QUI XI - Trabalho de Polimeros Termoplasticos

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UERJ 
Instituto de 
Química 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Alunos 
Jéssica Seabra - Jonathan Salles - Francisco Carvalho 
Ludolf Motta - João Gabriel - Gabriel Romeiro 
Química XI 
Professora: Ivana Lourenço 
Turma 06 
 
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Índice 
Introdução .......................................................................................... 3 
Macromoléculas ................................................................................................................................................. 3 
Polímeros ............................................................................................................................................................ 3 
Classificação dos Polímeros ................................................................................................................................. 3 
Polimerização ..................................................................................................................................................... 4 
Tipos de Processamento ...................................................................................................................................... 4 
Aditivos ............................................................................................................................................................... 4 
Polímeros Naturais e Biológicos .......................................................................................................................... 5 
Vantagens e aplicações dos polímeros ................................................................................................................ 5 
Polímeros Termoplásticos .......................................................................... 5 
Propriedades dos Polímeros Termoplásticos...................................................... 6 
Principais Polímeros Termoplásticos .............................................................. 7 
Polietileno (PE) .................................................................................................................... 7 
Polietileno Tereftalato (PET) ............................................................................................... 7 
Polipropileno (PP) ............................................................................................................... 7 
Poliestireno (PS) .................................................................................................................. 8 
Policloreto de Vinila (PVC)................................................................................................... 8 
Policarbonato ...................................................................................................................... 9 
Reciclagem dos Termoplásticos .................................................................. 10 
Reciclagem Mecânica ........................................................................................................ 10 
Reciclagem Energética ...................................................................................................... 10 
Reciclagem Química .......................................................................................................... 10 
Bibliografia ..................................................................................................................................................10 
 
 
 
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Introdução 
Macromoléculas 
Moléculas muito grandes, contendo um número de átomos encadeados elevados, possuem características próprias, 
gerais, muito mais dominantes que as características que decorrem da natureza química dos átomos que as constituem ou dos 
grupamentos funcionais presentes. Essas propriedades decorrem de interações envolvendo seguimentos da mesma 
macromolécula ou de outras. A forma, o comprimento das ramificações presentes na cadeia macromolecular tem papel 
importante. Pontes de hidrogênio e interações dipolo-dipolo, ao lado de forças de Van der Walls, atuando nessas 
macromoléculas no estado sólido, criam resistência muito maior do que o caso de moléculas de cadeia mais curtas. Em solução, 
essas interações entre as moléculas de alto peso molecular acarretam um pronunciado aumento de viscosidade, que não se 
observa nas micromoléculas. Da mesma maneira, as evaporações do solvente dessas soluções viscosas resultam na formação de 
filmes, enquanto que as soluções de substâncias sólidas de baixo peso molecular geram cristais ou pós. Esse, aliás, é um dos 
meios mais simples e imediatos para o reconhecimento das macromoléculas: capacidade de formação de filmes, ou películas. 
Polissacarídeos, poli-hidrocarbonetos, proteínas, diamante, grafite, sílica, plásticos, borrachas ,são alguns exemplos de 
macromoléculas naturais, respectivamente orgânicas e inorgânicas. 
 
Polímeros 
Polímeros (do grego “muitas partes”) são macromoléculas, muito presentes no nosso dia-a-dia, são formadas a partir de 
unidades estruturais menores (os monómeros) que se combinam para formar moléculas longas, mais ou menos ramificadas 
com a mesma composição centesimal. 
O monômero é obtido a partir do petróleo ou gás natural, pois é a rota mais barata, mas é possível obter monômeros a 
partir da madeira, álcool, carvão e até do CO2, pois todas essas matérias primas são ricas em carbono, o átomo principal que 
constitui os materiais poliméricos. 
O tamanho das cadeias formadas, ou seja, a massa molar é o aspecto principal que confere à este grupo de materiais 
uma série de características a eles associadas. Materiais poliméricos apresentam usualmente baixa densidade, pequena 
resistência à temperatura, baixas condutividades elétrica e térmica, etc. Polímeros são sintetizados por reações de polimerização 
a partir dos reagentes monômeros. Vários polímeros se tornam fluidos viscosos a temperaturas elevadas (100-300°C) e são ainda 
processados através de procedimentos termomecânicos que permitem a fabricação de peças em grande quantidade e 
diversidade. 
 O número de unidades estruturais repetidas numa macromolécula é chamado grau de polimerização. 
A reação química que conduz a formação de polímeros é a polimerização (também chamada por reticulação, cura ou 
vulcanização). Grau de polimerização é o número de meros da cadeia polimérica. Quando há mais de um tipo de mero na 
composição do polímero, este é designado por copolímero, e os monômeros que lhe dão origem comonômeros. 
Podemos simplificar a reação de polimerização, da seguinte forma: 
Monómeros: A + A + A + A + ... → Polímero: (A-A-A-A_...) 
Classificação dos Polímeros 
As classificações mais comuns envolvem a estrutura química, o método de preparação (polimerização), as características 
tecnológicas e o comportamento mecânico. 
 
