Polímero PAN: Propriedades e Aplicações

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Centro Universitário do Instituto Mauá de Tecnologia
Escola de Engenharia Mauá
Engenharia Química
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA DE POLÍMEROS:
POLIACRILONITRILA
Natália Picolo
São Caetano do Sul
2020
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SUMÁRIO
1.	INTRODUÇÃO	1
2.	PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS	2
3.	SÍNTESE DO POLIACRILONITRILA	3
3.1.	Mecanismo de Reação	3
3.2.	Síntese Laboratorial	3
3.3.	Síntese Industrial	3
4.	APLICAÇÕES	4
5.	REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS	5
INTRODUÇÃO
A poliacrilonitrila, também conhecida como PAN, é um polímero sintético obtido pela polimerização do monômero vinílico acrilonitrila (C3H3N) (ALVES, BRITO e GARCIA, 2009). Apresenta uma estrutura molecular geralmente linear, com ramificações contendo grupos nitrilas, o que a torna extremamente polar (JUNIOR, FLEMING, et al., 2013). Oferece boas características mecânicas e químicas, sendo ideal para a aplicação em fibras, materiais têxteis e demais aplicações de alta tecnologia.
Foi sintetizada pela primeira vez em 1930, na Alemanha, mas produzida em grande escala apenas 16 anos depois, pela empresa DuPont, por meio de um processo patenteado como “wet spinning” (fiação úmida), amplamente usado até hoje para síntese de fibras de PAN, devido a seu baixo custo de produção e simplicidade operacional (JUNIOR, FLEMING, et al., 2013).
No Brasil, desde 2016, os estudos sobre este material são feitos, em sua grande maioria, por instituições privadas ou públicas em parceria com o Instituto Granado de Tecnologia da Poliacrilonitrila (IGTPAN), que tem como objetivo aprofundar e difundir os conhecimentos acerca do polímero em questão (IGTPAN, 2016).
PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS
A PAN apresenta fórmula (C3H3N)n e está apresentada na Figura 1. 
 
Figura 1 – Representação da molécula n-ésima de PAN (IGTPAN, 2016).
É classificado como um polímero termoplástico, porém, não consegue apresentar esta característica na prática, já que sua degradação tem início a temperaturas aproximadas de 180°C (QIN, 2015) e ocorre muito antes de atingir sua temperatura de fusão, 230°C.
Em seu processo de degradação térmica, ocorre a chamada “ligação cruzada” entre as moléculas do polímero, impedindo sua aplicação como polímero termoplástico em conformações térmicas convencionais. Essa reação é chamada de ciclização e reforça as ramificações da cadeia polimérica (Figura 2), alterando completamente suas características físico-químicas.
Figura 2 – Representação resumida do processo de ciclização da PAN (JUNIOR, ALVES, et al., 2009).
A PAN não é solúvel na maioria dos solventes convencionais, o que já inviabilizou suas aplicações na indústria assim que foi descoberta. Hoje em dia, é solubilizada, principalmente, em DMF (dimetilformamida), tanto para aplicações industriais quanto em menor escala.
SÍNTESE DO POLIACRILONITRILA
 Mecanismo de Reação
 Síntese Laboratorial
 Síntese Industrial
A forma de polimerização mais utilizada industrialmente para síntese da PAN é a polimerização em suspensão, mais especificamente a polimerização em dispersão.
Este tipo de polimerização é iniciado com uma solução homogênea composta pelo monômero, um solvente e agentes estabilizantes, iniciadores e/ou catalisadores. A diferença para os outros métodos de polimerização em suspensão é que o polímero formado não é solúvel no meio reacional, se precipitando assim que é sintetizado (MACHADO, LIMA e PINTO, 2007).
No caso da PAN, pode-se utilizar água como solvente, que não solubiliza o polímero.
APLICAÇÕES
A PAN, desde sua descoberta, tem sido utilizada na forma de fibras e para aplicações na indústria têxtil, por apresentar, enquanto fibra, características similares à lã.
Porém, sua aplicação principal é como intermediário na produção de fibras de carbono, processo que responde por aproximadamente 90% da aplicação de toda PAN produzida atualmente.
Também pode ser aplicada no ramo da construção civil, como reforço de cimento, por conta de sua baixa densidade e alta resistência mecânica. Por ter baixa inflamabilidade, pode ser utilizada em um blend de fibras anti-chamas, junto com outros materiais. Sua alta resistência à degradação por raios UV garante sua aplicação em tecidos para toldos e demais aplicações out-door. Demais características permitem a confecção a partir da PAN de membranas de filtração, materiais para isolamento térmico e acústico, entre outras diversas aplicações (IGTPAN, 2016).
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ALVES, N. P.; BRITO, C. A.; GARCIA, É. THERMPAN (Poliacrilonitrila Termoplástica): Um novo termoplástico obtido com a glicerina de biodiesel. Plástico Moderno, v. 412, p. 42, 2009.
IGTPAN. IGTPAN - Instituto Granado de Tecnologia da Poliacrilonitrila, 2016. Disponivel em: <http://www.igtpan.com/>. Acesso em: março 2020.
JUNIOR, C. A. R. B. et al. Poliacrilonitrila termoplástica plastificada em extrusora: considerações iniciais sobre as propriedades mecânicas. 10º Congresso Brasileiro de Polímeros. Foz do Iguaçu: [s.n.]. 2009. p. 9.
JUNIOR, C. A. R. B. et al. Poliacrilonitrila: Processos de fiação empregados na indústria. Polímeros, v. 23, p. 764-770, 2013.
MACHADO, F.; LIMA, E. L.; PINTO, J. C. Uma revisão sobre os processos de polimerização em suspensão. Polímeros: Ciência e Tecnologia, v. 17, n. 2, p. 166-179, 2007.
QIN, Y. Medical Textile Materials. [S.l.]: Woodhead Publishing, 2015. 264 p. ISBN 0081006241, 9780081006245.
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