CURSO DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃOExtrema Maio/2012 POLÍMEROS PETROQUÍMICOS. EZEQUIEL LOPES PAULINO KAREY BIANQUINI PEREIRA TIAGO MARQUES DE OLIVEIRA Pesquisa apresentada à disciplina de materiais e química tecnológica, como requisito parcial cumprimento do trabalho apresentado para o 2º bimestre de 2012 no curso graduação em engenharia de produção na FAEX. FAEX Extrema Maio - 2012 -2- -3- .............6 2.............................................1-Tipos de poli reações................................................SUMÁRIO 1..............................................11 2.......................................Propriedades Mecânicas............SITUAÇÃO DO BRASIL EM RELAÇÃO AOS POLÍMEROS PETROQUÍMICOS....................................29 -4- ...3...................................................INTRODUÇÃO..5 2........................................................................................Propriedades Elétricas...6 2............................OBTENÇÃO DOS POLÍMEROS PETROQUÍMICOS.......................................................Propriedades Químicas..............26 3......................................27 6..........................27 5....................16 3..................2..............1..................................................PRINCIPAIS PROPRIEDADES.PRINCIPAIS APLICAÇÕES TECNOLÓGICAS..........25 3............2-Técnicas de Polimerização.............. a estrutura dos computadores (teclado. Para demonstrar a importância do estudo dos polímeros. basta mencionarmos que a variedade de objetos a que temos acesso hoje se deve à existência de polímeros sintéticos. panelas antiaderentes. chamada monômero. etc. ou ainda vestir roupas feitas com lã de carneiro? Isso sem falar no computador. O nome vem do grego: poli = muitos + meros = partes. Os painéis. mouse. ou seja. imagine um carro sem o conforto em seu interior? Ou como seria difícil escrever com penas de ave. tintas.. mantas. ou seja. enfim. e a maior parte destes são obtidos do petróleo. A reação que forma os polímeros é chamada de polimerização. colas. vários objetos que fazem parte da vida moderna contém em sua composição algum tipo de polímero sintético. são compostos essenciais para nossa sobrevivência. para-choques de automóveis. chicletes. -5- .1-INTRODUÇÃO Você já parou para pensar o que seria da modernidade sem a presença dos polímeros sintéticos? Para ser mais preciso. muitas partes. E mais: a caneta com que escrevemos as roupas feitas com os mais variados materiais (nylon. como por exemplo: sacolas plásticas. CPU). Pois saiba que todo o conforto que usufruímos hoje depende da presença de polímeros em nosso cotidiano. estofados e acessórios que compõem os luxuosos carros são feitos a partir desta classe de compostos orgânicos: os polímeros sintéticos. Polímeros são macromoléculas em que existe uma unidade que se repete. Pode-se afirmar que nos países mais desenvolvidos são gastos anualmente mais de 100 quilos de polímeros sintéticos por habitante. canos para água. que é o maior exemplo de avanço tecnológico. ryon). como citado. como veremos. C2H4.2. Como resultado deste fornecimento de energia. um dos plásticos mais comuns no nosso dia a dia. ou seja. podemos observar uma ligação insaturada. O processo de polimerização. O monômero do polietileno é. são constituídas de átomos de carbono encadeados. a dupla ligação da molécula de etileno se abre. Tomemos por exemplo o polietileno. brinquedos etc. conforme a figura abaixo: -6- . cada carbono estabeleceu uma ligação covalente ou molecular com dois átomos de hidrogênio e completaram as quatro ligações que requerem estabelecendo entre si (átomos de carbono) uma dupla ligação. o etileno. Esta dupla ligação facilita muito a obtenção do polímero. transformação do monômero em polímero (no caso do exemplo do monômero de etileno em polietileno) se inicia com a aplicação de calor e pressão sobre as moléculas do monômero.PRINCIPAIS PROPRIEDAES: 2. usado na fabricação das sacolinhas de supermercados. utensílios domésticos. na qual cada átomo de carbono precisa estabelecer quatro ligações com outros átomos para se estabilizar. No caso do etileno. como as que formam o petróleo.PROPRIEDADES QUÍMICAS: As reações químicas envolvidas nesta transformação são relativamente simples.1. e os carbonos da cadeia ficam com dois terminais disponíveis para novas ligações. cuja fórmula estrutural é: Figura 1 Ligações entre átomos Como sabemos as cadeias orgânicas. É claro que a molécula mais à mão para cada molécula de etileno aberta reagir é outra molécula de etileno.Figura 2 Molécula de etileno com a dupla ligação aberta. extremamente longa. que assim vão se ligando umas às outras. com dois