Apostila de introdução a polímeros

POLÍMEROSFUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA RECIFE, OUTUBRO DE 2009 POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 2 SUMÁRIO Capítulo 1 CONTEÚDO FUNDAMENTOS DOS Pág. 4 4 5 6 7 9 10 11 11 12 14 15 16 16 17 22 23 25 27 28 32 37 38 38 38 42 42 42 42 43 44 45 45 45 46 47 50 51 51 52 53 53 55 56 56 57 57 58 59 60 60 61 61 POLÍMEROS ......................................................................................... Introdução .................................................................................................................................. . Breve história dos polímeros ...................................................................................................... Um pouco da história da borracha ............................................................................................. A borracha natural – NR ............................................................................................................. A borracha sintética .................................................................................................................... Classificação dos polímeros ....................................................................................................... Polímeros naturais ...................................................................................................................... Polímeros sintéticos ................................................................................................................... Reações de polimerização ......................................................................................................... Nomenclatura dos polímeros ..................................................................................................... Referências ................................................................................................................................ PROCESSOS DE PREPARAÇÃO DE MONÔMEROS E POLÍMEROS .................................... Introdução .................................................................................................................................. . Monômeros ................................................................................................................................ Sigla dos Polímeros .................................................................................................................. Classificação dos Polímeros ...................................................................................................... Propriedades dos Polímeros ...................................................................................................... Reciclabilidade ........................................................................................................................... Preparação de Alguns Polímeros .............................................................................................. Considerações sobre Alguns Polímeros ................................................................................... Referências ................................................................................................................................ TÉCNICAS DE POLIMERIZAÇÃO ............................................................................................ Introdução .................................................................................................................................. . Reações de Polimerização ......................................................................................................... Técnicas de Polimerização ......................................................................................................... Polimerização em massa ........................................................................................................... Polimerização em solução ......................................................................................................... Polimerização em emulsão ........................................................................................................ Polimerização em suspensão .................................................................................................. Referências ................................................................................................................................ PROCESSOS DE TRANSFORMAÇÕES DE POLÍMEROS COMPÓSITOS ............................ Introdução .................................................................................................................................. Polímeros Termoplásticos e Termofixos .................................................................................... Elastômeros ............................................................................................................................... Propriedades dos Polímeros .................................................................................................... Processamento de Polímeros Compósitos ................................................................................ Produtos de Plástico .................................................................................................................. Processamento de Polímeros Termofixos ................................................................................. Técnicas de Processamento ...................................................................................................... Processamento de plásticos: extrusão ....................................................................................... Processamento de plásticos: moldagem por injeção ................................................................ Processamento de plásticos: moldagem de termofixos ............................................................. Processamento de plásticos: moldagem por sopro ................................................................... Processamento de plásticos: extrusão-moldagem por sopro .................................................... Processamento de plásticos: injeção-moldagem por sopro ....................................................... Processamento de plásticos: alongamento-moldagem por sopro.............................................. Processamento de plásticos: moldagem por termoenformação ............................................... Processamento de plásticos: moldagem por compressão ......................................................... Processamento de plásticos: moldagem por transferência ....................................................... Referências ................................................................................................................................ POLÍMEROS DE INTERESSE INDUSTRIAL ............................................................................ Introdução .................................................................................................................................. 2 3 4 5 POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 3 . Plásticos ..................................................................................................................................... Polietileno (PE) ........................................................................................................................... Polipropileno (PP) ....................................................................................................................... Poliestireno (PS) ......................................................................................................................... Policloreto de Vinila (PVC) ......................................................................................................... Policarbonato (PC) ..................................................................................................................... Resina Fenólica (PR) ................................................................................................................. Borrachas ................................................................................................................................... Polibutadieno (BR) ..................................................................................................................... Copolímero de Polibutadieno e Estireno (SBR) ......................................................................... Fibras ......................................................................................................................................... . Processo produtivo das fibras artificiais ..................................................................................... Processo produtivo das fibras sintéticas ................................................................................... Poli(hexametileno-adipamida) – (PA 6.6)................................................................................... Poliacrilonitrila (PAN) .................................................................................................................. Poli(tereftalato de etileno) – (PET) ............................................................................................. Referências ................................................................................................................................ RECICLAGEM DE POLÍMEROS ............................................................................................... Introdução .................................................................................................................................. . As fontes de solução para evitar poluição .................................................................................. Coleta seletiva do lixo ................................................................................................................ Classificação do descarte de polímeros ..................................................................................... Simbologia para plásticos (ABNT) .............................................................................................. Principais plásticos recicláveis ................................................................................................... Identificação prática dos plásticos ............................................................................................. Processo de reciclagem de polímeros ....................................................................................... Reciclagem primária .................................................................................................................. Reciclagem secundária .............................................................................................................. Reciclagem terciária ................................................................................................................... Reciclagem quaternária ............................................................................................................. Produtos com plásticos reciclados ............................................................................................. Referências ................................................................................................................................ EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO DA APRENDIZAGEM ................................................................... 61 61 63 68 69 71 72 74 75 75 76 76 77 77 78 79 82 83 83 83 84 84 85 85 87 88 88 88 89 89 89 90 91 6 7 ... que se ligam através de reações químicas... Outras classes de polímeros.... policabornatos e fluorpolímeros........ Os plásticos. utensílios.. Vários outros polímeros são produzidos em menor escala. Pode-se armazenar álcool. têm tido uso crescente... o ato do descarte do plástico .... CAPÍTULO 1 .. principalmente..... têm sido substituídos por outras de plásticos.. Assim..... Os plásticos fazem parte da família dos Polímeros.. A matéria-prima para a produção de um polímero é o monômero... poliésteres e poliuretanos.. poliestirenos... Esta expansão se deve... uma molécula com uma (mono) unidade de repetição.... A maioria dos plásticos é quimicamente inerte e incapaz de sofrer reações químicas com outras substâncias.... um polímero é uma macromolécula composta por muitas (dezenas a milhares) unidades de repetição denominadas meros... em sua maioria...... INTRODUÇÃO A palavra polímero origina-se do grego poli (muitos) e mero (unidade de repetição). garrafas. é comum observar que peças inicialmente produzidas com outros materiais..POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO.. principalmente. que se constitui de moléculas caracterizadas pela repetição múltipla de uma ou mais espécies de átomos ou grupo de átomos.. do número médio de meros por cadeia e do tipo de ligação covalente.......... isto é........ peso reduzido.. FUNDAMENTOS DOS POLÍMEROS .. a partir dos derivados de petróleo.. geralmente orgânicas.. que são: baixo custo. Os plásticos são feitos a partir do petróleo que é uma matéria-prima rica em carbono.... sabão... Dependendo do tipo de monômero (estrutura química).. são chamados de plásticos de engenharia ou especialidades. são chamados de polímeros commodities.. obtidas........capaz de ser moldado. particularmente metal........ que........ muitas vezes.. como os poliacrilatos.. fios.... Os materiais plásticos estão sendo são utilizados em grande escala em diversas áreas da indústria e..... ... Portanto..... que tem seu nome originário do grego “plastikos” que significa ... ácido ou gasolina em um recipiente plástico sem dissolvê-lo... os monômeros....... pode-se dividir os polímeros em três grandes classes: Plásticos. por isso. estruturadas a partir de unidades menores.. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 4 ... carbono e hidrogênio. formando macromoléculas. e até no chiclete..... elevada resistência..... um desempenho superior ao do material antes utilizado...... água... vidro ou madeira. Borrachas e Fibras.. Os químicos combinam vários tipos de monômeros de maneiras diferentes para fazer uma variedade quase infinita de plásticos com propriedades químicas diferentes....... pelas suas principais características. Os tipos de polímeros mais consumidos atualmente são os polietilenos..... xícaras.. o plástico e difícil de desintegrar... devido à sua grande produção e utilização........ por terem uma aplicação muito específica ou devido ao seu custo ainda ser alto e......... ligados por ligação covalente... além de apresentar....... O plástico pode ser moldado em uma variedade quase infinita de formatos e pode ser encontrado em brinquedos. polipropilenos.. Tecnicamente os plásticos são substâncias formadas por grandes cadeias de macromoléculas que contém em suas estrutura.. são materiais sintéticos ou derivados de substância naturais..... Como não reage quimicamente com a maioria das outras substâncias. Os plásticos revolucionaram o mundo..... carros. variação de formas e cores. atualmente. químico suíço. O plástico permanece no ambiente por séculos. Ocorreu uma reação química em que os grupos de hidroxila das fibras de celulose do algodão se converteram em grupos de nitrato catalisados pelo enxofre. estão sendo desenvolvidas novas tecnologias para fabricar plástico a partir de substâncias biológicas. como óleo de milho. placas dentárias e bolas de pingue-pongue. . Em 1846. Esse plástico ficou conhecido como náilon. A borracha não era muito útil para armazenar. era capaz de explodir em uma chama sem fumaça e foi utilizado pelos militares como substituto da pólvora. a nitrocelulose. Ocorrem ligações cruzadas nas fibras de polímero. polietileno e vinil. bagagens. A reação de condensação entre esses monômeros permite ao formaldeído unir os anéis de fenol em três polímeros rígidos tridimensionais. mas voltava à forma original. descobriu acidentalmente outro polímero ao derramar uma mistura de ácido sulfúrico e nítrico em um pedaço de algodão. polímero plástico que foi utilizado em filmes fotográficos. Em 1839. coberturas (barracas). primeiro polímero realmente sintético. Eles levaram à criação de muitos outros plásticos. O polímero resultante. Charles Schonbein. o químico John Hyatt fez a nitrocelulose reagir com cânfora. as únicas substâncias que podiam ser moldadas eram a argila (cerâmica) e o vidro. pois acabava perdendo a capacidade de voltar ao formato original e ficava viscosa quando aquecida. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 5 representa um problema ambiental difícil e importante. que torna a borracha mais durável. mas eram pesados e frágeis. que pode ser utilizado para fabricar maçanetas. como látex de seringueira e borracha. Argila e vidro endurecidos eram utilizados para armazenar. a baquelite quente pode ser moldada e solidificada em um plástico rígido. O uso desses polímeros antigos foi difundido após a Segunda Guerra Mundial e continua até os dias de hoje. gerando o celulóide. Agora sabemos que o enxofre forma ligações químicas entre as fibras adjacentes de polímero de borracha. misturando fenol e formaldeído. Na década de 30. Charles Goodyear havia descoberto o processo conhecido atualmente como vulcanização. bolas de sinuca. quando esfria.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. não derrete nem queima facilmente. peças de automóveis. telefones. Esses tipos de plásticos seriam biodegradáveis e melhores para o meio-ambiente. Em 1909. bolsas e cordas. BREVE HISTÓRIA DOS POLÍMEROS Antes da invenção do plástico. A borracha se tornava elástica com o resfriamento: podia esticar. Também manteve a elasticidade com o aquecimento. conhecidos como resinas de fenol. Em 1870. tais como dácron. poliestireno. permitindo que elas "voltem” para o formato original quando esticadas. um químico de Dupont chamado Wallace Carruthers inventou um polímero de plástico feito a partir da condensação de ácido adípico e certo tipo de monômero diaminohexano que podia se tornar em uma fibra forte. resistente ao calor e à eletricidade e. Algumas substâncias naturais. A baquelite é dura. forte e durável e se tornou a base de muitos tipos de roupas. então a reciclagem é o melhor método. Então. A invenção da baquelite desencadeou uma classe completa de plásticos com propriedades semelhantes. eram viscosas e moldáveis. Charles Goodyear descobriu acidentalmente um processo no qual o enxofre reagia com a borracha bruta durante o aquecimento e resfriamento em seguida. móveis e até jóias. como a seda. O náilon é leve. um químico chamado Leo Baekeland sintetizou a baquelite. Porém. isopor. Em 1832 foi criada a fábrica de Rosburg. por exemplo) e ser levado à ruína. quem propôs este uso. tornando-se quebradiços. Thomson inventou o pneumático. Hancock descobriu também a fabricação de bolas elásticas. o boticário Winch. Grossart. fabricava as famosas capas impermeáveis "mac intosh". em substituição às chamadas borrachas de couro que os portugueses usavam no transporte de vinhos. O primeiro pneumático para bicicleta data de 1830. por último. d'Anghieria relatou ter visto os índios mexicanos jogarem com bolas elásticas. fabricou fios de borracha e procurou utilizá-los em acessórios de vestuário. Hancock. Produziam-se tecidos impermeáveis e botas de neve na Nova Inglaterra. Priestley. procurou e encontrou o segredo da vulcanização. Finalmente. associado a Mac Intosh. dada pelos portugueses. a vulcanização. P. Fresnau. em 1735. Além disso. Um fato curioso: em 1815. à reinvenção do pneu. Por essa época começou a reinar na América a febre da borracha: os calçados impermeáveis dos índios faziam sucesso. Wiesner e Gérard. na Inglaterra. Em 1850 fabricavam-se brinquedos de borracha. obtendo produtos de propriedades semelhantes à borracha. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 6 UM POUCO DA HISTÓRIA DA BORRACHA A borracha já era conhecida dos índios antes do descobrimento da América. a laminação e a prensagem da borracha. estudara a borracha no local e concluíra que esta não era senão "uma espécie de óleo resinoso condensado". Após tentar desenvolver por longo tempo um processo para o melhoramento das qualidades da borracha (incorporação de ácido nítrico.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. que significa "Raspador da Índia". em 1869. Landolles. Bouchardt realizou a polimerização do isopreno. fazendo enorme fortuna. para obter uma perfeita dissolução da borracha. as alterações que os artefatos de borracha natural não vulcanizada sofriam sob a influência do frio. difundiu-o e a borracha recebeu em inglês o nome de "India Rubber". retomando os trabalhos de la Condamine. e o inconveniente de aderirem-se uns aos outros se ficassem expostos aos raios de sol. Em 1845 R. Um engenheiro francês. Ele havia inventado um colchão de borracha e. Desde então numerosos artesãos se interessaram pela borracha: o ourives Bernard. Por fim. tornou-se um dos maiores fabricantes do Reino Unido. de posse da borracha vulcanizada de Goodyear. depois da borracha oca e. Macquer. quando foi utilizada para a fabricação de botijas. Em 1820 um industrial inglês. Hancock. O primeiro emprego da borracha foi como apagador. bolas ocas e maciças (para golfe e tênis). Em 1895 . Em 1525.W. desinteressaram os consumidores. pela primeira vez indicou o modo de fabricação de tubos flexíveis de borracha. Tinha verificado a importância do calor na prensagem e construído uma máquina para este fim. a câmara de ar e até a banda de rodagem ferrada. modesto serralheiro. em 1842. havia descoberto e realizava industrialmente o corte. Foi Magellan. A palavra borracha teve sua origem numa das primeiras aplicações úteis deste produto. Mac Intosh descobriu o emprego da benzina como solvente e Hancock preconizou a prévia "mastigação" e aquecimento. pois a invenção de Thomson havia caído no esquecimento. descendente de célebre navegador. A invenção do velocípede por Michaux. em 1840. Charles de la Condamine foi o primeiro a fazer um estudo científico sobre a borracha. Goodyear descobriu acidentalmente. que ele conhecera durante viagem ao Peru. do mesmo modo que Graham. Infelizmente. e outros. Nadier. que la Condamine havia encontrado na Guiana. conduziu à invenção da borracha maciça. entre 1879 e 1882. Payen estudou as propriedades físicas da borracha. Sendo a borracha importante matéria-prima e dado o papel que vem desempenhando na civilização moderna. a borracha obtida a partir do látex das seringueiras tornou-se produto mundialmente valorizado. invadem a floresta para recolher o látex e transformá-lo em borracha. ou elastômeros. Isso levou a região Norte do Brasil. sendo o principal a Hevea brasiliensis. principalmente nordestinos fugidos da seca da década de 1870. a revolução industrial se expandia velozmente e o mundo vivia período histórico de prosperidade e descobertas que se refletiam em todos os setores. bonde. premida pelas circunstâncias. Interessadas na exploração dos seringais amazônicos. telefone. como o Teatro Amazonas. desenvolvem variedades mais resistentes. Embora seja grande o número de espécies que por uma incisão na casca exsudam secreção de aspecto semelhante ao látex. A capital amazonense torna-se o centro econômico do país. Desde então a borracha passou a ocupar um lugar preponderante no mercado mundial. cedo foi despertada a curiosidade dos químicos para conhecer sua composição e. grandes construções. Em 1876. a experimentar período de grande prosperidade. sua síntese. Ganha sistemas de abastecimento d'água. grandes empresas e bancos estrangeiros instalam-se nas cidades de Belém e Manaus. A história da borracha natural no Brasil é um enredo que pouco fica a dever à corrida do ouro americana. os ingleses haviam contrabandeado sementes de hevea brasiliensis da Amazônia para o Jardim Botânico de Londres. Os russos e os alemães foram os pioneiros nos trabalhos de síntese da borracha. quando a situação começa a mudar: a partir daquele ano entram no mercado as exportações de borracha a partir das colônias britânicas e o Brasil não suporta a feroz concorrência que lhe é imposta. