma carga eltrica, mantendo-se separadas.

O potencial Zeta a medida da repulso eletrosttica entre as partculas e significa a

diferena de carga entre a camada relativamente carregada e a soluo neutra, conforme

mostrado na Figura 8.


31

+- +- +- +- +- +- +- +- +- +- - +- +- +- +- +- +-

+- +- +- +- - +- - +- +- +- +- +- +- +- +- +- - +- - +- +- +- +- +- +- +- +- +- - +- + - + +- +- +- +-

+- +- +- - +- +- - + - + +- +- +- +- +- +- +- +- +- + - +-

Potencial ZETA

Potencial de NERST

Potencial Eltrico ao redor da partcula

+- +- +- +- + - +-

Plano de cizalhamento

Repulso eletrosttica Figura 8: Esquema de partcula carregada

Considerando os fatos citados que acarretam a turbidez, o emprego de

coagulantes adequados a remoo destes materiais orgnicos e inorgnicos, favorece a

desestabilizao qumica dessas partculas. O emprego singular do Sulfato de Alumnio,

no conduz formao de flocos de dimenses considerveis, o que no permite assim

a sua remoo imediata por sedimentao,

O Quiabo, diferente dos polmeros sintticos que possuem stios ionizveis

(positivos ou negativos) ao longo da cadeia, no apresenta esta propriedade, o que os

fazem atuar como coagulante. O Quiabo possui em sua estrutura uma grande

quantidade de H e OH disponveis ao longo de cada piranose, o que favorece sua ao

sobre as partculas instveis no meio.

Desenvolvimento

Aps a desidratao natural do Albemoschus esculentus, (2 semanas), pulverizado

em partculas com teor 10% passado a uma peneira de 125 mesh com intuito de obter

um material bem fino. Nos ensaios do polmero natural, utiliza-se sulfato de alumnio,

como coagulante, e auxiliar de floculao o Albemoschus esculentus (Quiabo). A gua

utilizada nos ensaios de coagulao-floculao-sedimentao pode ser oriunda de

qualquer rio ou manacial, neste caso a gua utilizada foi de rio, tendo como turbidez

inicial 25 u.t. O primeiro ensaio realizado foi de adquirir a dosagem tima do coagulante

primrio [Al2(SO4)3], onde foi adicionado diferentes dosagens na gua com rotao do

reator mantida a 100 rpm. Depois medida a dosagem tima do sulfato, preparou-se a

soluo do auxiliar de floculao AE, o qual teve uma dosagem variada de 0,4 mg/L a


32

2,0 mg/L, aps 5 minutos de coagulao do floculador primrio, adicionou-se o

polmero natural deixado a rotao em 45 rpm. Os ensaios de coagulao-floculao-

sedimentao foram realizado num tempo de 15 minutos de durao.

O trabalho pode ser executado utilizando-se aparelho de Ressonncia Magntica

Nuclear 1H e 13C para caracterizao e equipamento de floculao com reatores estticos

Jar Test. Todos ensaios com as amostras dos efluentes foram realizados no

laboratrio em equipamentos de coagulao, floculao e sedimentao (Jar Test),

constitudo de seis reatores estticos, com 6 frascos em acrlico de 2 litros cada, que

dispe de um agitador magntico para cada reator e dispositivo que permite a coleta

simultnea das amostras em tempos diferentes e com a possibilidade de vrias a altura

de coleta do sobrenadante ( a partir do nvel de gua do reator). Veja o esquema do Jar

Test (Figura 9).

Al2(SO4)3 AE + Al2(SO4)Al2(SO4)3 AE + Al2(SO4) AE + Al2(SO4) AE + Al2(SO4) AE + Al2(SO4)

Figura 9: Equipamento de Jar Test constitudo de seis reatores estticos, com 6 frascos em acrlico de 2 litros cada, que dispe de um agitador magntico para cada reator e dispositivo que permite a coleta simultnea das amostras em tempos diferentes e com a possibilidade de variar a altura de coleta do sobrenadante a partir do nvel de gua do reator.