terminais disponíveis para novas ligações. principalmente se lembrarmos de que elas estão submetidas a alta pressão. -7- . A este molécula encadeada e longa chamamos de macromolécula. simplesmente polímero. formando cadeias. Quando abrimos as duplas ligações dos átomos de carbono da molécula de etileno e disponibilizamos seus terminais para novas ligações. passamos a ter em um mesmo recipiente uma imensidão de moléculas prontas para se unir com outras que estiverem à mão. ou. o que as força a se aproximar e reagir entre si. como se um imenso "cordão" de moléculas terminasse por se transformar em uma só. A figura que segue ilustra o processo de formação das cadeias poliméricas da macromolécula de polietileno. A Bakelite. como o poli (tereftalato de etileno) . de condensação.Figura 3 Transformação do monômero de etileno em polietileno Outros polímeros são sintetizados por reações semelhantes às exemplificadas pelo polietileno. com efeitos importantes nas propriedades do polímero. com os polímeros ocupando cada vez mais espaço em nosso dia a dia. As polimerizações por adição são normalmente conduzidas na presença de catalisadores. as poliamidas. os monômeros reagem para produzir um polímero. cada etapa do processo é acompanhada pela formação da molécula de uma substância simples. Na reação por condensação. sendo que a cada tipo de polímero corresponde um monômero específico e uma mecânica de reação própria. Por exemplo. como o Nylon. depende do preparo. polímeros podem ser classificados em polímeros de adição. em certos casos. geralmente a água. os quais. Com isto. Na polimerização por adição. sem formar subprodutos. exercem controle sobre a estrutura da molécula. Ao longo do século 20. -8- . Existem inúmeras formas de preparação dos polímeros e elas variam de acordo com a empregabilidade dos mesmos.PET são alguns polímeros obtidos por condensação. a abundância e baixo preço do petróleo permitiram o vertiginoso crescimento da indústria petroquímica. nosso mundo que era de metal e madeira se tornou mais leve e flexível. particularmente a de plásticos. os poliuretanos e os poliésteres. Ainda. pela ação isolada ou conjunta de calor e pressão. com pequena seção transversal e elevada razão entre comprimento e diâmetro. são macromoléculas lineares. em algum estágio de seu processamento tornam-se fluidos e moldáveis. e apresentam grande resistência à tração mecânica e a variações de temperatura. borrachas e fibras. Esta propriedade reversível. à temperatura ambiente. seguido instantaneamente de uma retração quase completa. A borracha vulcanizada é um material termorrígido. Os plásticos (palavra de origem grega que significa adequado à moldagem) são materiais que se fundem quando aquecidos e podem ser transformados em artefatos com finalidades específicas. como pneus ou solados de calçados. tanto têxteis como de reforço. canetas etc. tornam-se infusíveis e são designados como termorrígidos. dentre outras características típicas de cada grupo. A moldagem por -9- . se diferenciam pelas suas propriedades mecânicas. que podem se orientar longitudinalmente. normalmente. Para confecção de peças de vestuário.PVC. como o material responde quando é submetido a uma força ou tensão. As borrachas ou elastômeros são macromoléculas que exibem elasticidade em longa faixa. Outros processos de transformação são empregados para produção de artefatos de borracha e plástico. Os polímeros que por aquecimento ou outra forma de tratamento assumem uma estrutura reticulada (rede tridimensional). também os tornam insolúveis. fiação seca ou úmida. Os plásticos podem ser moldados tanto por injeção. Em geral. Pneus e solados elastômeros são. e permite que esses materiais possam ser reciclados com maior facilidade. essas fibras podem ser transformadas em fios por processos de moldagem como a fiação por fusão. denominada de vulcanização. ou seja. como copos descartáveis. através de ligações covalentes fortes ou ligações de Hidrogênio intermoleculares. Portanto. poli (cloreto de vinila) . através de uma reação química com enxofre. envolve a formação de ligações entre as cadeias poliméricas. caracteriza os chamados polímeros termoplásticos. os plásticos embora sejam sólidos no estado final. poliésteres (PET) e o polipropileno (PP) são alguns dos plásticos mais utilizados para produção de fibras. Os três grandes grupos de polímeros sintéticos. o aumento da massa molar destes materiais. obtidos por processo de moldagem por compressão. embalagens de alimentos. poliestireno (PS). O processamento de borrachas para produção de artefatos. As poliamidas (Nylon). entre -50 e 150°C. muitas vezes. As fibras são caracterizadas como um material de corpo cilíndrico. plásticos. flexível.Como