POLÍMEROS.

POLÍMEROS O que são Polímeros? poli (muitos) + mero. Materiais orgânicos ou inorgânicos, naturais ou sintéticos, de alto peso molecular, cuja estrutura molecular consiste na repetição de pequenas unidades, chamadas meros, que compõem as macromoléculas. Daí o nome: poli (muitos) + mero.

Como são produzidos os polímeros? A matéria prima que dá origem ao polímero chama-se monômero. No caso do polietileno (PE) é o etileno (ou eteno). A molécula inicial (monômero) vai, sucessivamente, se unindo a outras, dando o dímero, trímero, tetrâmero, . . . até chegar ao polímero. A esta reação que produz o polímero dá- se o nome de Reação de Polimerização.

Como é obtido o Monômero? As fontes de obtenção do Monômero podem ser divididas em três grupos: petróleo e gás natural, hulha e produtos naturais. - Petróleo e Gás Natural: Através da destilação fracionada onde se obtém: gás de petróleo, gasolina, óleo diesel, óleo combustível, óleo lubrificante e asfalto. A polimerização destes produtos assim obtidos origina a grande variedade de materiais plásticos conhecidos na atualidade. - Hulha,carvão mineral ou carvão de pedra: Produto sólido encontrado no subsolo resultante da fossilização de tecidos vegetais durante milhares de anos sob a ação de elevadas pressões e temperaturas na ausência de oxigênio. Foi um dos primeiros materiais conhecidos como fonte de matéria prima para a preparação de polímeros sintéticos. Através da destilação seca onde se obtém: gás de hulha, amônia, alcatrão de hulha e coque. Para fins químicos é o alcatrão que é constituído por uma mistura complexa de vários compostos orgânicos. A destilação fracionada se faz necessária para a separação dos constituintes desta mistura, o que origina as matérias primas que se destinam à produção de resinas plásticas.

- Produtos Naturais: Conjunto de vários exemplos de substâncias orgânicas encontradas na natureza usadas na fabricação de plásticos. A celulose é um destes exemplos (lignina). O amido, que é um carboidrato de cadeia longa, pode ser obtido a partir de produtos agrícolas como o milho. Os açucares existentes nos vegetais como a cana de açúcar e a beterraba, fornecem o álcool etílico. Que desidratado obtém-se o etileno, matéria prima do polietileno. Óleos e gorduras vegetais ou mesmo animais também se constituem em fonte importante de matérias primas para materiais plásticos. O óleo de rícino ou mamona é um caso deste tipo uma vez que permite a obtenção no nylon 11. Borracha.

Formação do Polímero: Estireno. As moléculas menores se ligam, como blocos, para formarem os polímeros. Poliestireno – Vários estirenos unidos. Polímero formado pela ligação de monômeros iguais ao que foi visto anteriormente.

Como de dividem os Polímeros? Há diversas maneiras de se dividir os polímeros. Por isso adotamos sua classificação conforme suas características mecânicas, por ser a mais importante. Deste modo os polímeros podem ser divididos em: Termoplásticos.  Termorrígidos (termofixos).  Elastômeros (borrachas).

Termoplásticos: São os chamados plásticos, constituindo a maior parte dos polímeros comerciais. A principal característica desses polímeros é poder ser fundido diversas vezes. Dependendo do tipo do plástico, também podem dissolver-se em vários solventes. Logo, sua reciclagem é possível, uma característica bastante desejável nos dias dias de hoje. As propriedades mecânicas variam conforme o plástico: Sob temperatura ambiente, podem ser maleáveis, rígidos ou mesmo frágeis. Exemplos: Polietileno (PE), polipropileno (PP), poli(tereftalato de etileno) (PET), policarbonato (PC), poliestireno (PS), poli(cloreto de vinila) (PVC), poli(metilmetacrilato) (PMMA)...

Termorrígidos (Termofixos): São rígidos e frágeis, sendo muito estáveis a variações de temperatura. Uma vez prontos, não mais se fundem. O aquecimento do polímero acabado a altas temperaturas promove decomposição do material antes de sua fusão. Logo, sua reciclagem é complicada. Exemplos: Baquelite, usada em tomadas e no embutimento de amostras metalográficas; 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, de forma análoga aos termorrígidos. Exemplos: Vários tipos de borracha.

Propriedades Mecânicas dos Polímeros. Alta flexibilidade. Variável ao longo de faixa bastante ampla, conforme o tipo de polímero e os aditivos usados na sua formulação; Alta resistência ao impacto. Tal propriedade, associada à transparência, permite substituição do vidro em várias aplicações. . Baixas Temperaturas de Processamento Alguns plásticos especiais requerem até 400oC para sua conformação. Disso decorre baixo consumo de energia para conformação. . Ajuste Fino de Propriedades através de Aditivação Uso de fibras (vidro, carbono, boro) ou algumas cargas minerais (talco, mica, caolim, wolastonita) aumentam a resistência mecânica; As cargas fibrosas podem assumir forma de fibras curtas ou longas, redes, tecidos

Baixa Condutividade Elétrica Polímeros são altamente indicados para aplicações onde se requeira isolamento elétrico. Baixa Condutividade Térmica A condutividade térmica dos polímeros é cerca de mil vezes menor que a dos metais. Logo, são altamente recomendados em aplicações que requeiram isolamento térmico, particularmente na forma de espumas.  Estes dois últimos deve- se a ausência de elétrons livres. . Maior Resistência a Corrosão As ligações químicas presentes nos plásticos (covalentes/Van der Walls) lhes conferem maior resistência à corrosão por oxigênio ou produtos químicos do que no caso dos metais (ligação metálica).

