Estrutura E Propriedade Dos Materiais Poliméricos

INTRODUÇÃO

Polímeros são compostos químicos de elevada massa molecular, resultantes de reações químicas de polimerização.

Trata-se de macromoléculas(fig.1) formadas a partir de unidades estruturais menores (os monômeros(fig.2)).

Polimerização é o nome dado ao processo no qual as várias unidades de repetição(monômeros) reagem para gerar uma cadeia de polímeros. Em geral, os polímeros contêm os mesmos elementos nas mesmas proporções relativas que seus monômeros, mas em maior quantidade absoluta.

Popularmente os polímeros são denominados plásticos, todavia seu uso de maneira genérica não é apropriado. Plástico que por sua vez significa “capaz de ser moldado”.

Os Polímeros são capazes de adquirirem “condições plásticas” por ação de calor e pressão.

O tamanho e a estrutura da molécula do polímero determinam as propriedades do material plástico.

Macromolécula Monômero

Fig.1 Fig.2

HISTÓRIA

Até a primeira metade do século XIX acreditava-se na chamada Teoria da Força Vital enunciada por Berzelius. Até o século XIX somente era possível utilizar polímeros produzidos naturalmente, pois não havia tecnologia disponível para promover reações entre os compostos de carbono.

Posteriormente, Friedrich Wohler, discípulo de Berzelius prova que a Teoria da Força Vital não pode ser aplicada. Após este revés, as pesquisas sobre química orgânica multiplicam-se. Em 1883 Charles Goodyear descobre a vulcanização da borracha natural. Por volta de 1860 já havia a moldagem industrial de plásticos naturais reforçados com fibras, como a goma-laca e a gutta-percha. Em 1910 começa a funcionar a primeira fábrica de rayon nos EUA e em 1924 surgem as fibras de acetato de celulose.

Henri Victor Regnault polimeriza o cloreto de vinila com auxilio da luz do sol, Einhorn & Bischoff descobrem o policarbonato. Esse material só voltou a ser desenvolvido em 1950 e finalmente em 1970 Bakeland sintetiza resinas de fenol-formaldeído. É o primeiro plástico totalmente sintético que surge em escala comercial. O período entre 1920 e 1950 foi decisivo para o aparecimento dos polímeros modernos. Durante a década de 1960 surgem os plásticos de engenharia. Na década de 1980 observa-se um certo amadurecimento da Tecnologia dos Polímeros: o ritmo dos desenvolvimentos diminui enquanto se procura aumentar a escala comercial dos avanços conseguidos.

Finalmente na década de 1990 os catalisadores de metaloceno, reciclagem em grande escala de garrafas de PE e PET, biopolímeros, uso em larga escala dos elastômeros termoplásticos e plásticos de engenharia. A preocupação com a reciclagem torna-se quase uma obsessão, pois dela depende a viabilização comercial dos polímeros.

A partir do final da década de 1990, novas técnicas de polimerização começam a ser investigadas, onde se consegue ter um grande controle da massa molecular e do índice de polidispersividade do polímero. Assim, começam a ser conhecidas as técnicas de polimerização radicalar controlada.

DEFINIÇÕES BÁSICAS

Do Grego Poli(muitas) + mero(partes) = POLÍMERO

Polímero: substância composta de moléculas que formam uma sequencia longa de uma ou mais espécies atômicas ou de grupos de átomos ligados por ligação covalente;

Macromolécula: molécula de elevada massa molecular, cuja estrutura não necessariamente é constituída por uma repetição de moléculas;

Mero: unidade básica que forma por repetição um polímero;

Monômero: moléculas simples que dá origem ao polímero;

Oligômero: polímero de baixa massa molecular

Homopolímero: polímero formado a partir de um único monômero;

Copolímero: polímero cuja cadeia principal é formada por dois monômeros.

Terpolímero: polímero cuja cadeia principal é formada por três monômeros;

Polímero em bloco: polímero composto de bloco de macromoléculas em sequencia linear;

Polímero enxertado ou graftizado: polímero composto de macromoléculas enxertadas, que são macromoléculas com uma ou mais espécies químicas conectados a cadeia principal como cadeias laterais. Essas cadeias laterais possuem aspectos constitucionais ou configuracionais que diferem daqueles da cadeia principal;

Blenda: mistura macroscopicamente homogênea de duas os mais espécies de polímeros. Na maioria dos casos as misturas são homogêneas também em escala inferior a varias vezes o comprimento de onda óptico.

PRINCIPIOS DA POLIMERIZAÇÃO

Reação entre um ou vários tipos de monômeros, produzindo polímeros.

MATÉRIAS-PRIMAS FORMADORAS DOS POLÍMEROS

Petróleo  fonte de Hidro Carbonetos (HC)

Carbono  metano; CO2

Gás natural (CH4 – metano)

Outros...

Madeira  fonte de materiais pirolenhosos

Água

Ar  fonte de Oxigênio e Nitrogênio

Flúor

Sal Marinho  fonte de Cloro

Areia  fonte de Sílica

Materiais naturais: (celulose, lactose, algodão, milho, cana-de-açúcar, etc)

Cargas: (talco, Carbonato de Cálcio, mica, fibra de vidro, etc)

Petróleo

É formado por muitos compostos que possuem temperaturas de ebulição diferente, sendo assim possível separá-los através de um processo conhecido como destilação ou craqueamento.

Nafta, produto incolor extraído do petróleo, matéria-prima básica para a produção do plástico.

Nomenclatura

Geralmente usadas para dar nome aos polímeros