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Segundo a estrutura química, conforme os grupos funcionais presentes nas macromoléculas, estas serão classificadas 
em poliamidas, poliésteres, etc. 
As características tecnológicas, que impõe diferentes processos tecnológicos, são à base da classificação dos polímeros 
termoplásticos e termorrígidos. Os polímeros lineares ou ramificados, que permitem fusão por aquecimento e solidificação por 
resfriamento, são chamados termoplásticos. Os polímeros que, por aquecimento ou outra forma de tratamento, assumem 
estrutura tridimensional, reticulada, com ligações cruzadas, tornando-se insolúveis e infusíveis, são chamados termorrígidos. 
De acordo com seu comportamento mecânico, os polímeros são divididos em três grandes grupos: elastômeros (ou 
borrachas), plásticos e fibras. 
Polimerização 
Basicamente, as reações de polimerização são: 
� Polímeros de adição: Polímeros formados através de uma reação de adição, a partir de um único tipo de monómero. 
n (etileno) → polietileno 
n (CH2 = CH2) → (- CH2 - CH2 -) n 
(exemplos: Polietileno - Polipropileno - PVC - Neopreno - Borracha natural - Borracha fria - Orlon - Teflon) 
 
� Polímeros de condensação: Formados através de uma reação de condensação,a partir de um único tipo de monómero com 
eliminação de uma molécula pequena, geralmente a água ou HCl. 
n (α-glicose) → amido + n H2O 
n (C6H12O 6) → (C6H10O 5) n + n H2O 
(exemplos: Amido - Celulose - Proteínas) 
 
� Copolímeros: Polímeros formados através de uma reação de adição ou condensação, a partir de mais de um tipo de 
monómero. 
n (eritreno) + n (estireno) → buna S 
n (CH2 = CH - CH = CH2) + n (C 6 H 5 - CH = CH2) → [ - CH2 - CH = CH - CH2 - CH2 - CH (C 6 H 5 ) - ] n 
 (exemplos: Buna S - Buna N - Baquelite - Nylon 66 - Poliestireno - Poliéster drácon) 
Tipos de Processamento 
Com a evolução tecnológica, assim como são criados novos compostos poliméricos todos os dias, também existem diversas 
formas de processamento destes materiais. As mais comuns são por moldagens, por injeção, extrusão, e termoformagem. 
Aditivos 
Algumas adições são feitas para ou realçar, ou conferir novas propriedades aos polímeros. Listamos alguns tipos de aditivos 
comuns. 
� Estabilizantes e anti-oxidantes: evitam a 
degradação; 
� Pigmentos: conferem diferentes cores ou 
tonalidades; 
� Plastificantes: conferem maior flexibilidade; 
� Materiais minerais: rigidificam ou modificam o 
aspecto, a textura; 
� Agentes anti-estáticos: reduzem a atracção de 
poeiras devido à eletricidade estática; 
� Agentes anti-UV: limitam a degradação por acção 
da luz; 
� Agentes de expansão: tornam o material mais leve; 
� Agentes anti-fogo: maior resistência ao fogo. 
Polímeros Naturais e Biológicos 
A borracha natural, proteínas, ácidos nucléicos e carboidratos são exemplos de polímeros naturais. Polímeros biológicos 
fundamentam a existência da vida, e existem desde o surgimento da primeira célula na superfície da terra. Os polímeros naturais 
têm sido empregados pelo homem desde os mais remotos tempos: asfalto era utilizado em tempos pré-bíblicos; âmbar já era 
conhecido pelos gregos e a goma pelos romanos. 
Vantagens e aplicações dos polímeros 
A diversidade de produtos de polimerização atual, também trás uma infinidade de usos e vantagens. E em geral têm 
baixos preços. Como exemplo básico, porque usar um balde pesado de alumínio, quando podemos usar um de plástico bem 
mais leve. As possibilidades vão de roupas, brinquedos, sacos plásticos, peças de eletrodomésticos, tubulações com varias 
finalidades até outras mais modernas e desenvolvidas a cada dia, para uso na medicina, computação e etc. 
 Uma característica de extrema importância no uso de polímeros, em vista da quantidade de detritos e lixo produzido 
por nós, uma boa quantidade deste, pode ser reciclado, principalmente os plásticos em geral. 
Enumeramos algumas características 
� Infinitas possibilidades de utilização 
� Materiais higiénicos e assépticos 
� Ótimos isolantes térmicos 
� Materiais leves 
� Flexíveis e maleáveis 
� Materiais resistentes 
� Durável e fiável 
� Reutilizável 
� Reciclável 
 
