trabalho - polímeros

7/18/2019 Trabalho - Polímeros

http://slidepdf.com/reader/full/trabalho-polimeros-569670da6a697 1/7

1. Introdução

A palavra polímero origina-se do grego poli (muitos) e mero (unidade de

repetição). Assim, polímeros são macromoléculas (grandes cadeias

moleculares), compostas por muitas unidades repetitivas, ligadas entre si por

ligações covalentes. A matéria básica do polímero são as moléculas simples

que dão origem as unidade de repetição (meros) denominadas monômeros. A

classificação dos polímeros é dependente de vários fatores como: sua estrutura

química (tipo do monômero), o número de meros por cadeia e o tipo de ligação

e interação entre os monômeros e entre as cadeias. Com tantas variantes os

materiais poliméricos podem ser divididos em três grupos: Plásticos, Borrachas

e Fibras.

A grande diferença entre os grupos aqui citados está em suas

propriedades físicas que são totalmente dependentes do tamanho da molécula,

consequentemente de sua massa molar, moléculas com longas cadeias

tendem a altas massas, já moléculas de pequenas cadeias tendem a baixas

massas. A indústria e o comércio usam vantajosamente esta grande variedade

de propriedades para atender as necessidades de aplicação e de

processamento em diferentes ramos.

Para a síntese de polímeros, é necessário que pequenas moléculas

(monômeros) se liguem entre si para formar a cadeia polimérica, esta cadeia é

formada por átomos ligados entre si por ligações covalentes. Cada cadeia é

formada por N unidades repetitivas e tem no mínimo dois grupos terminais,

assim, cada monômero deve ser capaz de se combinar com outros dois

monômeros, no mínimo, para ocorrer a reação de polimerização. O número de

pontos reativos por molécula é chamado de funcionalidade, desta forma, cada

monômero deve ser pelo menos bifuncional .

2. Forças Moleculares em Polímeros

O conhecimento das forças moleculares que atuam nos polímeros são

de fundamental importância para compreendermos as características

particulares de cada polímero e suas aplicações comerciais. Além das ligaçõescovalentes primárias fortes, chamadas ligações intramoleculares ( monômeros



formando os meros), temos ainda as forças secundárias fracas, ditas forças

intermoleculares, que ocorre entre distintas cadeias poliméricas, ou segmentos

de uma mesma cadeia se atraem.

As ligações primárias podem ser do tipo: Iônica ou Eletrovalente,

Coordenada, Metálica e Covalente (principal).

As ligações secundárias podem ser do tipo: Forças de van der Waals e

Ligações de Hidrogênio.

3. Classificação dos polímeros

Os polímeros podem ser classificados segundo diferentes características, de

acordo com: sua natureza, estrutura molecular, conformação, ordenamento das

unidades de repetição, arranjo dos átomos, estrutura química, propriedades

mecânicas e seu método de preparação.

Segundo sua natureza: os polímeros podem ser classificados

basicamente em naturais e sintéticos.

Segundo a Forma Molecular Fixada por Ligações Químicas: as

três formas estruturais principais pelas quais os polímeros podem

ser obtidos são: linear, ramificada e reticulada.

Tabela 1 - Classificação de polímeros quanto a forma molecular fixada pelas ligações químicas



Segundo a Rotação dos Átomos da Cadeia em Torno das

Ligações (Conformação): A conformação descreve arranjos

geométricos espaciais que a cadeia polimérica pode adquirir, que

podem ser mudados através de simples rotações C-C.

Segundo o encadeamento das unidades de repetição

(Configurações): Cabeça: Nome dado à parte da unidade de

repetição que comporta o substituinte (R). Cauda: Parte da

unidade de repetição que não possui o grupo substituinte.

Tabela 2 - Estruturas para os diferentes tipos de encadeamento

Segundo o arranjo dos átomos (Configurações): A configuração

de uma cadeia polimérica está relacionada com arranjos

moleculares espaciais fixados por ligações químicas

intramoleculares (primárias fortes).

Segundo a estrutura química: d entro desta classificação, analisa-

se o polímero através da estrutura química de seu “mero”, ou

seja, de sua unidade de repetição. Em princípio são possíveis

duas subdivisões:

(i) Polímeros de Cadeia Carbônica (apresentam somente

átomos de carbono na cadeia principal.)



Figura 1 – Polímeros de Cadeia Carbônica

(ii) Polímeros de Cadeia Heterogênea: Nesta classe de

polímeros a cadeia principal possui, além de carbono,

heteroátomo(s)

Figura 2 - Polímeros de Cadeia Heterogênea

Segundo o método de preparação: Este tipo de classificação dos

polímeros foi sugerido por Carothers em 1929. Divide os

polímeros em duas grandes classes.