exemplos da polimerização por adição temos o polietileno (PE). garrafas de refrigerantes. com a característica única de permitir um grande alongamento. entre outros. pela formação das ligações cruzadas. depende do produto a ser fabricado. extrusão e sopro. de fundir sob aquecimento e solidificar por resfriamento. ou até mesmo redes. Os polímeros podem ser classificados de acordo com a estrutura atômica. baldes. Conheça agora os tipos de polímeros criados em laboratório por estes cientistas: Polímeros lineares: são compostos de muitos fios longos unidos. CLASSIFICAÇÃO DOS POLÍMEROS SINTÉTICOS Figura 4 Polímeros lineares são como uma corda contínua. como se fossem uma corda contínua. Podemos encontrá-los em computadores. brinquedos. É importante o estudo de polímeros até por que esses materiais sintéticos estão cada vez mais presentes em nosso cotidiano e se tornaram essenciais para a vida moderna. A moldagem por sopro é adequada para obtenção de peças ocas e é amplamente usada na indústria de embalagens dos mais variados tipos. O processo por extrusão permite a produção contínua de tubos. .10 - . em automóveis e até em nossas roupas. É como se tecessem cordas contínuas. tampas de garrafas etc.injeção é comumente utilizada para fabricação de utensílios domésticos. lâminas ou filmes (sacos plásticos). Os químicos aventuraram-se na tarefa de enganchar pequenas unidades (os monômeros) e produzir unidades muito maiores (cadeias poliméricas). com módulos de elasticidade de 100.000 a 1. Plásticos .com módulos de elasticidade de 1.000. de acordo com a figura 6. Fibras . em: Borrachas .apresentam módulos de elasticidade de 10 a 100 psi.000 psi.2. os polímeros dividem-se. Figura 6 Analisado em relação à resistência à deformação sob a ação de esforços mecânicos.11 - . .Figura 5 2.000 psi.PROPRIEDADES MECÂNICAS A propriedade mecânica dos polímeros se obtém durante o processo de polimerização.000 a 10. e o aquecimento do polímero acabado promove decomposição do material antes de sua fusão. mas apresentam alta elasticidade. Pela sua incapacidade de fusão. Logo. sua reciclagem torna-se complicada. termoendurecíveis (termofixos) e elastômeros (borrachas): TERMOPLÁSTICOS Termoplástico é um dos tipos de plásticos mais encontrados no mercado. sua reciclagem é possível. sendo muito estáveis a variações de temperatura.12 - . TERMOFIXOS São rígidos e frágeis. sendo que alguns podem até se dissolver em vários solventes. tornando sua reciclagem complicada. Quando retiradas essas solicitações. o poliestireno (PS). novas aplicações de altas temperaturas e pressões produzem o mesmo efeito de amolecimento e fluxo. ELASTÔMEROS (BORRACHAS) É uma classe intermediária entre os termoplásticos e os termorrígidos: não são fundíveis. Uma vez prontos.equipamentos para testes de tensão TERMOPLÁSTICOS Termoplásticos são polímeros capazes de amolecer e fluir quando submetidos a um aumento de temperatura e pressão. de forma que. não sendo rígidos como os termofixos. a poliamida (Náilon). característica bastante desejável atualmente. Essa alteração é uma transformação física reversível. os termoplásticos solidificam-se novamente. Segundo elas os polímeros podem ser divididos em termoplásticos. pode ser fundido diversas vezes.Uma das principais e mais importantes características dos polímeros são as mecânicas. não se fundem mais. Alguns exemplos são o polietileno (PE). Por essa característica. o . Figura 7. os termoplásticos são considerados recicláveis. É uma medida da razão entre a tensão aplicada e a deformação ocorrida no material. formando um polímero chamado polifenol.13 - . as quais depende de alguns fatores como estrutura química. A rigidez dos termofixos se deve ao fato destes possuírem uma rede cruzada de ligações covalentes. . Podem ser considerados dois mecanismos de deformação nos polímeros: Deformação elástica: processo reversível devido o deslocamento de átomos de níveis de energia mais baixos para os níveis mais altos. É medido na região elástica linear da curva “tensão VS. que foi o primeiro produto plástico. e da mesma forma são mais frágeis. tempo e condições de processamento do polímero. Exemplos: Baquelite A baquelite é uma resina sintética. isto é. a Lei de Hooke pode ser aplicada. A forma como os polímeros respondem às solicitações mostra suas propriedades mecânicas. Deformação plástica: processo irreversível que ocorre após a aplicação de uma força sobre um material. temperatura. que é uma das propriedades mecânicas mais importantes nos polímeros. deformação” no ensaio de tração. É dependente do tempo decorrido. Neste tipo de deformação ocorre o deslocamento permanente dos átomos das moléculas. quimicamente estável e resistente ao calor. sendo assim