Performance do Polmero Natural

Como mostrado na Figura 10, as primeiras dosagens h uma baixa reduo da

turbidez, j na dosagem de 32 mg/L de Al2(SO4)3 h um trabalho de 90,8% de remoo

de turbidez, ao mais h uma perda de Al2(SO4)3 no sendo econmico para a estao de

tratamento de gua e favorecendo uma maior poluio do ambiente. Com a aplicao do

polmero natural AE, devido as suas propriedades estruturais, promove uma maior

adsoro (exemplo Figura 11) das partculas coloidais a partir do ponto de dosagem

tima [Al2(SO4)], o que vem a ter uma considervel dimenso do flculo, favorecendo

assim, uma veloz sedimentao das partculas coloidais. Veja Figuras 12 e 13. A ao do

polmero natural no tempo de 2 minutos teve um maior efeito em relao ao sulfato de

alumnio, o que salientou-se de forma floculante entre os colides, devido a cadeia


33

polimrica no solubilizar em gua e no possuir carga eltrica, neste tempo o AE teve

uma remoo de turbidez de 88% e o sulfato de 64%. O intervalo tempo entre 6 a 10

minutos foi caracterizado como a dosagem tima, onde o AE tem a sua total ao sobre

os colides. Tendo uma remoo de 91,2% de turbidez.

15 20 25 30 35 40 45 500

3

6

9

12

15

Turb

idez

(U.T

.)

Dosagem tima de Al2 (SO4)3(mg/L)

a)Ideal b)Perda de Al2(SO4)3

Figura 10: Dosagem tima Sulfato de Alumnio, a adio do Sulfato de Alumnio no associado com auxiliar de coagulao, no conduz formao de flocos de dimenses considerveis, o que no permite assim a sua remoo imediata por sedimentao. Neste grfico temos duas situaes: a) que indica a ao ideal do sulfato de alumnio e b) que indica a perda de sulfato quando passa da dosagem tima.

+

Polmero

PartculaPartcula instvel

Partculas instveis

Floculao

Formao flocos

a)

b)

Figura 11: a) ao do polmero natural na partcula de impureza, b) Formao de Flocos a partir da agregao das partculas instveis


34

0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,22,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

5,5

6,0

6,5

Turb

idez

(ut)

Dosagem AE mg/L

Figura 12: Dosagem tima do Polmero natural

2 4 6 8 10

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Quiabo(2mg/L) Sulfato(32mg/L)

Turb

idez

(u.t.

)

Tempo de coagulao

Figura 13: Dosagem tima do Polmero natural. Devido as suas propriedades estruturais a aplicao do AE proporciona uma maior adsoro das partculas instveis a partir do ponto de dosagem tima [Al2(SO4)].


35

CONCLUSO

A caracterizao inicial a estrutura qumica do quiabo mostrou que este

constitudo de substncias diferentes como: mono, di e polissacardeos e ster ou amida

de cadeia longa. Com adio do quiabo a gua houve reduo significante no teor de

turbidez nos primeiros instantes, mas no prximo a dosagem tima na velocidade de

sedimentao, isso devido a baixa turbidez inicial da gua, 25 u.t. que indica este atuar-se

melhor se a turbidez for aproximadamente 80 u.t.. O tratamento de gua com auxiliar de

floculao quiabo foi muito importante podendo diminuir as perdas com o Sulfato de

Alumnio, evitando a contaminao dos recursos hdricos, por ser um material

biodegradvel e a forte clorao preconizada na norma brasileira 592.

3.3 APLICAO POLMEROS SINTTICO

Apresentam capacidade de estiramento bastante inferior dois elastmeros,

possuindo alguma elasticidade reversvel e sofrendo pequeno deformao permanente;

tm moderada tendncia cristalizao.

O plstico polietileno um polmero do etileno, sua aplicao industrial est na

fabricao de chaveiros, sacos, fitas para lacre de embalagens, frascos e filmes para

embalagens. CH2 CH2

etileno

O plstico polipropileno um polmero do propileno, sua aplicao industrial

est na fabricao de carcaas de eletrodomsticos, tubos para cargas de canetas

esferogrficas, seringas descartveis, sacarias, brinquedos e para-choques.

CH2

CH3

H

propileno

O plstico polipropileno um polmero do propileno, sua aplicao industrial est na

fabricao de carcaas de eletrodomsticos, tubos para cargas de canetas esferogrficas,

seringas descartveis, sacarias, brinquedos e para-choques. Polmeros de transformao

(borracha clorada, borracha ciclizada, celulose regenerada, steres e teres de celulose);


36

Polmeros de sntese ( maioria dos elastmeros, plastmeros, resinas diversas e fibras

txteis atualmente utilizados,obtidos a partir de produtos carboqumicos, petroqumicos

ou xiloqumicos.

