Polímeros: Evolução, Conceitos e Classificação

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Evolução histórica
	Há materiais poliméricos que existem há milênios:
Celulose;
Figura 1- O processo do 
refino da celulose.
Fonte: TECNICA
 INDUSTRIAL.NET, 
2013, p.1
Evolução histórica
Polissacarídeos, como o amido.
Figura 2- Plantação de trigo. Fonte: CULTURAMIX.COM
Evolução histórica
		
		A ciência e indústria dos polímeros teve origem quando Charles Goodyear, descobriu acidentalmente a vulcanização da borracha de látex. 
Figura 3- Seringueira.
Fonte: MEIOAMBIENTE.CULTURAMIX.COM
Evolução histórica
Figura 4- Charles Goodyear e a vulcanização da borracha.
Fonte: ALUNOSONLINE.COM
Evolução histórica
	A vulcanização consiste na adição de enxofre à borracha, tornando-a mais rígida;
Figura 5 – Vulcanização da borracha natural
Fonte: COLÉGIO WEB, 2013, p.1
Fundamentais 
Conceitos
O que são polímeros
Composto por ‘polu’ que pode ser traduzido como muitas e ‘meres’ que significa partes;
Você sabia?
 		Cerca de 18% do nosso organismo é constituído por proteínas, que são polímeros naturais. 
Formação
São formados por monômeros, do grego "mono" que pode ser traduzido como um e "meros" que significa parte;
Se somente uma espécie de monômero está presente na estrutura do polímero, este é chamado de homopolímero;
Figura 6 -
Formação
Se espécies diferentes de monômeros são empregadas, o polímero recebe a denominação de copolímero.
Figura 7-
Formação
Figura 8 – A formação de um polímero
Fonte: BRASIL ESCOLA, 2013, p.1
  Classificação
		Os polímeros podem ser classificados de diversas formas:
Por sua estrutura molecular;
Por sua família química;
Comportamento mecânico e térmico;
Pela sua natureza;
Pelo processo como as moléculas são sintetizadas (reações de polimerização);
Estrutura molecular
Polímero Linear: apresenta as cadeias dispostas aleatoriamente, não são retas e nem conectadas;
Polímero Ramificado: as cadeias não estão conectadas, mas têm ramificações;
Polímero Reticulado (com ligações cruzadas): as cadeias são conectadas por ligações covalentes.
Estrutura molecular
Polímero Linear
Polímero Ramificado
Polímero Reticulado 
Família Química
Comportamento Mecânico e Térmico
	Termoplásticos
Comportamento mecânico plástico e dúctil;
Podem ser amorfos ou cristalinos;
Quando aquecidos amolecem e fundem, podendo adquirir formas de diversos objetos;
 São solúveis, fusíveis e recicláveis;
Como exemplo podemos citar o polietileno.
 