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 7 Michelin teve a idéia audaciosa de adaptar o pneu ao automóvel. até hoje símbolo da riqueza advinda da borracha. principalmente na indústria automobilística em expansão. Esse clima de euforia dura até 1910. por meio de enxertos. Automóvel. Por quase cinqüenta anos. proveniente da planta conhecida vulgarmente como seringueira. Naquela época. uma das mais pobres e desabitadas do país. que . telefone. logo se esclarecendo que a borracha é um polímero do isopreno. posteriormente. é nativa da Amazônia. luz elétrica e outras inovações mudavam paisagem e costumes nas cidades. Era a belle époque. Somente com a Primeira Guerra Mundial a Alemanha. Desde o século XIX vêm sendo feitos trabalhos com esse objetivo. teve de desenvolver a industrialização de seu produto sintético. A produção amazônica chega a 42 mil toneladas anuais e o Brasil domina o mercado mundial de borracha natural. da segunda metade do século XIX até a segunda década do século XX. Foi o marco inicial do grande desenvolvimento da indústria de borrachas sintéticas. somente algumas produzem quantidade e qualidade suficientes para exploração em bases econômicas.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. Novos mercados se abriam. Mas os produtos obtidos não suportaram a concorrência da borracha natural. a borracha natural sustentou um dos mais importantes ciclos de desenvolvimento do Brasil. no mundo. Lá. cujo esplendor a literatura e o cinema se encarregaram de retratar para as gerações seguintes. Devido a suas múltiplas aplicações. Essa matéria-prima vegetal. Milhares de imigrantes. E seringueiras não faltavam na Amazônia brasileira. A Borracha Natural – NR A Borracha Natural é o produto sólido obtido pela coagulação de látices de determinados vegetais. luz elétrica. no entanto.tem mantido participação relevante na produção mundial desde a década de 80. As empresas que haviam se instalado em Manaus e Belém saíram em busca de outras regiões mais produtivas. O consumo de borracha natural representou. Mudanças importantes. Isso decorreu da mudança no seu perfil de produção. as plantações racionalizadas do Extremo Oriente proporcionaram significativo aumento da produtividade e se tornaram mais competitivas. A Malásia. Outros países que vêm se valendo.e responsável. que passou a dar ênfase em investimentos nãoagrícolas. por 50% da produção mundial de veículos. Privilegiava-se a geopolítica. Obviamente. amargando enorme prejuízo. A opulência cristalizara-se em História. A Indonésia .POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. que em 1985 respondia por 1/3 da produção mundial. na Amazônia caminhavam-se às vezes quilômetros entre uma árvore e outra. em detrimento da geoeconomia. o governo resistia a mudar os métodos. Com a intenção de acabar com o controle do mercado de borracha . Mas Ford sucumbiu às adversidades e ao ambiente hostil da floresta amazônica. Neste contexto a Ásia dominou o suprimento mundial de borracha natural. Ali chegava ao fim o período de prosperidade vivido pela extensa região Norte do Brasil. O ambicioso projeto foi logo batizado pelos moradores da região como Fordlândia. A diferença técnica de plantio e extração do látex no Brasil e na Ásia foi determinante para os resultados da exploração como negócio. No Brasil.a preciosa matéria prima dos pneus . cerca de 40% do total de borrachas consumidas no mundo. A relativa imobilidade custou caro para o país: as exportações brasileiras perderam mercado. muito mais barata. Os imigrantes voltaram para suas terras. têm redistribuído a produção entre os principais concorrentes. com mais de 90% da produção.pelas colônias inglesas do Sudeste Asiático. reduziu sua participação. a produção entrou em declínio. o que prejudicava e encarecia a coleta.a linha de montagem . Ford plantou nada menos que 70 milhões de mudas de seringueira numa área de um milhão de hectares no Pará. quantidade que representava a metade do consumo mundial. Como conseqüência. . com sucesso.onde tem início uma exploração intensiva da borracha natural. em 2001.com vantagens de área e mão-de-obra disponíveis . Abandonou tudo. o Brasil ainda tentaria uma reação com a ajuda de um parceiro inusitado: o industrial norte-americano Henry Ford. Acreditava que a exploração da maneira que era feita assegurava a presença de brasileiros e garantia a soberania nacional sobre a despovoada região amazônica. Ceilão e Cingapura . Enquanto a distância entre as seringueiras na Ásia era de apenas quatro metros. do potencial de mão-de-obra barata e disponibilidade de terras para crescimento nesse setor são a Índia e a China.Malásia. A Tailândia ocupou o lugar de maior produtor mundial de NR. idealizador de uma nova forma de produzir que marcaria a indústria para sempre . Pretendia produzir 300 mil toneladas anuais de borracha natural. No final dos anos 20. que poderia render melhores frutos. Não suportaram a concorrência da borracha extraída na Ásia. na época. Os grandes nomes das artes mundiais já não se apresentavam no Teatro Amazonas. representada pela ocupação. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 8 posteriormente são enviadas para suas colônias na Ásia . Nessas circunstâncias. a nação tinha. a possibilidade de se independer das plantações mundiais de borracha natural. Episódio histórico importante. Apesar da borracha sintética já ser conhecida desde 1875. Até Fala. sua produção até este momento era cara e inexpressiva. Foi o marco inicial do grande desenvolvimento da indústria de borrachas sintéticas. os japoneses.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. Quatro dias depois de Pearl Harbor. Cada tanque Sherman continha 20 toneladas de aço e meia tonelada de borracha. Cada navio de guerra era constituído de 20 mil partes de borracha. durante a Segunda Guerra Mundial. assim como os aliados. Em 1941. nas pesquisas. estoques para cerca de um ano. tomaram a Malásia e as Índias Orientais holandesas. Hycar OS ou SBR. Não havia alternativa sintética. principalmente produtos que não serviam para a fabricação de pneus. . Três meses após o ataque a Pearl Harbor. O limite de velocidade nas estradas americanas caiu para 35 milhas por hora. Mas o custo e as características principais foram determinantes para que se tornasse concorrente imbatível. o cão do presidente Franklin Roosevelt. teve seus brinquedos de borracha derretidos. Foi assim que surgiu a GR-S. foi emitida uma ordem a todos os químicos e engenheiros para que desenvolvessem uma indústria de borracha sintética. A indústria de pneumáticos via. depois. A pressão decorrente da tomada das plantações asiáticas pelos japoneses levou ao desenvolvimento de uma borracha que. A borracha era usada para recapear cada centímetro de fio em todas as fábricas. Essa reserva tinha ainda de alimentar a maior e mais crítica indústria em fase de expansão da história mundial: a indústria bélica. para diminuir o desgaste dos pneus em todo o País. As raspas de borracha eram vendidas a um penny ou mais por libra peso em mais de 400 mil depósitos em todo o país. apesar de suas propriedades não corresponderem a todas as qualidades da natural. O produto desenvolvido era facilmente vulcanizável e acabou se transformando no carro-chefe da indústria da borracha mundial. Foi a maior campanha de reciclagem registrada na história e assegurou o êxito dos aliados até 1942. Buna S. despertou o interesse pela descoberta da sua composição química e. Na manhã do dia 7 de dezembro de 1941 os Estados Unidos entraram na guerra. embora de estrutura diferente da natural. a produção total de borracha sintética era de pouco mais de 8 mil toneladas. o uso da borracha em qualquer produto não essencial para a guerra foi proibido. pela síntese. Levando-se em conta todas as fontes possíveis. com suprimento mais seguro para a fabricação de pneus. O declínio da produção de borracha natural no Brasil coincide com o período da Primeira Guerra Mundial (1914-1918) e com a necessidade de se obter produto mais barato. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 9 A Borracha Sintética A importância que ganhou a indústria da borracha desde seu surgimento e o papel decisivo que assumiu no descortinar da civilização moderna. desesperados para controlar a produção de borracha natural. Assumiram o controle de 95% do suprimento mundial do produto e mergulharam os EUA numa crise. escritórios e instalações militares na América. lares. A resposta de Washington foi rápida e dramática. mantidos os níveis normais de consumo. satisfazia extraordinariamente a alta demanda requerida pelas tropas na época. mudou o cenário desse mercado. um copolímero de estireno e butadieno. Se o programa da borracha sintética não obtivesse êxito. Os polímeros lineares ou ramificados. assumem estrutura tridimensional. Os polímeros que. em polímeros de adição e polímeros de condensação. Os engenheiros tinham dois anos para alcançar a meta. por aquecimento ou outra forma de tratamento. Alguns exemplos são: poliuretano. são divididos. sem subproduto. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 10 A sobrevivência da nação dependia da sua capacidade de manufaturar mais de 800 mil toneladas de produtos que mal haviam começado a ser desenvolvidos. H 2O. reticulada. Os plásticos termorrígidos podem ser utilizados em peças de automóveis. Segundo a estrutura química. são à base da classificação dos polímeros termoplásticos e termorrígidos. São facilmente maleáveis para produzir . as características tecnológicas e o comportamento mecânico. Os termoplásticos são menos rígidos do que os termorrígidos. com ligações cruzadas. tornando-se insolúveis e infusíveis. poliésteres. Não havia muitas instruções detalhadas de como as fábricas deveriam se organizar para produzir essa gigantesca quantidade. Polímeros de adição: formados a partir de um único monômero. no entanto. conforme os grupos funcionais presentes nas macromoléculas.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. conforme ocorra uma simples adição. O esforço americano ajudaria a disseminar a borracha sintética nos mercados mundiais. que permitem fusão por aquecimento e solidificação por resfriamento. geralmente a água. de aeronaves e de pneus. e podem ficar amaciados com o aquecimento. voltando à sua forma original. esses plásticos mantêm o formato e não conseguem voltar à sua forma original. os monômeros não necessitam demonstrar ligações duplas por meio dos carbonos. inclusive no Brasil. A indústria americana nunca havia sido convocada a assumir tarefa como essa. ou uma reação em que são abstraídas dos monômeros pequenas moléculas. Plásticos termorrígidos. estas serão classificadas em poliamidas. são chamados termoplásticos. Nessa modalidade de polimerização. em linhas gerais. o método de preparação. é extremamente necessária a presença de dois tipos de grupos funcionais distintos. resinas epóxi e de fenol. As substâncias usadas na geração de polímeros manifestam de forma obrigatória uma ligação dupla entre os carbonos. que impõe diferentes processos tecnológicos. KCl. como HCl. Não haviam sido construídas instalações nem sequer para produzir a matéria-prima necessária à produção de borracha. Ao momento que ocorre a polimerização. que após a Guerra tratava de consolidar o seu parque industrial. a capacidade dos americanos para prosseguir na guerra estaria ameaçada. Polímeros de condensação: são gerados pela reação entre dois monômeros diferentes através de uma reação de condensação. poliéster. As características tecnológicas. através de uma reação de adição. Após o resfriamento e endurecimento. Conseguir tanto em tão pouco tempo. São rígidos e duráveis. Quanto ao método de preparação. acontece a quebra da ligação π e também a geração de duas novas ligações simples. Nessa reação ocorre a eliminação de outra molécula. Termoplásticos. CLASSIFICAÇÃO DOS POLÍMEROS As classificações mais comuns envolvem a estrutura química. etc. são chamados termorrígidos (thermoset). A ligação C-C é mais estável do que a união C-O encontrada em polímeros a base de celulose e amido. Freqüentemente. Alguns exemplos são: polietileno (PE). fibras e embalagens. Eles podem oferecer uma infinidade de aplicações. a partir de monossacarídeos e aminoácidos. O termo plástico vem do grego. em alguns estágios a de seu processamento. polipropileno (PP) e cloreto de polivinila (PVC). como celulose. o substituinte A pode ser algum grupo ativo: CH2 = CH . como componente principal. As cadeias que constituem a borracha natural apresentam um arranjo desordenado e. embora sólidos à temperatura ambiente em seu estado final. e é composto principalmente de macromoléculas lineares. O C-C é resistente a bactérias e tem . O processo de polimerização ocorre através de uma reação adicional onde o etileno é substituído no final da cadeia de polímero. Fibra é um corpo que tem uma elevada razão entre o comprimento e as dimensões laterais. Resina é uma substância amorfa ou uma mistura. polímeros sintéticos são preparados em substituição no etileno. a temperatura ordinária. POLÍMEROS SINTÉTICOS Os polímeros sintéticos são produzidos quimicamente. De acordo com seu comportamento mecânico. Esse ingrediente polimérico é chamado de resina sintética. POLÍMEROS NATURAIS Os polímeros naturais são: a borracha. Borracha ou elastômero é um material macromolecular exibindo elasticidade em longa faixa. à temperatura ambiente. A borracha natural é obtida das árvores Hevea brasilienses (seringueira) através de incisão feita em seu caule. em geral. Em sua aplicação. insolúvel em água. e que. podem ser estiradas. Todas as resinas naturais são solúveis e fusíveis. e as proteínas. de peso molecular intermediário ou alto. que amolece gradualmente por aquecimentos. Na estrutura seguinte. e significa “adequado à moldagem”. tornam-se fluídos e possíveis de serem moldados. é sólida ou um liquido muito viscoso. São produzidos para atender cada aplicação requerida. conhecido por látex. ao passo que os polissacarídeos e as proteínas são polímeros de condensação. respectivamente. e todos os polímeros sintéticos que obedecem as condições acima apontadas são também chamados de resinas sintéticas. obtidos. orientadas longitudinalmente. amido e glicogênio. A borracha natural é um polímero de adição. os polissacarídeos. formando estruturas com comprimento maior que o original. quando submetidas a uma tensão. os polímeros são divididos em três grandes grupos: elastômeros ou borrachas. plásticos e fibras. estes termos envolvem a expressão resina. um polímero orgânico sintético e se caracterizam porque.A Observe a ligação C-C e a enorme possibilidade de substituições. de produtos derivados de petróleo. por ação isolada ou conjunta de calor e pressão. mas solúvel em alguns solventes orgânicos. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 11 filmes. obtendo-se um líquido branco de aspecto leitoso. Plásticos são materiais que contém.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. O tamanho e composição química podem ser manipulados a fim de criar propriedades para quase todas as funções dos fluidos. acarretam prejuízo às propriedades mecânicas. especialmente em relação à fusibilidade e solubilidade. As propriedades químicas do homopolímero 1 são diferentes do homopolímero 2 e dos copolímeros. Mesmos os grupos de substituição vão degradar antes da união C-C nestas condições. Monômeros idênticos podem combinar entre si para formar homopolímeros. REAÇÕES DE POLIMERIZAÇÃO A reação química que conduz a formação de polímeros é a POLIMERIZAÇÃO. cauda-cauda. aumentando a resistência mecânica e tornando o polímero umas sobre as outras. devido às ligações cruzadas entre as moléculas “amarra” as cadeias. As propriedades químicas de um polímero dependem de: • • tipo de monômero(s) que o formam. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 12 estabilidade de temperatura acima de 371°C. As propriedades químicas dos polímeros comuns são diferentes dos ramificados. “plastificando” internamente o polímero. A formação de resíduos. cujo então ao que se denomina polímero reticulado. Em reação de polimerização. ou polímero com ligações cruzadas ou polímero tridimensional. ou mista. este é designado por copolímero.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. ou na forma cabeça-cabeça. . impedindo o seu deslizamento. e os monômeros que lhe dão origem comonômeros. que também podem ser ramificados ou comuns. o encadeamento das unidades monoméricas pode ser feito na forma regular. Os polímeros podem ter suas cadeias sem ramificações. Os ramos laterais. Química dos polímeros O diagrama simplificado abaixo demonstra a relação entre monômeros e polímeros. cabeça-cauda. Quando há mais de um tipo de mero na composição do polímero. aumentando a resistência mecânica e tornando o polímero infusível e insolúvel. que podem ser cadeias comuns ou ramificadas. admitindo conformação em zigue-zague polímeros lineares – ou podem apresentar ramificações. a organização dos monômeros dentro do polímero. dificultando a aproximação das cadeias poliméricas. Grau de polimerização é o número de meros da cadeia polimérica. surgem propriedades diferentes do produto. Como conseqüência imediata. tal como ocorre na Química Orgânica em geral. umas sobre as outras. Monômeros diferentes podem combinar entre si para formar copolímeros. portanto diminuindo as interações moleculares. duas moléculas se combinam com a perda de uma menor. cloreto de vinil e acetonitrila. elástico/inflexível. Quando eles se juntam a um catalisador adequado (um átomo ou uma molécula que acelera a reação química sem se dissolver). Essa reação ocorre repetidamente. Reações de condensação e adição Existem algumas maneiras de se combinar monômeros para formar os polímeros de plásticos. combinam-se para formar a água (H 2O) e os elétrons remanescentes formam uma ligação química covalente entre os monômeros.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. estireno. formaldeído. . geralmente de água. O hidrogênio e os grupos de hidroxila. por sua vez. quimicamente inerte). Diversas cadeias de polímeros podem interagir e fazer ligações cruzadas formando ligações fortes ou fracas entre monômeros em diferentes cadeias de polímeros. transparente/opaco. Um dos métodos é um tipo de reação química chamada reação de condensação. veja outra reação hipotética de polímeros. Por existirem tantos monômeros diferentes que podem ser combinados de muitas maneiras diferentes. Outra maneira de combinação dos monômeros para formar copolímeros é através de reações de adição. Essa interação entre cadeias de polímeros contribui para as propriedades de determinados plásticos (macio/rígido. propileno. um álcool ou ácido. é possível fazer inúmeros tipos de plásticos. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 13 Os monômeros encontrados em muitos plásticos incluem compostos orgânicos como etileno. etilenoglicol. Para compreender as reações de condensação. Em uma reação de condensação. fenol. O composto resultante é a subunidade básica dos copolímeros 1 e 2. Os monômeros 1 e 2 possuem grupos de hidrogênio (H) e hidroxila (OH) anexados a eles. um monômero perde um hidrogênio e o outro perde um grupo hidroxila. As reações de adição envolvem a reorganização de elétrons das ligações duplas dentro de um monômero para formar ligações únicas com outras moléculas. até que se forme uma longa cadeia de copolímeros 1 e 2. em 1952. Esta convenção é diferente da IUPAC porque o monômero nem sempre coincide com a unidade estrutural repetitiva. Exemplos: polietileno frente a poli(metileno). não são utilizadas para os polímeros de estrutura mais simples e de uso comum principalmente porque estes polímeros foram inventados antes da publicação das primeiras normas IUPAC. os polímeros de uso comum são nomeados segundo alguma das seguintes opções: • Prefixo poli seguido do monômero de que foi obtido o polímero.4-fenileno). escrito entre parênteses. Na prática. Ex: Poli(tio-1. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 14 NOMENCLATURA DOS POLÍMEROS As normas internacionais publicadas pela IUPAC indicam que o princípio geral para nomear os polímeros é utilizar o prefixo poli seguido da unidade estrutural repetitiva que define o polímero. poliestireno frente a poli(1-feniletileno) Unidade Monômero Estrutural Repetitiva Polímero Sistema tradicional etileno polietileno Sistema IUPAC eteno metileno poli(metileno) Unidade Monômero Estrutural Repetitiva Polímero . As normas IUPAC são utilizadas habitualmente para nomear os polímeros de estrutura complicada já que permitem identificá-los sem ambigüidade nas bases de dados científicos. seus nomes “comuns” ou “tradicionais” já se tornaram populares.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. Ao contrário. A unidade estrutural repetitiva deve ser nomeada seguindo as normas convencionais da IUPAC para moléculas simples. e portanto. C. SHREVE. 4 ed. Disponível em <http://www.com.hsw. Rio de Janeiro: 1980. REFERÊNCIAS A Borracha. .br/>. borracha SBR (estireno-butadieno) . • É freqüente também o uso indevido de marcas comerciais como sinônimos de polímeros (bases empíricas tradicionais). N.petroflex.pdf>.br/perfil_borracha. Acesso em 20/05/08.org.ima. Disponível em <http://www. A IUPAC reconhece que os nomes tradicionais estão firmemente fortalecidos pelo seu uso e não pretende aboli-los.htm>.htm>. Exemplos: Nylon para poliamida. independente da empresa que o fabrica. Exemplos: ABS (acrilonitrilo butadieno estireno). Acesso em 20/05/08.uol.com. Como funciona o plástico. Neopreno para policloropreno. Disponível em <http://www.. A. Manual do Plástico.br/index>.br/resinas/manual_plastico. mas ir gradativamente substituindo e evitando em publicações científicas. Guanabara Dois S/A. Teflon para politetrafluoretileno.abiplast.ufrj. J. Disponível em <http://ciencia. Disponível em <http://www. Os plásticos. Acesso em 20/05/08.com. resina fenol-formaldehído. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 15 Sistema tradicional estireno poliestireno Sistema IUPAC fenileteno 1-feniletileno poli(1-feniletileno) • Para copolímeros pode listar simplesmente os monômeros que os formam.plasnec.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. Definições em polímeros. R. Acesso em 20/05/08. BRINK JR. FREUDENRICH. Indústrias de processos químicos. Acesso em 20/03/09.br/bibliot/nomportdef. às vezes precedidos da palavra borracha quando tratar-se de um elastômero ou resina se tratar de um plástico. ... 1995 ................. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 16 ... No princípio era utilizado o carvão como matéria-prima....... até aquela época sem valor. CAPÍTULO 2 .. quim (7%) Polímeros (4%) Outros produtos químicos (3%) Polietileno (PE) Cloreto de polivinila (PVC) Poliuretano (PUR) Polipropileno (PP) Poliamida (PA) Poliéster (UP) Poliestireno (PS) Fonte: Michaeli. Para mostrar a importância do petróleo na civilização moderna.. A vantagem desta substituição estava em que se poderia aproveitar racionalmente aquela parcela do refino... a partir da II Guerra Mundial........ propiciou o fornecimento da matéria-prima para o desenvolvimento da indústria de monômeros e..... ...... paralelamente... INTRODUÇÃO O enorme crescimento da indústria petroquímica.... PROCESSOS DE PREPARAÇÃO DE MONÔMEROS E POLÍMEROS .. Petróleo (100%) Diesel e óleo para aquecimento (70%) Nafta (20%) Outros (10%) Gaseificação (13%) Matéria-prima para ind........POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO............................. que no craqueamento (quebra) do petróleo era utilizado como produto secundário........ Apenas em meados dos anos 50 aconteceu a substituição por petróleo. da indústria de polímeros. especialmente na indústria de monômeros e polímeros observe o esquema a seguir......... de acordo com seus diferentes pontos de ebulição. enquanto outros atuam como precursores para síntese de monômeros de estrutura mais complexa. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 17 Neste esquema pode-se observar a participação de cada produto fabricado a partir do petróleo no total desta matéria-prima. gás natural e xisto betuminoso. estocagem e transporte. principalmente. são utilizados em diversos utensílios do nosso cotidiano como baldes. os monômeros podem basicamente ser classificados em dois grandes grupos: os que provêm de fontes fósseis e os que são oriundos de fontes renováveis. Apenas os silicones. No primeiro caso.000 tem importância comercial e são usados na industria química. favorecerá a polimerização. temperatura. o polímero apresentará uma estrutura ramificada. com elevado grau de pureza e de fácil obtenção. petróleo. porém a reação é mais difícil e suas condições mais específicas como o uso de iniciadores. incluemse: carvão. tubulações de água. seringas. os fosfazenos e os vidros não possuem este problema. cujo interesse econômico é específico e depende de uma diversidade de fatores. espumas. especialmente os plásticos.