UFMG – ICB

Ecologia Energética

2º semestre / 2008

O que são os plásticos?

Dicionário:

Plástico. Relativo a forma ou a estética. Que tem a propriedade de adquirir determinadas formas, por efeito de uma ação exterior.

Der. Grego plastikós (relativo as dobras do barro).

Em latim, plasticu, “que pode ser modelado”.

Plástico / matéria plástica, no ambiente técnico:

Designação genérica para um grande grupo de materiais sintéticos que apresentam em comum o fato de serem moldáveis, através de processamento e aquecimento.

Por que tanto sucesso?

Por que tão disseminado?

•Presente em geladeiras, panelas, brinquedos,

meia-calças, páraquedas, próteses, roupas,

instrumentos cirúrgicos, carros, colchões,

utensílios domésticos, construções, etc.

•Declínio da reserva de madeira e minérios,

•Podem ser mais resistentes que a madeira, sem apodrecer como ela, ou mais leve que o ferro, sem enferrujar.

•Leves, resistentes, práticos e versáteis, duráveis e relativamente baratos em comparação com outros materiais.

nylon aumentado 40X, é 60X mais fino q o fio de cabelo. Abaixo, venda de meias da Dupont

Quimicamente os plásticos são

polímeros, moléculas gigantes de

alto peso molecular, constituídas

pela união de moléculas simples

chamadas monômeros (do grego

mono “uma”, mero, parte), através

de reações químicas específicas.

– exemplo colar-contas.

Monômeros

copolímero + subproduto

Reação de policondensação –ex. PETPoli (tereftalato de etileno)

Monômero Polímero

Reação de poliadição – duplas ligações entre C, sem formação subproduto

Reação de modificação de polímeros ao lado.

Abaixo tabela de polímeros por poliadição.

(PE)

(PP)

Poli (cloreto de vinila)

Poliestireno expandido

Poliacrilonitrila (PAN)

(PMMA)

(PTFE)

(IR)

(CR)

P olibutadieno (BR)

Poliamida -66 (PA -66)

Poli (glicol etilenico (PEG)

Resina de fenol formaldeido

(PR)

(PU)

Alguns polímeros por policondensação

Químicos – escolha da estrutura adequada de polímero e condições de fabricação para o efeito desejado, ou seja, para que possua as características físicas exigidas.

A aditivação desses polímeros permite melhorar a qualidade dos mesmos, conferindo cor, flexibilidade, resistência mecânica, etc, ou seja, características adequadas ao artefato que se deseja fabricar.

Alguns tipos de aditivos Função

Agente corante Conferir cor

Antiestático Evitar eletrização ao atrito

Antioxidante Impedir degradação por oxidação

Biocida Impedir degradação por microorganismos

Plastificante Aumentar flexibilidade

Estabilizante UV Impedir degradação por raios ultravioletas

Estabilizante térmico Impedir degradação por aquecimento

Divisão dos polímeros

Há diversas maneiras de se dividir os

polímeros. A Classificação por produção,

já citada, é uma delas.

A classificação conforme as características

mecânicas decorre, da configuração

específica das moléculas do polímero.

Sob este aspecto, os polímeros podem ser

divididos em termoplásticos,

termorrígidos (termofixos) e

elastômeros (borrachas).

Termoplásticos

• maior parte dos polímeros

comerciais.

•Pode ser fundido diversas

vezes.Alguns também podem

dissolver-se em vários solventes.

- Reciclagem possível.

•Propriedades mecânicas variam

conforme o plástico: sob

temperatura ambiente, podem ser

maleáveis, rígidos ou mesmo

frágeis.

•Estrutura molecular: moléculas

lineares dispostas na forma de

cordões soltos, mas agregados,

como num novelo de lã.

Exemplos: polietileno (PE),

polipropileno (PP), poli(tereftalato

de etileno) (PET), policarbonato

(PC), poliestireno (PS), poli(cloreto

de vinila) (PVC),

poli(metilmetacrilato),

(PMMA),etc...

Termorrígidos (Termofixos)

•Rígidos e frágeis, muito estáveis a

variações de temperatura. Uma vez

prontos, não mais se fundem. -

Reciclagem complicada.

•Estrutura molecular: os cordões

estão ligados fisicamente entre si,

formando uma rede ou reticulado.

