POLÍMEROS

O QUE SÃO POLÍMEROS?

Os polímeros são compostos químicos de elevada massa molecular, resultantes de reacções químicas de polimerização.Tratam de macromoléculas formadas a partir de unidades estruturais menores (os monómeros). O número de unidades estruturais repetidas numa macromolécula é chamado grau de polimerização. Poli = muitos + meros = partes São aqueles que encontramos na natureza, por exemplo, borracha (extraída da seringueira), celulose, proteínas, polissacarídeos, entre outros. São úteis na fabricação de diversos materiais como papel, pneus, etc.

BORRACHA NATURAL

A borracha natural é um produto resultante do processo de coagulação do látex, substância extraída de algumas árvores tropicais e semitropicais de várias famílias, como as euforbiáceas, sapotáceas, apocináceas, moráceas e compostas. Após a coagulação, obtida com a adição de ácido acético, forma-se um material elástico.

Admite-se que a borracha natural é um polímero linear (macromolécula), formado pela adição do isopreno (monômero). O isopreno é um hidrocarboneto pertencente aos dienos (duas ligações duplas) e também pode ser denominado de 2-metil-butadieno-1,3.   isopreno 

O hidrocarboneto que constitui a borracha natural, o polisopreno  possui a fórmula molecular  (C5H8)n, onde n varia de 200 até 4000, de acordo com o tratamento utilizado. A reação de ozonólise demonstra que possui uma estrutura resultante da polimerização ordenada do isopreno, como mostra a reação abaixo: 

  polisopreno

PROPRIEDADES FÍSICAS

A borracha natural possui uma excelente resistência à abrasão, recuperação a quente/frio e adesão à tecidos e metais, uma resistência muito boa ao rasgamento e absorção de água, e ainda uma boa resistência à deformação por compressão.Insolúvel na água Numa temperatura superior a 30oC perde a elasticidade.

APLICAÇÕES DA BORRACHA NATURAL

A borracha natural é hoje uma importante matéria-prima, essencial para a manufatura de mais de 40.000 produtos para as mais diversas aplicações.

POLISSACARÍDEOS

Como o nome sugere (poli é um termo derivado do grego e quer dizer muitos), os polissacarídeos são compostos macromoleculares (moléculas gigantes), formadas pela união de muitos (centenas) monossacarídeos. Os três polissacarídeos mais conhecidos dos seres vivos são amido, glicogênio e celulose.

Celulose: Participa da composição da parede celular dos vegetais. É o carboidrato mais abundante na natureza.

Molécula de celulose.

Quitina: Está presente na parede celular de fungos e no exoesqueleto dos artrópodes. Possuem grupos amina (NH2) em sua cadeia.

Barata, Artrópode.

Amido: Apresenta função de reserva. É encontrado em raízes, caules e folhas.

Glicogênio: É o carboidrato de reserva dos animais e dos fungos. É armazenado nos músculos e no fígado dos animais.

PROTEÍNAS

As proteínas são macromoléculas orgânicas formadas pela sequência de vários aminoácidos, unidos por ligações peptídicas (cadeia polipeptídica).

Formação de um peptídeo atrás da ligação peptídica.

A ESTRUTURA DAS PROTEÍNAS

RECICLAGEM DOS PLÁSTICOS Plásticos são artefatos fabricados a partir de resinas (polímeros), geralmente

sintéticas e derivadas do petróleo. A fabricação ocorre quando grandes cadeias moleculares (polímeros), que, por sua vez, são formadas por moléculas menores (monômeros), são unidos em um processo chamado polimerização.

Apesar de encontrarmos na natureza polímeros naturais, como em algodão, madeira, cabelos, chifre de boi e látex, a fabricação do plástico exige a utilização de polímeros sintéticos, extraídos do petróleo por meio de uma série de reações químicas.

Existem dois tipos de polímeros: os termoplásticos e os termofixos. Os primeiros são os plásticos que não sofreram alterações em sua estrutura química durante o aquecimento e que podem ser reprocessados várias vezes pelo mesmo ou por outro processo de transformação. Já os termofixos são plásticos que, após moldados, não podem ser fundidos e remoldados novamente, portanto não são recicláveis.