Polímeros Termoplásticos 
A principal características dos polímeros denominados termoplásticos é que podem ser amolecidos, o que permite a 
deformação desses a partir da aplicação de pressão e quando resfriados, tais polímeros retomam a sua rigidez inicial, mantendo 
sua nova forma, podendo esse ciclo ser repetido diversas vezes. Assim sua reciclagem é possível, sendo essa uma de suas 
grandes vantagens. 
Em geral, são produzidos com polimerização por adição ou por condensação, processos já citados anteriormente. Assim 
como outras características gerais dos polímeros. 
São caracterizados por possuir ligações química fracas (van der Waals) entre as cadeias que assim podem ser facilmente 
rompidas com a introdução de energia. Dessa forma, quando tais materiais são aquecidos, as ligações de van der Waals são 
quebradas, permitindo que haja uma maior facilidade para a movimentação de cadeias poliméricas umas em relação às outras. 
Porem, com o resfriamento voltam a ser restabelecidas as suas ligações intermoleculares, não havendo desta forma quebra das 
ligações covalentes dos monómeros que formam as macromoléculas. 
O comportamento desse tipo de polímero viabiliza a produção em larga escala de artefatos através de meios como a 
extrusão e a moldagem por injeção. Também podem dissolver-se em vários solventes. Outro importante aspectos desses 
polímeros é que eles podem ser reciclados a partir de rejeitos e refugos, já que são facilmente remodelados através da aplicação 
combinada de pressão e temperatura. 
As propriedades mecânicas variam conforme os plásticos, sob temperatura ambiente, podem ser maleáveis, rígidos ou 
mesmo frágeis. 
 
 
 
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Nos polímeros termoplásticos, a solubilização do polímero por um determinado solvente é possível quando as 
interações entre as moléculas do solvente e as cadeias poliméricas apresentam uma magnitude superior à magnitude de 
interações entre as cadeias poliméricas. Nesse caso, as moléculas de solvente são capazes de romper as ligações fracas (van der 
Waals) que unem as cadeias poliméricas e substituí-las por ligações um pouco mais fortes (mas ainda do tipo van der Waals) 
solvente-polímero. Com a redução do grau de interação entre cadeias do polímero submetido à ação de um solvente efetivo, 
essas ganham maior liberdade de se moverem umas em relação às outras levando à desintegração e solubilização do material. 
Exemplos: polietileno (PE), polipropileno (PP), poli(tereftalato de etileno) (PET), policarbonato (PC), poliestireno (PS), 
poli(cloreto de vinila) (PVC), poli(metilmetacrilato) (PMMA)... 
 
 
Propriedades dos Polímeros Termoplásticos 
Leves: 
 Mais leves que metais ou cerâmica. Ex: PE é 3 vezes mais leve que o alumínio e 8 vezes mais leve que o aço. 
Motivação para uso na indústria de transportes, embalagens, equipamentos de esporte, etc. 
 
Alta flexibilidade: 
 Variável ao longo de faixa bastante ampla, conforme o tipo de polímero e os aditivos usados na sua formulação. 
 
Alta resistência ao impacto: 
 Tal propriedade, associada à transparência, permite substituição do vidro em várias aplicações. Temos como exemplo: 
lentes de óculos (em acrílico ou policarbonato), faróis de automóveis (policarbonato), janelas de trens de subúrbio 
(policarbonato), constantemente quebradas por vândalos. 
 
Baixa Condutividade Elétrica: 
 Polímeros são altamente indicados para aplicações onde se requeira isolamento elétrico. Explicação: polímeros não 
contêm elétrons livres, responsáveis pela condução de eletricidade nos metais. A adição de cargas especiais condutoras (limalha 
de ferro, negro de fumo) pode tornar polímeros fracamente condutores, evitando acúmulo de eletricidade estática, que é 
perigoso em certas aplicações. Há polímeros especiais, ainda em nível de curiosidades de laboratório, que são bons condutores. 
 
Baixa Condutividade Térmica: 
 A condutividade térmica dos polímeros é cerca de mil vezes menor que a dos metais. Logo, são altamente 
recomendados em aplicações que requeiram isolamento térmico, particularmente na forma de espumas. 
 