Estão presos entre si através de

numerosas ligações, não se

movimentando com liberdade.

Ex.: baquelite (tomadas, cabo

de panela), ; poliéster usado

em carrocerias, caixas

d'água, piscinas, etc., na

forma de plástico reforçado

(fiberglass).

Elastômeros (Borrachas)

•Classe intermediária entre os

termoplásticos e os termorrígidos: não

são fusíveis, mas apresentam alta

elasticidade, não sendo rígidos como

os termofixos.

•Reciclagem complicada pela

incapacidade de fusão.

•Estrutura molecular: a

estrutura é similar à do

termorrígido mas, neste caso,

há menor número de ligações

entre os “cordões”. Ou seja, é

como se fosse uma rede, mas

com malhas bem mais largas

que os termorrígidos.

Exemplos: pneus, vedações,

mangueiras de borracha.

Plásticos Comuns ou de massa (commodities)

•Produzidos e consumidos em

grande quantidade.

•Custo baixo em relação a outros

termoplásticos.

•Tem características comparáveis

aos Plásticos de Engenharia.

•Ex: Polietileno, poliestireno,

polipropileno, PVC, etc.

Plásticos de Engenharia

•Mais nobres, propriedades físicas

e químicas melhores.

•Produzidos em menor escala,

mais caros.

•Ex: poliamidas (nylons),

policarbonatos, poliesteres,etc.

Plásticos de uso especial

• Últimas conquistas no desenvolvimento de termoplásticos,

pesquisados para fins específicos.

•Possuem propriedades específicas, mas em geral possuem

termoplasticidade , grande resistência mecânica, resistência a

temperaturas elevadas, propriedades mecânicas mantidas em larga

faixa de temperatura, resistência às intempéries e à oxidação, auto-

retardamento da chama e pouca fumaça, resistência a solventes e

reagentes, à abrasão ,às radiações eletromagnéticas, baixo

coeficiente de expansão térmica. Ex: visores de astronautas

(policarbonato modificado)

Os tipos de industria de plástico e tipos de modelagem

A indústria petroquímica

produz a matéria- prima,

que disponibiliza- a para

outra empresa a fim de

confeccionar a matéria

plástica que, por fim, será

destinada uma última

indústria, onde o produto é

processado.

Nº empresas no Brasil, capacidade e investimentos

A cadeia petroquímica no Brasil tem cerca de 30 anos – hoje está

em reestruturação, em especial nos segmentos de primeira e

segunda geração (processo de privatização iniciado na década

passada). O segmento de terceira geração, foi implantado através

de investimentos oriundos do capital privado.

• 1º eram fabricados produtos de baixo valor agregado (descartáveis,

utensílios domésticos, adornos, etc.).

• expansão de mercado e desenvolvimento econômico,

desenvolvimento da indústria brasileira de polímeros, matéria-prima do

setor de transformação -produtos mais sofisticados produzidos no país.

•Hoje participa ativamente de diversos segmentos industriais, tais como

têxteis, embalagens, eletro-eletrônicos, automobilístico, etc.

•Entretanto, a quase totalidade dos polímeros produzidos e

consumidos no Brasil são commodities ou pseudo-commodities, tais

como polietileno, polipropileno, poliestireno, PVC e PET. Os polímeros

mais sofisticados de alto desempenho, que têm grande valor, em geral,

ainda não são produzidos no país.

Modelagem por injeção

A matéria plástica(grãos coloridos)

obtida da 2º geração, é derretida

em máquinas especiais que

imediatamente injetam o material

fundido em moldes apropriados.

Com o resfriamento ocorre o

endurecimento do material.

Modelagem por assopro

A massa fundida é lançada

violentamente contra as paredes

internas do molde, através de um

jato de ar.

Modelagem por extrusão

O plástico fundido passa por um

orifício com a forma desejada,

sendo imediatamente resfriado.

Modelagem por calandragem

O material derretido, após

atravessar cilindros em rotação,

transforma-se em lâmina,

viabilizando a produção de folhas

plásticas.

Os polímeros mais produzidos no Brasil

•Brasil existem cerca de 20 empresas produtoras de resinas, a maioria

localizada nos Pólos Petroquímicos.