durante tratamentos térmicos estas cadeias tendem a permanecer juntas resistindo às vibrações e rotações resultantes do aumento de temperatura. TERMOFIXOS Polímeros termofixos são assim denominados devido às suas características. Este entrelaçado de ligações geralmente é extenso e em grande parte cerca de 10 a 50% das unidades repetidas na estrutura polimérica estão interligadas por meio de ligações cruzadas. também chamado de módulo de elasticidade sob tração. Outro conceito a ser considerado é o Módulo de Young. é a junção do fenol com o formaldeído (aldeído fórmico). Trata-se do polioxibenzimetilenglicolanhidrido. a deformação é proporcional à força aplicada. o policloreto de vinila (PVC) e o polietileno tereftalato (PET). ou seja. Estes materiais são rígidos possuindo uma estabilidade dimensional maior que os termoplásticos. É uma alteração que pode ser assimilada ao comportamento de uma mola de aço quando submetida à tração.polipropileno (PP). desta forma. sendo muito estáveis a variações de temperatura. São comumente utilizadas como adesivos. na fabricação de fibras de média densidade. principalmente devido à sua alta resistência a altas temperaturas. As resinas epóxi mais frequentes são produtos de uma reação entre epicloridrina e bisfenol. na presença de amônia ou piridina.14 - . É comumente utilizada na produção de sistemas elétricos. sendo produzida a partir da reação do formaldeído com uréia. Suas características permitem alta aplicação de tensão localizada. grandes elongações e aumento de volume sem perda de características e propriedades mecânicas. RESINA URÉIA-FORMOL Trata-se de um polímero termofixo transparente. .EPÓXI Uma resina epóxi ou poliepóxido é um plástico termofixo (copolímero) que se endurece quando se mistura com um agente catalisador ou "endurecedor". sendo extremamente resistente a altas temperaturas. e objetos moldados. . os elastômeros deformam-se elasticamente. A característica química que particulariza a classe dos elastômeros é a presença de ligações cruzadas entre as cadeias poliméricas adjacentes.15 - . quando submetido à tensão. esses materiais são assim denominados porque uma vez que tenham sido aquecidos (fundidos) e resfriados novamente. Quanto à característica mecânica desse tipo de material. perdem suas propriedades físicas. podendo chegar a mais de 1000% do comprimento útil original.ELASTÔMEROS Os elastômeros fazem parte da classe de materiais poliméricos conhecidos como “Termofixos”. devido a alterações químicas sofridas durante o processo de aquecimento. como discutido a seguir. neste caso polimérico. Os polímeros condutores são geralmente chamados de “metais sintéticos” por possuírem propriedades elétricas.Estrutura dos principais polímeros intrinsecamente condutores Os elétrons da dupla ligação podem ser facilmente removidos ou adicionados para formar um íon. A oxidação/ redução da cadeia polimérica é efetuada por agentes de transferência de carga (doadores de elétrons).2.PROPRIEDADES ELÉTRICAS A princípio todos os polímeros são materiais isolantes. façamos com que este conduza impulsos elétricos. . Esta conjugação permite que seja criado um fluxo de elétrons em condições específicas.16 - . O mais adequado seria chamá-los de “polímeros conjugados” porque são formados por cadeias contendo duplas ligações C=C conjugadas (vide Tabela 1). Tabela 5. magnéticas e ópticas de metais e semicondutores. à medida que o dopamos.3. Isso forma bandas semipreenchidas. semelhante aos semicondutores inorgânicos. esse modelo não explica o fato de que a condutividade está associada a portadores de carga de spin zero e não a elétrons deslocalizados. Nos semicondutores inorgânicos. a interação da cela unitária com todos os seus vizinhos leva à formação de bandas eletrônicas. Esses agentes são chamados de “dopantes” em analogia com a dopagem dos semicondutores.Os três estados de oxidação mais importante da polianilna . como em um polímero. como no caso dos metais. No entanto. A carga positiva gerada permanece deslocalizada sobre toda a cadeia polimérica. No caso do poli acetileno. pois a massa do dopante pode chegar a até 50% da massa total do composto. Num cristal. em um polímero o processo de ionização resulta na criação de uma lacuna no topo da banda de valência. Contudo. Tabela 6.17 - . a banda de condução (BC). três observações podem ser feitas: 1. a condutividade só é alcançada pela inserção de elementos (dopantes) que possam doar ou receber elétrons a fim de proporcionar um fluxo de elétrons e assim gerar portadores de corrente elétrica. pode ser energeticamente favorável localizar a carga que aparece sobre a cadeia (criando um defeito) e ter ao redor desta carga uma distorção local do retículo (relaxação) . porém são adicionados em quantidades muito superiores. Pela definição exata do processo nenhuma relaxação geométrica (distorção do retículo) ocorre na cadeia polimérica. 