Química e Física dos Materiais II Ano lectivo 2013/2014 Departamento de Química e Bioquímica.

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1 Química e Física dos Materiais II Ano lectivo 2013/2014 Departamento de Química e Bioquímica

2 Um polímero é uma macromolécula, natural ou artificial, constituída por unidades moleculares que se repetem um grande número de vezes. Os polímeros sintéticos obtêm-se por polimerização a qual pode ser do tipo policondensação ou poli-adição. Como o número de moléculas que se unem pode ser variável, o polimerizado resultante é formado geralmente por macromoléculas de diferentes massas moleculares Os polímeros compostos por um único tipo de monómero e cujas moléculas se distinguem unicamente pelo número de unidades do monómero que contém, designam-se por homopolímeros. Os polímeros constituídos por dois ou mais tipos de monómero denominam-se co-polímeros e constituem uma sequência mais ou menos desordenada das unidades monómeras em função das quantidades respectivas de monómeros ligados e da sua reactividade em relação à cadeia que se forma ( Fonte: Infopédia ).

3 Durante o processo de polimerização, alguns grupos funcionais em cada monómero podem ser perdidos. Este é o caso, por exemplo da polimerização do poliéster PET (polietilenoglicolterftalato). Os monómeros são o ácido terftálico (HOOC-C 6 H 4 -COOH) e etileno- glicol (HO-CH 2 -CH 2 -OH), mas a unidade de repetição é: -OC-C 6 H 4 - COO-CH 2 -CH 2 -O-, que corresponde à combinação dos dois monómeros com a perda de uma molécula de água. A parte de cada monómero que é incorporada no polímero é conhecido como unidade de repetição ou resíduo do monómero. A polimerização é um processo químico em que ocorre a combinação de muitas pequenas moléculas, conhecidas como monómeros, de modo a formarem uma cadeia. Nesta cadeia essas pequenas unidades estão unidas por ligações covalentes Unidade de repetição do polipropileno

4 A propriedade mais elementar de um polímero é a identidade dos seus monómeros constituintes. Um segundo conjunto de propriedades, conhecida como microestrutura, descreve essencialmente o arranjo destes monómeros dentro do polímero à escala de uma única cadeia. Essas propriedades estruturais básicas desempenham um papel importante na determinação da massa e das propriedades físicas do polímero, e descrevem macroscópicamente como o polímero se comporta. As propriedades químicas descrevem como a maior parte do polímero interage com outros produtos químicos e solventes.

5 Os polímeros semi-sintéticos são resultantes de polímeros naturais que foram modificados e que portanto apresentam propriedades diferentes das originais. A sua produção iniciou-se durante a segunda metade do século XIX. Alguns desses polímeros semi- sintéticos são: borracha vulcanizada – as cadeias de borracha natural são interligadas pela presença de átomos de enxofre o que aumenta a sua resistência mas sem perder a elasticidade; ebonite – resina dura e brilhante que resulta da junção de borracha natural com excesso de enxofre; nitrocelulose – obtida a partir das fibras do algodão misturado com ácido nítrico e ácido sulfúrico. Quando as fibras do algodão são misturadas com solvente (e um óleo vegetal?) originam o parkesine também descrito como o ambar sintético, e se misturadas com cânfora e álcool originam o celulóide.

6 Poliestireno (esferovite) - copos, caixas (CDs, cassetes e outras) Polietileno - baldes, sacos de lixo, sacos de embalagens Polipropileno - cadeiras, poltronas, pára-choques de automóveis Poliamida 6-6 (nylon 6-6) - fibras, cordas, roupas PVC (poli cloreto de vinilo) - tubos Plexiglas, “vidro plástico“, acrílicos - plástico transparente muito resistente usado em portas e janelas, lentes de óculos. Teflon - revestimento interno de panelas Baquelite (fórmica) - revestimento de móveis (fórmica), material eléctrico (tomadas e interruptores) Poliuretano - espumas rígidas e flexíveis; isolantes Polímeros semissintéticos : borracha - pneus, câmaras de ar, etc. Polímeros naturais: amido - alimentos, fabricação de etanol ; celulose - papel, algodão, explosivos

7  Ocorre a degradação de um polímero quando se verifica uma mudança nas propriedades de resistência à tracção, na cor, forma, peso molecular, etc, sob a influência de um ou mais factores ambientais tais como calor, luz, produtos químicos e, em alguns casos, a acção galvânica.  Estas alterações podem ser indesejáveis, tais como mudanças durante a sua utilização, ou desejáveis, como é o caso de se pretender um polímero biodegradável.  É muitas vezes devida à hidrólise das ligações da cadeia polimérica, o que leva a uma diminuição da massa molecular do polímero.  A acção do ozono e dos raios UV é responsável pela degradação de muitos polímeros.

8  A susceptibilidade de um polímero à degradação depende de sua estrutura. Polímeros provenientes de monómeros contendo epóxidos e cadeias contendo anéis aromáticos são especialmente suscetíveis à degradação por acção dos raios UV, enquanto que os poliésteres são suscetíveis à degradação por hidrólise. Polímeros à base de carbono são mais suscetíveis à degradação térmica do que polímeros inorgânicos como o polidimetilsiloxano e portanto não são ideais para aplicações a temperaturas mais elevadas.

9 A degradação do polímero também pode ocorrer através da ação galvânica. Em 1990, Michael Faudree descobriu que resinas sintéticas eram degradadas quando associadas a um metal activo em solução salina, ou seja, em ambientes de água salgada. A degradação consiste na dissolução da resina e na perca de fibras soltas. A degradação de polímeros para formar moléculas menores pode prosseguir por cisão ao acaso ou por cisão específica. A degradação do polietileno ocorre por cisão ao acaso havendo quebra das ligações que mantém os átomos do polímero juntos. Quando aquecido acima de 450 º degrada- se e forma uma mistura de hidrocarbonetos. Outros polímeros, como o poli-alfa-metil-estireno, sofrem cisão específica da cadeia, ocorrendo a ruptura apenas nas extremidades. No caso anterior, este polímero literalmente despolimeriza para se tornar no monómero constituinte.

10 http://www.polymerchemistryhypertext.com/IntroduçãoAosPolímeros. htm#whatisapolymer http://pt.wikipedia.org/wiki/Pol%C3%ADmero http://www.videos.uevora.pt/oquesaopolimeros.pdf