Comportamento Mecânico e Térmico:
Termoplásticos - polietileno
Quimicamente o polímero mais simples;
O mais barato;
Um dos tipos de plástico mais comum;
Obtém-se pela polimerização do etileno.
Figura 9- Embalagens plásticas de polietileno
Fonte: PIERPLAST.COM
Comportamento Mecânico e Térmico
	Termorrígidos ou Termofixos
Quando aquecidos não se fundem, porém se decompõe;
Não podem ser reprocessados com facilidade;
 É infusível e insolúvel;
Como exemplo podemos citar o poliuretano.
Comportamento Mecânico e Térmico:
 Termorrígidos - poliuretano
Compreende uma cadeia de unidades orgânicas;
Amplamente usado em espumas;
Possuem este nome porque são formados geralmente por unidades de uretano;
Um dos vilões do incêndio em Santa Maria.
Comportamento Mecânico e Térmico:
 Termorrígidos - poliuretano
  Figura 10 - Espumas de poliuretano
Figura 11 -
Espuma de poliuretano após combustão 
Comportamento Mecânico e Térmico
		Elastômeros
São conhecidos como borrachas;
Têm alta deformação elástica (superior a 200%);
Como exemplo podemos citar a borracha natural.
Comportamento Mecânico e Térmico: Elastômeros – Borracha natural
Polímero natural, obtido a partir da coagulação de um látex;
Basicamente utilizada na fabricação de pneumáticos, correias, calçados, preservativos, etc.
Figura 12- Produção da borracha natural
Fonte: PORTAL SÃO FRANCISCO
Pela sua natureza
Inorgânicos; exemplo: a sílica gel, importante substância sintética proveniente da reação do silicato de sódio (Na2SiO3) e ácido sulfúrico (H2SO4).
Pela sua natureza
Orgânicos; exemplos: os ácidos nucleicos (DNA e RNA).
Figura 13- O estudo da genética
Fonte: UOL.EDUCAÇÃO, 2011
p. 1
Pela sua natureza
Sintéticos; são basicamente formados por hidrocarbonetos insaturados. Exemplo: derivados do petróleo como o etileno, o hidrocarboneto alceno mais simples da família das olefinas, considerado o hormônio do amadurecimento.
Figura 14- Estrutura química do etileno.
Fonte: QUIMICAENSINADA.COM 
Reações de polimerização
Definição
Reação química que leva a formação do polímero;
Wallace Hume (1931)
“Reação fundamental capaz de continuar indefinidamente.”
Polimerização de adição
União de vários monômeros iguais;
Conduzida na presença de um catalisador;
Ocorre basicamente em três etapas:
INICIAÇÃO – PROPAGAÇÃO- TÉRMINO
Polimerização de adição
	
	A partir dessa reação formam-se os polímeros de adição. Como exemplo de polímeros de adição podemos lembrar do polietileno, citado anteriormente.
Polimerização de condensação
Ocorre pela reação de duas ou mais substâncias diferentes;
Há liberação de subprodutos, principalmente H2O e HCL.
Polimerização de condensação
Polimerização de condensação
Esquema da formação do poliéster
Polimerização de condensação
Figura 15- Fibra de poliéster
Fonte: MADEINCHINA.COM
Copolímeros/copolimerização
Tipo especial de polimerização de adição;
Composto pela união de dois ou mais monômeros diferentes.
Copolímeros/copolimerização
Copolímeros/copolimerização
Os principais exemplos da ocorrência desse processo são a buna-N e a buna-S.
 Figura 16 E 17- A utilização dos 
Copolímeros buna-n e buna-s
Fonte: MUNDO EDUCAÇÃO. 
Experimento em destaque: espumas de poliuretano
Espuma de poliuretano:
Características
		
		Para a fabricação de espumas de poliuretano usada em estofados em geral utilizam-se os seguintes produtos: poliol, copolímero, cloreto metileno, octoato de estanho, amina, silicone, tolueno (TDI), óxido de hidrogênio, corante e calcita (pó de pedra). 
Espuma de poliuretano
 Características
A espuma é maleável e elástica;
Possui tempo de muito relativo ao seu modo de uso, levando cerca de 100 anos para se decompor.
 
Procedimento experimental
Medidas
Poliol  0,0385 g ou 38,5 ml
Copolímero  0,005 g ou 5 ml
Tolueno  0,027 g ou 27 ml
Silicone  0,00066 g ou 0,66 ml
Amina  0,000065 g ou 0,65 ml
Cloreto metileno  0, 002 g ou 2 ml
Octoato de estanho  0, 000085 g ou 0,085 ml
Óxido de hidrogênio  0,00198 g ou 1,98 ml
Água  1,92 ml
Procedimento experimental
passo a passo
1°: Adicionar o poliol e o copolímero e deixar em constante mistura até se tornar uma mistura homogênea;
2°: Em outro recipiente adicionar o tolueno e o cloreto metileno;
3°: Em outro recipiente adicionar o óxido de hidrogênio, a amina e o silicone e mexer até homogeneizar a solução;
4°: Em outro recipiente adicionamos o cloreto de estanho.
 