3.3.1 Solubilidade de polmeros:

Vrios fatores influem na solubilidade de um polmero, entre os quais o grau de

cristalinidade de um polmero e o peso molecular do polmero. Em vista disso, vamos

ter variaes de amostra para amostra.

Apesar disso, o conhecimento da solubilidade tem um papel importante na

caracterizao dos polmeros. Por exemplo, na determinao do peso molecular de um

polmero, pelo mtodo viscosimtrico, o solvente dever ser conhecido. Tambm certos

polmeros s podem ser fabricados a partir de suas solues.

Os polmeros de ligaes cruzadas em geral no apresentam um comportamento

normal no que tange solubilidade, podendo inchar na presena de certos solventes.

Abaixo temos uma tabela que d de um modo geral a solubilidade de alguns polmeros.

Polmeros Solventes Polisulfonamidas (tendo NH-) Poliamidas

Solventes cidos, cido frmico, m. cresol, solventes bsicos; soluo 10% de hidrxido de sdio, dimetil formamida

Poliuretanas Solventes clorados; cloreto de metileno, clorofrmio, misturas de cloreto de metileno ou clorofrmio com metanol a 10-20% em peso.

Polisteres Solventes clorados; tricloroetano, diclorobenzeno; poliuretanas Polmeros vinlicos Cetonas, hidrocarbonetos aromticos, teres cclicos, solventes

clorados. Poli(vinil lcool) gua Poli(cloreto de vnila) Tetrahidrofurano, dioxano. Poli(acetato de vinila) Acetona, metil etil cetona Poliestireno Xileno, acetato de butila, tetracloreto de carbono steres poliacrlicos e metacrlicos

Metil etil cetona, tetrahidrofurano

Poliacrilonitrila Dimetilformamida Epoxi Benzeno, dioxano, dicloroetileno Condensados uria formaldeido gua, butanol, tolueno. Condensados fenol-formaldeido lcool, acetona. Alqudicas (tipo cido ftlico, glicerol)

Acetona, metil etilcetona, cido actico, tolueno.


37

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38

4 NANOCOMPSITOS

4.1 NANOCOMPSITOS

Nanocompsitos so relativamente uma nova classe de materiais os quais tem

dimenses de fases muito finas, tipicamente no limite de 1-100 nm. Trabalhos

experimentais sobre estes novos materiais tem apresentado em geral que virtualmente

todos tipos de classes de nanocompsitos conduzem a novas e aperfeioadas

propriedades quando comparada com os seus micro e macrocompsitos

(complementos-intercalados). Temos vrios exemplos como: a intercalao de

polmeros por fuso, que tem sido apresentado a ser mais uma eficiente e circunstncial

alternativa a processos de intercalao por sntese de nanofase polmeros-silicatos

hbridos. Esta nova classe de nanocompsitos apresentam, a diminuio do coeficiente

de expanso trmica, aumento da resistncia ao inchamento (swelling) e aumenta a

condutividade inica. A melhoria de propriedades suposta devido a estrutura

nanoescalar do compsito e o sinergismo entre o polmero e o silicato.

A obteno e caracterizao de nanocompsitos, atravs da intercalao de

polmeros em argilas tm recebido ateno especial nas ltimas dcadas devido s

diversas aplicabilidades, como dissipadores de carga eletrosttica, protetores de radiao

eletromagntica entre outras importantes aplicaes nas reas de eletro-eletrnica. H

vrias propriedades de interesse que podem ser obtidas atravs desta interao.

Dependendo sobre a natureza qumica precisa do ction, uma variedade de polmeros,

ambos polar e no-polar , podem ser intercalados entre as regies de intercamadas.

O nvel da mobilidade nestes sistemas tem importantes implicaes a dinmicas

de polmeros e difuso em ambientes confinados e a superfcies e interfaces. A

diversidade de instrumentao analtica tem sido cada vez mais ampliadas e

conseqentemente as tcnicas de anlises tambm, devido a necessidade de maior

compreenso dos resultados da sntese de materiais como: micorestruturas,

compatibilidade, intercalao, etc. As tradicionais anlises utilizadas em nanocompsitos

de polmeros e argilas , so: DSC, DMTA, EPR, SEM, RAIO-X e NMR. Todas estes

com vantagens e disvantagens.