Segundo o comportamento mecânico:

Plásticos

– Material polimérico de alta massa molar, sólido como produto acabado, que

pode ser subdividido em:

Termoplásticos - plásticos com a capacidade de amolecer e fluir quando

sujeitos a um aumento de temperatura e pressão. Quando estes são retirados,o polímero solidifica-se em um produto com formas definidas. Novas aplicações



de temperatura e pressão produzem o mesmo efeito de amolecimento e fluxo.

Esta alteração é uma transformação física, reversível. Quando o polímero é

semicristalino, o amolecimento se dá com a fusão da fase cristalina. São

fusíveis, solúveis, recicláveis.

Termofixo (ou termorrígido ou termoendurecido) - plástico que amolece

uma vez com o aquecimento, sofre o processo de cura no qual se tem uma

transformação química irreversível, com a formação de ligações cruzadas,

tornando-se rígido. Posteriores aquecimentos não mais alteram seu estado

físico, ou seja, não amolece mais, tornando-se infusível e insolúvel.

– Pouca elasticidade -> deformação predominantemente plástica

– As propriedades mecânicas variam conforme o plástico: Sob temperatura

ambiente, podem ser maleáveis, rígidos ou mesmo frágeis.

Borrachas ou Elastômeros

– Polímero que, à temperatura ambiente, pode ser deformado repetidamente a

pelo menos duas vezes o seu comprimento original. Retirado o esforço, deve

voltar rapidamente ao tamanho original.

– Grande elasticidade -> deformação predominantemente elástica

– Após sofrerem deformação sob a ação de uma força retornam à forma

original, quando a força é removida. Possuem estrutura

entrecruzada (1 em cada c.a. 100 moléculas). Ex. borrachas naturais e

sintéticas.

– Reciclagem complicada pela incapacidade de fusão, de forma análoga aos

termorrígidos.

Fibras

– Termoplástico orientado com a direção principal das cadeias poliméricas

posicionadas paralelas ao sentido longitudinal (eixo maior). Deve satisfazer a

condição geométrica de o comprimento ser, no mínimo, cem vezes maior que o

diâmetro (L/D > 100)

– Pequena deformação e alta resistência

4. Síntese e Processamento

Conjunto de reações químicas que provocam a união de pequenas

moléculas por ligação covalente com a formação de um polímero. Os

processos de polimerização podem ser classificados de acordo com:



a) Número de monômeros: durante a polimerização, um ou mais

monômeros podem ser polimerizados ao mesmo tempo, produzindo a

homopolimerização (quando apenas um monômero é envolvido),

copolimerização (dois) e terpolimerização (três diferentes).

b) Tipo de reação química: dependendo do tipo de reação química

usada para a produção da nova ligação, podemos ter: adição etênica (para a

produção do polietileno), esterificação (poliéster), amidação (poliamida),

acetilação (acetato de celulose) e outras.

c) Cinética de polimerização: conforme o tipo de cinética envolvida

durante as reações de polimerização, podemos ter: polimerização em etapas

(ou policondensação), polimerização em cadeia (ou poliadição) e polimerização

com abertura de anel.

d) Tipo de arranjo físico: dependendo dos materiais utilizados durante a

polimerização, além do monômero, o processo pode ser homogêneo (em

massa e em solução) ou heterogêneo (suspensão e emulsão).

4.1 Principais processos de síntese

Polímeros de Adição

Em geral, têm a cadeia regularmente constituída por apenas átomos de

carbono, ligados covalentemente, como por exemplo, no polietileno,

poliestireno e poli(metacrilato de metila). No entanto, há exceções, quando o

monômero é um aldeído ou uma lactama (amida cíclica), a poliadição ocorre,

respectivamente, pela carbonila e pela abertura do anel, resultando em

heteroátomos na cadeia principal , como no polioximetileno e policaprolactama.

Polímeros de Condensação

São aqueles polímeros formados a partir de monômeros polifuncionais,

originários da reação de dois grupos funcionais reativos com a eliminação de

Figura 3 - Exemplo de reação de adição



uma molécula de baixo peso molecular (H2O, NH3, HCl, etc). São polímeros

que em geral, apresentam em sua cadeia principal não somente átomos de

carbono, mas também, átomos de outros elementos como N, O, S, P, etc;

como por exemplo, o poli(tereftalato de etileno). No entanto, há casos em que

as características de ambos os tipos de reação estão associadas, como na

formação das poliuretanas.

5. Referências

CANEVAROLO Jr, S. V. Ciência dos Polímeros, Editora Artliber, SãoPaulo,

2002.

Figura 4 - Exemplo reação de condensação

trabalho - polímeros

Documents