As Estruturas químicas e a massa molar do polímero determinam suas propriedades físico-químicas

INTRODUÇÃO

Plásticos são constituídos de grandes moléculas (macromoléculas) chamadas polímeros, que dependendo de sua composição (unidades formadoras ou monômeros) apresentará propriedades físicas e químicas diferentes.

As estruturas químicas e a massa molar do polímero determinam suas propriedades físico-químicas. Propriedades como resistência à chama, cristalinidade, estabilidade térmica, resistência à ação química e propriedades mecânicas determinam a utilidade do polímero. No desenvolvimento do texto serão apresentados vários tipos de polímeros com suas estruturas químicas e suas propriedades .

1. Definição de Polímeros

Polímero é qualquer material orgânico ou inorgânico, sintético ou natural, que tenha um alto peso molecular e com variedades estruturais repetitivas, sendo que normalmente esta unidade que se repete é de baixo peso molecular (MANRICH, 2005). A palavra POLÍMERO vem do grego Poli, cujo significado é muito, e de Mero, que quer dizer “parte” ou “unidade” (que se repete). Os meros (que são macromoléculas), para formarem um polímero, são ligados entre si através de ligações primárias (estáveis). Se imaginarmos um “anel” como sendo um mero, a formação de um polímero se dá quando muitos deles (mil a cinco mil) são unidos, ou enganchados seqüencialmente. Os polímeros sintéticos mais comuns são aqueles formados por unidades repetitivas simples.

A matéria-prima para a produção de um polímero é o monômero, isto é, uma molécula com uma (mono) unidade de repetição. Dependendo do tipo de monômero (estrutura química), do número médio de meros por cadeia e do tipo de ligação covalente, pode-se dividir os polímeros em três grandes classes: Plásticos, Borrachas e Fibras. A polimerização dos polímeros pode ser efetuada por diversas técnicas e processos distintos, onde os mais comuns são: polimerização por adição e polimerização por condensação.

Os polímeros podem ser classificados de diferentes maneiras, depende do objetivo de quem os classifica. As formas mais comuns de classificação são: a partir do ponto de vista de sua estrutura química, do método de preparação, das características tecnológicas e do comportamento mecânico.

A importância de se conhecer a estrutura dos polímeros está no fato de que todas as propriedades físico-químicas e mecânicas dependem, bem como o processamento na indústria de transformação (injeção, extrusão, etc.), por exemplo, é afetado por essa estrutura. Os plásticos, que tem seu nome originário do grego “plastikos” que significa - capaz de ser moldado, são materiais sintéticos ou derivados de substância naturais, geralmente orgânicas, obtidas, atualmente, em sua maioria, a partir dos derivados de petróleo.

Os materiais plásticos são utilizados em grande escala em diversas áreas da indústria e, é comum observar que peças inicialmente produzidas com outros materiais, particularmente metal, vidro ou madeira, têm sido substituídos por outras de plásticos. Esta expansão se deve, principalmente, pelas suas principais características, que são: baixo custo, peso reduzido, elevada resistência, variação de formas e cores, além de apresentar, muitas vezes, um desempenho superior ao do material antes utilizado.

Os plásticos são feitos a partir do petróleo que é uma matéria-prima rica em carbono. Os químicos combinam vários tipos de monômeros de maneiras diferentes para fazer uma variedade quase infinita de plásticos com propriedades químicas diferentes.

A maioria dos plásticos é quimicamente inerte e incapaz de sofrer reações químicas com outras substâncias. Pode-se armazenar álcool, sabão, água, ácido ou gasolina em um recipiente plástico sem dissolvê-lo. O plástico pode ser moldado em uma variedade quase infinita de formatos e pode ser encontrado em brinquedos, xícaras, garrafas, utensílios, fios, carros, e até nos alimentos e medicamentos. Um de seus mais importantes fatores, depende das características tecnológicas, e é o fato destes se classificarem em Termoplásticos e Termofixos. Como já comentado, o polímero pode ser constituído por diferentes meros. Se o polímero tem um só tipo de mero que se repete é chamado homopolímero, se dois meros diferentes aparecerem na cadeia, é chamado copolímero e se aparecerem três meros ou mais diferentes na mesma cadeia, é chamado terpolímero.

2. Classificação dos Polímeros

Além dos polímeros clássicos produzidos e comercializados há alguns anos, a cada dia, novos polímeros surgem oriundos das pesquisas científicas e tecnológicas desenvolvidas em todo o mundo. Logo, devido à grande variedade de materiais poliméricos existentes, torna-se necessário selecioná-los em grupos que possuam características comuns, que facilitem a compreensão e estudo das propriedades desses materiais. Portanto, com este objetivo, os polímeros foram classificados de acordo com suas estruturas químicas, tipo de monômeros, solubilidade, comportamentos mecânicos, tipos de aplicações e escala de produção, etc.

Classificações baseadas em diversos critérios

Classificação dos polímeros. Fonte: Introdução a Polímeros; Mano e Mendes; Ed. Bluncher 1999.

As classificações mais comuns envolvem a estrutura química, o método de preparação, as características tecnológicas e o comportamento mecânico. Segundo a estrutura química, conforme os grupos funcionais presentes nas macromoléculas, estas serão classificadas em poliamidas, poliésteres, etc. Os polímeros podem apresentar várias formas de cadeias moleculares, devido ao modo como os monômeros se ligam uns aos outros.

Os polímeros podem ter suas cadeias sem ramificações (polímeros lineares) ou podem apresentar ramificações, cujo grau de complexidade pode ir até o extremo da formação de retículos, resultando então o que se denomina de polímeros com ligações cruzadas ou polímero tridimensional.

Quanto ao método de preparação, são divididos, em linhas gerais, em polímeros de adição e polímeros de condensação, conforme ocorra uma simples adição, sem subproduto, ou uma reação em que são abstraídas dos monômeros pequenas moléculas como HCl, H2O, KCl.

Polímeros de adição: são formados a partir de um único monômero, através de uma reação de adição. As substâncias usadas na geração de polímeros manifestam