As argilas do grupo das esmectitas apresentam uma fantstica combinao de

propriedades de troca inica, intercalao e swelling que as outras argilas incompatveis.

Em particular, a intercalao de polmeros no espao entre as camadas de silicato tem


39

sido empregada no momento de modo a melhorar as caractersticas mecnicas ou

condutoras inicas dos polmeros intercalados. Neste caso, um significante aumento no

espao interlaminar observado, indicando que o polmero est incorporado no interior

das galerias e que uma nova classe de materiais produzida. A denominao descritiva

dada a estes novos materiais, nanocompostos, evidncia a arquitetura no usual de

materiais de fase nica que incorporam elementos estruturais to diversos como as

cadeias polimricas e as redes bidimensionais de silicatos (Figura 15).

Figura 15: Estruturas idealizadas com as respectivas dimenses a) das argilas do tipo 2:1, b) do PEO, c) e d) dos respectivos compostos intercalados argila/PEO, com camadas simples e dupla de polmero.

4.2 ELETRLITOS POLIMRICOS

A necessidade de usar os condutores inicos (eletrlitos) slidos foi constatada

quando procurou-se otimizar as propriedades dos dispositivos eletroqumicos como:

baterias, sensores e janelas eletrocrmicas. Entretanto, no passado relativamente recente

a grande maioria desses condutores inicos slidos eram constitudos por certas

cermicas ou cristais inicos. Esses materiais so intermedirios entre os slidos


40

cristalinos ordinrios, que apresentam estrutura tridimensional regular com os tomos

ou ons mveis e os eletrlitos lquidos, que no tm estrutura ordenada mas os ons so

mveis. A conduo ocorre pelo salto dos ons de uma posio vacante a outra. A

inconvenincia desses materiais que a condutividade inica apresenta valores

considerveis somente em temperaturas elevadas.

por esta razo que Wright e Fenton abriram uma nova alternativa ao mostrar

que certos sistemas polimricos slidos dopados com sais de metais alcalinos

apresentam boa condutividade inica [1]. Os eletrlitos polimricos slidos so

formados pela complexao de polmeros que possuem hetero-tomos em sua cadeia

com sais de metais alcalinos. O sal alcalino utilizado como dopante, por exemplo,

LiClO4, NaLiBF4 e LiCF3SO3 fica parcialmente dissociado na matriz polimrica [2]. O

processo de solvatao facilitado pela presena do hetero-tomo presente no

segmento molecular, onde h um excesso de carga negativa. A origem da condutividade

inica deve-se ao movimento contnuo dos ons pelas regies amorfas do polmero [3,4]

e, principalmente, ao longo das cadeias [5]. Desta forma, o pr-requisito para que haja

mobilidade dos segmentos moleculares e condutividade inica, o eletrlito se

encontrar acima de sua temperatura de transio vtrea (Tg).

Recentemente, Gadjourova et al [6] propuseram que a condutividade inica na

fase cristalina de complexos cristalinos polmero-sal, que se formam em alguns casos

para altos teores de dopante, pode ser maior que na fase amorfa, e que o processo de

transporte nas regies cristalinas controlado exclusivamente pelos ctions.

Vrios estudos foram efetuados para otimizar as caractersticas dos polmeros

condutores inicos slidos tradicionais, cujo exemplo mais importante o poli(xido

etileno) (PEO) dopado com sais de ltio [2,7,8]. Como o PEO apresenta um alto teor de

fase cristalina at 60C [2], visou-se inicialmente a supresso da cristalinidade atravs da

utilizao de compostos de intercalao, de blendas e aditivos [2].

Os compostos condutores inicos estudados neste trabalho (Ormoltas)

correspondem uma classe moderna de materiais que resultaram da evoluo de

polmeros condutores inicos tradicionais como o polietileno glicol (PEG) [9-12]. O

objetivo era, atravs da incorporao em uma escala nanomtrica de fase inorgnica

(siloxano) no polmero, melhorar no somente a condutividade inica do eletrlito

atravs da diminuio da possibilidade de cristalizao da fase polimrica, mas tambm

as caractersticas mecnicas e a transparncia do composto resultante.


41

1.2 Ormolitas

Os Ormolitas so produzidas pelo processo sol-gel temperatura ambiente

[9,10]. A estrutura da fase inorgnica (siloxano) pode ser polimrica, onde os silicatos

so ligados em cadeia, ou na forma de aglomerados nanomtricos denominados clusters

[9, 13].