Procedimento experimental
passo a passo
5°: Adicionar ao o poliol e ao copolímero a mistura de óxido de hidrogênio, amina e silicone deixando em constante mistura por mais 1 minuto;
 6°: Adicionamos o octoato de estanho e misturamos por mais 1 minuto; 
7°: Adicionar o tolueno mais o cloreto metileno à mistura e mexer por cerca de 4 segundos em uma velocidade significativa;
 8°: Tampar o recipiente e observar.
Procedimento experimental
Conclusão
		A reação de formação da espuma ocorre pelo arranjo molecular dos compostos que estão reagindo num processo endotérmico, ou seja, a espuma esta ganhando calor para mais tarde, liberar ou perder para o meio; o que torna a espuma mais rígida.
Importância Econômica
Figura 18-
Perfil do desenvolvimento da área de polímeros no Brasil
 
Evolução: Início
Os anos 80 foram ricos em acontecimentos para o povo brasileiro;
O cenário difícil foi amenizado pelo avanço da tecnologia.
Evolução: Atualmente
No Brasil ainda
existe uma grande carência de profissionais especializados em materiais poliméricos, embora as empresas do setor não admitam isso;
Há necessidade de se criar cursos de nível técnico, superior e de especialização, para suprir este mercado;
O profissional formado na área de polímeros está pode atuar em todo processo produtivo, desde a seleção da matéria-prima até a saída do produto final desejado. 
Polímeros: Ciência e Tecnologia
 Qual o papel que as instituições acadêmicas deverão assumir
 nessa área? 
As instituições acadêmicas deverão continuar investindo em P & D e procurando parcerias junto com as empresas. É a sua função, para isso foram criadas. Se as universidades públicas não cumprirem este papel, logo as universidades privadas descobrirão este filão e começarão a investir nele, pois poderá representar importante fonte de recursos. 
 (DE PAOLI)
Até Que pontos a formação acadêmica dos egressos de instituições brasileiras da área de polímeros está adequada às necessidades do mercado de trabalho?
Os Recursos Humanos produzidos por nossas universidades têm nível adequado para o mercado de trabalho, às vezes até mais do que adequado. É o mercado de trabalho que tem contratado profissionais inadequados para trabalhar com polímeros. Por exemplo, na indústria automobilística quem projeta, testa e instala as peças de plástico são engenheiros mecânicos, que não têm a mínima ideia do que seja um polímero. A escolha inadequada de materiais poliméricos para determinadas aplicações em diversas áreas do setor produtivo, também está relacionada com a falta de profissionais com conhecimento na área de materiais nas indústrias brasileiras. 
(DE PAOLI)
Será que a maioria das empresas brasileiras ou as multinacionais no país tem interesse ou condições adequadas para explorar o potencial dos seus profissionais contratados com formação acadêmica?
Condições adequadas elas têm, mas interesse é discutível. A maioria dos produtos já vem do exterior com as especificações técnicas definidas e as empresas procuram aproveitar os profissionais que já têm, geralmente, engenheiros mecânicos e elétricos, para tratar dos materiais plásticos em geral. Muitas vezes os resultados são catastróficos. Uma exceção são as indústrias que produzem para o mercado externo. Essas aprenderam que a falta de profissionais adequados pode levar à perda de mercados. 
(DE PAOLI)
A produção científica do país, na área de polímeros, está adequada às necessidades de desenvolvimento tecnológico do parque industrial? 
Sim, está perfeitamente adequada, basta ver a lista de trabalhos que serão apresentados no próximo congresso da ABPol (Associação Brasileira de Polímeros). É o parque industrial brasileiro que faz questão de desprezar o potencial de P & D dos pesquisadores brasileiros e ir buscar soluções inadequadas em suas matrizes no exterior ou simplesmente tentar ajeitar o produto. Vejamos por exemplo o nosso trabalho com eletrólitos poliméricos, a empresa com a qual estamos interagindo está em Osaka, no Japão, e não no ABC paulista.
 (DE PAOLI)
O tecnólogo em polímeros
Curso ofertado pela Fatec,
Conta tanto com matérias simples de um curso de engenharia como, também com matérias mais específicas e elaboradas da área como, por exemplo, sistemas hidráulicos e pneumáticos; 
Possuindo duração de três anos.
Propriedades dos polímeros
 Rígidos e tenazes, ou seja, que tem grande força de coesão (força que um as moléculas das substâncias);
Flexíveis, macios, elastoméricos (que possuem propriedades elásticas);
Transparentes, opacos, translúcidos, coloridos, fluorescentes;
Isolantes, condutores elétricos, eletroluminescentes (emite luz quando uma corrente elétrica o atravessa);
Hidrofílicos (solúvel em água) e hidrofóbicos (insolúvel em água);
Biodegradáveis;
Leves.
 