Os termoplásticos podem ser de diversos modelos, como Polietileno de Baixa Densidade (PEBD); Polietileno de Alta Densidade (PEAD); Policloreto de Vinila (PVC); Poliestireno (PS); Polipropileno (PP); Politereftalato de Etileno (PET); Poliamidas (náilon) e muitos outros. Já os termofixos podem ser baquelite, Poliuretanos (PU) e Poliacetato de Etileno Vinil (EVA), poliésteres, resinas fenólicas, etc.

Todos os plásticos possuem algumas características físicas e de degradação térmica diferentes, que contam na hora da reciclagem. Por conta disso, eles foram separados em categorias e identificados por números.

RECICLAGEMTodas essas substâncias, quando depositadas em lixões e aterros, podem dificultar a decomposição dos materiais biologicamente degradáveis, impermeabilizar o solo e, quando queimados indevidamente e sem controle, liberar substâncias nocivas ao homem e ao meio ambiente, como ácido clorídrico e dioxinas.Além de evitar esses problemas, a reciclagem do plástico traz outros benefícios, como aumento da vida útil dos aterros, geração empregos e renda e economia de energia.Existem três tipos de reciclagem do plástico: Reciclagem primária ou pré-consumo. É feita com os materiais termoplásticos provenientes de

resíduos industriais, que são limpos e fáceis de identificar. Tecnologias convencionais de processamento transformam esses resíduos em produtos com características de desempenho equivalentes às daqueles fabricados a partir de resinas virgens.

Reciclagem secundária ou pós-consumo. Acontece com os resíduos plásticos recolhidos em lixões, sistemas de coleta seletiva, sucatas, etc. É feita com os mais diversos tipos de materiais e resinas que são separados e passam por um processo ou por uma combinação de operações para serem transformados em outros produtos.

Reciclagem terciária. É a conversão de resíduos plásticos em produtos químicos e combustívei, por processos termoquímicos. Esses plásticos são convertidos em matérias-primas que podem originar novamente as resinas virgens ou outras substâncias interessantes para a indústria, como gases e óleos combustíveis.

Para se reciclar o plástico, é preciso separar, moer e lavar o material, secar com batedores e sopradores (que farão uma secagem parcial) e depois com aglutinadores (que farão a secagem definitiva). Depois esse material será fundido, resfriado, granulado e transformado, enfim, em matéria-prima.

Essa “nova” substância poderá ser utilizada na fabricação de inúmeros produtos, como garrafas, frascos, baldes, cabides, pentes, “madeira-plástica”, cerdas, vassouras, sacolas, filmes, painéis para a construção civil e outra infinidade de opções.

VULCANIZAÇÃO DA BORRACHAPara melhorar a qualidade da borracha e deixá-la propicia para ser usada industrialmente para as mais diversas finalidades, ela precisa passar por um processo denominado vulcanização.

A vulcanização da borracha é a adição de enxofre sob aquecimento e na presença de catalisadores. Durante esse processo, os átomos de enxofre quebram as ligações duplas e formam ligações unindo as moléculas da borracha, que são os poli-isoprenos.

Essa nova estrutura é melhor porque, como se pode ver na imagem abaixo, sem a vulcanização, as moléculas de poli-isopreno podem deslizar umas sobre as outras. Agora, com a realização da vulcanização, os átomos de enxofre unem as estruturas lineares iniciais, formando pontes de enxofre que aumentam a resistência e a dureza da borracha.

Quanto mais enxofre for adicionado à borracha, maior será a sua dureza: Borrachas comuns: 2% a 10% de teor de enxofre; Borrachas usadas em pneus: 1,5% a 5% de teor de enxofre; Borrachas empregadas em revestimentos protetores de máquinas e

aparelhos de indústrias químicas: cerca de 30% de teor de enxofre.

 

Esse processo foi descoberto por Charles Goodyear (1800-1860) em 1838. Ele percebeu que uma mistura de borracha e enxofre que caiu sobre o fogão quente não chegou a derreter, mas apenas queimou um pouco. Com isso, ele percebeu que com a adição de enxofre, a borracha tornava-se mais resistente.