1.2.1 Tipos de Ormolitas

Os polmeros utilizados, compostos contendo Polietileno Glicol (PEG) podem

ter suas extremidades ligadas fisica ou quimicamente fase inorgnica [9,10]. A

natureza dessas interfaces utilizada como critrio para classificar as Ormolitas em duas

classes distintas: Tipo I, na qual a interao entre as fases orgnicas e inorgnicas ocorre

atravs de foras fsicas (ligaes de hidrognio e foras de van der Walls) e Tipo II,

na qual as fases orgnicas e inorgnicas esto unidas por ligaes qumicas covalentes.

Estudos anteriores [9-12] mostraram que, enquanto a condutividade inica

temperatura ambiente dos hbridos Siloxano-PEG do Tipo I da ordem de ~10-4

S/cm, para os hbrids do Tipo II ela da ordem de ~10-6 S/cm (devido menor

mobilidade das cadeias de PEG ligadas covalentemente com os aglomerados.

Neste trabalho adotaremos a seguinte nomenclatura para as Ormoltas: [X]n[Y]-

Z, onde [X] a massa percentual do polmero, [Y]= [O]/[Li] a razo molar entre os

tomos de oxignio da cadeia polimrica e os tomos de ltio, n o grau de

polimerizao e Z indica o Tipo de hbrido (I ou II). Deste modo, as Ormolitas podem

ser preparadas em diferentes sries, mudando alternativamente os parmetros [X], n,

[Y] e Z.

1.2.2 Preparao das Ormolitas

A sntese das Ormolitas do Tipo I envolve duas etapas: a primeira consiste na

hdrlise do Tetraetoxisilano (TEOS) em pH cido (pH ~ 2,5) sob ultra-som e depois

adiciona-se o PEG. Por ltimo, adiciona-se o LiClO4. Aps dissoluo durante 5 min

em ultrasom, adiciona-se um catalisador bsico (NH4OH) para aumentar o pH do sol e


42

induzir a gelatinizao do material. Finalmente, obte-se um monlito slido transparente

[10-12] que passa por um processo de secagem a 80 oC durante 24h.

A natureza bsica do catalisador utilizado na segunda etapa da sintese afeta a

estrutura e o grau de condensao da fase inorgnica. O uso de catalisador neutro

(NH4F) ou bsico (NH4OH) leva a formao de agregados de siloxano compactos e

bem policondensados[14,15]. Estes parmetros de preparao influenciam

decisivamente nas propriedades mecnicas para das Ormolitas do Tipo I. Veja abaixo os

clusters de slica para a Ormolita Tipo I (Figura 1.1).

Figura 16: 16a) a Ormolita Tipo I apresentando grupos de silicatos distinguveis por

RMN (Q1, Q2, e Q3), 16b) a Ormolita Tipo I apresentando grupos de silicatos

distinguveis por RMN (Q1 e Q2) [16].

A preparao das Ormolitas do Tipo II consiste na mistura, sob refluxo a 80 oC

durante 24h, do alcxido de silcio modificado 3-Isocianatopropiltetraetoxisilano

(isoTREOS) e do PEG modificado O,O-bis (2-aminopropil) poli(etilene glicol) na

presena do solvente tetrahidrofurano (THF).

Aps reao, obtmse o precursor hbrido (OEt)2-Si-NH-CO-NH-(CH2)3-

(PEO)-(CH2)3- NH-CO-NH-Si-(Oet)2 apresentando ligao qumica entre os

componentes orgnico e inorgnico, o que confere ao material uma estabilidade qumica

elevada.

O precursor hbrido obtido ento hidrolisado em pH neutro (catalisador

NH4F) na presena do solvente etanol. Adiciona-se as quantidades desejadas de LiClO4

e aps algumas horas um gel mido obtido. O gel mido passa por um processo de

secagem a 80 oC durante 24 h e obtm-se um monolto transparente e flexvel. Veja

abaixo os clusters de slica para a Ormolita Tipo II (Figura 1.2).


43

Figura 1.2: clusters de siloxano das Ormolitas

de Tipo II.


