polÍmeros

ESTRUTURAS POLIMÉRICAS

POLÍMEROSCONCEITOMacromoléculas constituídas de unidades repetitivas, ligadas através de ligações covalentes.Moléculas são eletricamente neutras com ligações secundárias.

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Classificação

Naturais: Madeira, borracha, proteínas.

Sintéticos: PVC, poliestireno, poli(metacrilato de metila)

celulose

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Exemplos de fontes de monômeros para obtenção de alguns polímeros sintéticos

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Natureza das ligações

Fatores de influência:

• Número de ligações entre átomos.• Comprimento da ligação.

• Intensidade das ligações.

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Número de ligações

Elétrons de valência Responsáveis pelo número de

ligaçõesGrupo da tabela periódica

4A 5A 6A 7A

C N O F

Si P S Cl

Ge     Br      I

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Comprimento e intensidade das

ligações

Número de ligaçõesInfluência sobre comprimento e

intensidade

Muitas ligações Átomos próximos

Menor comprimento de ligação

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Exemplos

Tipo de ligação

Comprimento da ligação (nm)

Energia de ligação (Kcal/mol)

C-C 0,154 88

C=C 0,130 162

C≡C 0,120 213

C=O 0,120 128

C-Cl 0,180 81

C-N 0,150 73

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Configuração física

Linear

Ramificada

Reticulada (Ligação cruzada)

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Polímeros lineares

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Polímeros ramificados

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Polímeros em rede

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Estrutura do Estado Agregado

Aglomeração das moléculas depende:

• Estrutura molecular.• Atração entre as moléculas.• Capacidade de ordenação.

• Capacidade de orientação.

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Estados de agregação

A aglomeração das moléculas define características que afetam diretamente as propriedades dos polímeros.

Dois estados:

Sólido e líquido

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Comportamento frente a temperatura

1) Transição vítrea2) Zona de transição3) Decomposição térmica

Amorfo

1) Transição vítrea2) Ponto de fusão3) Zona de transição4) Decomposição térmica

Semi cristalino

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Classificação dos polímeros

Termoplásticos: são polímeros que podem ser repetidamente processados sob aquecimento. Possuem cadeias lineares e ramificadas, com forças de interação relativamente fracas.Ex: polietileno, PVC, poli(metacrilato de metila)

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Classificação dos polímeros

Termofixos: não podem ser amolecidos

com o aquecimento, mantendo-se

permanentemente rígidos com o aumento

da temperatura. Cadeias com alta

densidade de ligações cruzadas.

Ex: Resinas epóxi, resinas de poliésteres.

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Classificação dos polímeros

Elastômeros: São conhecidos como

borrachas, apresentam grande

elasticidade, voltando a forma anterior

após estiramento. São elásticos porque

possuem pequena quantidade de ligações

cruzadas.

Ex: borracha natural, polibutadieno,

silicone.

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Processos de polimerização

Polimerização: reação química que conduz a formação de polímeros.

Polimerização por adição

Formam polímeros com unidades repetitivas de fórmula molecular idêntica ao monômero de partida.

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Processos de polimerização

Etapas polimerização por adição

• Iniciação: rompimento das ligações duplas.• Propagação: início do processo de formação das cadeias poliméricas pelos pontos reativos.• Término: eliminação dos pontos reativos, encerrando a polimerização.

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Processos de polimerização

Exemplo adição

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Processos de polimerização

Polimerização por condensação

• Reação acontece entre dois monôneros,

di ou tri funcionais, com eliminação de uma

pequena molécula, como água ou HCl.

• Monômeros bifuncionais: cadeias lineares

• Monômeros trifuncionais: cadeias

tridimensionais.

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Processos de polimerização

Exemplo de condensação

Ácido tereftálico Etileno glicol

Tereftalato de etilenoo - poliéster

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Processos industriais de polimerização

Polimerização em massa.

• Apenas o monômero e o iniciador estão presentes.• Econômica.

• Polímeros com alto grau de pureza.• Exotérmica, difícil controle de temperatura e agitação.

• Utilizada na fabricação de lentes plásticas.

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Processos industriais de polimerização

Polimerização em solução:

• Monômero, iniciador e um solvente para formação de sistema homogêneo.

• Polímero formado pode ser solúvel ou insolúvel.

• Sistema de fácil agitação, evitando superaquecimento.

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Processos industriais de polimerização

Polimerização em suspensão:

• Monômero e iniciador são insolúveis no meio dispersante.

• Agitação é fator importante para evitar a coalescência das gotículas de monômero-polímero.

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Processos industriais de polimerização

Polimerização em emulsão:

Este processo envolve uma emulsão estável de água, monômeros do polímeros, e um surfactante (sabão ou detergente) como o agente emulsificante. Os surfactantes formam micelas, que dissolvem os monômeros, geralmente hidrofóbicos. Os iniciadores de radicais livres, quando jogados na fase aquosa, também migram para a fase micelar, iniciando a polimerização.

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Comparação entre os processos

TIPO VANTAGENS DESVANTAGENS

Massa # Alto grau de pureza # Requer equipamentos simples

# Difícil controle de temperatura # Distribuição de peso molecular larga

Solução # Fácil controle da temperatura # A solução polimérica formada pode ser diretamente utilizada

# O solvente reduz o peso molecular e a velocidade da reação # Dificuldades na remoção dos solventes

Emulsão # Polimerização rápida # Obtenção de polímeros com alto peso molecular # Fácil controle da temperatura

# Contaminação do polímero com agentes emulsificantes e água

Suspensão # Fácil controle da temperatura# Obtenção do polímero na forma de pérolas

# Contaminação do polímero com agentes estabilizantes e água# Requer agitação contínua

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Polimerização interfacial

A polimerização ocorre na interface de dois solventes imiscíveis, cada um contendo um monômero.

A renovação da interface é feita por remoção lenta e contínua do polímero.