POLÍMEROS DE ADIÇÃO

Os polímeros de adição são moléculas muito grandes, constituídas de sucessivas adições de monômeros, ou seja, de pequenas moléculas

Os polímeros de adição fazem parte da classe de polímeros mais simples, pois, como o próprio nome diz, eles são formados pela “adição”, “soma” ou “junção” de moléculas pequenas (monômeros), sendo que todas são iguais entre si.Abaixo é feita uma analogia com peças de lego, em que cada peça representa um monômero, mas quando unidas, as peças representam o polímero de adição:

Nesse caso é obrigatório que o monômero apresente em sua estrutura pelo menos uma ligação dupla entre carbonos, para que durante a polimerização ocorra a ruptura da ligação π e se formem duas novas ligações simples:

                            │    │─ C ═ C ─   →   ─ C ─ C ─                          │    │

Polietileno: é obtido pela reação entre as moléculas do eteno ou etileno, que podem ser representadas por:

Monômero                 Polímero n CH2 ═ C H2 → (... ─ CH2 ─ CH2─ ...)

etileno               polietileno

O polietileno é o plástico mais usado hoje em dia em razão do seu baixo custo. É usado na fabricação de objetos domésticos, revestimento para fios, brinquedos, garrafas plásticas, cortinas, sacos, etc.

Polipropileno: é obtido pela reação entre as moléculas do propeno ou propileno:

Monômero                 Polímero n CH2 ═ CH→ (... ─ CH2 ─ CH ─ ...)  │                           │ CH3                       CH3

propileno               polipropileno

Por ter alta resistência à tração, é usado em para-choques, cordas, fibras para roupas, tapetes, material isolante, bandejas, etc.

Poliestireno: é obtido pela reação entre as moléculas do vinil-benzeno ou estireno:

É usado na fabricação de copos, xícaras, pratos, seringas, etc. Além disso, ao ser submetido a substâncias que originam gases, ele incha e produz o isopor.

Policloreto de Vinila (PVC): seu monômero é o cloroeteno ou cloreto de vinila:

É usado principalmente na fabricação de tubos para encanamento, sapatos, plásticos, filmes de embalagens, etc. Ele atua como um isolante térmico.

É utilizado na forma de fitas para evitar vazamentos, como antiaderentes em panelas, frigideiras, etc.

POLÍMEROS DE CONDENSAÇÃO

Os polímeros de condensação são obtidos pela reação de dois monômeros, com eliminação de uma substância mais simples (a água, por exemplo).A única exceção é o poliuretano: na reação de condensação, através da qual ele é obtido, não há liberação de moléculas. Considerando a água como a molécula que é eliminada, temos o seguinte esquema da reação genérica de condensação de formação desses polímeros: Reação genérica de

formação dos polímeros de condensação.

Os polímeros de condensação mais importantes e mais utilizados em nossa sociedade são:

• Poliuretano: obtido pela condensação do di-isocianato de parafenileno com o 1,2-etanodiol. É usado em isolamentos, aglutinantes de combustível de foguetes, revestimentos internos de roupas, espumas para estofados, pranchas de surfe, etc.;

Produtos feitos à base de poliuretano.

Meias feitas de náilon

• Baquelite: as substâncias que dão origem ao baquelite são o benzenol e o metanal. É empregado em revestimentos como tintas e vernizes, colas para madeira, cabos de panelas, interruptores de luz, tomadas, plugues, tampas, etc.;

• Poliéster: são polímeros formados por vários ésteres, sendo que são necessários um ácido e um álcool para formá-los. O principal poliéster é o PET (polietilenotereflato), formado pela união do ácido tereftálico com o etanodiol. É usado em produção de fibras têxteis, como o tecido tergal, na produção de garrafas de refrigerantes e outras bebidas, de fitas de vídeo, de vasos e válvulas cardíacas, como protetor para

facilitar a recuperação de tecidos orgânicos que sofreram queimaduras, entre outras utilidades;

• Náilon ou poliamida: os monômeros do náilon comum (náilon 66) são o ácido hexanodioico e a 1,6-hexanodiamina. Suas aplicações podem ser observadas em rolamentos sem lubrificação, engrenagens, embalagens, fibras têxteis, velcros, cerdas de escovas, fios de pesca e acessórios elétricos;

• Kevlar®: é formado pela união entre o ácido tereftálico e o p-benzenodiamina. É aplicado principalmente em coletes à prova de balas, bem como em chassis de carros de corrida, em roupas dos pilotos desses carros, em roupas de combate a incêndios e em peças de aviões;

Coletes à prova de balas para a proteção de soldados e policiais são

feitos com o polímero Kevlar®

• Policarbonato: formado pelo fosgênio e pelo p-isopropilenodifenol, o policarbonato é muito usado em vidros à prova de bala, em lentes de óculos de sol, CDs e DVDs, equipamentos com raio-X, janelas de segurança e estruturas para se cobrir determinadas áreas (como a mostrada na figura abaixo);

• Silicones: formados pelo silício como elemento principal, onde seus átomos estão alternados com os do elemento oxigênio e o silício se liga a radicais orgânicos. O silicone mais comum é o diclo-dimetil-silano. As aplicações desses compostos são: próteses colocadas através de cirurgias plásticas, lubrificação de moldes, vedação de janelas, resinas encapsuladas, cosméticos como óleos e cremes para a pele, entre outros.