Polímeros e meio ambiente
Polímeros e meio ambiente
Durante sua longa caminhada, o ser humano vem modificando o meio em que vive;
Um dos responsáveis por esta revolução que vem transformando a maneira em que vivemos é, inegavelmente, o plástico;
Vivemos hoje o que os historiadores chamam de Era do plástico.
Polímeros e meio ambiente
Figura 19- Baía de Guanabara RJ.
Fonte: CICLOVIVO.COM
Polímeros e meio ambiente:
Reciclagem
		Os polímeros podem ser submetidos a 4 tipos de reciclagem:
Reciclagem primária;
Reciclagem secundária ou mecânica: transformação de resíduos plásticos em pedacinhos;
Polímeros e meio ambiente:
Reciclagem
Reciclagem secundária ou mecânica: reprocessa os plásticos, transfomando-os em monômeros ou misturas de hidrocarbonetos;
Reciclagem quaternária ou energética: tecnologia que utiliza o resíduo plástico como combustível para a obtenção de energia.
Soluções alternativas
Bioplásticos: fabricados a partir de lixo orgânico;
Figura 20- Bioplástico.
Fonte: BIOPLASTICNEWS.COM
Soluções alternativas
Bioespuma: fabricada a partir do óleo de mamona, com o intuito de substituir o isopor.
Figura 21- Bioespuma
Fonte: BRASIL ESCOLA
Plástico X Petróleo
		Somente 4% do petróleo é usado para a produção de plástico
Reações Químicas
Reações Químicas
Reações Químicas
Qual é a relação 
entre penas
e polímeros?
Bilhões de penas produzidas 
nos EUA
Acabam em aterros

Por que não reduzir o uso do 
petróleo nos plásticos 
substituindo-o por penas de galinha?
Energia X petróleo
		Da produção total de petróleo 22% é destinado a produção de energia
 Lixo x Energia
Lixo x Energia
Alguns países do norte da Europa tornaram-se nos principais mercados de produção de energia a partir do lixo.
A Noruega é uma entusiasta desta alternativa. 
No entanto, este combustível está a deixar de existir.
Hafslund Group 
Objetivo: Substituir todos os combustíveis fósseis para os picos de carga em 2016 
Energia: Noruega
Queima de espuma da boate Kiss libera gás utilizado na II Guerra
	
	Especialistas ouvidos por Zero Hora confirmam que a fumaça produzida pela queima da espuma na boate Kiss, em Santa Maria, é altamente tóxica e capaz de matar rapidamente uma pessoa em caso de inalação.
	
	Médicos pneumologistas afirmam que o material de baixa qualidade instalado no teto da casa noturna, além de queimar com maior facilidade do que outros mais caros, libera gás cianídrico quando exposto ao fogo – o mesmo utilizado nas câmaras de gás nazistas durante a II Guerra Mundial.
	
	O gás que matou em Santa Maria é idêntico ao que provocou mortes em circunstâncias semelhantes como Rhode Island, nos EUA e na boate República Cromagnon, em Buenos Aires. Na Argentina, a concentração foi de cerca de 270 partes de cianeto por 1 milhão de partículas de fumaça, o que causou a morte em menos de três minutos.
Queima da espuma 
Intoxicação por inalação de gases tóxicos
Intoxicação por inalação de gases tóxicos
Uma breve Conscientização.....
Para si mesmo...
Olhe.....
Sua roupa é toda feita com materiais que não existiam a 60 anos
Seu computador, CDs e quase tudo a sua volta é feito de plástico...
Siga....
Pensando na natureza: onde todo esse material consumido irá parar?
A maioria deles demoram para se decompor, e muitos nem se decompõe......
Prefira consumir produtos recicláveis, assim você estará garantindo um futuro melhor para as próximas gerações que habitarão a terra.....
Afinal .......
Como viveríamos sem os polímeros?