3. Neste caso. Da mesma forma que em qualquer sólido.convertendo o polímero de isolante em condutor ou semicondutor.Teorema de Peierl. cuja largura determina as propriedades elétricas intrínsecas do material. 2. Os níveis eletrônicos ocupados de mais alta energia constituem a banda de valência (BV) e os níveis eletrônicos vazios de mais baixa energia. uma oxidação remove elétrons do topo da banda de valência e uma redução adiciona elétrons na banda de condução. em sólidos unidimensionais dos quais os polímeros condutores fazem parte. A condutividade elétrica dos polímeros foi primeiramente explicada com base no “modelo de bandas”. Estes estão separados por uma faixa de energia proibida chamada de bandgap . A presença da lacuna (nível desocupado) no topo da banda de valência confere um caráter metálico ao processo. . Esta pode ser apenas localmente. assim como nos semicondutores inorgânicos. Quando um segundo elétron é removido da cadeia. uma vez que o ganho de energia decorrente da interação de duas cargas com o retículo é maior do que a repulsão coulômbica entre as cargas de mesmo sinal. pode-se ter duas situações: ou o elétron é removido da cadeia polimérica ocasionando a criação de mais um estado polaron ou é removido do estado polaron já existente. Entretanto. No processo de formação do polaron. um polaron consiste em um íon radical com carga unitária e spin = 1/2.Esse processo resulta no aparecimento de estados eletrônicos localizados no interior do band-gap. produzindo uma modificação de curto alcance na distribuição espacial dos átomos. uma vez que o nível parcialmente ocupado está localizado no band-gap. No último caso. os portadores de carga não são elétrons ou buracos localizados no interior de bandas e sim defeitos carregados.18 - . a banda de valência permanece cheia e a banda de condução vazia. e não há o aparecimento do caráter metálico. Considerando-se o caso da oxidação. os polímeros concondutores devem ser dopados para apresentar maior condutividade. A formação de um bipolaron é favorecida em relação à formação de dois polarons. associado a uma forte distorção do retículo). que é definido como um par de cargas iguais (dicátion com spin = 0. Portanto. associado a uma distorção do retículo e à presença de estados localizados no band-gap (vide Figura 1). de forma diferente dos semicondutores. Em termos químicos. os póla-rons e bipolarons. ocorre a formação de um bipolaron. localizados ao longo da cadeia polimérica. Ela pode ser dopada por protonação. são: AsF5. o processo de dopagem ocorre simultaneamente com a oxidação da cadeia. Na maioria dos polímeros condutores. Síntese . dos quais a forma esmeraldina. como polipirrol e politiofeno. é a mais estável (vide Tabela 2).Figura 8. A polianilina pode ocorrer em diferentes estados de oxidação. respectivamente. isto é. Os mais conhecidos aceptores e doadores de elétrons. I2. A reação de protonação ocorre principalmente nos nitrogênios imínicos da polianilina (-N=). Este estado contém duas unidades repetitivas. O processo de dopagem pode ser realizado por métodos químicos ou apenas pela exposição dos polímeros condutores aos vapores dos agentes de transferência de carga.19 - . incluindo-se agentes fortes e fracos. A forma base esmeraldina (isolante) do polímero pode reagir com ácidos (HCl) resultando na forma sal esmeraldina (condutora). Além da elevada condutividade elétrica. Br2. a amina-fenileno e a iminaquinona. e b) bipolarons Essa particularidade influencia diretamente o mecanismo de transporte no interior da cadeia do polímero. Na e K. Li. Elétrons são retirados da cadeia durante a oxidação e há inserção de contra íons (dopantes) para balancear a carga. que chega à ordem de 102 s cm-1. 50% oxidada.Modelo de bandas para um polímero condutor: a) polarons. BF3. sem que ocorra alteração do número de elétrons (oxidação/redução) associados à cadeia polimérica. outra propriedade interessante da polianilina é exibir diferentes colorações quando se variam as condições de PH ou o potencial elétrico. A polianilina e seus derivados formam outra classe de polímeros condutores em relação ao processo de dopagem. HF. dependendo da solubilidade do precursor polimérico e da estabilidade do produto. um contra eletrodo e um eletrodo de referência. Para o polipirrol usa-se Br2. CuCl2. Os polímeros condutores também podem ser depositados eletroquimicamente na forma de filmes sobre eletrodos metálicos ou semicondutores.Os polímeros condutores podem ser sintetizados por três métodos de polimerização: química (vide