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. MONÔMEROS Características necessárias a um monômero Para que uma molécula de baixa massa molecular possa ser usada como monômero. Fica claro que apenas 4% deste total é utilizado para a produção de polímeros. Alem dessas características indispensáveis. Principais fontes de monômeros Cerca de 5 milhões de compostos orgânicos já foram identificados. não são viáveis como monômeros. pois as ligações inorgânicas são vulneráveis ao ataque do oxigênio e da umidade. Se a funcionalidade for superior a dois. No segundo caso. apenas 60. Alguns compostos isolados do petróleo são usados diretamente como monômeros. Os compostos provenientes do petróleo são separados através de destilação fracionada. entretanto. ao seu baixo custo de produção e à facilidade de transporte. deve possuir duas características essenciais: • • Sua estrutura química deve apresentar funcionalidade pelo menos igual dois. telefones. geralmente. em seus compósitos. além dos aspectos técnicos. . Cada tipo de polímero produzido. Hoje a maioria das indústrias que produzem monômeros tem como fontes de matéria-prima o petróleo e o gás natural. ou rotas alternativas como óleos e o carvão. existem matérias-primas de fontes vegetais e animais. Para compostos insaturados. Caso a funcionalidade do monômero seja igual a dois obtêm-se um polímero linear. Apesar dos materiais inorgânicos serem muito abundantes. entre outros. Apresentar grupos funcionais responsáveis pelo possível alongamento da cadeia. Preparação de alguns monômeros De acordo com a origem. é desejável que os monômeros sejam substâncias de baixo custo e toxidez. a condição da ligação pi. A grande utilização do petróleo e do gás natural se deve. pressão e outros. Produção de monômeros provenientes do acetileno Etileno HC≡CH + H2  HC=CH A reação é denominada redução catalítica de alcinos (especialmente do etino ou acetileno) em presença de catalisador metálico. Acetato de vinila HC≡CH + CH3COOH  H2C=CHOOCCH3 A reação ocorre em presença do Hg3(PO4)2 como catalisador. Cloropreno HC≡CH + HC≡CH  HC≡C-HC=CH HC≡C-HC=CH + HCl  H2C=CCl-HC=CH . Veja algumas equações desta tecnologia. Produção do acetileno por conversões inorgânicas preliminares CaCO3  CaO + CO2 A reação ocorre com o aquecimento ou pirólise do carbonato de cálcio. acrilonitrila. depositado em sulfato de bário. CaC2 + 2H2O  Ca(OH)2 + C2H2 O óxido de cálcio (cal virgem ou cal viva) é tratado com água (hidrólise). pode-se obter o carbeto de cálcio (carbureto). produzindo hidróxido de cálcio (cal extinta ou apagada) e acetileno ou etino (HC≡CH ou C2H2). CaO + 3C  CaC2 + CO O óxido de cálcio reage com o carvão a altas temperaturas (2000 .2500ºC) produzindo carbeto de cálcio (carbureto) e monóxido de carbono. Cloreto de vinila (cloro eteno) HC≡CH + HCl  H2C=CHCl A reação ocorre em presença do HgCl2 como catalisador. Fe. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 18 CARVÃO Do carvão.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. em temperatura de 180 ºC e 5 atm de pressão. Ni ou Pd. Acrilonitrila (cianeto de vinila) HC≡CH + HCN  H2C=CHCN A reação ocorre em presença do Ba(CN)2 como catalisador e temperatura de 500 ºC. do qual se derivam muitos monômeros tais como: etileno. com temperatura entre 35-50 ºC. acetato de vinila. que dá origem ao acetileno (precursor). cloreto de vinila. como fonte desta indústria. cloropreno e melamina. outros monômeros como: etilenoglicol. respectivamente. HC≡CH + H2  H2C=CH2 Depois da produção do etileno. caprolactama. a cianamida é tratada com água (hidrólise) produzindo a cianamida. alguns monômeros derivados são mostrados a seguir: . ácido adípico. fenol. Pesquise e escreva as equações descritas nesta produção. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 19 A dimerização ocorre em duas etapas. finalmente na quarta reação. seguida de adição de HCl em presença de H2O. por craqueamento. por qualquer uma das rotas produtivas descritas. Na segunda reação. Produção do etileno a partir do petróleo Craqueamento do etano ou propano a 600º C H3C-CH3  H2C=CH2 + H2 H3C-CH2-CH3  H2C=CH2 + CH4 + H2 Craqueamento da nafta a 600º C Nafta (mistura de hidrocarbonetos)  H2C=CH2 Desidratação do etanol com alumina (Al2O3) e temperatura entre 300-400º C H3C-CH2OH  H2C=CH2 + H2O Hidrogenação ou redução do acetileno com catalisadores metálicos Pd ou Fe. A primeira consiste no aquecimento do carbureto de cálcio com gás nitrogênio a 1000 ºC produzindo cianamida de cálcio. a fração conhecida como nafta. produzindo o monômero melamina. butadieno e anidrido maléico. Esta reação ocorre em temperatura de 10º C e 15 atm de pressão. PETRÓLEO E GÁS NATURAL Outra fonte de obtenção de monômeros é o petróleo ou gás natural. Outros hidrocarbonetos como olefinas (propileno e butenos).POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. acrilato de metila e estireno. Do etileno (eteno). pode-se produzir além dos já citados para o caso do etileno proveniente do carvão. alcanos (butano) e aromáticos (benzeno) podem gerar os monômeros: acrilonitrila e acrilato de metila. hexametilenodiamina. A terceira reação ocorre por dimerização da cianamida formando a dicianodiamida e. Melamina A produção deste monômero envolve quatro etapas reacionais. bem como as condições reacionais necessárias. Para o caso do petróleo. Na primeira etapa é formado o intermediário Vinil acetileno. óxido de etileno. semelhante ao caso do acetileno proveniente do carvão. este dímero é tratado por pressão e calor em presença de amônia. produz etileno e outras olefinas. o 1-cloro 2-hidroxi etano. onde o óxido de etileno é tratado com HCN e assim segue até a formação da acrilonitrila. no caso. Estireno É um monômero bem especial na linha de polimerização. A segunda reação ocorre em presença do BaCl 2 como catalisador. Este intermediário perde HCl e transforma-se no óxido de etileno. O etil benzeno é desidrogenado com temperatura de 600ºC em presença de catalisadores óxidos de Al. Produção de monômeros do propeno. Nesta reação ocorre a produção do etano benzeno. Este intermediário é tratado com Al2O3 como catalisador e temperatura de 350ºC e perde água. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 20 Cloreto de vinila (cloro eteno) H2C=CH2 + Cl2  HClC=CHCl H2ClC-CH2Cl  H2C=CHCl + HCl A produção ocorre em duas etapas reacionais.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. Obtido a partir do etileno em reação com o benzeno em presença de AlCl3 e temperatura de 90ºC (reação típica de alquilação de Friedel-Crafts). Pesquise e monte as equações completas destas sínteses e detalhes reacionais. produzindo o etileno glicol (etanodiol). Acrilato de metila Esse monômero pode ser obtido na rota do etileno via formação do óxido de etileno e intermediário do tratamento deste com HCN. com a eliminação de HCl e formação do cloro eteno. Acrilonitrila Uma rota para essa produção é partir do óxido de etileno e tratamento com HCN. Outra possibilidade de síntese é tratar a acrilonitrila com metanol em presença de ácido sulfúrico. Nesta reação ocorre a formação de um intermediário de reação conhecido como óxido de etileno que. A rota segue o mesmo caminho anterior. produzindo a acrilonitrila. Etileno glicol Obtido a partir do etileno (eteno) em reação com O 2 em presença de Ag como catalisador e temperatura de 250 ºC. Esse intermediário misto. A primeira. a cloração do eteno numa reação de adição formando dicloroetano. Pesquise e monte as equações completas destas sínteses e detalhes reacionais. Outra rota produtiva para esse monômero é tratar o etileno com HClO e formação de haloidrina. Ocorre a formação de um intermediário de função mista. 1-hidroxi 2-ciano etano. butenos e butano provenientes do petróleo Acrilato de metila . devido a sua alta reatividade é tratado com água. Pesquise e monte a equação completa desta síntese e detalhes reacionais. em temperatura entre 250-500 ºC. um intermediário misto de haleto orgânico e álcool. 1-hidroxi 2-ciano etano é tratado com metanol em presença de ácido sulfúrico produzindo o acrilato de metila. Fe. Pesquise e monte as equações completas destas sínteses e detalhes reacionais. Zn ou Mg produzindo o vinil benzeno ou estireno. Em seguida.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. Dentre estas rotas produtivas pode-se destacar: • Sulfonação do benzeno com ácido peroximonosulfúrico seguido de neutralização com NaOH formando o sal de ácido sulfônico. Pesquise também sobre os processos de extração do benzeno do petróleo e do alcatrão da hulha. Pesquise e monte as equações completas destas sínteses e detalhes reacionais. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 21 O propileno (propeno) derivado do craqueamento catalítico do petróleo é tratado com ar e amônia (processo Sohio) convertendo-se em acrilonitrila. buteno-2 e butano é tratada com catalisadores óxidos de alumínio e cromo (Cr 2O3-Al2O3. Pesquise e monte as equações completas destas sínteses e detalhes reacionais. . um dos precursores mais usados na indústria de polímeros pode ser obtido. Produção de monômeros do benzeno Produção do benzeno O benzeno. Esta acrilonitrila é tratada com metanol e ácido sulfúrico produzindo o monômero acrilato de metila. o sulfonato de sódio é fundido com NaOH. produzindo o monômero polimérico butadieno. Pesquise e monte as equações completas destas sínteses e detalhes reacionais. Destes. do petróleo ou do alcatrão da hulha. apenas a hidrodesalquilação do tolueno é baseado em reações químicas. por três rotas: extração de aromáticos do petróleo. de forma eficiente. num processo de retirada de hidrogênio que sai na forma de água (processo Houdry). Esse haleto é tratado com NaOH e aquecimento a 300 ºC formando o sal orgânico (fenato de sódio) que é tratado com HCl para converter esse sal em fenol. Depois da produção do benzeno. Pesquise e monte as equações completas destas sínteses e detalhes reacionais. Pesquise e monte a equação completa desta síntese e detalhes reacionais. hidrodesalquilação de tolueno e extração do alcatrão da hulha. Butadieno A fração catalítica do petróleo composta de buteno-1. por qualquer uma das rotas produtivas descritas. • Cloração do benzeno em presença de FeCl 3 como catalisador (processo Dow). ocorrendo um desprendimento de SO 2 e produção do fenol. alguns monômeros derivados são mostrados a seguir: Anidrido maléico Obtido a partir do tratamento do benzeno com o ar em presença de V 2O5 como catalisador entre 400500º C. Fenol Existem diversas rotas de produção usando o benzeno como matéria-prima principal. Pesquise e monte as equações completas destas sínteses e detalhes reacionais. O composto formado é um haleto de arila (cloro benzeno). crômia-alumina). inclusive o tolueno pode ser obtido pelos processos extrativos citados. Pesquise e monte as equações completas destas sínteses e detalhes reacionais. Pesquise e monte as equações completas destas sínteses e detalhes reacionais. De qualquer desses compostos é necessário à conversão em cicloexanol. SIGLA DOS POLÍMEROS . • Reação de Friedel-Crafts do benzeno com o propeno em presença de H 3PO4 ou AlCl3. Pesquise e monte as equações completas destas sínteses e detalhes reacionais. Pesquise e monte as equações completas destas sínteses e detalhes reacionais. aldeído fórmico e diisocianato de alquileno. Nesta operação ocorre a formação do isopropil benzeno (cumeno). que trata o benzeno com ar e HCl. gases e outros compostos orgânicos. Esse ácido é neutralizado com NH 3 produzindo o sal de amônio correspondente. Esse intermediário é tratado com ácido produzindo simultaneamente acetona e fenol. FONTES DIVERSAS DE MONÔMEROS Outras fontes de monômeros: óleo vegetal. A adiponitrila é reduzida com H 2 em presença de Ni com temperatura de 130 ºC e pressão de 130 atm (redução ou hidrogenação catalítica). O cumeno é então tratado com ar aquecido entre 80-100 ºC formando um intermediário orgânico peroxídico no carbono secundário periférico. temperatura de 230ºC e vácuo. Hexametilenodiamina Esse monômero pode ser obtido partindo-se do benzeno ou outros compostos de cadeias cíclicas como o cicloexano. convertendo-se em adiponitrila (1. CO 2. cicloexeo ou o fenol. cicloexeo ou o fenol. CH4 e fosgênio podem-se produzir monômeros como aldeído fórmico. Caprolactama Esse monômero pode ser obtido partindo-se do benzeno ou outros compostos de cadeias cíclicas como o cicloexano. O cicloexanol é convertido na cicloexanona por oxidação com ar e catalisador acetato de cobalto. O cloreto de metila pode originar o dimetildiclorosilano. enquanto que o clorofórmio pode originar o tetraflúoretileno.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. De qualquer desses compostos é necessário à conversão em cicloexanol.6 diamino hexano). Posteriormente a cicloexanona é tratada com NH 4OH e H2SO4 convertendo-se em oxima que sofre um rearranjo de Beckman (ácido sulfúrico como catalisador) e transforma-se a caprolactama (amida cíclica com sete átomos no anel). CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 22 • Processo Rasching. em presença de catalisador de Cu-Fe. O cicloexanol é tratado com HNO 3 convertendo-se em ácido adípico (hexanodióico). O sal de amônio perde H 2O. De gases como CO. uréia. respectivamente. O produto formado neste tratamento é o Haleto de arila (cloro benzeno) que é tratado com H 20 em presença de SiO2 e 430º C até formar o fenol. formando a hexametilenodiamina (1. O ricinoleato de glicerila é um precursor do monômero ácido ômega-aminoundecanóico. Pesquise e monte as equações completas destas sínteses e detalhes reacionais.6 diciano hexano). em inglês: acrylic/butadyene/styrene LDPE – Polietileno de baixa densidade. em inglês: Low Density Polyetilene BR – Elastômero de polibutadieno. aditivos e propriedades básicas como densidade ou viscosidade. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 23 Seguindo normas internacionais (geralmente em inglês) os polímeros são caracterizados por sequências de letras (abreviaturas) que representam a sua estrutura química. em inglês: Butadyene Rubber E assim sucessivamente.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. Eis. Exemplos: ABS – Copolí(acrílico/butadieno/estireno). mais alguns exemplos: . Letras complementares (códigos) caracterizam a utilização. a cada dia. devido a grande variedade de materiais poliméricos existentes. Portanto. comportamentos mecânicos. novos polímeros surgem oriundos das pesquisas científicas e tecnológicas desenvolvidas em todo o mundo. um resumo dessas classificações: Classificações baseadas em diversos critérios Classificação baseada no tipo de monômero e estrutura do polímero (reação de polimerização) .POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. que facilitem a compreensão e estudo das propriedades desses materiais. os polímeros foram classificados de acordo com suas estruturas químicas. tipos de aplicações e escala de produção. características de fusibilidade. torna-se necessário selecioná-los em grupos que possuam características comuns. A seguir. com este objetivo. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 24 CLASSIFICAÇÃO DOS POLÍMEROS Além dos polímeros clássicos produzidos e comercializados há alguns anos. Logo. estas cadeias se entrelaçam formando um emaranhado que interage fortemente. Fatores como condições de reação (temperatura. Estes polímeros conseguem suportar condições relativamente drásticas de uso. Os polímeros são constituídos de moléculas formadas pelo encadeamento de milhares ou milhões de átomos. plásticos rígidos ou plásticos flexíveis. Quanto maiores as macromoléculas. que irão determinar como o polímero vai ser utilizado. como choques. são determinantes. De acordo com seu comportamento mecânico. as chamadas ligações cruzadas. Se as cadeias de macromoléculas estiverem não apenas entrelaçadas. Polímeros de interesse comercial apresentam geralmente massas moleculares médias superiores a 10.000. catalisadores etc. melhores suas propriedades mecânicas. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 25 PROPRIEDADES DOS POLÍMEROS As propriedades especiais tão peculiares aos polímeros são conseqüências principalmente de sua alta massa molecular. Outras vantagens da presença de muitas ligações cruzadas entre as cadeias de macromoléculas são a estabilidade e resistência térmica. . mas unidas através de ligações químicas. pressão. atritos ou tração. Por serem muito longas. estabilidade frente a substâncias químicas. permitindo a confecção de peças e objetos bastante resistentes. peças automotivas e peças para construção civil. resistência elétrica. São propriedades como resistência mecânica. o que possibilita que sejam utilizados na confecção de muitos objetos. Esta é uma das razões da grande resistência mecânica dos polímeros. fibras. permeabilidade a gases etc. resistência térmica.).POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. É possível obter polímeros com propriedades e características tecnológicas preestabelecidas através do controle sistemático das reações de polimerização. tais como móveis. a resistência mecânica é aumentada. os polímeros podem ser classificados como elastômeros. introdução de substâncias capazes de promover reticulações e/ou copolimerizações. 9 g/cm 3 ate 2. A razão para a baixa condutibilidade elétrica é a mesma para a térmica.: raiom. a falta de elétrons livres. Ex. Exemplo: o PE é 3 vezes mais leve que o alumínio e 8 vezes mais leve que o aço. Condutibilidade elétrica Em geral os polímeros conduzem muito mal a energia elétrica. e no final do processamento. As fibras são matérias termoplásticas que possuem cadeias poliméricas posicionadas paralelamente em sentido longitudinal. também é novamente de difícil remoção. Logo. negro de fumo) pode tornar polímeros fracamente condutores. Pode-se melhorar sua condutibilidade elétrica introduzindo-se pós metálicos nesses materiais. A faixa de variação de densidade destes materiais estende-se de aproximadamente 0. que é perigoso em certas aplicações. proposto por Charles Goodyear em 1839. nylon.. acetato de celulose etc. Condutibilidade térmica A condutibilidade térmica dos polímeros situa-se na faixa de 0.5 W/mK. Um motivo para baixa condutibilidade térmica destes materiais é a falta de elétrons livres no material.3 g/cm3. O calor necessário para o processamento só pode ser introduzido lentamente.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. expandindo o seu uso em todo o mundo. evitando acúmulo de eletricidade estática. A condutividade térmica dos polímeros é cerca de mil vezes menor que a dos metais. Uma desvantagem da péssima condutibilidade térmica aparece no processamento dos polímeros. São utilizados. Observando esta propriedade os polímeros são altamente indicados para aplicações onde se requeira isolamento elétrico.15 a 0. Mais leves que metais ou cerâmica.. São comumente utilizadas na confecção de roupas. particularmente na forma de espumas. . que conferem propriedades especiais à resina polimérica. O processo de vulcanização da borracha por aquecimento com enxofre. A borracha natural apresenta propriedades elásticas e é um elastômero. viscose. por exemplo. Ela é obtida a partir do látex extraído da planta chamada seringueira. Denomina-se elastômero um polímero que pode sofrer alongamentos reversíveis muito grandes. mas podem sofrer alongamentos. conferiu à borracha propriedades tais como resistência mecânica e térmica. sola de sapatos etc. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 26 Uma prática bastante comum na indústria de polímeros é a adição de substâncias denominadas aditivos. A adição de cargas especiais condutoras (limalha de ferro. são altamente recomendados em aplicações que requeiram isolamento térmico. Eles têm elevada resistência e com isso baixa condutibilidade em comparação a outros materiais. Motivação para uso na indústria de transportes. equipamentos de esporte. A seguir. embalagens. algumas considerações particulares sobre propriedades dos polímeros: Densidade Os polímeros apresentam uma densidade relativamente baixa se comparados a outros materiais. a Hevea brasiliensis. Elas apresentam alta resistência à deformação. A resistência elétrica dos polímeros é dependente da temperatura e diminui com o aumento da temperatura. na confecção de pneus. que varia conforme o tipo de plástico. pode ser muito interessante. atmosfera ou variação de temperatura. Ex: um CD não pode ser limpo com terebintina. . não se diferenciam consideravelmente em sua transparência do vidro que chega a 90%. que são bons condutores. Isso. Tal propriedade. Alta resistência ao impacto . contudo. PMMA. isto corresponde a um nível de transmissão de 0. Essa permeabilidade. Esse largo espaçamento entre moléculas faz com que a difusão de gases através dos plásticos seja alta. acetona! Baixas Temperaturas de Processamento . Ou seja: similares diluem similares. 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. Porosidade O espaço entre as macromoléculas do polímero é relativamente grande. Resistência à 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). associada à transparência. não quer dizer que os plásticos sejam completamente invulneráveis ao problema. permite substituição do vidro em várias aplicações. o caso da cerveja é o mais crítico. contudo. pode causar turbidez e com isso. Quais seriam? lentes de óculos (em acrílico ou policarbonato). contudo. O Prêmio Nobel de Química do ano 2000 foi concedido a cientistas que sintetizaram polímeros com alta condutividade elétrica. como por exemplo. por exemplo. Alguns plásticos especiais requerem até 400oC.Conformação de peças requer aquecimento entre T amb e 250oC. Disso decorre baixo consumo de energia para conformação e requer equipamentos mais simples e não tão caros quanto para metais ou cerâmica. De maneira geral.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. faróis de automóveis (policarbonato). janelas de trens de subúrbio. PVC bem como a resina UP. variável ao longo de faixa bastante ampla. Porem uma desvantagem dos polímeros é que influencias do meio ambiente. Isso confere baixa densidade ao polímero. piora a transparência. a resistência à abrasão e a solventes não é tão boa quanto à do vidro. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 27 Há polímeros especiais. Propriedades mecânicas interessantes Alta flexibilidade. Lentes de acrílico riscam facilmente e são facilmente danificadas se entrarem em contato com solventes como. Permeabilidade a luz Os termoplásticos amorfos. Em outras palavras: esses materiais apresentam alta permeabilidade a gases. como no caso de membranas poliméricas para remoção de sal da água do mar.9. ainda em nível de curiosidades de laboratório. conforme o tipo de polímero e os aditivos usados na sua formulação. o que é uma vantagem em certos aspectos. constantemente quebradas por vândalos (policarbonato). os polímeros são atacados por solventes orgânicos que apresentam estrutura similar a eles. que danificaria a sua superfície. Por exemplo. como o PC. que contém até 60% de cargas. Mecanismo da reação (a forma como os monômeros irão se comportar para a polimerização. Negro de fumo em pneus (borracha) e filmes para agricultura (PE) aumenta resistência mecânica e a resistência ao ataque por ozônio e raios UV. Exemplo: piso de vinil/cadeiras de jardim (PP). tornando-os mais flexíveis e tenazes. tecidos. que se transformam em gás no momento da transformação do polímero. carbono. RECICLABILIDADE Alguns polímeros. . A reciclagem de polímeros termoplásticos. Compare com o caso do alumínio. Aditivos conhecidos como plastificantes podem alterar completamente as características de plásticos como o PVC e borrachas. plásticos que contém halogênios (PVC e PTFE.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO... dificultam muito o processo de produção do polímero). como termorrígidos e borrachas. pois o carbono do polímero seria usado na redução do minério. PET. transformando-o em energia.. considerando a presença de catalisadores ou não e insumos necessários). Esta última saída é mais favorável. apesar de tecnicamente possível. Solução: identificação desse material.Cargas inorgânicas minerais inertes (ex. Contudo. Uso de fibras (vidro. Problema adicional: o plástico reciclado é encarado como material de segunda classe. mica. A fabricação de espumas é feita através da adição de agentes expansores. Velocidade do crescimento da cadeia (geralmente é rápida após iniciação da reação. redes. que deve ser encaminhado para dehalogenação antes da queima. As cargas fibrosas podem assumir forma de fibras curtas ou longas. mas é necessário o entendimento e monitoramento de todo o processo para explicar e calcular viabilidade). por exemplo) geram gases tóxicos durante a queima. em incineradores ou alto-fornos.. Nos casos em que a reciclagem do polímero não for possível. CaCO3) permitem reduzir custo da peça sem afetar propriedades. muitas vezes não é economicamente viável devido ao seu baixo preço e baixa densidade.) apresentam bom potencial econômico para reciclagem. ao contrário do que ocorre com aço ou mesmo o alumínio. • Formação de subprodutos micromoleculareres (em certas reações.. não podem ser reciclados de forma direta: não há como refundí-los ou depolimerizá-los. boro) ou algumas cargas minerais (talco. PREPARAÇÃO DE ALGUNS POLÍMEROS Os processos de preparação de polímeros apresentam uma série de características distintas das quais as principais são: • • • Tipo de reação (pode envolver reações de adição ou condensação. respectivamente). caolim) aumentam a resistência mecânica. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 28 Ajuste Fino de Propriedades através de Aditivação . sempre é possível queimá-lo. poliadições e policondensações. quando ele se encontra no estado fundido. Somente plásticos consumidos em massa (PE. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 29 Para facilitar o entendimento das informações apresentadas até agora. Vale a pena.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. o estudo particularizado de cada rota produtiva e as aplicações cotidianas do polímero em seus compósitos. . em caso de interesse. eis alguns esquemas de monômeros e seus polímeros derivados. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 30 .POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 31 .POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. O primeiro polietileno foi produzido em 1934. O polímero polietileno resultante era composto principalmente por polímeros lineares. Foi utilizado pela primeira vez para isolar fios elétricos. No LDPE. as fibras de polímero são entrelaçadas e organizadas imprecisamente. O polietileno é um dos polímeros mais usados pela indústria. Na década de 50. e que encolhe em uma mistura de álcool e água. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 32 CONSIDERAÇÕES SOBRE ALGUNS POLÍMEROS Polímeros de adição Polietileno. feito de monômeros de etileno ou eteno (CH2=CH2). densas e organizadas. e é chamada atualmente de polietileno de alta densidade (HDPE). O HDPE foi apresentado pela primeira vez em bambolês. LDPE e HDPE: o polímero mais comum dentre os plásticos é o polietileno. luvas descartáveis e sacos de lixo. garrafas. Essa forma linear produzia estruturas mais firmes. Karl Ziegler polimerizou o etileno na presença de vários metais. O polietileno possui alta resistência à umidade e ao ataque químico. O HDPE é um plástico mais rígido com ponto de fusão mais alto do que o LDPE. Atualmente. mas é usado hoje principalmente em recipientes.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. sendo . embalagens. é utilizado para filmes. mas atualmente. mas tem baixa resistência mecânica. então ele é macio e flexível. chamamos esse plástico de polietileno de baixa densidade (LDPE) porque ele flutua em uma mistura de álcool e água. filamentos. As diversas formas de polipropileno têm seus respectivos pontos de fusão e rigidez. quando comparado com o polietileno. . trabalhando independentemente. xícaras etc. Polipropileno (PP): em 1953. embora amoleça pela ação de hidrocarbonetos. ele se expande e dá origem ao isopor. moldável e um excelente isolante. Poliisobuteno: É obtido a partir do isobuteno (isobutileno). tubos. Poliestireno: É obtido a partir do estireno (vinil-benzeno). copos. O isopor é leve. cortinas. canos plásticos. garrafas. a quente. Com a injeção de gases no sistema. É mais duro e resistente ao calor. Constitui um tipo de borracha sintética denominada borracha butílica. O polipropileno é utilizado em acabamentos de carros. É bastante transparente. Karl Ziegler e Giulio Natta. brinquedos infantis. garrafas. durante a produção do polímero. artigos moldados e fibras. baldes etc). prepararam o polipropileno a partir de monômeros de propileno ou propeno (CH 2=CHCH3) e receberam o Prêmio Nobel de Química em 1963. Esse polímero também se presta muito bem à fabricação de artigos moldados como pratos. embalagens de bateria. sacolas. no isolamento de fios elétricos etc. invólucros.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. muito usada na fabricação de "câmaras de ar" para pneus. embalagens etc). recipientes (sacos. bom isolante elétrico e resistente a ataques químicos. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 33 muito empregado na fabricação de folhas (toalhas. O polímero é estável. utensílios para a cozinha. revestimentos à prova d'água. válvulas. luvas. revestimentos para equipamentos químicos. automóvel etc). É muito usado na produção de tintas à base de água (tintas vinílicas). fitas de vedação etc. canos. telhas etc. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 34 Cloreto de Polivinila (PVC): É obtido a partir do cloreto de vinila (CH 2=CH-Cl). por isso. É criado pela polimerização das moléculas de tetrafluoroetileno (CF 2=CF2). isolamentos elétricos. o PVC tornase mais mole. Politetrafluoretileno (Teflon): o teflon foi feito em 1938 pela DuPont. registros. fita de vedação de encanamento. A pressão necessária para produzir o teflon é de cerca de 50 000 atmosferas. apesar de ser caro. filmes e mancais etc. "couro-plástico" (usado no revestimento de estofados. sapatos. Com ele são fabricadas caixas.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. Com plastificantes. resistente a altas temperaturas e a várias substâncias químicas e possui uma superfície quase sem atrito. antenas parabólicas. de adesivos e de gomas de mascar. prestando-se então para a fabricação de tubos flexíveis. Acetato de Polivinila (PVA): É obtido a partir do acetato de vinila. . ele é muito utilizado em encanamentos. próteses. É o plástico que melhor resiste ao calor e à corrosão por agentes químicos. panelas domésticas. O PVC é duro e tem boa resistência térmica e elétrica. em pára-brisas de aviões.3 (isopreno). Este polímero constitui uma borracha sintética não totalmente satisfatória. acrilan e dralon. Poliacrilonitrila: É obtido a partir da nitrila do ácido acrílico (acrilonitrila). Polibutadieno ou Buna: É obtido a partir do 1. nos "vidros-bolhas" de automóveis etc.sua fiação com algodão. como veremos mais adiante. . conhecido como plexiglas ou lucite. muito empregados especialmente para roupas de inverno. Este polímero possui a mesma fórmula da borracha natural (látex) e é muito empregado na fabricação de carcaças de pneus.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. frente às telas dos televisores. mas pode ser colorido pela adição de outras substâncias. e por esse motivo o 1. Poliisopreno: É obtido a partir do metil-butadieno-1. e por isso é muito usado como "vidro plástico". É muito empregado na fabricação de lentes para óculos infantis. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 35 Polimetacrilato: É obtido a partir do metacrilato de metila (metil-acrilato de metila). Este plástico é muito resistente e possui ótimas qualidades óticas. respectivamente.3-butadieno costuma ser copolimerizado com outras substâncias. lã ou seda produz vários tecidos conhecidos comercialmente como orlon.3-butadieno (eritreno). por adições 1.4. Normalmente o plexiglas é transparente. É usado essencialmente como fibra têxtil . 3 (cloropreno). Borracha GRS ou Borracha SBR: É obtido a partir do estireno e do 1. aos agentes atmosféricos e aos solventes orgânicos.2-etanodiol). forma uma espuma cuja dureza pode ser controlada conforme o uso que se quiser dar a ela. automóveis etc. tendo o sódio metálico como catalisador. Buna-N ou Perbunam: É obtido a partir da acrilonitrila e do 1. . e por isso é muito usada nas "bandas de rodagem" dos pneus. Copolímeros de adição Buna-S. Essa borracha é muito resistente ao atrito. O neopreno é uma borracha sintética de ótima qualidade: resiste muito bem a tensões mecânicas. aglutinantes de combustível de foguetes e em pranchas de surfe.3-butadieno. Quando expandido a quente por meio de injeção de gases. sendo utilizado em isolamentos revestimento interno de roupas. É uma borracha muito resistente aos óleos minerais. Copolímeros de condensação Poliuretano(a): É obtido a partir do diisocianato de parafenileno e do etilenoglicol (1. Veja o mecanismo da síntese da poliuretana e como efetuar essa reação em laboratório. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 36 Policloropreno ou Neopreno: É obtido a partir do 2-cloro-butadieno-1. e por isso é muito empregada na fabricação de tubos para conduzir óleos lubrificantes em máquinas.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. É também empregado na fabricação de juntas.3-butadieno. Possui resistência à abrasão e ao calor. tubos flexíveis e no revestimento de materiais elétricos. que é um polímero tridimensional. tais como cabos de panelas. plugues etc. pode prosseguir dando origem à baquelite. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 37 Polifenol ou Baquelite: É obtido pela condensação do fenol com o formaldeído (metanal). vernizes e colas para madeira. CH3OH Poliamidas ou Nylons: Estes polímeros são obtidos pela polimerização de diaminas com ácidos dicarboxílicos. Ele é usado na fabricação de tintas. É usado como fibra têxtil e recebe os nomes de terilene ou dacron.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. Poliésteres: Resultam da condensação de poliácidos (ou também seus anidridos e ésteres) com poliálcoois. forma-se um polímero predominantemente linear. Em mistura com outras fibras (algodão. A reação. lã. seda etc) constitui o tergal. São moldados em . de massa molecular relativamente baixa. Um dos poliésteres mais simples e mais importantes é obtido pela reação do éster metílico do ácido tereftálico com etilenoglicol. tomadas. conhecido como novolae. no entanto. A baquelite é o mais antigo polímero de uso industrial (1909) e se presta muito bem à fabricação de objetos moldados. Os nylons são plásticos duros e têm grande resistência mecânica. No primeiro estágio da reação. .. Reações de polimerização ..... R........ Acesso em 10 junho 09.... BRINK JR...6-diamino-hexano) com o ácido adípico (ácido hexanodióico). resultante da reação entre a hexametilenodiamina (1.org...pucrs.. 4 ed. . Rio de Janeiro: 1980... 1995..br/index>... Disponível em <http://www.... Disponível em <http://www........ INTRODUÇÃO Os polímeros são classificados quanto às suas propriedades químicas. veremos os tipos de reações e técnicas de polimerização existentes..POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO... Curso básico de plásticos...... Guanabara Dois S/A... tecidos.... MANO.. Introdução a Polímeros... em forma de fios e também se prestam à fabricação de cordas... 1985..... 1ª ed.. também podem ser agrupados em função do tipo de reação utilizada em sua obtenção e quanto à técnica de polimerização empregada. W et al...... Entretanto... N...abiplast...... Eloísa B. linhas de pesca etc..... . O mais comum é o nylon-66.... Acesso em 20/05/08...... MICHAELI....... SHREVE.br/>.....em.. Indústrias de processos químicos...... CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 38 forma de engrenagens e outras peças de máquinas. Neste texto. São Paulo: Editora Edgard Blucher. físicas e estruturais........ CAPÍTULO 3 ..... REFERÊNCIAS Os plásticos. garrafas........ 1ª ed.. Esses fatores afetam significativamente as características dos polímeros produzidos... TÉCNICAS DE POLIMERIZAÇÃO .... São Paulo: Editora Edgard Blucher... J..... A.............. Tecnologia dos Plásticos..... às poliadições e policondensações. em 1953. Segundo esta classificação.Poliadição e policondensação Anos mais tarde. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 39 Em 1929. Carothers dividiu as polimerizações em dois grupos. Figura 1 .POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. de acordo com a composição ou estrutura dos polímeros . como a água e amônia (Figura 1). na policondensação. utilizando como critério o mecanismo da reação envolvido na polimerização. ou entre monômeros diferentes. a cadeia polimérica é formada através de reações de adição dos monômeros (geralmente com uma dupla ligação). respectivamente. enquanto. que correspondem. . usualmente ocorrendo à eliminação de moléculas de baixa massa molecular. As polimerizações em cadeia e em etapas possuem características diferentes. as polimerizações podem ser por adição (poliadição) ou por condensação (policondensação). dividindo as reações em polimerizações em cadeia e em etapas. Na poliadição. Flory generalizou e aperfeiçoou esta classificação. a reação se passa entre monômeros polifuncionais. como é mostrado na Tabela 1. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 40 POLIMERIZAÇÃO EM CADEIA POLIMERIZAÇÃO EM ETAPAS Apenas o monômero e as espécies propagantes podem reagir entre si. A polimerização possui no mínimo dois processos cinéticos. Logo. A composição percentual do polímero é diferente do mero que lhe dá origem. polímeros que antes eram incorretamente considerados como produtos de poliadição. A velocidade da reação é máxima no início e decresce com o tempo. A velocidade da reação cresce com o tempo até alcançar um valor máximo. sendo considerados provenientes de polimerizações em etapas. mas são caracteristicamente obtidos por uma reação de condensação). propagação e terminação distintas e bem definidas.Diferenças entre as polimerizações em cadeia e em etapas Com esta nova classificação. na qual permanece constante. como . Polímeros com uma alta massa molecular se formam desde o início da reação. A concentração do monômero decresce gradativamente durante a reação. As polimerizações em cadeia apresentam reações de iniciação. heterólise (quebra desigual) desta ligação. Tabela 1 . receberam uma classificação mais precisa. Já a iniciação química. possuindo. caso o iniciador seja um cátion denomina-se catiônica. Caso a polimerização seja iniciada por um iniciador radicalar é chamada de polimerização radicalar.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. não se modificando com o tempo. A polimerização só possui um processo cinético. restando menos de 1% do monômero ao fim da reação. a polimerização é dita aniônica (Figura 2). Quaisquer duas espécies moleculares presentes no sistema podem reagir. via aniônica ou por compostos de coordenação. compostos de transição e organometálicos. a obtenção de polímeros estereorregulares. via catiônica. O monômero é todo consumido no início da reação. se o iniciador for um ânion. como os catalisadores Ziegler-Natta. a pode ser conduzida por iniciadores que provocam uma homólise ou polimerização pode ocorrer através de radicais livres. levando a um mecanismo de reação via homólise (quebra uniforme) da ligação dupla do radicais livres. por radiação (ultravioleta e raios gama) e por catalisadores. A composição percentual do polímero é igual ao do mero que lhe dá origem. No caso da polimerização por coordenação. os catalisadores utilizados são complexos constituídos por vantagem. Este tipo de catálise homogênea é aplicada somente a monômeros apolares. que é a mais empregada na indústria. que cresce durante a reação. por agentes químicos (iniciadores). A iniciação por calor ou radiação proporciona uma monômero. Um longo tempo reacional é essencial para se obter um polímero com elevada massa molecular. como os poliuretanos (que não liberam moléculas de baixa massa molecular. A iniciação de uma polimerização em cadeia pode ser induzida pelo calor. a beta-naftilamina.Propagação de uma polimerização em cadeia catiônica Na terminação. a velocidade da polimerização é influenciada diretamente pela velocidade da propagação. a terminação da polimerização radicalar ocorre por reações de combinação. impedindo a propagação da cadeia. dependendo da funcionalidade do monômero usado. prótons como. a espécie reativa gerada na iniciação (radical livre. ramificado ou até mesmo possuir ligações cruzadas. ou seja. o polímero pode ser linear. Outra característica importante das polimerizações em etapas é que. A polimerização. As polimerizações em etapas ocorrem por um mecanismo catiônico ou aniônico. a polimerização sofre uma interrupção. interrompendo a propagação do polímero. Esta etapa da polimerização em cadeia é muito importante. ocorre de forma similar às reações de algumas moléculas de baixa massa molecular e.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. forman do a cadeia polimérica (Figura 3). CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 41 Figura 2 . cátion ou ânion) incorpora sucessivamente moléculas do monômero. enquanto a polimerização aniônica termina quando se adicionam ao sistema substâncias doadoras de exemplo. em que as reações componentes (iniciação. Já a polimerização catiônica é terminada pela adição de traços de umidade. a hidroquinona. o centro reativo propagante reage de modo espontâneo ou pela adição de algum reagente. desproporcionamento ou transferência de cadeia. que competem com a polimerização. pois. portanto. se processam com a mesma velocidade e com o mesmo tipo de reação. o m-dinitrobenzeno.Reações de iniciação de uma polimerização em cadeia Durante a propagação. Na inibição. o p-t-butil-catecol. que volta a polimerizar após o total consumo do inibidor. por As polimerizações em cadeia podem sofrer reações de inibição ou retardamento. álcoois e ácidos. Geralmente. Os inibidores são utilizados industrialmente para se evitar a polimerização de alguns monômeros durante sua armazenagem e transporte. Figura 3 . está sujeita à interferência de impurezas ou à ciclização da cadeia propagante ou do monômero. No retardamento. neste caso. a velocidade da polimerização diminui pela ação de substâncias chamadas de retardadores. . a difenil-picril-hidrazina (DPPH) e o oxigênio. propagação e terminação) não possuem diferenças. Os inibidores mais empregados são o nitrobenzeno. já que o álcool vinílico não existe. ocorrendo dificuldades no controle da temperatura e da agitação do meio reacional. em solução. Polimerização em Massa A polimerização em massa é uma técnica simples. Tabela 2 – Características dos processos de polimerização TÉCNICAS DE POLIMERIZAÇÃO Existem quatro técnicas industriais empregadas na polimerização de um monômero: a polimerização em massa. Caso a polimerização seja iniciada termicamente ou por radiação. grupos presentes em um polímero podem reagir originando outros polímeros. esta técnica é econômica. além de produzir polímeros com um alto grau de pureza. Este polímero é obtido através da poli(acetato de vinila). da ordem de 105 Reação em etapas Mecanismo heterolítico Há subprodutos da reação Velocidade de reação é lenta sem formação imediata de polímero Concentração de monômero diminui rapidamente Grau de polimerização médio.. PROCESSO • • POLIADIÇÃO • • • • • • POLICONDENSAÇÃO • • • • CARACTERÍSTICAS Reação em cadeia. Esta polimerização é altamente exotérmica. os polímeros podem ser obtidos através de reações de modificação química. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 42 Além das polimerizações em cadeia e em etapas. só haverá monômero no meio reacional. propagação e terminação Mecanismos coordenação Não há subprodutos da reação Velocidade de reação rápida com formação imediata de polímeros Concentração de monômero diminui progressivamente Grau de polimerização alto. originando polímeros com características diferentes.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. ou seja. hidrólise do A Tabela 2 seguinte mostra algumas considerações sobre estes processos de polimerização.. da ordem de 104 homolítico ou heterolítico ou por EXEMPLOS LDPE HDPE PP PS BR .. em suspensão e em emulsão. A agitação durante a polimerização deve ser vigorosa para que haja a dispersão do calor . onde só o monômero e o iniciador estão presentes no sistema. Cada uma destas técnicas possui condições específicas. que rapidamente se torna viscoso desde o início da polimerização. PET PA PC PR . 3 componentes reacionais: iniciação.. homogênea. Logo. Um dos exemplos mais conhecidos da modificação química de um polímero é a obtenção do poli(álcool vinílico). A polimerização em massa é muito usada na fabricação de lentes plásticas amorfas. a reação de polimerização se processa dentro delas. Polimerização em Emulsão A polimerização em emulsão é uma polimerização heterogênea em meio aquoso. À medida que ocorre a polimerização a viscosidade da solução aumenta. devido à fácil agitação do sistema. que crescem até formarem gotas de polímeros. as micelas inativas suprem as ativas com monômero. o pré-polímero é aquecido completando-se a polimerização. Nesta polimerização. A caminho do molde. que deve solubilizá-los. A polimerização em solução possui como vantagem a homogeneização da temperatura reacional. sem pressão. que evita o problema do superaquecimento. de tamanho entre 1 nm e 1 mm. colóides protetores. como no caso do poli(metacrilato de metila). que requer uma série de aditivos com funções específicas como: emulsificante (geralmente um sabão). enquanto outras são inativas (gotas de monômeros). Se o polímero for solúvel. o custo do solvente e o retardamento da reação são inconvenientes desta técnica. Este inconveniente pode ser evitado ao se usar inicialmente um pré-polímero (mistura de polímero e monômero). que é produzido a uma temperatura mais baixa. reguladores de tensão superficial. Essa polimerização ocorre em um solvente orgânico inerte. com uma baixa conversão e condições controladas. os polímeros.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. O emulsificante tem como objetivo formar micelas. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 43 de formação do polímero. A polimerização em solução ocorre via iônica onde podem ser usados catalisadores estereoespecíficos para alcançar uma determinada estrutura. devido às excelentes qualidades ópticas obtidas pelas peças moldadas. A polimerização em solução é utilizada principalmente quando se deseja usar a própria solução polimérica. enquanto o monômero é parcialmente solúvel. constituindo apenas uma fonte de monômero. o polímero formado pode ser solúvel ou insolúvel no solvente usado. utiliza-se um nãosolvente para precipitá-lo sob a forma de fibras ou pó. reguladores de polimerização (modificadores) e ativadores (agentes de redução). O monômero e o polímero são solúveis no solvente. ou seja. o iniciador é solúvel em água. de baixo ponto de ebulição e de fácil remoção do polímero. Ao final desta polimerização. é obtido em lama. Polimerização em Solução Na polimerização em solução. originando posteri ormente sistema de polimerização em emulsão. evitando-se pontos superaquecidos. À medida que a reação ocorre. além do monômero e do iniciador. Caso o polímero seja insolúvel no solvente. sendo muito empregada em policondensações. O solvente ideal deve ser barato. tamponadores de pH. onde o monômero fica contido. sendo facilmente separado do meio reacional por filtração. A Figura 4 representa o esquema de um . Entretanto. formando um sistema homogêneo. que dão uma cor amarelada ao produto. Algumas micelas são ativas. emprega-se um solvente. A agitação do sistema é um fator muito importante nesta técnica. Polimerização em Suspensão A polimerização em suspensão. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 44 Figura 4 .POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. dependendo da velocidade de agitação empregada. Esta técnica é muito empregada em poliadições. Os polímeros obtidos por esta técnica possuem altas massas moleculares. sem a formação das pérolas. solução. evitando a coalizão das partículas e. A incorporação destes aditivos ao sistema dificulta a purificação do polímero obtido. onde se encontram o monômero e o iniciador.Representação esquemática de um sistema de polimerização em emulsão A polimerização em emulsão tem uma alta velocidade de reação e conversão. é uma polimerização heterogênea. pela forma como os polímeros são obtidos. com um tamanho médio entre 1 a 10 mm. também são adicionados ao meio reacional surfactantes. o tamanho da partícula varia. em geral. sendo de fácil controle de agitação e temperatura. A Tabela 3 compara as características das polimerizações em massa. onde o monômero e o iniciador são insolúveis no meio dispersante. conseqüentemente. a precipitação do polímero. a água. mas são de difícil purificação devido aos aditivos adicionados. suspensão e emulsão. A precipitação do polímero também pode ser evitada pela adição ao meio reacional de um polímero hidrossolúvel de elevada massa molecular. iniciador e solvente. TIPO MASSA • • VANTAGENS Alto grau de pureza Requer equipamentos simples • • DESVANTAGENS Difícil controle de temperatura Distribuição de massa molecular larga . substâncias químicas que auxiliam na suspensão do polímero formado. também conhecida como polimerização por pérolas ou contas. que aumente a viscosidade do meio. A polimerização em emulsão ocorre via radical livre e deixa resíduo do emulsificante no polímero. A polimerização se passa em partículas em suspensão no solvente. Além do monômero. pois. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 45 SOLUÇÃO • • Fácil controle da temperatura A solução polimérica formada pode ser diretamente utilizada Polimerização rápida Obtenção de polímeros com alta massa molecular Fácil controle da temperatura Fácil controle da temperatura Obtenção do polímero na forma de pérolas • • • O solvente reduz a massa molecular e a velocidade da reação Dificuldades na remoção dos solventes Contaminação do polímero com agentes estabilizantes e água EMULSÃO • • • • • SUSPENSÃO • • Contaminação do polímero com agentes estabilizantes e água Requer agitação contínua Tabela 3 ....... W et al........ INTRODUÇÃO O processo de fabricação dos polímeros basicamente é focado no processo de Polimerização (processo de conversão de um monômero ou de uma mistura de monômeros em um polímero)... Disponível em <http://www... PROCESSOS DE TRANSFORMAÇÕES DE POLÍMEROS COMPÓSITOS ....... Eloísa B.. Disponível em <http://www.. . J. Tecnologia dos Plásticos. (PLÁSTICOS/BORRACHAS/FIBRAS) ........ alguns polímeros podem ser produzidos pela polimerização interfacial. CAPÍTULO 4 .. 4 ed... O polímero é formado nesta interface..com...... A....... MICHAELI. São Paulo: Editora Edgard Blucher.....plasnec.Comparação dos sistemas de polimerização Além destas técnicas de polimerização.... em que cada um dos monômeros está em uma das fases.. 1985......br/secoes/aulas-5........ . 1ª ed...... Este método é restrito a um pequeno número de polimerizações em etapas.pdf>........ os químicos devem fazer o seguinte em escala industrial:  Preparar as matérias-primas e os monômeros.. REFERÊNCIAS Curso básico intensivo de plásticos...... Indústrias de processos químicos. Introdução a Polímeros.... sendo logo removido a fim de facilitar a polimerização.com. 1995....... BRINK JR....... Manual do Plástico. MANO. .htm>... N....... a polimerização ocorre na interface entre dois solventes imiscíveis.....br/resinas/manual_plastico.. R. Acesso em 20/03/09. devido às condições reacionais necessárias........POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO................ Rio de Janeiro: 1980..jornaldeplasticos..... Nesta técnica... Para fabricar os polímeros e seus compósitos... São Paulo: Editora Edgard Blucher.. Acesso em 20/05/08... 1ª ed...... Guanabara Dois S/A.. . SHREVE...... Destas. Processar os polímeros em resinas de polímeros finais. Apresentam geralmente altas deformações elásticas. os polímeros podem ser classificados em termoplásticos e termofixos. que contém os hidrocarbonetos que formam os monômeros. Por fim. Geralmente. fibras e elastômeros. vêm do petróleo bruto. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 46  Realizar reações de polimerização. tintas e substâncias químicas resistentes ao fogo. Termofixos • Podem ser conformados plasticamente apenas em um estágio intermediário de sua fabricação. • Possuem uma estrutura tridimensional em rede com ligações cruzadas. acrilonitrila) utilizados nos polímeros. São polímeros amorfos ou com baixa cristalinidade (obtida sob tensão). • O produto final é duro e não amolece com o aumento da temperatura. As resinas de polímeros finais estão geralmente em forma de grânulos ou pellets.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. os monômeros realizam reações de polimerização. resultantes da . mas voltam ao estado inicial quando a tensão é removida. • Lineares ou ramificados. Os elastômeros quando submetidos à tensão. se deformam. O processo pode incluir a adição de plastificantes. são processados quimicamente para formar os monômeros de hidrocarboneto e outros monômeros de carbono (tais como estireno. são aquecidos. POLÍMEROS TERMOPLÁSTICOS E TERMOFÍXOS Baseando-se em sua fusibilidade e/ou solubilidade. moldados e deixados esfriando. eles começam com as diversas matérias-primas que formam os monômeros. desde que reaquecidos (são facilmente recicláveis). veremos algumas características da última classificação. Em seguida. ELASTÔMEROS Uma classificação baseada no comportamento mecânico dos polímeros enquadra-os como plásticos. as resinas de polímero são processadas em produtos plásticos finais.   Primeiro. • Mais resistentes ao calor do que os termoplásticos. Termoplásticos • Podem ser conformados mecanicamente repetidas vezes. cloreto de vinila. • Parcialmente cristalinos ou totalmente amorfos. Assim que vários hidrocarbonetos são obtidos pelo craqueamento. Fabricar produtos com acabamento. que são coletadas para um novo processo. Etileno e propileno. Apresentam baixo módulo de elasticidade. As matérias-primas de hidrocarboneto são obtidas com o processo de "craqueamento" utilizado no refinamento de petróleo e de gás natural. • Eles são insolúveis e infusíveis. As reações produzem resinas de polímero. por exemplo. • Completamente amorfos. adicionado na proporção de 1 a 5 %. A figura apresenta uma Cadeia de moléculas de um elastômero: (a) no estado não-deformado (livre de tensões) (b) deformado elasticamente em resposta a uma tensão. conforme relato seguinte. .POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. pegajosa e com baixa resistência à abrasão. antes e depois desse processo. Borracha não-vulcanizada: mais macia. gerando ligações cruzadas entre cadeias conforme esquematizado abaixo: Os elastômeros apresentam características marcantes. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 47 combinação de alta mobilidade local de trechos de cadeia (baixa energia de interação intermolecular) e baixa mobilidade total das cadeias (ligações covalentes cruzadas entre cadeias ou reticuladas). O processo de vulcanização consiste de reações químicas entre cadeias do elastômero e o enxofre (ou outro agente). Borracha vulcanizada: valores maiores de módulo de elasticidade. Para modificar as propriedades dos elastômeros e tornar mais viável sua aplicação comercial e industrial é comum o uso do processo de vulcanização. resistência à tração e resistência à degradação oxidativa. que por sua vez é função da possibilidade de disposição ordenada das macromoléculas. no segundo. A figura seguinte ilustra a estrutura cristalina de polímeros: .POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. As propriedades físicas dos polímeros estão relacionadas à resistência das ligações covalentes. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 48 PROPRIEDADES DOS POLÍMEROS Estrutura cristalina Além da natureza química dos monômeros e da massa molecular dos polímeros. No primeiro caso. existe cristalinidade. isto é. a estrutura do polímero se apresenta parcialmente amorfa ou cristalina. à rigidez dos segmentos na cadeia polimérica e à resistências das forças intermoleculares. outro importante fator que afeta as propriedades do material é a estrutura macromolecular. há uma ordenação tridimensional. Essa resistência depende do grau de compactação da massa. os materiais poliméricos devem apresentar resistência mecânica satisfatória. na grande maioria dos casos. Do ponto de vista tecnológico. Os polímeros podem existir em estado amorfo ou em estado cristalino. ocorre uma disposição desordenada das moléculas. e da configuração dos átomos de carbono presentes. geralmente do tipo ligação hidrogênica ou ligação dipolo-dipolo. Temperaturas de transição vítrea (Tg) e temperatura de fusão (Tm) de polímeros e cristalinidade Através da observação e análise das informações apresentadas no gráfico seguinte. A temperatura de transição vítrea depende da flexibilidade das cadeias e da possibilidade de sofrerem rotação. Observe o gráfico e procure entender esse comportamento para aplicações tecnológicas conformacionais. e o segmento molecular pode assumir a conformação mais estável naquelas condições. O gráfico abaixo mostra esse comportamento as curvas de transição térmica em função do volume específico e características amorfas. a estrutura da macromolécula depende da composição química. da constituição dos grupamentos que se encadeiam e de seu número.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. que podem constituir centros quirais. há necessidade de temperatura ou solvente adequado. Estes fatores determinam a possibilidade de ordenação das macromoléculas. aumenta a temperatura de fusão do material e a viscosidade das soluções poliméricas. pode-se ver a importância desses dois parâmetros para as características dos materiais poliméricos. Do grau de ordenação alcançado decorrerão as características mecânicas e térmicas dos polímeros. entretanto para que realmente ocorra a ordenação. Se Tuso > Tg indica que há alta mobilidade das cadeias Se Tuso < Tg indica que há baixa mobilidade das cadeias A flexibilidade das cadeias diminui pela introdução de grupos atômicos grandes ou quando há formação de ligações cruzadas. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 49 Conforme já mencionado. ou ambos. assim como a sua solubilidade. A presença de certos grupamentos permite fortes interações intramoleculares ou intermoleculares. com isso aumenta Tg. . é favorecida a flexibilização das cadeias. a coesão molecular se intensifica e assim. Transições térmicas De acordo com a natureza da microestrutura dos polímeros eles apresentam comportamentos diferentes quando tratados pelo calor. semicristalina ou cristalina dos polímeros. Deste modo. Dependendo da intensidade dessas interações. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 50 Os polímeros 100% amorfos não possuem temperatura de fusão cristalina. apresentando apenas a temperatura de transição vítrea (Tg).POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. Para os plásticos: Tg > Tamb Para os elastômeros: Tg < Tamb . até que seja atingida a temperatura de degradação. Se Tuso < Tg indica que o polímero é rígido Se Tuso > Tg indica que o polímero é “borrachoso” ou elastomérico Se Tuso >> Tg indica que a viscosidade do polímero diminui progressivamente. apesar disso. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 51 Utilização do polímero de acordo com a temperatura De acordo com a natureza química e capacidade de moldagem ou solubilidade. poliméricas ou não. Composição moldável e compósito É importante distinguir o significado dos termos composição e compósito. os polímeros termofixos e termoplásticos apresentam certas particularidades. Os artefatos de borracha e de plásticos. utiliza-se um processo em que ocorre uma reação química que conduz à formação de ligações cruzadas entre as cadeias poliméricas. O termo compósito se refere a materiais heterogêneos. as tintas. O termo composição é amplo e geral. multifásicos. Propriedades importantes: viscosidade e viscoelasticidade. os adesivos. tais como: . Para conferir determinadas propriedades aos plásticos incorporam-se aditivos. A polimerização final pode ocorrer por aplicação de calor e pressão ou por ação de um catalisador. podendo ser ou não poliméricos. conforme o esquema seguinte. em que um dos componentes é descontínuo e dá a principal resistência ao esforço (componente estrutural ou reforço) e o outro componente é contínuo e representa o meio de transferência desse esforço (componente matricial ou matriz). para uma determinada aplicação. e as propriedades do conjunto são superiores às de cada componente individual. Nessas composições PROCESSAMENTO DE POLÍMEROS COMPÓSITOS Para dar forma a um material termoplástico este deve ser aquecido de forma a ser amaciado. natural ou sintético. Esses componentes não se dissolvem nem se descaracterizam completamente. as fibras. sendo designado nesta forma por polímero ou plástico fundido. adquirindo a consistência de um líquido. que não polimerizam completamente antes do processamento na forma final. e se aplica a quaisquer misturas. importante para a escolha do uso e aplicação. Nos materiais termofixos.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. os alimentos e os cosméticos são feitos a partir de uma composição que tem como componente principal um polímero. atuam concertadamente. Estabilizadores – evitam a degradação dos plásticos por agentes físicos e químicos (calor. em geral com a aplicação de pressão. Adesivos. Os termoplásticos podem ser reciclados. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 52 Plastificantes – aumentam a processabilidade do plástico e garantem uma maior conformação e menor fragilidade do produto acabado. A etapa de “cura” pode ser realizada através de aquecimento ou pela adição de catalisadores. Compósitos de matriz polimérica etc. Em ambos os casos a aplicação de pressão deve ser mantida durante o resfriamento da peça para que a mesma retenha sua forma. (4) da geometria e do tamanho do produto final. revestimentos isolantes em fios elétricos. tubos. …) Agentes anti-estáticos e anti-choque Corantes e pigmentos Retardantes de chama. Os materiais poliméricos normalmente são processados em temperaturas elevadas (acima de 100 oC) e geralmente com a aplicação de pressão. . entre outros. com formação de ligações cruzadas ou reticuladas. (2) da temperatura na qual ele amolece. geralmente em um molde que tem a forma da peça acabada. chapas. A técnica usada para o processamento de um polímero depende basicamente: (1) do material ser termoplástico ou termofixo. Produtos de plástico Os granulados e pellets de plástico podem ser transformados em produtos de várias formas tais como: folha fina. Processamento de polímeros termofixos O processamento dos polímeros termofixos é geralmente feito em duas etapas: (1) Preparação de um polímero linear líquido de baixa massa molar (algumas vezes chamado prépolímero) (2) Processamento do “pré-polímero” para obter uma peça dura e rígida (curada).POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. Os materiais poliméricos são também utilizados como ingrediente principal. noutros materiais: Tintas e vernizes. varão. Durante a “cura” ocorrem mudanças químicas e estruturais em escala molecular. no caso de material termoplástico. Os termoplásticos amorfos são processados acima da temperatura de transição vítrea e os semicristalinos acima da temperatura de fusão. peças acabadas etc. radiação UV. (3) da estabilidade química (resistência à degradação oxidativa e à diminuição da massa molar das moléculas) do material a ser processado. podem ser usados em temperaturas maiores do que as temperaturas de utilização dos termoplásticos. placas etc. parecido com creme dental. extrusão de fibras. Processos Contínuos: Extrusão de filmes. e são quimicamente mais inertes. A resina entra no molde frio e o ar comprimido é soprado para dentro do tubo da resina. Extrusão: os grânulos são aquecidos e misturados mecanicamente em uma longa câmara. Este método é utilizado para fazer filmes plásticos. Moldagem de pré-forma: Sopro. forçados através de uma pequena abertura e resfriados com ar ou água. tubos. O ar expande a resina contra as paredes do molde. . Moldagem por sopro: esta técnica é utilizada juntamente à moldagem por extrusão ou injeção. dependendo do tipo de produto. Técnicas de processamento Há diversos processos envolvidos nesta etapa. não são fusíveis. moldagem por compressão. Conformação térmica. forçados sob bastante pressão para dentro de um molde que já esfriou. Moldagem gradual: Revestimento. Os grânulos de resina são aquecidos e comprimidos em um tubo líquido. Preenchimento de molde: Moldagem por injeção. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 53 Os polímeros termofixos são dificilmente recicláveis. Este método é utilizado para fazer garrafas plásticas.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. Moldagem por rotação. Este processo é utilizado para recipientes como embalagens de manteiga e iogurte. Moldagem por injeção: os grânulos de resina são aquecidos e misturados mecanicamente em uma longa câmara. a entrar através de uma abertura (ou aberturas) numa matriz cuidadosamente maquinada. moldagem por termoformação. A máquina de extrusão serve também para produzir misturas de materiais plásticos.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. Principais processos: extrusão. Depois de sair do molde. de modo a assegurar a estabilidade dimensional. entre outras formas. O arrefecimento é geralmente feito com jacto de ar ou com um sistema de arrefecimento a água. para produção de formas primárias. onde endurece e toma a forma final. móveis. A rotação distribui o plástico igualmente ao longo das paredes do molde. moldagem por compressão. moldagem por transferência. moldagem por sopro. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 54 Moldagem por rotação: os grânulos de resina são aquecidos e resfriados em um molde que pode ser girado em três dimensões. Os produtos obtidos pelo processo de extrusão incluem tubos. O artigo moldado é então expelido do molde por meio dos pinos ejetores. fossas. A resina termoplástica é introduzida num cilindro aquecido. e na recuperação de desperdícios de materiais termoplásticos. Pode ser aplicado a termoplásticos e termofixos. ar comprimido. por um veio roscado ou parafuso rotativo. obtendo-se formas continuas. . a peça extrudida deve ser arrefecida abaixo da temperatura de transição vítrea. prato de arranque ou outros equipamentos auxiliares. Esta técnica é utilizada para fazer objetos plásticos grandes e ocos (brinquedos. moldagem por injeção. latas de lixo e caiaques). Processamento de plásticos: Moldagem por injeção O processo de moldagem por injeção consiste essencialmente no amolecimento do material num cilindro aquecido e sua conseqüente injeção em alta pressão para o interior de um molde relativamente frio. tais como pellets. Processamento de plásticos: Extrusão Processo Idêntico ao dos metais. mas efetuado com temperaturas mais baixas. varões. equipamentos esportivos. filmes e folhas. e o material plástico amolecido é forçado. 3. 2.Injeção do material plástico fundido no molde fechado. O cilindro de injeção deverá apresentar zonas de aquecimento cuidadosamente termoreguladas. 4.Extração do produto com o molde aberto. 5. a moldagem por injeção apresenta-se como um processo cíclico.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO.Resfriamento do material plástico até a solidificação. O equipamento é constituído por dois componentes principais: Unidade de injeção – funde e “entrega” o polímero fundido (funciona como uma extrusora). Unidade de fixação – abre e fecha o molde em cada ciclo de injeção. . Um ciclo completo consiste das operações seguintes: 1.Fusão do material até a consistência de injeção.Dosagem do material plástico granulado no cilindro de injeção. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 55 Comparando-se com a extrusão. Enquanto um dos pistões empurra o fundido. . Em cada canal do fundido encontra-se instalado um pistão. e aí permanecem até o ataque solidificar Processamento de plásticos: Moldagem por injeção de termofixos Processo idêntico à moldagem por injeção de termoplásticos. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 56 SCORIM (Moldagem por injeção com controle da morfologia) Este processo divide o material fundido por dois canais de injeção. é necessária uma boa ventilação das cavidades do molde. melhorando a orientação e características das linhas de soldadura.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO.Os dois pistões deslocam-se na mesma direção. fazendo o empacotamento da cavidade. onde se dá o processo de cura. A cura é a etapa que consome mais tempo em todo o ciclo. no entanto: As temperaturas no cilindro devem ser relativamente baixas. de modo a evacuar os produtos de reação originados durante a cura. B . O plástico fundido é injetado num molde aquecido. C – Os dois pistões deslocam-se de uma só vez para a frente. A . Os dois canais de material são aquecidos num bloco comum. criando um volume para o fundido se mover. No caso de certas resinas termofixas. o outro retraí-se. é colocado entre as mandíbulas de um molde. injeção + moldagem por sopro. Vantagens: Todas aquelas obtidas com a fundição de metais. designado por ´pré-forma´. PVC. onde ocorrem as reações que levam a que a solidificação ocorra. PET. É limitado a termoplásticos: polietileno de elevada densidade. Desvantagens: Nem todos os plásticos estão disponíveis na forma líquida. mais as relacionadas com operações realizadas à temperatura ambiente ou temperaturas moderadas. que o expande enchendo o molde. tanques de gasolina. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 57 Processamento de plásticos: RIM (Reaction Injection Molding) Dois reagentes líquidos. Muito utilizado no fabrico de garrafas. extremamente reativos. Pode ser realizado: numa só etapa – extrusão + moldagem por sopro. e a parte superior da pré-forma (tubo) é fechada pelo molde. 4) A peça é arrefecida mantendo-se sob pressão do ar. O molde é fechado prendendo as extremidades do cilindro e injeta-se ar comprimido que força o plástico contra as paredes do molde. Processamento de plásticos: Moldagem por sopro É um processo no qual se utiliza pressão de ar para expandir um plástico macio na cavidade do molde. polipropileno. Um cilindro ou um tubo de plástico aquecido.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. Este processo foi desenvolvido com o poliuretano de forma a produzir peças grandes para automóveis Os polímeros epoxídicos ureia-formaldeído são também aplicados a este processo. 3) Introduz-se ar comprimido no tubo. 2) Fecha-se o molde. o molde é aberto e a peça é removida.fabrico da pré-forma e moldagem por sopro Processamento de plásticos: Extrusão-Moldagem por sopro 1) Obtenção da pré-forma (extrusão). ou alongamento + moldagem por sopro em duas etapas . são misturados e imediatamente injetados numa cavidade do molde. . A estrutura resultante é mais rígida. o molde é aberto e a peça é removida Processamento de plásticos: Alongamento . .Moldagem por sopro O alongamento do plástico macio dá origem a um polímero com um estado de tensão mais favorável do que o processo convencional. o qual tem baixa permeabilidade e é alongado por este processo. 3) Introduz-se ar comprimido no tubo. que o expande enchendo o molde. O material mais utilizado é o PET. 2) O molde de injeção é aberto e a pré-forma é transferida para um molde de sopro.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 58 Processamento de plásticos: Injeção-Moldagem por sopro 1) A pré-forma é obtida por moldagem por injeção à volta de um tubo de sopro. 4) A peça é arrefecida mantendo-se sob pressão do ar. com uma maior resistência ao impacto e mais transparente. POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 59 Processamento de plásticos: Moldagem por termoenformação – molde negativo Processamento de plásticos: Moldagem por termoenformação . É difícil que os componentes de uma peça mantenham tolerâncias apertadas. a pressão aplicada e o calor amolece a resina e o plástico liquefeito é forçado a encher a cavidade ou cavidades do molde. . O material em excesso é posteriormente cortado da peça.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. epoxies e fenólicas são enformadas por este processo. que pode ser pré-aquecida. São possíveis moldes mais compactos devido à sua simplicidade. melamina-formaldeído. A parte superior do molde desce e comprime a resina plástica. os custos de fabrico dos moldes são baixos. ureia-formaldeído. como as resinas fenol-formaldeído. É necessário retirar as rebarbas das peças moldadas. São difíceis de produzir por este processo peças com formas complicadas. e finalmente a peça é injetada. O fluxo relativamente baixo do material reduz o desgaste e a abrasão dos moldes. A resina termofixa. A continuação do processo é necessária para completar a formação de ligações cruzadas na resina termofixa. é introduzida num molde quente contendo uma ou mais cavidades. Devido à sua relativa simplicidade. A produção de peças de grandes dimensões é mais exequível. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 60 Processamento de plásticos: Moldagem por termoenformação molde positivo Processamento de plásticos: Moldagem por compressão Muitas resinas termofixas. para as cavidades do molde. Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais. 16-11. Podem produzir-se muitas peças ao mesmo tempo. depois do molde estar fechado. antes da injeção. Em relação à moldagem por compressão. E Capítulo 16: seções 16-1 a 16-6. a moldagem por transferência tem a vantagem de não se formarem rebarbas durante a moldagem. mas sim numa câmara exterior à cavidade do molde. reticulado. o êmbolo força a resina (normalmente pré-aquecida) a passar da câmara exterior. Capítulos do Callister tratados nesta aula (Capítulo 15 completo.Introdução à Ciência dos Materiais para Engenharia. de modo a formar-se um material polimérico rígido. na cavidade. 16-15). usando um sistema de gitagem. a peça moldada é ejetada do molde. Na moldagem por transferência. É especialmente útil para fazer peças pequenas com formas complicadas.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. •Podem ser utilizados insertos de metal ou cerâmico. pelo que as peças necessitam de menos operações de acabamento. Depois do material moldado ter tido tempo para que ocorra a cura. 2º Semestre de 2005. PMT 2100 . CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 61 Processamento de plásticos: Moldagem por transferência A resina não é introduzida diretamente na cavidade do molde. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO. através de um sistema de gitagem. que seriam difíceis de produzir por moldagem por compressão. REFERÊNCIAS: MATERIAIS POLIMÉRICOS. . . Ela é chamada de PEAD – copolímero.. adquirindo.. Seriam os equivalentes aos aços-liga da siderurgia. porém.. O polietileno possui uma das mais simples estruturas de todos os polímeros e pode ser reproduzido através de vários processos que lhe conferem características próprias de densidade. agora será apresentado alguns polímeros mais comuns........... distribuição de peso molecular e. É obtido pela polimerização do monômero gasoso etileno (CH 2= CH2) em reator sob determinadas condições de temperatura e pressão..... maior resistência ao stress cracking e maior resistência à queda... PLÁSTICOS Certos plásticos se destacam por seu baixo preço e grande facilidade de processamento.. rígido ou flexível. enquadrados como plásticos... Quando as ramificações do PEAD são um pouco maiores. O processo de baixa pressão produz o PEAD e outros de PEMD com ramificações de menor número e comprimento.... POLÍMEROS DE INTERESSE INDUSTRIAL ......... Os principais plásticos commodities são: polietileno (PE). o polietileno é o plástico mais vendido no mundo atualmente.. ele é chamado de PEAD – homopolímero (não possui comonômeros)... é bem mais elevado... ... PRODUÇÃO E APLICAÇÕES) ...POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. ..... explica-se a sua grande variedade de processos de transformação e de aplicações.. ele desenvolve menor cristalinidade..... Há também os chamados plásticos de engenharia. que são resinas que apresentam propriedades superiores às chamadas resinas commodities....... materiais baratos e usados em aplicações de baixo custo........... poliestireno (PS) e o policloreto de vinila (PVC)....... natural ou pigmentado... 2 e 3 algumas propriedades gerais e outras específicas para os polímeros e algumas técnicas usadas para sua transformação em produtos comerciais no texto 04. conseqüentemente. nãohigroscópico etc... (ALGUNS TIPOS................ portanto menos rigidez.. O PEBDL também é polimerizado em baixa pressão.... Seu preço..... que pode ser quase transparente ou translúcido... São o equivalente aos aços de baixo carbono na siderurgia.... São os chamados plásticos ou resinas commodities....... peso molecular..................... caracterizados por um alto grau de ramificações longas e curtas ao longo da cadeia principal........ No processo de alta pressão obtém-se o PEBD e alguns tipos de PEMD..... o que incentiva seu uso em larga escala.. não-tóxico.... polipropileno (PP).. Quando as ramificações são menores....... Outro fator fundamental para o seu elevado consumo é o seu preço bastante reduzido.............. também o PEUBD (polietileno de ultra baixa densidade – não produzido no Brasil) e o PEUAPM (polietileno de ultra peso molecular).. A seguir estão listados os mais comuns........... É facilmente processado. Isso ocorre principalmente pela grande versatilidade desse material......... borrachas ou fibras.... Pelo processo de baixa pressão obtém-se o PEAD – alto peso molecular..... INTRODUÇÃO Depois de estudar nos capítulos 1........ POLIETILENO (PE) Desenvolvido comercialmente em 1940... CAPÍTULO 5 .... ..... CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 62 ...... POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 63 Os PEAD – APM (alto peso molecular – índice de fluidez = 2 ± 0,03) têm excelentes resistências química, mecânica e ao stress cracking, sendo utilizado em embalagens de grandes volumes para produtos agressivos (tanque de combustível). O monômero utilizado é o gás eteno ou etileno que possui ponto de ebulição -104 ºC. O polímero produzido é o polietileno. Mero: etileno (designação antiga do eteno): n – grau de polimerização = 50.000 a 300.000 Principais propriedades: • • • • • • • • • Baixo custo; Elevada resistência química e a solventes; Baixo coeficiente de atrito; Macio e flexível; Fácil processamento; Excelentes propriedades isolantes; Baixa permeabilidade à água; Atóxico; Inodoro. Classificação Existem basicamente 5 tipos de polietileno com representatividade comercial: Polietileno de Alta Densidade (PEAD ou HDPE): Densidade: 0,935 - 0,960 g/cm3. Apresenta estrutura praticamente isenta de ramificações. É um plástico rígido, resistente à tração, com moderada resistência ao impacto. Utilizado em bombonas, recipientes, garrafas, filmes, brinquedos, materiais hospitalares, tubos para distribuição de água e gás, tanques de combustível automotivos etc. Polietileno de média densidade – (PEMD) - Densidade: 0,926 – 0,940g/cm3 O polietileno de média densidade possui propriedades intermediárias entre o PEAD e o PEBD, atuando, portanto numa boa faixa de mercado situada nas fronteiras do polietileno de alta densidade em aplicações bastantes especificas. Geralmente, utilizam-se misturas de PEAD – PEBD nas mais variadas concentrações. Polietileno de Baixa Densidade Linear (PEBDL ou LLDPE): 0,918-0,940 g/cm3. POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 64 Apresenta menor incidência de ramificações, as quais se apresentam de forma mais regular e são mais curtas que no PEBD. Suas propriedades mecânicas são ligeiramente superiores ao PEBD em termos de resistência mecânica. Quando comparado ao PEBD, tem resistência ao stress cracking, maior brilho, maior rigidez e menor permeabilidade a gases para uma mesma densidade. Estes fatores permitem aos fabricantes da resina o desenvolvimento onde a resistência ao stress é critica e onde a baixa permeabilidade a gases é necessária. É mais barato do que o PEAD e em processo de polimerização mais econômico do que o do PEBD convencional. Tudo isto tem proporcionado uma grande penetração no mercado e ótimas perspectivas para o futuro. Seu custo de fabricação é menor. Sua flexibilidade e resistência ao impacto recomenda sua aplicação para embalagens de alimentos, bolsas de gelo, utensílios domésticos, canos, tubos, tambores de até 200 litros, frascos de cosméticos e medicamentos. Polietileno de Baixa Densidade (PEBD ou LDPE): 0,910-0,925 g/cm3. Como um material flexível, de boa dureza, elevada resistência química, boas propriedades elétricas, facilmente processável, atóxico e inerte, o PEBD encontra um bom campo de atuação pelo processo de sopro. Apresenta moléculas com alto grau de ramificação. É a versão mais leve e flexível do PE. É utilizado basicamente em filmes, laminados, recipientes, embalagens, brinquedos, isolamento de fios elétricos, frascos espremíveis, utilidades domésticas, ampolas de soro, embalagens para produtos medicinais e tambores. Alguns nomes comerciais para o produto: Alathon, Petrothene, Politeno. No Brasil é fabricado por OPP Poliolefinas (SP, RS), Union Carbide (SP), Politeno (BA), Triunfo (RS). O polietileno de baixa densidade (LDPE) é obtido por mecanismo via radical livre; é ramificado e com baixa cristalinidade. A versatilidade de emprego do LDPE em filmes e sacos plásticos para embalagem e transporte dos mais diversos materiais traz como conseqüência o problema da poluição ambiental. Polímeros relacionados ao LDPE: copolímero de etileno e acetato de vinila (EVA), empregado como artefatos espumados e também como adesivo do tipo adesivo fundido (“hot melt”). Polietileno de Ultra Alta Massa Molecular (PEUAMM) : Grau de polimerização da ordem de 3.000.000 a 6.000.000. Alta inércia química, alta resistência à abrasão e ao impacto, baixo coeficiente de atrito, alta maciez. Praticamente infusível, processado com grande dificuldade, geralmente através de sinterização. Aplicações: engrenagens, componentes para bombas de líquidos corrosivos, implantes de ossos artificiais, isolamento de fios e cabos, mancais, revestimentos de pistas, trilhos-guias etc. POLIPROPILENO (PP) O polipropileno é uma resina termoplástica, pertencente ao grupo das poliolefinas que inclui os polietilenos e polibutenos, com ampla faixa de propriedades e grande facilidade de processamento. Estas características têm permitido o crescimento contínuo no consumo mundial deste material, sendo um dos plásticos de maior venda e que mostra a maior taxa de crescimento anual no mundo, devido às suas excepcionais propriedades e versatilidade de aplicação e uso. POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 65 É um termoplástico semicristalino, produzido através da polimerização do monômero propeno, usando um catalisador estereoespecífico formando cadeias longas. As macromoléculas de polipropileno podem conter milhares de unidades monoméricas. O termo estereoespecífico do catalisador se refere à característica de controlar a posição do grupo metila na cadeia polimérica de forma ordenada. O monômero base, propeno, é um gás à temperatura ambiente. Mero: propileno (designação antiga do propeno): Propriedades muito semelhantes às do PE, mas com ponto de amolecimento mais elevado. Fabricação do polipropileno A polimerização do propeno, um derivado gasoso do petróleo, realiza-se com um catalisador de coordenação de forma essencialmente semelhante ao PEAD. O etileno, o propeno e outras olefinas podem ser polimerizados no mesmo equipamento com apenas algumas poucas modificações, o que permite uma grande flexibilidade de operações. As condições de operação e os catalisadores são cuidadosamente selecionados a fim de produzir-se o polipropileno isotático. Também é comercializado em quantidades mínimas na forma atática. O PP isotático, com densidade ao redor de 0,905 g/cm 3 e ponto de fusão em torno de 165 ºC é essencialmente linear. Apresenta boa estabilidade térmica, rigidez, resistência química, resistência ao impacto (exceto em baixas temperaturas), estabilidade dimensional, transparência, translucidez e resistência ao stress cracking. A maior parte do polipropileno comercial é do tipo "isotático", em que a maioria das unidades de propeno está com a "cabeça" unida à "cauda", formando uma cadeia com todos os grupos metila orientados para o mesmo lado. Esta estrutura estereorregular favorece o desenvolvimento de regiões cristalinas, que, dependendo das condições de processamento, permite obter uma cristalinidade entre 40 e 70%. O polipropileno é feito pela formação de longas cadeias de monômero de propeno que ocorre em um reator operando normalmente sob altas temperaturas, altas pressões e com o uso de um sistema catalítico. O segredo de criar uma forma isotática de polipropileno reside no catalisador usado para dirigir esta reação: o catalisador correto deve alinhar as moléculas para assegurar que eles encontrem a forma certa de se unirem à cadeia. Os catalisadores usados para a polimerização do propeno são geralmente estas duas fases os copolímeros heterofásicos perdem transparência. os copolímeros randômicos apresentam maior transparência. e. A tabela a seguir contém uma breve descrição de cada um desses produtos. Elas vão para uma extrusora. mais do que do método de processamento aplicado. A escolha do tipo mais adequado à aplicação final deve ser baseada no desempenho requerido no uso final. com Índices de Fluidez podendo variar entre 0. copolímeros heterofásicos e copolímeros randômicos. por conseguinte elevada cristalinidade. que o transformarão em artigos finais que vão ao mercado. Esta é a forma que o polipropileno é entregue aos clientes. Os Homopolímeros são produzidos pela polimerização única do propeno. onde são adicionados os aditivos e então granuladas. Os homopolímeros apresentam alta isotaticidade. Os Copolímeros Heterofásicos (muitas vezes também chamados de Copolímeros de Impacto ou de Bloco) são produzidos em dois reatores em série. peso molecular. . Principais características dos diferentes tipos de polipropileno Resistência ao Impacto Tipo Rigidez Transparência Temperatura Ambiente Regular Temperatura Baixa Fraco Homopolímero Muito bom Regular Bom (para tipos clarificados) Bom Muito bom (para tipos clarificados) Fraco Copolímero Randômico Bom Muito bom Fraco Copolímero Heterofásico Bom Muito bom Muito bom O polipropileno é formado basicamente por três grupos de produtos: homopolímeros.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. então. Por este motivo. o que reduz a cristalinidade do material. porém apresentam elevada resistência ao impacto tanto à temperatura ambiente como a baixas temperaturas. especificamente da isotaticidade. menor temperatura de fusão e são mais resistentes ao impacto à temperatura ambiente que os homopolímeros. alta rigidez. Por apresentar. Um controle flexível da estrutura molecular durante a polimerização. Copolímeros Randômicos e Copolímeros Heterofásicos.6 a 100 g/10min. permite a uma única unidade de polimerização produzir todos os tipos de polipropileno. distribuição do peso molecular e a adição de comonômero durante a copolimerização. As moléculas de eteno são inseridas aleatoriamente. onde no primeiro se polimeriza somente o propeno e no segundo uma fase elastomérica composta de propeno e eteno. O polipropileno sai do reator na forma de pequenas partículas ou esferas. Tipos de polipropileno Os tipos de polipropileno englobam Homopolímeros. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 66 uma mistura de compostos de titânio e alumínio. dureza e resistência ao calor. Os Copolímeros Randômicos são obtidos quando se adiciona ao propeno um segundo monômero (normalmente eteno) no reator. Aplicações comerciais do polipropileno: O PP apresenta facilidade para a incorporação de cargas tais como talco. superior à da maioria dos plásticos comerciais. de forma específica. carbonato de cálcio. e menor temperatura de fusão. Fácil moldagem. Baixa permeabilidade ao vapor de água. uma das mais baixas entre todos os materiais plásticos disponíveis comercialmente. borracha.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. .   Excelente transparência por contacto. fibra de vidro. Maior sensibilidade à luz UV e agentes de oxidação.905 g/cm 3. Boa estabilidade térmica. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 67 Grupo Descrição Obtidos exclusivamente por meio da polimerização do propeno. podem ser destacadas as seguintes:  A densidade do polipropileno é da ordem de 0. Homopolímeros sendo extensamente usados na produção de ráfia para sacaria industrial. confecção de móveis plásticos e utilidades domésticas. como embalagens rígidas e utilidades domésticas de alta transparência e flexíveis para a indústria alimentícia. possuem excelentes propriedades Copolímeros Randômicos óticas.         Baixíssima absorção de água. com aplicação na fabricação de utensílios domésticos e produtos que exigem alta transparência. não sendo atacado pela grande maioria de produtos químicos à temperatura ambiente. tornando-o adequado a aplicações em dobradiças integrais. moléculas de eteno ao polímero. Isto permite obter peças com baixo peso. Baixíssima condutividade elétrica. para todos os tipos de polipropileno. Incorporando. Boa resistência ao impacto à temperatura ambiente (acima de 15 oC). etc. Elevada resistência química e a solventes. sofrendo degradação com maior facilidade. Fácil coloração. possuem excelente balanço de Copolímeros Heterofásicos rigidez e resistência a impactos. possuem excelente brilho e rigidez. Incorporando. de forma aleatória. como brilho e transparência. moléculas de eteno ao polímero.   Apresenta elevada rigidez. Baixo custo. Elevada resistência à fratura por fadiga ou flexão. que alteram as propriedades da resina e conseqüentemente as suas aplicações.   Alta dureza superficial. embalagens rígidas e aplicações industriais. sendo amplamente utilizados na produção de peças automobilísticas. Características principais e propriedades do polipropileno Entre as inúmeras propriedades deste material. corpos de eletrodomésticos. Quando ele é resfriado. que são então usadas em teares para a produção de tecidos. etc. etc. Fibras de polipropileno são usadas para a produção de carpetes. copos. tampas. o molde é aberto e o artigo extraído. utilidades domésticas e peças automobilísticas. chapas. produtos químicos. formando as fibras. Moldagem por Sopro é usada para a produção de frascos. o polipropileno pode ser moldado pelos mais diferentes processos de transformação de plásticos. que incluem tubos. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 68 Devido às suas características no estado fundido. O polipropileno é apreciado por sua fácil processabilidade e excelentes propriedades finais. Quando uma nova técnica está sendo desenvolvida ou uma nova aplicação do polipropileno usando uma das técnicas já consolidadas. garrafas. entre outras. Recipientes para alimentos. que incluem densidade baixa. e forçá-lo sob pressão para dentro de um molde. Sacarias (ráfia). tapetes e cordas. produtor de resina e transformador para se encontrar o material mais adequado para o novo processo ou aplicação. Resumindo. roupas protetoras etc que se beneficiam da tenacidade e flexibilidade dos novos materiais. Filmes de polipropileno são largamente empregados para a embalagem de alimentos e outros artigos. resistência térmica e química. ráfia. alto brilho e rigidez. Este método é usado para fazer muitos tipos de artigos. Carpetes. junto com a adição de corantes ou aditivos. Estes são alguns dos processos usados para a transformação do polipropileno. sacaria. reservatórios para veículos etc. Fibras. podemos ter como aplicações comerciais do polipropileno: • • • • • • • • Brinquedos. O material fundido em uma extrusora e forçado através de inúmeros furos minúsculos. e resfriado em cilindros paralelos. Tubos para cargas de canetas esferográficas. entre outros. Filmes orientados. potes. Por este processo podem ser obtidos inúmeros artigos contínuos. obtendo-se um filme mais resistente. As chapas de polipropileno são feitas pela passagem do material fundido através de uma matriz plana. Eles são feitos por extrusão. As ráfias são produzidas pelo corte e posterior estiramento de uma chapa. remédios. As chapas podem ser usadas para a produção de diversos artigos através de corte e vinco ou termoformadas para a produção de potes. De modo semelhante são produzidos os não-tecidos de polipropileno. Este molde é refrigerado. Extrusão. o material se solidifica e o artigo final é extraído. Carcaças para eletrodomésticos.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. como por exemplo. Um tubo de material fundido é soprado dentro de um molde e toma a forma da cavidade. que são largamente usados em descartáveis higiênicos. que força a passagem do material fundido através de uma matriz tubular ou plana. móveis plásticos. O Filme produzido desta forma pode ser orientado posteriormente. . etc. dentre os quais podem ser destacados: Moldagem por injeção que envolve a fusão do material. é necessária uma integração entre o produtor de máquina. gabinetes de rádios e TV. duro. lanternas. Baixo custo. Material hospitalar esterilizável. Principais propriedades:        Fácil processamento. Dentre suas maiores aplicações estão os eletrodomésticos e as embalagens. . Variante ideal para confecção de peças de máquinas ou automóveis. Autopeças (pára-choques. peças internas e externas de eletrodomésticos e aparelhos eletrônicos. Tipos de poliestireno Há quatro tipos básicos: PS cristal: homopolímero amorfo. ventiladores e exaustores. Atualmente há uma tendência no sentido de se utilizar exclusivamente o PP no interior dos automóveis. ventoinhas. Usado em artigos de baixo custo. carcaças de baterias. com brilho e elevado índice de refração . Pode receber aditivos lubrificantes para facilitar processamento. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 69 • • • • Seringas de injeção. peças diversas no habitáculo). Baixa densidade e absorção de umidade.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. pedais. PS resistente ao calor: maior MM. grades de ar condicionado. Fácil coloração. POLIESTIRENO (PS) O poliestireno é o mais antigo dos plásticos. calor e intempéries. É uma commodity comercializada internacionalmente. Elevada resistência a ácidos e álcalis. Semelhante ao vidro. ventiladores. o que torna seu processamento mais difícil. circuladores de ar. Peças para máquinas de lavar. Isso facilitaria a reciclagem do material por ocasião do sucateamento do veículo. Mero: estireno: Termoplástico duro e quebradiço. Baixa resistência a solventes orgânicos. pois se saberia com qual material se estaria lidando. com transparência cristalina. pelo processo de eletrólise. da ligação C–Cl. Assim se dá a obtenção do cloro que representa 57% do PVC produzido. A partir do DCE obtém-se o MVC (mono cloreto de vinila.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. de cor branca e totalmente inerte. O primeiro passo é uma destilação do óleo cru para a obtenção da nafta leve. Muito usado na fabricação de utensílios domésticos (gavetas de geladeira) e brinquedos. O plástico é polimerizado na presença do agente expansor ou então o mesmo pode ser absorvido posteriormente. Durante o processamento do material aquecido. A partir do sal. Aplicações: protetor de equipamentos. PS expandido: espuma semi-rígida com marca comercial isopor (R). O petróleo. obtém-se o cloro. Este se pirolisa a cloreto de vinila e HCl. Tanto o cloro como o etileno estão na fase gasosa produzindo o DCE (dicloro etano). pranchas para flutuação. gerando as células no material. A polimerização em suspensão é o método mais comum de se produzir o PVC. elas vão se ligando e formando uma molécula muito maior. passa por um caminho mais longo. O PVC contém 57% de cloro (derivado do cloreto de sódio) e 43% de petróleo. sendo utilizado para moldagem. isolantes térmicos. através de enxerto na cadeia polimérica. A eletrólise é a reação química resultante da passagem de uma corrente elétrica por água salgada. o etileno. Baixa densidade e bom isolamento térmico. gerando assim. Devido à grande instabilidade ao calor e à luz. etc. que representa apenas 43% do PVC formado. POLI(CLORETO DE VINILA) (PVC) O PVC não um material como os outros. ou seja. geladeiras isotérmicas. torna-se variavelmente necessária a utilização de estabilizadores térmicos e plastificantes lubrificantes dentre outros para o processamento e utilização do material. Esta passa então por um processo de craqueamento catalítico (quebra de moléculas grandes em moléculas menores com a ação de catalisadores para a aceleração do processo). extrusão e calandragem. conhecida como PVC (policloreto de vinila). unidade básica do polímero que é formado pela repetição da estrutura monomérica).2 – dicloroetano. . que é um pó muito fino. É o único material plástico que não é 100% originário do petróleo. sendo este último reciclado. Obtém-se desse modo uma blenda. que é incorporado através de mistura mecânica ou diretamente no processo de polimerização. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 70 PS de alto impacto: contém de 5 a 10% de elastômero (borracha) . ele se volatiliza. A polimerização é realizada a partir do monômero cloreto de vinila que por sua vez é obtido através de um processo de duas etapas: o etileno reage com HCl e gerando o 1. Mero: cloreto de vinila: As moléculas de MVC são submetidas ao processo de polimerização. soda cáustica e hidrogênio. Versátil e ambientalmente correto é reciclável e reciclado e de baixo custo. rigidez. apresenta uma versatilidade de design a custos menores de produção com máquinas mais simples e de menor custo. Suas propriedades podem ser melhoradas através de uma ampla gama de formulações. Usado no revestimento de fios e cabos elétricos. . com excelentes propriedades térmicas e elétricas. porem o preço pode também aumentar. Resistente à corrosão. composições de tintas (látex vinílico). A reciclabilidade do PVC não é uma novidade. resistência à corrosão e à água. facilidade de diversificação de cor e facilidade de impressão.4 g/cm 3). encerados de caminhão (sanduíche: filme de PVC + malha de poliéster + filme de PVC). Ela acontece desde o começo da sua produção. placas. isento de plastificantes . PVC celular ou expandido. cortinas de banheiros. Restrições:  O monômero é um potente cancerígeno . que contém de 20 a 100 partes de plastificante por 100 de polímero. No entanto. etc. O PVC possui inúmeras características vantajosas para sua utilização. É um bom isolante térmico. conexões. particularmente em aplicações em que o polímero vai entrar em contato com alimentos. Tipos de PVC Há quatro tipos básicos: PVC rígido. frascos para óleo comestível. deve haver controle do teor residual que permanece no polímero. Ele é leve (1. a aplicação é resistente à maioria doa reagentes químicos e à ação de fungos. corpo e alça transparente. PVC transparente. isento de cargas. carcaças de utensílios domésticos e baterias. oxidação e intempéries. só tornou impulso de forma mais organizada com os movimentos ecológicos dos países desenvolvidos. Duro e tenaz. transparência. elétrico e acústico além de ser sólido e resistente a choques e impermeável a gases e líquidos. O seu processamento é delicado devido a sérios problemas de degradação do material. PVC flexível ou plastificado. bactérias. Aplicações Tubulações. Usado na fabricação de tubos. moldes econômicos. o que facilita seu manuseio. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 71 Propriedades Propriedades básicas: excelente resistência ao stress cracking (fratura por tensão ou deformação). isolamento térmico e elétrico. inércia térmica. Reciclabilidade O PVC é reciclável e pode ser utilizado em uma diversidade de produtos com aceitação de até 15% de mistura com outros plásticos. Além disso. detergente e xampu dentre outros.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. água. insetos e roedores. 4’-difenilolpropano. alta temperatura de deflexão ao calor.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. particularmente em brinquedos e produtos que venham a entrar em contato com alimentos. boa usinabilidade. Entre elas estão às resinas de maior resistência do fundido para os processos extrusão e de sopro. líquido com ponto de ebulição 156ºC). grupo de fenóis di-hidratados são obtidos por grupos de carbonatos. mas para indicações especiais utilizam-se formulações com pequenas concentrações de outros fenóis poli-hidratados. resistente aos raios ultravioleta. . Contudo. mas só em 1950 é que seu desenvolvimento foi retomado. hidróxido de sódio ou piridina. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 72  Plastificantes (aditivo usado para tornar o polímero mais flexível) a base de ftalatos também são considerados cancerígenos. elas não foram confirmadas até o momento. Propriedades O PC é freqüentemente processado por injeção e extrusão de chapas. boa estabilidade dimensional e térmica. mas também pode ser moldado por sopro. O PC é produzido no Brasil desde 1985. boas características de isolamento elétrico. Há suspeitas de que o bisfenol A mimetizaria efeitos de hormônios humanos. resistência à baixa temperatura. excelentes propriedades elétricas. O policarbonato. água e temperatura de 30 ºC. (4. POLICARBONATO (PC) Este importante plástico de engenharia foi acidentalmente descoberto em 1898 na Alemanha. Possui excepcional resistência ao impacto. Preparação Reação de policondensação em presença dos monômeros. o que poderia causar distúrbios endócrinos. Ele é derivado de bisfenol A. O PC pode ser utilizado em blendas para conjugar algumas propriedades. Monômeros: fosgênio (OCCl2) (gás com ponto de ebulição de – 8 ºC) e bisfenol A. transparência vítrea (96%). passando a ser comercializado a partir de 1958. O Greenpeace vem promovendo ampla campanha para banir o uso do PVC que contenha esse aditivo. Plástico da família dos poliésteres aromáticos. propriedades atóxicas e é auto extinguível. escudos de polícia antichoque. mamadeiras.25 g/mL. a 100 ºC. bandejas. . Esta resina fenólica (PR) em meio ácido (Novolac) é termoplástica e passa a termorrígida com aditivo (hexametileno-tetramina) e calor. Aplicações Engrenagens. aquários. água e base. garrafões de água. janelas de segurança. O polímero obtido é a resina fenólica com estrutura tridimensional conforme mostra a figura. Após a reticulação: material termorrígido com boa resistência mecânica e térmica. RESINA FENÓLICA (PR) Possui como monômeros os compostos: fenol. Compensado naval. Bakelite. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 73 Aplicações: Encontra aplicações em garras reutilizáveis. Preparação Sua preparação é feita por policondensação em solução. impressoras. frascos. No Brasil é fabricada por Resana (SP). Laminados para revestimento de móveis. Pode ser feito também por policondensação em solução com fenol. jarros de água. computadores. Peças elétricas moldadas. carcaças para ferramentas elétricas. sólido com ponto de fusão 41ºC e o formaldeíco (aldeído fórmico ou formol) com ponto de ebulição de -21 ºC. dentre outros. formaldeído e com excesso do monômero fenol. Pastilhas de freio. Celeron. Considerações adicionais Nomes comerciais: Amberlite. água e ácido e temperatura de 100 ºC. Formiplac. excesso de formaldeído. compact-discs (CD’s). Placas do Paraná (PR).POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. garrafas retornáveis. copiadoras. peças técnicas industriais e componentes eletro-eletrônicos. Fórmica. tigelas. Propriedades Antes da reticulação: produtos oligoméricos com massa molecular em torno de 1000 e densidade 1. óculos de segurança. Alba (SP). garrafas e amarela e com odor de pacotes vela PS incolor e transparente 235 grande rigidez.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. algumas propriedades de alguns tipos de plásticos são apresentadas na tabela. no primeiro estágio é solúvel e infusível (Resol). cor acastanhada e odor fenólico. brinquedos. No segundo estágio é insolúvel. Propriedades Físicas e Mecânicas Aspecto Visual Temperatura de Fusão (ºC) Outras propriedades Aplicações principais Comportamento quanto à inflamabilidade Plástico PEAD incolor e opaco 130 . torna-se insolúvel e infusível (Resit).125 alta flexibilidade e utensílios queima lenta. utensílios domésticos queima rápida. No terceiro estágio. chama baixa resistência a rígidos. sacos e amarela e com odor de mecânica frascos flexíveis vela PP incolor e opaco 160 . amarela/laranja e com choques e riscos. chama carros. tubos amarelada com toques alta resistência à flexíveis e cortinas verdes chama PET incolor. transparente ou opaco 250 . As peças têm alto poder de celulose (serragem). CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 74 Esta resina fenólica (PR) em meio básico. porém fusível (Resitol). vasilhames amarela e com odor de e frascos em geral vela PEBD incolor. chama tampas.135 alta rigidez e resistência queima lenta. translúcido ou opaco 109 . frascos mecânica e queima razoavelmente de refrigerante e química. rápida e com chama mantas de transparência e amarela fuliginosa impermeabilização brilho BORRACHAS . chama boa resistência domésticos.270 alta resistência fibras têxteis.170 boa resistência a choques e alta resistência química pára-choques de queima lenta. indústria e odor a estireno transparência electrónica PVC incolor e transparente 273 flexibilidade com queima difícil com adição de tubos rígidos carbonização e chama modificadores e água/esgotos. Resumindo. Como foram grandes os investimentos requeridos para o desenvolvimento das diversas variedades. Michelin. Bayer. as SBRs e as BRs são as de maior consumo entre as sintéticas. Uma variedade muito ampla de borrachas sintéticas foi desenvolvida desde a descoberta do produto. como DuPont. Dow. Basf. a maior parte advém da rota espelhada na figura abaixo. a tecnologia para a produção foi bastante concentrada em tradicionais empresas de porte global. materiais hospitalares e outros também de grande importância no dia-dia da sociedade. Firestone. Principais tipos e aplicações de borrachas sintéticas Nomenclatura Modifi Tipo de Borracha caçõe s de Asfalt o Estireno-Butadieno em emulsão Estireno-Butadieno em Solução Polibutadieno Nitrílica Eteno-Propeno Butílica Policloropropeno Termoplásticas Diversos tipos de látex X X X X X Pneus Calçados Adesivos Peças Técnicas Bandas de recauchuta gem Modificações de Plásticos eSBR sSBR BR NBR EPDM IIR CR TR Látex X X X X X X X X X X X X - X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X POLIBUTADIENO (BR) . EniChem. calçadista. construção civil. O emprego da borracha é muito amplo.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 75 Apesar da borracha sintética ser obtida de diversas maneiras. Goodyear. pois as características e propriedades que os elastômeros reúnem fazem com que alcancem praticamente todos os setores da economia: automobilístico. Por serem as mais empregadas na produção de pneus. plásticos. Exxon e Texas Co. Shell. conforme mostra a figura.3 que possui ponto de ebulição de 4 ºC. Na ou K e temperatura de 0 ºC. Material termoplástico. No Brasil é fabricado pela Petroflex (PE). Li. emulsificante e temperatura de 50 ºC. Poliadição em solução. A vulcanização é feita com enxofre.000 e 1. Propriedades Antes da vulcanização: Massa molecular entre 10. Aplicações Após a vulcanização. butil-lítio.01 g/cm 3. Coperflex. monômero. Preparação Pode ser produzido nas seguintes condições: Poliadição em massa. monômero. Propriedades mecânicas fracas. derivado do petróleo.88 e 1. catalisador de Ziegler-Natta. Considerações adicionais Nomes comerciais: Ameripol CB. Poliadição em emulsão. O polímero formado é o poli(butadieno-estireno) (SBR). atual LanEss. água. É essencial o reforço com negro-de-fumo. O polímero formado é o polibutadieno que pode possuir estruturas cis e trans. conforme mostra a figura. exceto pela baixa elasticidade e alta resistência á abrasão.000 e densidade entre 0. monômero. Polimerização em solução. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 76 Possui como monômero o gás butadieno 1. com predominância de cis-polibutadieno. Cristalinidade variável e Tg = -106º C e Tm variável. Após a vulcanização: Material termorrígido. Cariflex BR. COPOLÍMERO DE POLIBUTADIENO E ESTIRENO (SBR) Possui como monômeros o gás butadieno 1. heptano e temperatura de 35 ºC. persulfato de potássio. Preparação . monômero.000.3 que possui ponto de ebulição de 4 ºC e o líquido estireno (vinil benzeno) com ponto de ebulição de 145 ºC. em pneumáticos em geral. Propriedades semelhantes às da borracha natural (NR) vulcanizada.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. heptano e temperatura entre 20-50 ºC. ambos derivados do petróleo. hidroperóxido de p-mentila/sulfato ferroso. extrusão e. Polysar S.000 e densidade 0. porém com menor elasticidade. monômeros. por operação de evaporação da acetona. uso generalizado na indústria. A partir das lâminas de celulose.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. Aplicações Após a vulcanização. O acetato passa inicialmente por banho de ácido sulfúrico. butil-lítio. O processo de produção das fibras artificiais consiste na transformação química de matérias-primas naturais. água. água. emulsificante e temperatura de 50 ºC. Considerações adicionais Nomes comerciais: Buna-S. Propriedades semelhantes às da borracha natural (NR) vulcanizada. Processo Produtivo das Fibras Artificiais. o raiom acetato e o raiom viscose seguem rotas distintas. Cristalinidade: amorfo. persulfato de potássio. Petroflex. FIBRAS As fibras manufaturadas estão subdivididas em fibras artificiais e sintéticas. No Brasil é fabricada por Petroflex (RJ). Material termoplástico. A viscose passa por banho de soda cáustica e. Propriedades mecânicas fracas. em seguida. Entende-se por fibra sintética aquela produzida com matérias-primas simples. por exemplo. Após a vulcanização: Material termorrígido.93 g/cm3. como a celulose. ser extrudada e assumir a forma de filamento contínuo ou fibra cortada. finalmente. Cariflex S. É necessário o reforço com negro-de-fumo. sulfurização e maturação. emulsificante e temperatura de 5 ºC. diluição em acetona. Bayer (RJ) e Nitriflex (RJ). com as quais se sintetiza o polímero que irá compor a fibra. Propriedades Antes da vulcanização: Massa molecular aproximada de 100. heptano e temperatura de 30 ºC. Entende-se por fibra artificial aquela fabricada com polímero natural. A borracha SBR é vulcanizada com enxofre. monômeros. monômeros. por operações de moagem. Tg = -45 ºC e Tm -. Processo Produtivo das Fibras Sintéticas . para finalmente. normalmente do petróleo. Poliadição em solução. Poliadição em emulsão. Pneumáticos e artefatos. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 77 Pode ser produzido nas seguintes condições: Poliadição em emulsão. que possui ponto de fusão de 152 ºC e o hexametileno-diamina.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. devido as suas semelhanças aos produtos de lã.6). O polímero formado é o poli(hexametileno-adipamida) – (PA-6. Tg = 52 ºC e Tm 265 ºC. Aplicações Como fibra: tapetes. um derivado do petróleo. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 78 O processo de produção das fibras sintéticas se inicia com a transformação da nafta petroquímica. fios de pesca. Preparação Reação de policondensação em massa. carpetes. .6). eteno. meias.6 consiste na polimerização de dois monômeros: hexametilenodiamina e ácido adípico. as fibras acrílicas são comparadas à lã natural e ocuparam os segmentos de roupas de inverno e de tapeçaria. produtos intermediários da chamada 1ª geração petroquímica e insumos básicos para a produção destas fibras. Material termoplástico. conforme mostra a figura.6 (náilon 6. em benzeno. O polímero é um sal dos monômeros e a temperatura de reação é de 275 ºC. cerdas de escova. p-xileno e propeno.14 g/cm 3. Cristalinidade: variável. Absorção de umidade. Boa resistência à fadiga. sólido. que por reação de policondensação formam o "Sal N". enquanto que a poliamida 6. sólido. O poliéster cuja matéria-prima básica é o p-xileno pode ser obtido por intermédio de duas rotas de produção: a do DMT (Dimetil Tereftalato + MEG) ou a do PTA (Ácido Terefetálico Puro + MEG: Monoetilenoglicol). As fibras acrílicas e olefínicas (polipropileno). Pelas suas propriedades e presença de aminoácidos. O benzeno é a matéria-prima básica da poliamida 6 (náilon 6). Elevada resistência mecânica e química. com ponto de fusão de 40 ºC. roupas. têm como principal insumo básico petroquímico o propeno. à abrasão e ao impacto.000 e densidade 1.6) Possui como monômeros o ácido adípico (hexadecanodióico). que. por sua vez. Propriedades Massa molecular aproximada de 20. por sua vez. POLI(HEXAMETILENO-ADIPAMIDA) – (PA-6. é obtida pela polimerização da caprolactama (único monômero). e em uma segunda fase a poliamida 6. Sua facilidade de processamento é vantajosa na fabricação de componentes de peças na indústria de informática e eletro-eletrônica. componentes de eletrodomésticos e de equipamentos de escritório. inseticidas etc. conforme mostra a figura. Tg = 105 ºC e Tm 250 ºC. e o deslocamento do equilíbrio deve ser provocado pelo aumento da massa dos reagentes. Material termoplástico. Technyl. As reações de esterificação e de amidação são reversíveis. bebidas. Aplicações Fibras têxteis macias e leves como lã. herbicidas. rodas de bicicleta. em proporção equimolecular.6. No Brasil é fabricada pela Rhodia (SP) A PA 6. Considerações adicionais Nomes comerciais: Acrilan. .6 é um dos plásticos de engenharia mais importantes. Dralon. água e a temperatura da reação é de 50 ºC. Preparação Reação de poliadição em lama. Ultramid. empregado como pré-polímero na fabricação da PA-6. Propriedades Massa molecular aproximada de 100. Alta resistência mecânica e química. consequentemente. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 79 Como artefato: engrenagens. Cristalinidade: baixa. POLIACRILONITRILA (PAN) Possui como monômero a acrilonitrila (cianeto de vinila).POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO.18 g/cm3. porque daí decorre a proporção dos reagentes e. líquido com ponto de ebulição de 78 ºC. Tem boa resistência química e ótima barreira a gases. Orlon. material esportivo. conectores elétricos.000 e densidade 1. Na fabricação de poliamidas. é importante considerar a reatividade do diácido e da diamina. além de excelentes propriedades elétricas. O monômero acrilonitrila é tratada com persulfato de potássio/metabissulfito de sódio. Considerações adicionais Nomes comerciais: Zytel. O ácido adípico e a hexametilenodiamina formam um sal sólido (sal de Nylon). o tamanho do polímero. Precursor para a fabricação de fibra de carbono. Pode ser moldada por sopro e utilizada como embalagem de alimentos. O polímero formado é a poliacrilonitrila (PAN). sob marcas Tergal ® (ICI) ou Dracon ® (Du Pont). CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 80 No Brasil é fabricada por Celanese (BA) e Rhodia (SP) A PAN é transformável em fibra por dissolução em dimetilformamida e fiação. com eliminação do solvente a vácuo. . aros de raquete de tênis. sob marca Rynite ® (Du Pont).  Resina para moldagem com reforço de 30% de fibra de vidro. carburadores. em atmosfera oxidativa/inerte. São usadas em aplicações nobres: isolamento de capacitores. usada na fabricação de carcaças de bombas. filmes e placas para radiografia. mas algo caras. óleos vegetais. graças ao contínuo aperfeiçoamento de seu processo de fabricação e à enorme aceitação na fabricação de garrafas de refrigerante. empregados nas indústrias aeronáutica e aeroespacial. Principais propriedades:   Boa resistência mecânica. têm grande aplicação em compósitos de cor negra. Aplicações:   Como garrafas para bebidas carbonatadas. produtos de limpeza.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO..  Na forma de películas transparentes e altamente resistentes . como aerofólios de carros de corrida. Fibras de PAN são precursoras de fibras de carbono através de aquecimento gradativo até 1200 ºC. sob marca Mylar ®. por tempo prolongado. em materiais para esporte e lazer. Boas propriedades de barreira: absorção de oxigênio é de 10 a 20 vezes menor que nos plásticos “commodities”. térmica e química. Na forma de fibras. POLI(TEREFTALATO DE ETILENO) . Mero: ácido tereftálico ou tereftalato de dimetila e glicol etilênico. acabou mudando de status: passou de plástico de engenharia para commodity.PET Plástico da família do poliéster. bem como lavagem e secagem rápida. apresentam excelente resistência mecânica e ao amassamento. etc. bases de esqui. componentes elétricos de carros. películas cinematográficas. etc. Trata-se de um polímero de engenharia que.  Fácil reciclabilidade. Fibras de carbono apresentam excepcional associação de baixo peso e alta resistência mecânica. fitas magnéticas. Sua fórmula molecular é C10H8O4 e sua estrutural: O PET é obtido industrialmente por duas rotas químicas:  Transesterificação do dimetil-tereftalato (DMT) com etilenoglicol: esta é uma rota mais antiga. sendo o PET identificado com o número 1. As substâncias reagem em alta temperatura e alta pressão para obter o PET amorfo.335 . produtos de carne etc. O ácido tereftálico.455 g/cm³ e Densidade aparente do PET: 0.88 g/cm³ . Foi somente em 1941. molhos. tampas. a primeira síntese do polímero com alta massa molar.  Esterificação direta do ácido tereftálico purificado (PTA) com etilenoglicol (EG): é uma rota mais moderna. Dickson. laminados para café. que também pode ser identificada nas embalagens pelo símbolo característico de identificação de plásticos. é obtido pela oxidação do p-xileno.85 .politereftalato de etileno Resultante da condensação do etilenoglicol com o ácido tereftálico. Utilização do PET O PET é usado em garrafas para bebidas. por sua vez. cosméticos. sendo preferida pelos maiores fabricantes de resina PET. sendo ambos os produtos da indústria petroquímica. O PET é um termoplástico que pode ser reduzido a fibras (como o dácron) e filmes. É o plástico principal das embalagens para alimentos com fecho. A resina então é cristalizada e polimerizada para aumentar seu peso molecular e sua viscosidade. sendo que somente em 1942 a sua descoberta como fibra foi patenteada por J. Whinfield e J. É um poliéster. produtos de limpeza.0. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 81 Fabricação do PET . Densidade do PET Densidade absoluta do PET: 1. T. R. família de polímeros conhecida desde a década de 30. talvez devido a uma melhor qualidade da resina obtida. A sigla PET tem sido utilizada internacionalmente para designar esta resina. usada devido à dificuldade que existia na obtenção do ácido com a pureza suficiente para a aplicação. Ainda hoje esta rota é utilizada por algumas empresas. biscoitos.1. no entanto.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. produtos farmacêuticos. óleos comestíveis. enquanto o etilenoglicol (MEG) é sintetizado a partir do etileno. temperos. faz com que a parede da garrafa seja formada por uma fina camada de material biaxialmente orientada. Secagem do PET O PET é um material higroscópico. na qual são novamente levadas para uma temperatura de estado termoelástico. Este processo é todo realizado em uma única máquina. A umidade dos grãos de PET pode atingir níveis elevados de até 0. o valor da VI é uma medida indireta do peso molecular do polímero. são os processos de ciclo quente (ou “de 1 estágio”) e o processo de ciclo frio (ou “de 2 estágios”): Processo de ciclo quente: a resina PET é seca.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. Condições de processo do PET Para uma melhor processabilidade do produto é necessária a secagem de 4-6 horas do material a temperaturas de 160-175°C. plastificada (fundida) e através de processo de injeção se transforma em preformas. formando a garrafa. a VI descreve a habilidade do polímero em aumentar a viscosidade do solvente na ausência de qualquer interação intermolecular. o PET é injetado e resfriado no formato de uma preforma. sofre uma rápida degradação (hidrolise). sem cristalização. Portanto a secagem cuidadosa e controlada da resina é uma operação essencial antes de sua transformação.40oC. Fisicamente. quando utilizado no PET. Estas preformas são injetadas num primeiro molde. garantindo o preenchimento total da peça. Ponto de orvalho do ar seco: < -30oC. o que é responsável pelas propriedades mecânicas e de barreira a gases necessárias para o envase dos carbonatados. O molde deverá ser resfriado a 7-10°C. . Segue-se a transferência instantânea para a estação de estiramento/sopro. Se a resina for submetida á fusão com esses níveis de umidade. reduzindo o seu peso molecular. em relação á cadência entre as etapas de injeção da preforma e o sopro da garrafa. È determinada usualmente pela comparação das medidas do tempo de escoamento da solução do polímero com o tempo de escoamento do solvente puro num mesmo capilar a uma temperatura constante e previamente estipulada. Esta preforma pode então ser reaquecida para ser estirada e soprada. Portanto. Normalmente as peças são injetadas a temperaturas de 260 a 295°C (dependendo do tipo de equipamento utilizado). CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 82 Viscosidade intrínseca Entre as várias definições de viscosidade de solução. Processo de injeção e sopro do PET Através de máquinas denominadas injetoras. Este processo. o que é refletido na perda da viscosidade intrínseca e conseqüentemente perdas de suas propriedades físicas. a viscosidade intrínseca (VI) é a mais útil por ser diretamente proporcional ao peso molecular. e passam ao estado vítreo (abaixo da temperatura de cristalização) durante a transferência para uma segunda estação. onde são moldadas as garrafas.6% em peso. A rosca utilizada deve ser própria para PET. Quanto maior a VI maior será o tamanho das cadeias moleculares e maior será a chance de poder trabalhar mecanicamente o polímero durante a fase de injeção e sopro das embalagens. preferencialmente < . que absorve água do meio ambiente. Atualmente existem dois tipos diferentes de processo. MICHAELI. J. alimentadas em uma segunda máquina: a sopradora.htm#1>. Acesso em 20/03/09. N.com. Acesso em 20/05/08. PET. Disponível em <http://www. Manual do Plástico.org. Como funciona o plástico. Acesso em 20/05/08. São Paulo: Editora Edgard Blucher. Acesso em 20/05/08.jornaldeplasticos. REFERÊNCIAS A Borracha.uol.com.com. 1ª ed. deixando-as no estado vítreo imediatamente após a injeção. volátil. . SHREVE.br/perfil_borracha.hsw. Acesso em 20/05/08.