44

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46

5 CARACTERIZAO DE POLMEROS

Calorimetria diferencial de varredura - DSC

Termogravimetria - TGA

TRMICA ESPECTROMTRICA

Ressonncia Magntica Nuclear - RMN

Infravermelho - IR

Raio - x

PROPRIEDADE DE TRAO

Resistncia Trao

Mdulo de elasticidade

Alongamento

PROPRIEDADES ELTRICAS

Condutividade

Capacitncia

Resistividade

Car ac t er iza o d e Po l mer o s

5.1 TCNICAS E APLICAES

5.2 CROMATOGRAFIA DE PERMEAO EM GEL - GPC

A tcnica de Cromatografia de Permeao em Gel e extremamente poderosa

para fracionamento de um polmero e sua distribuio de massa molecular. Em essncia

a tcnica consiste na separao molecular com base no tamanho efetivo das molculas

em soluo, conseguida atravs da injeo de uma soluo de polmero numa corrente

continua de solvente que passa atravs de colunas com perolas porosas, de modo que as

molculas menores penetram mais nas partculas, permanecendo mais tempo na coluna

do que as molculas maiores.


47

Os cromatografos de permeao em gel consistem essencialmente de um

sistema de bombeamento, injetor, colunas, detectores e registradores. O fluxo de

solvente se divide em dois: uma metade vai para uma coluna de referencia, e a outra,

para a coluna que conter a amostra. A soluo de polmero e injetada na corrente da

amostra atravs de uma vlvula. As duas correntes, aps passarem pelos dois sistemas

de colunas (cada um com trs ou quatro colunas em serie com perolas de diferentes

tamanhos) so analisadas pelo detector.

Essa tcnica e utilizada para analises de aditivos e compostos orgnicos,

determinao de peso molecilar, polidispersividade, viscosidade intrnseca e grau de

ramificao em polmeros.

5.3 ANALISES TERMICAS

5.3.1 ANALISE DINAMOMECANICA TERMICA - DMA

Envolve mudanas nas propriedades viscoelasticas dos polmeros, resultando de

mudanas nas trs variveis experimentais: temperatura, atmosfera e tempo. O

equipamento opera no principio mecnico de fora, freqncia oscilatria ressonante e

amplitude constante. Oferece um meio rpido e sensvel para obter modulo elstico,

bem como amortecimento mecnico para materiais.

A amostra e flexionada entre dois braos paralelos que so submetidos a

oscilao por um motor a uma amplitude selecionada pelo operador. A medida que as

propriedades viscoelasticas do material mudam em funo da temperatura ou outras

variveis mencionadas acima, o DMA detecta mudanas na freqncia ressonante do

sistema e fornece a energia eltrica necessria para manter a amplitude preestabelecida.

5.3.2 ANALISE TERMOMECANICA - TMA

a analise termomecnica mede mudanas nas propriedades do material

provenientes de mudanas nas trs variveis experimentais: temperatura, atmosfera e

tempo. Nesse equipamento usam-se diferentes probes (sonda) especficos para

determinadas medies, tais como: ponto de amolecimento (probe de penetrao) ,

coeficiente linear de expanso trmica (probe de expanso) e pode-se ainda determinar a


48

temperatura de transio vtrea. No TMA a atmosfera e comprimida ou ainda mantida

sob tenso por probe e as condies do ambiente so controlveis.

5.3.3 ANALISE TERMOGRAVIMETRICA - TGA

A analise termogravimtrica mede a mudana de peso de uma amostra em

funo do tempo ou temperatura. A amostra e colocada em uma microbalana, que por

sua vez e inserida dentro de um forno. Estabelece-se um programa de aquecimento, a

uma taxa predeterminada, e a variao de peso da amostra e detectada. Durante o

aquecimento a amostra pode sofrer reaes que liberam gases. Para evitar que estes

gases retornem e se condensem na parte eletrnica do aparelho, e necessrio realizar

uma purga do sistema, com ar sinttico para ensaios realizados em atmosfera oxidante e

com nitrognio gasoso para ensaios realizados em atmosfera inerte.Os resultados da

analise so apresentados das seguintes formas: uma curva Termogravimtrica (TG), na

qual a mudana de peso e registrada em funo da temperatura ou tempo, ou como uma

curva Termogravimtrica Derivativa (DTG), onde a primeira derivada da curva TG e

posta no grafico em relao a temperatura ou tempo. O peso, o tamanho da partcula e

o modo de preparao da amostra governam os resultados da termogravimetria. E

desejvel usar uma pequena massa de amostra cujo tamanho de partcula seja to

pequeno quanto posssivel, pois amostras grandes podem criar um desvio de linearidade

na elevao da temperatura.