quadro na página seguinte).20 - . é essencial manter um meio com PH polianilina foram K2Cr2O7. conforme esquema da Figura 3.Principal método de síntese da polianilina A célula eletroquímica consiste de um eletrodo de trabalho (o eletrodo onde o filme do polímero vai ser depositado). As sínteses da polianilina e do polipirrol podem ser realizadas de maneiras semelhantes sob a ação de um agente oxidante. Estes são imersos em uma solução que contenha o monômero e o eletrólito (os ânions dopantes). Algumas rotas de síntese são muito simples e podem ser adaptadas para escala piloto ou industrial (poli (p-fenil vinileno). As dimensões do filme formado são limitadas pela área geométrica do eletrodo e pela densidade de carga utilizada na síntese. como rendimento e condutividade. Figura 9. este último muito utilizado principalmente no método de síntese da polianilina. eletroquímica e foto eletroquímica. Industrialmente esta técnica é utilizada na preparação de filmes poliméricos para a produção de baterias recarregáveis ou para polimerização in situ. A preparação eletroquímica de filmes de polipirrol em larga escala foi desenvolvida pela BASF AG (Ludwigshafen) através de dois métodos de produção contínua usando-se eletrodos cilíndricos. é necessário acidificar o meio. No caso da polianilina. O meio reacional pode ser aquoso ou orgânico. Por apresentar bons resultados. Agentes oxidantes comuns a ambos são o FeCl3 ou (NH4)2S2O8. Kmno4 ou H2O2. No caso da anilina. I2. O politiofeno e seus derivados podem ser obtidos por polimerização com FeCl3 ou CuClO4. utilizando-se outros materiais como matrizes. a síntese química é a mais utilizada e industrialmente é a mais vantajosa por possibilitar a produção de grandes quantidades de material. polipirrol e polianilina). Outras requerem ambientes isentos de umidade (polifenilenos e politiofenos). Os . Dentre estes métodos. a concentração dos sais eletrolíticos e a densidade de carga.Algumas aplicações dos polímeros condutores Dispositivos eletrocrômicos . Tabela 7. Dependendo das condições de reação é possível produzir filmes flexíveis de 30 m x 150 m. Aplicações Os polímeros condutores podem ser utilizados em muitas aplicações (Tabela 7).21 - . No entanto. eles só vão conseguir entrar no mercado quando oferecerem “algo mais” que os compostos já existentes. o processo consiste na retirada do filme polimérico diretamente do eletrodo à medida que vai se depositando a partir do eletrólito que contém o monômero.principais fatores que afetam a produção contínua são o tempo de residência no anodo ou a velocidade de rotação do eletrodo. a concentração do monômero. A seguir será discutido um exemplo de aplicação. Na prática. propileno e butadieno. Estas propriedades tornam os polímeros condutores candidatos promissores para aplicação em dispositivos eletrocrômicos. como o etileno. 3.esquema de um dispositivo eletrocrômico. polipropileno e polibutadieno respectivamente. originando assim os materiais tecnicamente conhecidos como p Os polímeros ou plásticos mais comuns são obtidos a partir de monômeros extraídos diretamente do petróleo. Um dispositivo eletrocrômico é essencialmente uma célula eletroquímica na qual o eletrodo eletrocrômico é separado do contra eletrodo por um eletrólito líquido ou sólido e a mudança de coloração ocorre pela carga/ descarga da célula eletroquímica quando uma pequena diferença de potencial é aplicada. originando assim os materiais tecnicamente conhecidos como polietileno. A aplicação de um potencial externo nos polímeros condutores faz com que estes passem da forma condutora para a isolante com grande contraste cromático (variação de cor).OBTENÇÃO DOS POLÍMEROS PETROQUÍMICOS: Os polímeros ou plásticos mais comuns são obtidos a partir de monômeros extraídos diretamente do petróleo. Um dispositivo eletrocrômico é utilizado comercialmente em embalagens de pilhas alcalinas para avaliar a carga da bateria e em espelhos retrovisores de automóveis para evitar o ofuscamento do motorista. Figura 10.22 - .Eletrocromismo é o fenômeno de alteração de coloração induzido em alguns materiais por processos eletroquímicos reversíveis. como o etileno. propileno e butadieno. . ao menos. Diferentemente dos polímeros naturais. Eles devem como o próprio nome diz serem sintetizados. gera uma espécie ativa. Por exemplo. eles não são encontrados prontos para que possamos adaptá-los para o nosso uso. um monômero que dará origem a um polímero: o polietileno. Outro exemplo interessante é a micromolécula de óxido de etileno que dará origem ao poli (óxido de etileno). . também denominada polimerização em cadeia.23 - . que é enviada para uma central petroquímica que transforma a nafta em matérias primas diversas. portanto. O