 

 

Estrutura feita à base de policarbonato

ELASTÔMEROS Borrachas sofrem um processo de vulcanização que consiste geralmente na aplicação de calor e pressão a uma composição de borracha, a fim de dar a forma e propriedades do produto final. Pode conceituar então, a vulcanização como um processo que se adiciona 2% a 30% de enxofre á borracha sobre calor e pressão. Com a formação de um polímero tridimensional de enxofre servindo de

ponte entre as cadeias carbônicas. Quanto maior a quantidade de enxofre adicionado, maior será a dureza da borracha e menor sua elasticidade.

A partir dessa vulcanização obtemos os elastômeros.

Elastômeros: são macromoleculares, tem forma de rede, materiais que podem ser flexíveis sofrendo uma força, capaz de aumentar até dez vezes mais que seu comprimento e após o termino dessa força voltar seu tamanho original. São plásticos amorfos (não possuem forma certa). Os Elastômeros ao sofrerem baixa temperatura poder se tornar duros e ou passar por temperaturas altas pode derreter e ficar viscoso, em sua temperatura ambiente fica totalmente flexível. Eles são imprescindíveis á tecnologia moderna.

Os Elastômeros podem ser divididos em dois grupos:   TERMOPLÁSTICOS- Compostos por grandes fios lineares ou ramificados, material que ao sofrer grande calor pode ter sua moldagem modificada. Sua maior qualidade esta na reciclagem, é 100% reciclável.

Algumas vantagens:

- eliminação de desperdiço; - menos numero de peças

defeituosas; - maior flexibilidade;

- condições de processamento mais amplas;

- melhor resistência ao impacto;

-peças menos ruidosas; - peças macias ao tato;

-peças de variadas formas;

Alguns defeitos: - produtos quem a força se

rompe; - altas temperaturas os

deformam; - ciclo de produção mais

curto;

PLÁSTICOS TERMOFIXOS

Os plásticos termofixos são aqueles que não se fundem e uma vez moldados e endurecidos, não oferecem condições para reciclagem. São apresentados como mistura de pós e são moldados submetendo-se a temperatura e pressão.Depois de polimerizada e rígida, a resina não volta mais ao seu estado original, ou seja, não amolece nem mesmo com o calor – é a chamada “cura”, uma tentativa de aquecer o termofixo a fim de fundi-lo fatalmente o levará a degradação. A cura é uma reação química irreversível chamada de retículação, também conhecida pelo termo crosslinking; e ocorre com mais facilidade e rapidez na presença do calor podendo ocorrer também em temperatura ambiente. Vale ressaltar que esse tipo de reação é exotérmico (libera calor), então mesmo com temperatura ambiente o aquecimento do material plástico ocorre de forma natural.A reticulação que ocorre durante a reação é provocada pela ligação de átomos entre/através de dois polímeros lineares, resultando em uma estrutura química tri-dimensional rígida. Na figura, é possível ver um exemplo de reação de polimerização do copolímero estireno-poliéster, usado em artesanato.

Os termofixos assim como os termoplásticos podem ser reforçados com fibras e carregados com outras cargas. São bastante rígidos mesmo sem a adição de reforços porém, é aquela história do vidro: quanto mais duro mais frágil; fazendo com que sejam usados em aplicações mais específicas, como por exemplo onde os termoplásticos não suportam o calor e em aplicações de trabalho exclusivamente manual. Além disso, o fato do termofixo não poder ser reprocessado soma-lhe mais uma desvantagem, tendo como destino os seus resíduos a produção de cargas na forma de pó.

Nomes:

Barbara Cardoso n° 3 Camila Casadio n° 9 Glenda Marques n ° 16 Julia Pichiteli nº 25 Mariana Rodrigues nº 33 Thaina Brenda nº 40