Porosidade O espaço entre as macromoléculas do polímero é relativamente grande. Isso confere baixa densidade ao polímero, o que é uma vantagem em certos aspectos. A principal conseqüência deste fato é a limitação dos plásticos como material de embalagem, que fica patente no prazo de validade mais curto de bebidas acondicionadas em garrafas de PET.

Polímeros de Importância Industrial

Polietileno (PE) - Cor natural: Branco (podendo ser utilizados pigmentos) - Composição: H2C - H2C • Principais Propriedades: · elevada resistência química; · boa resistência a impacto, mesmo a baixas temperaturas; · ótimas propriedades de isolamento térmico; · atóxico; · pode ser usinado e soldado; · baixo índice de absorção de água. • Limitações: · baixa resistência mecânica; · sofre ação de raios ultraviolera e ozinio; · não é inerte a ácidos oxidantes; · pouca resistência ao corte; · oxida em altas temperaturas.

Há quatro tipos básicos: - Polietileno de Baixa Densidade (PEBD): Utilizado em filmes, laminados, recipientes, embalagens, brinquedos, isolamento de fios elétricos. - Polietileno de Baixa Densidade Linear (PEBDL): Sua flexibilidade e resistência ao impacto recomenda sua aplicação para embalagens de alimentos, bolsas de gelo, utensílios domésticos, canos e tubos. - Polietileno de Alta Densidade (PEAD): Utilizado em bombonas, recipientes, garrafas, filmes, brinquedos, materiais hospitalares, tubos para distribuição de água e gás, tanques de combustível automotivos. - Polietileno de Ultra Alto Peso Molecular (PEUAPM): Engrenagens, componentes para bombas de líquidos corrosivos, implantes de ossos artificiais.

Exemplos da Aplicação de PE: Caixa d’água em PE. Caixa d’água de PE de Alta Densidade.

Polipropileno (PP) - Principais propriedades: · Baixo custo; · Elevada resistência química e a solventes; · Fácil moldagem; · Fácil coloração; · Alta resistência à fratura por flexão ou fadiga; · Boa resistência ao impacto acima de 15oC; · Boa estabilidade térmica; · Maior sensibilidade à luz UV e agentes de oxidação, sofrendo degradação com maior facilidade. - Limitações: · baixa resistência mecânica; · sofre ação de raios ultravioleta e agente oxidante; · resistência limitada à temperatura; · oxidação em temperaturas elevadas; · perda da resistência em baixas temperaturas. -

Aplicações: Brinquedos; recipientes para alimentos, remédios, produtos químicos; carcaças para eletrodomésticos, fibras, tubos para cargas de canetas esferográficas, carpetes, seringas de injeção, autopeças (pára-choques, pedais, carcaças de baterias, lanternas, ventoinhas, ventiladores, peças diversas no habitáculo). Atualmente há uma tendência no sentido de se utilizar exclusivamente o PP no interior dos automóveis. Isso facilitaria a reciclagem do material por ocasião do sucateamento do veículo, pois se saberia com qual material se estaria lidando.

Exemplos da Aplicação de PE: Tecnologia de grades e aditivos permite usos diversificados. Ventilação de motores.

Distribuição de PP no Mercado brasileiro:

Poli(cloreto de vinila) (PVC) - 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; deve haver controle do teor residual que permanece no polímero, particularmente em aplicações em que o polímero vai entrar em contato com alimentos. · 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, particularmente em brinquedos e produtos que venham a entrar em contato com alimentos.

Há quatro tipos básicos: - PVC rígido, isento de plastificantes. Usado na fabricação de tubos, carcaças de utensílios domésticos e baterias. - PVC flexível ou plastificado. Usado no revestimento de fios e cabos elétricos, composições de tintas (látex vinílico), cortinas de banheiros. - PVC transparente, isento de cargas. - PVC celular ou expandido.

Exemplos da Aplicação de PVC: Perfis de PVC garantem isolamento termoacústico

Poliestireno (PS) - 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.

Há quatro tipos básicos: - PS cristal: Usado em artigos de baixo custo. - PS resistente ao calor: Peças de máquinas ou automóveis, gabinetes de rádios e TV, grades de ar condicionado, peças internas e externas de eletrodomésticos e aparelhos eletrônicos, circuladores de ar, ventiladores e exaustores. - PS de alto impacto Muito usado na fabricação de utensílios domésticos (gavetas de geladeira) e brinquedos. - PS expandido Aplicações: protetor de equipamentos, isolantes

Distribuição de PS, por aplicação, no Mercado brasileiro:

Petroquímicas: Investimentos na produção de resinas de melhor desempenho.