eteno é. Para que uma substância micromolecular possa dar origem a um polímero (substância macromolecular) é necessário que ela possua funcionalidade igual a dois ou mais. 3. Em outras palavras. A polimerização por adição. adicionado a uma molécula de monômero insaturado. Essa fase de Conhecendo Materiais Poliméricos crescimento da polimerização ocorre a uma velocidade muito grande. No fim.Tipos de poli reações A polimerização pode ocorrer de duas formas principais de poli reações que apresentam mecanismos reacionais distintos: a poli adição e a poli condensação. que por reações sucessivas com outras moléculas dos monômeros da origem à cadeia polimérica.A transformação do petróleo em plásticos segue a chamada cadeia petroquímica. na qual a refinaria transforma o petróleo bruto em nafta. Finalmente ocorre a terminação da polimerização que consiste na interrupção do crescimento da cadeia e pode ser por: Combinação biomolecular de cadeias em crescimento. O processo que transforma quimicamente o monômero em polímero é chamado de polimerização.1. Essa região insaturada possui funcionalidade 2. dois sítios ativos que possam permitir o crescimento da cadeia polimérica. pois permite o crescimento da cadeia polimérica. a molécula deve possuir. Por exemplo. consiste na adição de uma molécula a outra através da utilização de ligações insaturadas. o polietileno é formado por sucessivas adições de unidades CH2=CH2 (monômero) à cadeia polimérica em crescimento. indústrias de polimerização transformam os monômeros em polímeros. O desenvolvimento da cadeia pode ser iniciado pela introdução de um radical livre ou íon que. dentre as quais os monômeros citados. uma molécula de eteno possui uma dupla ligação. 2. de modo que a reação possa ocorrer repetidamente produzindo uma macromolécula. sendo o meio reacional constituídos de monômeros. são as principais limitações.1.24 - . proveniente do solvente. é a principal vantagem dessa técnica.2.2. que pode provocar bolhas e rachaduras nos artefatos acabados. através da transferência de átomos de hidrogênio ou outro elemento.Polimerização em massa: É grandemente aplicada em poli condensações industriais em que as reações são apenas moderadamente exotérmicas e o aumento da viscosidade do meio é lento. transferência de calor e eliminação de bolhas. através de transferência de átomos de hidrogênio de uma cadeia em crescimento para outra. permitindo agitação. Combinação de dois ou mais dos processos acima citados. Se duas espécies diferentes de monômeros são utilizadas como materiais de partida.01-0. Agitação vigorosa faz com que se formem gotículas do monômero (0. 3.5-Polimerização interfacial: . dependendo das proporções dos monômeros no produto. 3. 3. cada um contendo dois grupos. Um iniciador hidrossolúvel. obtida pela facilidade de transferência de calor. Transferência de cadeia. A Homogeneização de temperatura.2. iniciador. polímero acabado ou de outra molécula estranha à cadeia em crescimento. que geralmente é a água. Desproporcionalmente. pode ocorrer copolimerização. como o persulfato.3-Polimerização em emulsão: Nessa técnica é empregado um sabão para emulsificar os monômeros em um não solvente. 3. monômero. A polimerização por condensação é um tipo de poli reação que ocorre pela eliminação de uma molécula menor e a formação de ligação entre dois monômeros. um iniciador neles solúvel e água. O retardamento da reação pelo solvente e a dificuldade de sua remoção do polímero.50 cm).Polimerização em solução: Nesse caso usa-se um solvente para os monômeros. que poderá ou não dissolver também o polímero. onde ocorre a polimerização.2. com possibilidade de formação de uma grande variedade.4-Polimerização em suspensão: Tem também aplicação industrial. 3.2.2.Técnicas de Polimerização 3. Propriedades térmicas podem ser de importância predominante em polímeros que encontram aplicação em isolação térmica. que produz gotículas dispersas. em capacitores dielétricos. Em algumas aplicações. ou radomes de micro-ondas. as quais os tornam adequados para isolamento elétrico. Plásticos e elastômeros usados como implantes cirúrgicos em tecidos humanos devem ter comportamento bioquímico apropriado (devem ser inertes ou possuírem decomposição controlada.PRINCIPAIS APLICAÇÕES TECNOLÓGICAS: A utilidade de alguns polímeros depende principalmente de suas propriedades elétricas. A borracha sintética neopreno é um polímero do cloropreno. cobertura de cabos submarinos) e adesivos. cada um contendo um dos monômeros. ou então por agitação. Altas MMs podem ser obtidas usando-se essa técnica. tais como janelas ou na camada adesiva entre os vidros de janelas de veículos (vidros de segurança). A borracha sintética Buna é um polímero do eritreno. Figura 11 . sua aplicação industrial está na fabricação de pneumáticas.Ocorre quando a reação é conduzida na interface de dois solventes.25 - . e o polímero removido pelo estiramento lento e contínuo do filme que se forma entre as duas camadas liquidas. 