Algumas das aplicaes da termogravimetria so: composio de mistura

complexas, ou seja determinao do teor de volteis e cargas em materiais polimricos;

umidade, volteis e teor de resduos em materiais iniorganicos.

5.3.4 CALORIMETRIA DIFERENCIAL DE VARREDURA - DSC

O termo DSC vem de origem do ingls, Diferencial Scanner Calorimetric, que

significa em portugus: calorimetria diferencial de varredura. O instrumento de DSC

mede a energia diferencial requerida para manter tanto a amostra quanto os materiais de

referencia a mesma temperatura. Assim, quando ocorre uma transio endotrmica, a

energia absorvida pela amostra e compensada por um aumento de energia adquirida pela

mesma, a fim de manter uma diferena de temperatura nula. Como essa entrada de

energia tem uma grandeza precisamente equivalente a energia absorvida na transio


49

direta, a medida calorimtrica da energia de transio e obtida desta energia de

equilbrio. A curva da DSC e registrada como abscissa indicando a transio de

temperatura e o pico de rea medindo a transferncia total de energia para a amostra e

para fora dela.

a) b)

c)

d)

Figura #: a) panelinha com polmero, b) panelinha de referencia, c) aquecedores e d) computador prea monitorar a temperatura de aquecimento

A degradao ou oxidao, e a cristalizao de polmeros podem ser estudadas

usando DSC no modo exotrmico. A transio de um slido quebradio para um

borrachoso, e a transio vtrea so exemplos de transio de fase de segunda ordem.

Existem outras aplicaes dessa tcnica, tais como: determinao de calor especifico,

grau de cristalinidade, temperatura de fuso cristalina, tempo de oxidao indutiva, etc.

5.3 PROPRIEDADES DE TRAO

neste ensaio so determinados dois valores: o da resistncia a trao mxima e o

da resitencia ao escoamento. A relao entre os dois e sua importncia relativa podem

ser ilustradas devidamente por meio de uma curva de esforo-deformao. Outras

propriedades que podem ser medidas das citadas curvas so o alongamento (ao

escoamento e a ruptura) e o modulo de elasticidade (ou de Young). Este ultimo e dado

pela relao entre esfopro e deformao, e e uma medida da rigidez do material.

5.4 APLICAO DIFRAO DE RAIO X

A difrao de Raio-X um dos mtodos apropriados para a caracterizao dos

polmeros por ser uma tcnica capaz de identificar os diversos estados de ordenamento

da matria. Nesses materiais, o grande tamanho das molculas aliado as suas eventuais


50

irregularidade restringem o surgimento de ordem tridimensional, necessria para a

formao de cristais. Os padres de difrao de materiais polimricos apresentam

aspectos comuns aos das substncias cristalinas, isto , reflexo de Bragg distintas,

embora alargadas, superpostas a um espalhamento difuso, caracterstica de substncias

no-cristalinas.

Raio-X, assim como a luz e a radiao ultravioleta, so ondas eletromagnticas

cujo comprimento de onda varia de 0,1 a 100 e so normalmente caracterizados como

uma forma de radiao possuidora de grande poder de penetrao. Quando um feixe

monocromtico de ftons de Raio-X colide com uma amostra ocorre difrao dos Raio-

X resultante da interao da radiao eletromagntica com os eltrons da amostra

(Figura 16). Estes eltrons tornam-se emissores secundrios de Raio-X e diz-se que os

tomos "espalham" os raios incidentes. Para clculo da intensidade da difrao, cada

tomo pode ser considerado como sendo um centro de espalhamento, com a

aproximao que os eltrons esto simetricamente distribudos em torno do ncleo. A

"fora de espalhamento" (ou fator de espalhamento) de um tomo depende de seu n

atmico Z e varia com sen / , onde 2 o ngulo entre os feixes transmitidos difratados e o comprimento de onda da fonte de radiao.

d

d sen

Figura 16: esquema de interao dos raios-x com e- da Amostra.

Quando a coliso entre os ftons de Raio-X e a amostra elstica, isto quando

no existe perda de energia durante o processo de coliso, o espalhamento dito

coerente ou no modificado. Uma vez que no est envolvido perda de energia, a

radiao coerentemente espalhada ir reter exatamente o mesmo comprimento de onda

do feixe incidente. Pode, tambm, ocorrer que os ftons espalhados percam parte de

sua energia durante

conhecendo materiais poliméricos

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