•As principais resinas termoplásticas, do ponto de vista comercial,

produzidas por estas empresas são:

-Polietileno de Alta Densidade (PEAD);

-Polietileno de Baixa Densidade (PEBD);

-Polietileno de Baixa Densidade Linear (PEBDL);

-Polipropileno (PP);

-Poliestireno (PS);

- Poliestireno expandido (EPS)

-Policloreto de Vinila (PVC); -Polietileno Tereftalato (PET).

Polietileno de Alta Densidade (PEAD)

•Densidade:0,935 - 0,960 g/cm3. Apresenta

estrutura praticamente isenta de ramificações.

•É rígido, resistente à tração, moderada

resistência ao impacto.

•Utilizado em bombonas, recipientes, garrafas,

filmes, brinquedos, materiais hospitalares,

tubos para distribuição de água e gás, tanques

de combustível automotivos, etc.

• Produção brasileira em 1998: 692.864 t.

Polietilenos (designação antiga do eteno):G.P. = 50.000 a 300.000

• Baixo custo;

•Elevada resistência química e

a solventes;

•Baixo coeficiente de atrito;

•Macio e flexível;

•Fácil processamento;

•Excelentes propriedades

isolantes;

•Baixa permeabilidade à água;

•Atóxico e inodoro.

Polietileno de Baixa Densidade (PEBD)

•Densidade: 0,910-0,925 g/cm3.

•Apresenta moléculas com alto

grau de ramificação.

•Versão mais leve e flexível do

PE.

• É utilizado basicamente em

filmes, laminados, recipientes,

embalagens, brinquedos,

isolamento de fios elétricos, etc.

•Produção brasileira em 1998:

652.647 t.

Polietileno de Baixa Densidade Linear (PEBDL)

•Densidade: 0,918-0,940 g/cm3.

•Menor incidência de ramificações - são

mais regulares e mais curtas que no PEBD.

•Resistência mecânica ligeiramente

superiores ao PEBD.

•Custo de fabricação menor.

•Flexibilidade e resistência ao impacto -

aplicação para embalagens de alimentos,

bolsas de gelo, utensílios domésticos, canos

e tubos.

•Produção brasileira em 1998: 175.053 t.

Polipropileno(designação antiga do propeno)

•Propriedades muito semelhantes às do

PE, mas com ponto de amolecimento mais

elevado.

Principais propriedades:

•Baixo custo;

•Elevada resistência química e a solventes;

•Fácil moldagem;

•Fácil coloração;

•Alta resistência à fratura por flexão ou

fadiga;

•Resistência ao impacto acima de 15oC;

•Boa estabilidade térmica;

•Maior sensibilidade à luz UV e agentes

de oxidação, sofrendo degradação com

maior facilidade.

Aplicações: Brinquedos; Recipientes

para alimentos, produtos químicos;

Carcaças para eletrodomésticos;

Sacarias (ráfia); Filmes orientados;

Tubos de canetas esferográficas;

Carpetes; hospitalar esterilizável;

Autopeças (pára-choques, pedais,

carcaças de baterias, etc.). Atualmente

há uma tendência no sentido de se

utilizar exclusivamente o PP no interior

dos automóveis.

Produção brasileira de PP em 1998:

702.795 t

Poliestireno

Termoplástico duro e quebradiço,

com transparência cristalina.

Principais propriedades:

•Fácil processamento;

•Fácil coloração;

•Baixo custo;

•Elevada resistência a ácidos e álcalis;

•Semelhante ao vidro;

•Baixa densidade e absorção de

umidade;

•Baixa resistência a solventes

orgânicos, calor e intempéries.

•Produção brasileira em 1998:

129.879 t (excluindo isopor).

PS expandido (EPS)

•Espuma semi-rígida com marca comercial

isopor(R).

•É polimerizado na presença do agente

expansor ou então o mesmo pode ser

absorvido posteriormente. Durante o

processamento do material aquecido, ele

se volatiliza, gerando as células no

material.

•Baixa densidade e bom isolamento

térmico.

•Aplicações: protetor de equipamentos,

isolantes térmicos, pranchas para

flutuação, geladeiras isotérmicas, etc.

•Produção brasileira em 1998: 10.000 t.

Policloreto de Vinila (PVC)cloreto de vinila:

Principais propriedades:

•Baixo custo;

•Elevada resistência a chama, pela

presença do cloro;

•Processamento demanda um pouco

de cuidado.