4. além de apresentarem ausência de reações de rejeição pelo corpo humano). sua aplicação industrial está na fabricação de gaxetas. objetos utilizados no mar (vestimentas. as propriedades ópticas são importantes. amortecedores. em cuja superfície ocorra a reação de polimerização. 26 - .Figura 12 . os aromáticos (benzeno. fenol. bases para detergentes sintéticos e tintas. etc. acrilonitrila. pois engloba toda a produção de plásticos e borrachas. etano etc. poliestireno. além de medicamentos. reforma catalítica etc.5. não constituíram. gás natural. são produzidos petroquímicos básicos resultantes da primeira transformação de correntes petrolíferas (nafta. as de primeira e segunda geração. pirólise.27 - . a maioria delas monoprodutoras. óxido de eteno. reforma a vapor. propeno e butadieno). sua evolução tecnológica tem se mantido tímida em razão da falta de investimentos em P & D. Esses intermediários são transformados em produtos finais petroquímicos. poliuretanas. resinas termoestáveis. onde a produção e comercialização dos polímeros estão inseridas. solventes e combustíveis. detergentes. estireno. As unidades que formam um pólo petroquímico são. ABS (acrilonitrila-butadieno-estireno). as unidades de primeira e segunda geração foram. obstáculos em uma economia fechada como era a brasileira. principalmente. . é um dos mais dinâmicos e complexos setores da economia brasileira e mundial. Nas empresas de segunda geração são produzidas resinas termoplásticas (polietilenos e polipropilenos) e intermediárias. Apesar de estar contribuindo de maneira significativa para a cadeia produtiva ligada a seu setor industrial. com pulverização da produção e limitações na eficiência econômica das empresas pela impossibilidade de completa apropriação das economias de escala e de escopo. caprolactama. podendo estar empresarialmente integradas ou não. Este tipo de indústria apresenta características muito próprias no Brasil.). acetato de vinila.). secundariamente. Os principais produtos são as olefinas (eteno. Nas empresas de primeira geração. possuindo setores com atuação muito bem definida. tolueno e xilenos) e. entretanto. implantadas de forma não integrada empresarialmente. polímeros para fibras sintéticas. óxido de propeno. como MVC (monocloreto de vinila). TDI (disocianato de tolueno). ácido acrílico etc. por processos físico-químicos (craqueamento a vapor. contudo. No Brasil. frente aos padrões internacionais. como PVC. elastômeros. Um destes setores é a indústria de transformação de plásticos e borrachas. O porte reduzido das empresas.Situação do Brasil em relação aos polímeros petroquímicos: A indústria petroquímica. resultantes do processamento dos produtos primários. maior integração vertical e diversificação de produtos ou mesmo internacionalização das empresas. a abertura comercial e a privatização da década de 1990 deram início a um processo de consolidação e adequação da petroquímica brasileira aos requisitos de competitividade internacional. Cabe ainda mencionar a chamada terceira geração petroquímica.Estrutura de um Pólo Petroquímico No entanto. pertencentes aos grupos privados nacionais atuantes no setor. A partir de meados da década passada. localizadas perto do mercado consumidor final. fornecendo embalagens. que atendem grande número de setores. . na sua maioria de pequeno porte. que corresponde à indústria de transformação plástica. operando em escala mais competitiva. tiveram lugares importantes movimentos de fusões e aquisições (F&A) no âmbito do setor petroquímico que resultaram em empresas de maior porte.Figura 13 .28 - . composta por grande número de empresas. Santa Catarina e Rio Grande do Sul. apresentou déficit de US$ 260 milhões em 2005. Figura 14-Segmentação no Mercado de Plástico Setorial – 2005 Figura 15. elétrico. eletrônico e automotivo. 1 a indústria de transformação de material plástico é composta por 8. quase metade delas localizada em três estados: São Paulo.Evolução do Faturamento na Indústria do Plástico – 2000-2005 .523 empresas(2004). Corresponde também ao segmento petroquímico mais intensivo em mão-de-obra. O segmento empregou 258.7 bilhões (US$ 15.peças e utensílios para os segmentos de alimentação. Quase 90% das empresas possuem menos de cinquenta empregados. De acordo com informações do setor.3 mil pessoas em 2005 e faturou R$ 38.29 - . entre outros (Figura 14).9 bilhões). Na balança comercial. como mostra a Figura 15. construção civil. 30 - ..