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. Acetaldeído Acetaldeído é uma substância incolor. Acesso em 20/05/08. São Paulo: Editora Edgard Blucher. É essencial garantir o resfriamento rápido das preformas.br/>. produz preformas que são resfriadas até uma temperatura próxima da temperatura ambiente.org. W et al.br/fibras/ >.pdf>.plasnec. A preocupação com a presença do acetaldeído nas embalagens se deve à alteração de gosto que este possa causar no produto embalado. Acesso em 20/05/08. MANO.. Sobre o Polipropileno.com. Ele é formado quando a resina é submetida a altas temperaturas. Indústrias de processos químicos. BRINK JR. Disponível em <http://www. FREUDENRICH.com. 4 ed.abrafas. Rio de Janeiro: 1980.br/index>.novapetroquimica.br/prod_resinas/prod_resinas_faq.br/secoes/aulas-5.br/resinas/manual_plastico. Acesso em 20/05/08. 1ª ed. Tecnologia dos Plásticos. 1995. onde a primeira é uma injetora. Eloísa B. com odor e gosto típicos de frutas. alimentada com a resina PET previamente seca. Disponível em <http://www. Nesta máquina. R. Estas preformas podem ser estocadas e depois. as preformas são aquecidas em condições controladas.abiplast. Disponível em <http://www. A.br/website/home/ >. Introdução a Polímeros. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 83 Processo de ciclo frio: processamento em duas máquinas.com.htm>. Disponível em <http://www.htm>. quando convier. Curso básico intensivo de plásticos. Disponível em <http://ciencia. 1985. não tóxica. Fibras Manufaturadas. Disponível em < http://www.petroflex. Guanabara Dois S/A. C.gruppomg. È um subproduto da degradação térmica do PET. em fornos de luz infravermelho de forma a atingir o estado termoelástico e sopradas em moldes com cavidades da embalagem que se deseja. Disponível em <http://www. Os plásticos. este material tem sido descartado no meio ambiente....... a utilização de materiais descartados ainda não é uma constante.... . para as empresas que trabalham com descartados e que são de suma importância para o meio ambiente e para a sociedade... Porém.. na sua maioria commodities...... que converte o material descartado em grânulos reutilizáveis............... INTRODUÇÃO Desde o advento da descoberta dos polímeros até os dias atuais......... mas que não possuem as mesmas características dos materiais de engenharia...... Tanto que o aumento da presença deste material em lixões.... Alguns países já utilizam os plásticos descartados como energia na reciclagem energética.. mas............ que usa o material descartado como matériaprima para plásticos novos.. polipropileno.. pelo mundo. outro é a reciclagem química... quando inclui o aproveitamento de energia gerada..... há a alternativa da incineração sob condições controladas que...... Em paises da América do Norte e europeus..... Em vista disso tudo é importante o conhecimento dos processos de reciclagem a fim de verificar a importância da identificação dos materiais plásticos....... que podem ser derivados de vegetais ou produtos petroquímicos modificados (de cadeia mais curta)........ muito utilizados em embalagens.. CAPÍTULO 6 . .. principalmente estes últimos... finalmente......... É importante ressaltar que este material.. mesmo a mais simples. pode ser chamado de reciclagem energética...... o método de reciclagem mais usado ainda é a reciclagem mecânica.. aterros sanitários e no meio ambiente em geral não foi por acaso.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO............. há uma crescente preocupação com a presença desses materiais poluidores que demoram muitos anos para se degradarem mesmo estando em aterros.... são os plásticos mais difundidos entre os transformadores desta matéria-prima......... São também mais baratos e geralmente aplicados em produtos de grande demanda como é caso dos polietilenos... Já em paises em desenvolvimento como o Brasil.. outro é a reciclagem mecânica. de maneira indiscriminada e rápida. RECICLAGEM DE POLÍMEROS .. AS FONTES DE SOLUÇÃO PARA EVITAR POLUIÇÃO Um dos caminhos para minimizar os problemas ambientais relacionados ao uso de plásticos é o uso de plásticos rapidamente degradáveis. quem trabalha com reciclagem ainda peca por ignorar processos de identificação dos materiais plásticos.......... este que é de suma importância no caso de se trabalhar com plásticos pós-consumo... Esta que pode ser desde uma identificação bem simples como a identificação por simbologias até as mais sofisticadas como espectroscopia por Infravermelho.... CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 84 . COLETA SELETIVA DO LIXO A maioria dos materiais plásticos são recicláveis. não só sob o ponto de vista econômico. ao qual os resíduos poliméricos pertencem. isto é. A reciclagem dos plásticos pode fazer-se partindo duma coleta seletiva do lixo. • Preferir produtos que possibilitam a utilização de recargas: a utilização de recargas poupa matérias-primas e diminui os resíduos produzidos. A reciclagem dos plásticos é uma solução viável.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. separando e identificando os diferentes materiais plásticos descartados. não-tóxicos. Plásticos degradáveis. significa reduzir os seus impactos negativos no meio ambiente e também induzir a população a perceber e questionar a maneira mais correta de usufruir do meio no qual todos vivemos. feitos com matérias-primas recicladas. A diferença de densidade entre os diferentes polímeros é importante na separação mecânica dos plásticos. num ciclo praticamente interminável. Características de produtos. Esta última década foi importante para a conscientização das pessoas sobre os danos que o uso indiscriminado dos recursos pode causar ao meio ambiente. novos objetos ou mesmo novas embalagens. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 85 Resumidamente podem-se considerar as seguintes fontes de solução para evitar a poluição por lixo sólido: • • • • • • Manejo de aterros sanitários Incineração Legislação e educação do povo Reciclagem de plásticos. favorecendo produtos com características de preservação ambiental. levando o consumidor a assumir uma atitude mais crítica em relação às suas opções de consumo. Esta separação é possível a partir de uma das propriedades físicas do plástico: a densidade. mas também como forma de preservação do meio ambiente. deposite-os nos locais apropriados para que possam ser reciclados. entre outros. biodegradáveis. com ou sem adição de matéria-prima virgem. Não descartar os sacos de plástico do supermercado após uma só utilização. pode ser da seguinte forma: . passaram a representar um peso na percepção das pessoas no ato da compra. Quando não for possível reutilizar os sacos. que até há pouco tempo não eram consideradas essenciais no processo de escolha. Reutilizar estes o maior número de vezes possível. CLASSIFICAÇÃO DO DESCARTE DE POLÍMEROS A classificação dos descartes poliméricos. Tratar o lixo sólido. principalmente os plásticos. A reciclagem de embalagens usadas permite produzir materiais de qualidade. POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 86 • • Pós-industriais: Os quais provêm principalmente de refugos de processos de produção e transformação, aparas, rebarbas etc. Pós-consumo: São os descartados pelos consumidores, sendo a maioria proveniente de embalagens. SIMBOLOGIA PARA PLÁSTICOS (ABNT) Antes de qualquer análise química ou física do polímero para a sua identificação, as diversas resinas podem ser facilmente reconhecidas através de um código utilizado em todo o mundo. O mesmo foi criado com o intuito de possibilitar a identificação imediata de uma resina reciclável, quando já conformada por processo anterior. Consistindo em sinais de representação, este código traz um número convencionado para cada polímero reciclável e/ou o nome do polímero utilizado, ou de preponderância, no caso de uma mistura de polímeros. Estes sinais são impressos no rótulo do produto ou estampados na própria peça. No Brasil, o código de identificação foi alocado pela ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas, na norma NBR-13230 – Simbologias Indicadas na Reciclabilidade e Identificação de Plásticos, de acordo com o sistema apresentado na figura abaixo, onde também são indicados alguns dos usos mais comuns de cada resina. Esta identificação é representada por um triângulo e um número correspondente. Os plásticos são representados por um triângulo eqüilátero, composto por três setas e o numero de identificação ao centro. O sistema de símbolos foi desenvolvido para auxiliar na identificação e separação manual de plásticos, já que não existe até o momento nenhum sistema automático de separação com esta finalidade. Se eventualmente, um destes símbolos não estiver presente no artefato a ser reciclado, há vários outros métodos simples para a sua identificação (densidade, teste da chama, temperatura de fusão e solubilidade). PRINCIPAIS PLÁSTICOS RECICLÁVEIS POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 87 Transparente e inquebrável o PET é uma material extremamente leve. Usado principalmente na fabricação de embalagens de bebidas carbonatadas (refrigerantes), além da Indústria alimentícia. Está presente também nos setores hospitalar, cosméticos, têxteis etc. Material leve, inquebrável, rígido e com excelente resistência química. Muito usado em embalagens de produtos para uso domiciliar tais como: Detergentes, amaciantes, sacos e sacolas de supermercado, potes, utilidades domesticas, etc. Seu uso em outros setores também é muito grande tais como: Embalagens de óleo, bombonas para produtos químicos, tambores de tinta, peças técnicas etc. Material transparente, leve, resistente a temperatura, inquebrável. Normalmente usado em embalagens para água mineral, óleos comestíveis etc. Além da indústria alimentícia é muito encontrado nos setores farmacêuticos em bolsas de soro, sangue, material hospitalar, etc. Uma forte presença também no setor de construção civil, principalmente em tubos e esquadrias. Material flexível, leve, transparente e impermeável. Pelas suas qualidades é muito usado em embalagens flexíveis tais embalagens têxteis etc. como: Sacolas e saquinhos para supermercados, leites e iogurtes, sacaria industrial, sacos de lixo, mudas de plantas, Material rígido, brilhante com capacidade de conservar o aroma e resistente às mudanças de temperatura. Normalmente é encontrado em pecas técnicas, caixarias em geral, utilidades domésticas, fios e cabos etc. Potes e embalagens mais resistentes POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 88 Material impermeável, leve, transparente, rígido e brilhante. Usado em potes para iogurtes, sorvetes, doces, pratos, tampas, aparelhos de barbear descartáveis, revestimento interno de geladeiras etc. Neste grupo estão classificados os outros tipos de plásticos. Entre eles: ABS/SAN, EVA, PA etc. Normalmente são encontrados em peças técnicas e de engenharia, solados de calçados, material esportivo, corpos de computadores e telefones, CD'S etc. IDENTIFICAÇÃO PRÁTICA DOS PLÁSTICOS Todos os plásticos devem receber o símbolo do material com qual foram fabricados a fim de facilitar sua destinação final. Porém não é raro acontecer casos em que os materiais não apresentam o símbolo, e um fator que colabora para que isto ocorra se deve a algumas indústrias não colocarem em seus produtos qual o tipo de resina usada no produto. É muito comum também que os materiais cheguem à recicladora aos pedaços, quando fica praticamente impossível determinar o tipo de resina com que o produto foi fabricado independentemente da experiência do operador ou profissional encarregado pela separação do material. Uma forma muito comum e prática de identificar o tipo de resina é através da queima do material. Ao queimar o material pode-se observar a cor e o tipo da chama, o odor e algumas características sutis, que podem ser conferidas na tabela, auxiliando o desempenho neste tipo de teste. RESINA Polietileno de baixa densidade Polietileno de alta densidade Polipropileno ABS SAN Poliacetal Acetato de celulose Acetato de butirato de celulose PET Acetato de vinila PVC rígido PVC flexível Policarbonato Poliuretanos PTFE TESTE DE CHAMA Chama Azul Vértice amarelo Chama Azul Vértice amarelo Chama amarela, crepita ao queimar, fumaça fuliginosa OBSERVAÇÃO Goteja como vela Goteja como vela Goteja como vela ODOR Vela Vela Agressivo Monômero de estireno PONTO DE FUSÃO (oC) 105 130 165 230 175 130 175 230 180 70 110 127 150 150 230 205 327 DENSIDADE (g/cm3) 0,89 0,93 0,94 0,98 0,85 0,92 1,04 1,06 1,04 1,06 1,08 1,42 1,43 1,25 1,35 1,15 1.25 0,92 0,950 1,34 1,37 1,19 1,35 1,19 1,35 1,20 1,22 1,21 2,14 2,17 Chama amarela, crepita ao Amolece e goteja queimar, fumaça fuliginosa Tal qual PS e ABS, porém fumaça menos fuliginosa Chama azul sem fumaça com centelha Amolece e goteja Borracha queimada Amolece e borbulha Monômero de estireno Formaldeído Ácido acético Manteiga rançosa Cloro Cloro Acre - Chama amarela, centelhas Cuidado ao sentir o queimando odor Chama azul faiscando Chama amarela, fumaça mas centelha Chama amarela esverdeada Chama amarela, vértice verde Chama amarela, vértice verde Decompõe-se, fumaça fuliginosa com brilho Bastante fumaça Deforma-se Chama auto extinguível Chama auto extinguível Chama auto extinguível Chama auto extinguível centelhas. difíceis ponta de queimar Chama azul. A separação é. temperatura de amolecimento etc. vértice Formam bolas na amarelo.910 1.12 1.PP Poliestireno. portanto. mantendo a chama.40 0.00 Densidade de alguns polímeros (g/cm3) Podemos considerar quatro processos diferentes de reciclagem de plásticos: Reciclagem Primária Esta reciclagem não é mais do que o aproveitamento das aparas. A tabela seguinte apresenta densidades de alguns dos plásticos mais vulgarmente utilizados: Densidade (g/cm3) POLÍMEROS Poli(tereftalato de etileno) – PET Poli(etileno) de alta densidade – PEAD Poli(cloreto de vinila) – PVC (rígido) Poli(cloreto de vinila) – PVC (flexível) Poli(etileno) de baixa densidade .12 1. Esta reciclagem é feita nas Unidades de Reciclagem. centelhas. vértice Formam bolas na amarelo.09 Nylon-6.35 0.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. A densidade é um dos métodos mais simples e prático de separação e identificação dos diferentes polímeros.05 Menor que 1. das rebarbas e das peças defeituosas dentro da linha de montagem das próprias indústrias. difíceis ponta de queimar Pena e cabelo queimado Pena e cabelo queimado Pena e cabelo queimado 215 1. centelhas.10 215 Nylon . separadamente.PEBD Polipropileno .PS (sólido) Poliestireno – PS (espuma) 1.04 Queima lentamente. difíceis ponta de queimar Chama azul. difíceis ponta de queimar Chama azul.20 PROCESSO DE RECICLAGEM DE POLÍMEROS Os diferentes polímeros (plásticos) para serem reciclados devem ser amolecidos a altas temperaturas.965 1. centelhas.940 0.16 1.017 – 0.952 – 0. azul em metila) baixo. condutividade térmica. Amolece e quase não apresenta carbonização Não goteja Alho ou resina de dentista 160 1. vértice Formam bolas na amarelo.04 – 1. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 89 Nylon-6 Chama azul.11 180 1.900 – 0. Reciclagem Secundária É a reciclagem de parte dos produtos rejeitados existentes no lixo.6 260 Nylon – 6. chama Poli (metacrilato de amarela em cima. .30 – 1. vértice Formam bolas na amarelo.58 1.16 1.16 – 1.29 – 1.16 1. a primeira etapa do processo de reciclagem. tendo em conta diferentes propriedades físicas dos polímeros: densidade. Veja abaixo uma lista do que pode ser produzido: Armários. Após esta operação. de elevados custos. pois a queima do plástico gera gases de grande toxidade. Reciclagem Quaternária Neste caso o objetivo é a queima do plástico em incineradoras especiais gerando calor que pode ser transformado em energia térmica ou elétrica. devido à presença de diversos tipos de plásticos existentes nesses refugos. cabides. Existe. baldes. os plásticos passam pelas seguintes etapas:         inspeção para eliminar elementos contaminantes e tipos inadequados de plástico. Garrafas e frascos (exceto para contato direto com alimentos e fármacos). secagem. Reciclagem Terciária É a transformação dos resíduos polímeros em monômeros e em outros produtos químicos através da decomposição química ou térmica. É importante referir que os materiais obtidos por este processo necessitam de um tratamento dispendioso na purificação final. contaminando de forma violenta o meio ambiente. o produto poderá ser novamente polimerizado. mesas e cadeiras. A chamada “madeira plástica”. trituração e lavagem. drenagem através de telas finas para remover mais elementos contaminantes. . em virtude do elevado valor calorífico dos plásticos. separação com base na densidade. sendo só indicado para produtos de elevado valor econômico. o produto reciclado terá sempre uma qualidade técnica inferior ao material virgem. o que exige que as incineradoras estejam dotadas de filtros especiais. Vassouras. escovas e cerdas. feita com a mistura de vários polímeros reciclados.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. é um exemplo. resfriamento e trituração em grânulos. um grande inconveniente neste processo. no entanto. gerando novas resinas plásticas. fundição. sem que haja incompatibilidade entre eles e a conseqüente perda de resistência e qualidade. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 90 Mesmo no caso da coleta seletiva aonde o plástico vem relativamente limpo. PRODUTOS COM PLÁSTICO RECICLADO Quem apostar no mercado de reciclagem de plástico não precisa somente vender a matéria-prima reciclada para outras indústrias. revenda às empresas de plástico. Assim que são coletados. sacolas e outros tipos de filmes. O produto assim reciclado deverá ser utilizado apenas em situações em que tais alterações sejam perfeitamente aceitáveis. Atualmente já existem tecnologias disponíveis que possibilitam o uso simultâneo de diferentes resíduos plásticos. pode também pode produzir seus próprios produtos. Por ser mais leve que os demais materiais. Para se ter uma idéia.. É uma espécie de incineração. FINALIZANDO. gaseificação. até 50% de energia. afirmam que o processo de reciclagem afeta a qualidade do plástico. A reciclagem química reprocessa os materiais. A reciclagem do plástico permite a poupança de matérias-primas não renováveis (petróleo) REFERÊNCIAS Como funciona a reciclagem dos plásticos . carrinhos e outros brinquedos. o plástico tem contribuído para reduzir a quantidade de lixo. transformando-os novamente em matéria-prima para indústrias. com a diferença de que a energia gerada pela queima do plástico é reaproveitada. Realidade ou mito. A reciclagem do plástico é extremamente eficiente . quimólise e pirólise). já existem centenas de usinas térmicas em atividade. por exemplo. Sem o plástico. contudo. Disponível em <http://ambiente. Bijuterias e objetivos decorativos. movidas a plástico. 1 kg de plástico reciclado por recuperação energética gera energia equivalente à queima de 1 kg de óleo combustível.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 91 Bonecas. Alguns críticos. Além do sistema mecânico.hsw.100% do material são reaproveitados. a reciclagem pode ser química e energética.com. . PODEMOS REFORÇAR QUE. Acesso em 20/05/08. a Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA) não permite o emprego de plástico reciclado em embalagens de alimentos.. Com o uso de plástico reciclado é possível economizar.uol. por intervenção química (hidrogenação. Já a reciclagem energética (ou recuperação energética) trata-se da recuperação dos plásticos através de processos térmicos. Telhas e painéis de fachada para construção civil.br/>. No Japão e nos EUA. o peso dos resíduos sólidos urbanos seria quatro vezes maior e o volume aumentaria duas vezes. no processo industrial. e “Madeira de plástico”. ......sapo.. WIEBECK... ..... homopolímeros.. Como são classificados os polímeros? Exemplifique.... São Paulo: Artliber Editora....uol. Que características são verificadas nos polímeros que os tornaram de uso versátil na modernidade? Justifique........ MICHAELI.... EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO DA APRENDIZAGEM . Neste esquema incluir o polímero ou borracha...htm>.no.planetaplastico. os monômeros. do histórico dos polímeros e da borracha.....com.abiplast. Disponível em <http://www.org. 3.....br/>.com. Disponível em <http://www..html>... Disponível em <http://polimeros.... CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 92 FREUDENRICH.. . 6. 2004. Acesso em 20/05/08... São Paulo: Editora Edgard Blucher.. aplicados ao tema polímeros..... Como funciona o plástico.. Acesso em 20/05/08. Acesso em 10/07/09.. C..... MANO. Eloísa B.. Acesso em Identificação de plásticos. 4. CAPÍTULO 7 .. 1985....... 1ª ed. copolímeros.. 5....... Hélio... condensação e adição.... W et al. Simbologia para identificação de materiais. Disponível em <http://www..... PIVA. Comente e exemplifique sobre os termos: polimerização. Disponível em <http://ciencia.pdf>... Acesso em 10/06/09. 1995.. 20/05/08......reciclaveis.. .br/mercado/idenplas......pt/Reciclagem.... Ana Magda..com.... Polímeros e reciclagem.. Explique as regras de nomenclatura utilizadas para os polímeros e exemplifique-as para três polímeros.plasnec...br/resinas/manual_plastico. 1ª ed. Que produto poderia ser formado da polimerização de uma mistura de etileno e propileno? Desenhe uma porção representativa da estrutura. Manual do Plástico. Introdução a Polímeros.... Tecnologia dos Plásticos.hsw.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. Reciclagem do Plástico.. Disponível em <http://www.. detalhes importantes e aplicações. São Paulo: Editora Edgard Blucher.. Os plásticos.. Faça um esquema cronológico evolutivo.....htm> Acesso em 10/06/09.br/literatura/literatura/simbol. 2.. 1. em fluxograma (figuras geométricas)..br/index>..com. Considere a técnica de polimerização em cadeia e proponha mecanismos que inclua a iniciação tipos: radicalar. 10. 8. 13. polímero. Exemplifique o comentário com um polímero dessas classificações. 12. (c) garrafas de detergentes. Quais as principais propriedades físicas observadas para os polímeros? Explique e mostre sua importância para o processamento industrial ou aplicações cotidianas. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 93 7. Exemplifique numa reação de polimerização. . 15. (b) pratos de refeições. considerando aspectos tecnológicos. aniônica e catiônica para a produção de. Construa uma tabela sistemática para o estudo dos polímeros (mínimo 10 exemplos) que inclua: monômero. Explique detalhado cada caso. O que é cristalinidade de um polímero? Como podemos constatar essa propriedade nos polímeros. Que técnica transformadora é mais viável para produção de: (a) tubos de água encanada. de forma microscópica e forma macroscópica? Explique. Dê um exemplo de uma composição polimérica mostrando o uso desses aditivos e a importância dessa aplicação para o artefato cotidiano. 18. (d) tampas de garrafas de água mineral? Explique detalhado a escolha da técnica associada ao produto cotidiano. dois polímeros. 14. Cite os principais aditivos usados em polímeros e suas funções na obtenção de compósitos. equação envolvida. Faça uma distinção entre monômeros e polímeros. Explique de forma objetiva o comportamento dos polímeros termoplásticos e termofíxos sob ação do calor. 16.POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. aplicações cotidianas. Como são codificados os polímeros? Explique e dê cinco exemplos. Comente e exemplifique sobre os principais processos de síntese de polímeros. econômicos e ambientais. tipo de polimerização. 11. Cite as principais fontes de obtenção de monômeros poliméricos e comente a sobre a sua viabilidade. Quais os principais processos de transformação dos polímeros compósitos em artefatos comerciais e industriais? Comente detalhado sobre cada um deles. 17. 9. 19. pelo menos. Faça um confronto de vantagens e desvantagens sobre as técnicas de polimerização. Quais os tipos de reciclagem conhecidas? Como diferenciar e escolher o tipo para executá-la? Justifique com exemplos. 21. CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO RECIFE – 2009 94 20. 22. Escolha um polímero cotidiano enquadrado como plástico. .POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO. outro como borracha e outro como fibra e comente suas principais propriedades. suas aplicações e sua ação no meio ambiente. O que é reciclagem de polímeros? È possível fazer essa operação em qualquer caso? Explique detalhado. suas limitações.