Restrições:

•O monômero é um potente

cancerígeno;

•Plastificantes (aditivo usado para

tornar o polímero mais flexível) a

base de ftalatos também são

considerados cancerígenos. O

Greenpeace vem promovendo

ampla campanha para banir o uso

do PVC que contenha esse

aditivo,

•Produção brasileira em 1998:

649.840 t.

Polietileno Tereftalato (PET)

Desenvolvido em 1941 para a

confecção de fibras têxteis. No final da

década de 60, começou a ser

desenvolvido para aplicações em

embalagens.

Principais

propriedades:

Leveza,

transparência,

brilho,

boas propriedades mecânicas e de

barreira do dióxido de carbono (CO2),

Aplicações: frascos e garrafas para uso

alimentício/hospitalar , cosméticos,

bandejas paramicroondas, filmes para

áudio e vídeo, fibras têxteis

As garrafas de refrigerante são

responsáveis pelo consumo de 70% do

total de embalagens de PET e, de 1996

para 1997, esse consumo aumentou em

24% no Brasil e de 1997 para 1998, em

17% (Sammarco e Delfini, 1999). 1996

1997 1998

Produção(t) 97.945 143.343 200.000

Consumo aparente (t) 173.268 249.012

298.413

Produção e consumo no Brasil

•O consumo aparente de transformados plásticos no Brasil cresceu 7,1%

em 2007, chegando a 4,9 milhões de toneladas.

•O consumo médio do brasileiro e de 24,23 quilos, enquanto que os

africanos consumiram 25 kg em media em 2005 e os argentinos, no

mesmo ano, 35 kg.

Gráfico 4 – Consumo Aparente de Artefatos Transformados de Plástico

Bibliografia:

• Livros:

AUSKAS, M. E. & GUEDES, B. O Plástico: Materiais, moldes, processos e projeto de peças. São Paulo, Editora Érica,1986.

CANTO, E. L.Plástico: Bem supérfluo ou mal necessário? São Paulo, Editora Moderna, 1997.

MANO, E. B. Polímeros como Materiais de Engenharia. São Paulo, Editora Edgard Blücher, 2003.

MANO, E.B. & MENDES, L.C. Introdução a Polímeros. São Paulo, Editora Edgard Blücher, 2001.

RABELLO, M. S. Aditivação de polímeros. São Paulo, Artiliber Editora, 2000

Sites:http://www.plastico.com.br/revista/pm399/abiplast.html http://www.colegiosaofrancisco.com.br/alfa/polimeros/polimeros-2.php-http://www.gorni.eng.br/intropol.htmlhttp://educar.sc.usp.br/licenciatura/2003/quimica/paginahtml/polimeros7.htmhttp://www.bvsde.ops-oms.org/bvsair/e/repindex/repi59/prp/prpcua01.htmlhttp://giga.ea.ufrgs.br/Artigos/oportunidades_pet.pdfhttp://www.scielo.br/pdf/po/v9n4/6187.pdfhttp://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0104-14282001000300004&script=sci_arttext&tlng=enhttp://www.desenvolvimento.gov.br/portalmdic/arquivos/dwnl_1196780017.pdfhttp://www.sobronze.com.br/tabelas_plasticos.htmlhttp://www.superimagens.com/sp/galeria/modo_slide.php?t=1&id_aut=58&palavrachave=&id_cat_autor=&id_img=3705&pagina=9&pag_retorno=portfoliohttp://www.achetudoeregiao.com.br/lixo_recicle/plastico_sua_historia.htmhttp://images.google.com.br/imgres?imgurl=http://bp1.blogger.com/_DkS5Kt187XU/RgqVjuxjdbI/AAAAAAAAABM/pV2IFJVnu0E/s320/processo%2Binje%C3%A7%C3%A3o.png&imgrefurl=http://moldes-unisc.blogspot.com/&h=152&w=320&sz=54&hl=pt-BR&start=3&um=1&usg=__OhPNiLRLPBwZT3rZWcHArUl3x84=&tbnid=npJuTX0lpQcp_M:&tbnh=56&tbnw=118&prev=/images%3Fq%3Dmaquina%2Bde%2Bmodelagem%2Bde%2Bplasticos%2Bpor%2Binje%25C3%25A7%25C3%25A3o%26um%3D1%26hl%3Dpt-BR%26sa%3DG