Maior Resistência a 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). 
 
 
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Principais Polímeros Termoplásticos 
Polietileno (PE) 
Características e Vantagens: 
� Mero: etileno 
� 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.
 
 O Polietileno é utilizado basicamente em filmes, laminados, recipientes, embalagens, brinquedos, isolamento de fios 
elétricos, brinquedos, materiais hospitalares, tubos para distribuição de água e gás, tanques de combustível automotivos, etc. 
Polietileno de Alta Densidade - PEAD 
São utilizados na confecção de engradados para bebidas, garrafas de álcool e de produtos químicos, bambonas, 
tambores, tubos para líquidos e gás, tanques de combustível, etc..Polietileno de Baixa Densidade – PEBD 
São empregados nas embalagens de alimentos, sacos industriais, sacos para lixo, filmes flexíveis, lonas agrícolas, etc. 
 
Polietileno Tereftalato (PET) 
� Mero: ácido tereftálico ou tereftalato de dimetila e glicol etilênico. 
� Boa resistência mecânica térmica e química; 
� Boas propriedades de barreira: absorção de oxigênio é de 10 a 20 vezes menor que nos plásticos “commodities”; 
� Fácil reciclabilidade. 
 
Trata-se de um polímero de engenharia que, graças ao contínuo aperfeiçoamento de seu processo de fabricação e à enorme 
aceitação na fabricação de garrafas de refrigerante, acabou mudando de status: passou de plástico de engenharia para 
commodity. 
 
Aplicações: 
 garrafas para bebidas carbonatadas, óleos vegetais, produtos de limpeza. Fibras com excelente resistência mecânica e 
ao amassamento, bem como lavagem e secagem rápida. Na forma de películas transparentes e altamente resistentes. 
Aplicações nobres: isolamento de capacitores, películas cinematográficas, fitas magnéticas, filmes e placas para radiografia. 
Resina para moldagem com reforço de 30% de fibra de vidro, usada na fabricação de carcaças de bombas, carburadores, 
componentes elétricos de carros, etc... 
 
Polipropileno (PP) 
Características e Vantagens: 
Propriedades muito semelhantes às do PE, mas com ponto de amolecimento mais elevado. 
� Mero: propileno; 
� Baixo custo; 
� Elevada resistência química e a solventes; 
� Fácil moldagem; 
� Fácil coloração; 
� Alta resistência à fratura por flexão ou fadiga; 
� Boa resistência ao impacto acima de 15° C; 
� Boa estabilidade térmica; 
� Maior sensibilidade à luz UV e agentes de oxidação, 
sofrendo degradação com maior facilidade. 
 
 
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O Polipropileno pode ser utilizado em brinquedos, recipientes para alimentos, remédios, produtos químicos, carcaças para 
eletrodomésticos; fibras, tubos para cargas de canetas esferográficas, carpetes, seringas de injeção, material hospitalar 
esterilizável, autopeças (pára-choques, pedais, carcaças de baterias, lanternas, ventoinhas, ventiladores), peças para máquinas 
de lavar. 
 Atualmente há uma tendência no sentido de se utilizar exclusivamente o PP no interior dos automóveis. Isso facilitaria a 
reciclagem do material por ocasião do sucateamento do veículo, pois se saberia com qual material se estaria lidando. 
 
Poliestireno (PS) 
Características e vantagens: 
Termoplástico duro e quebradiço, com transparência cristalina. 
� Mero: estireno; 
� Fácil processamento; 
� Fácil coloração; 
� Baixo custo; 
� Elevada resistência a ácidos e álcalis; 
� Semelhante ao vidro; 
� Baixa densidade e absorção de umidade; 
� Baixa resistência a solventes orgânicos, calor e 
intempéries. 
 
Existem quatro tipos básicos de Poliestireno: 
PS cristal: homopolímeros amorfos, duros, com brilho e elevado índice de refração. Usado em artigos de baixo custo. 
PS resistente ao calor: variantes ideais para confecção de peças de máquinas ou automóveis, gabinetes de rádios e TV, grades 
de ar condicionado, peças internas e externas de eletrodomésticos e aparelhos eletrônicos, circuladores de ar, ventiladores e 
exaustores. 
PS de alto impacto: muito usado na fabricação de utensílios domésticos (gavetas de geladeira) e brinquedos. 
PS expandido: espuma semi-rígida com marca comercial isopor. Baixa densidade e bom isolamento térmico. Aplicações: 
protetor de equipamentos, isolantes térmicos, pranchas para flutuação, geladeiras isotérmicas. 
 
Policloreto de Vinila (PVC) 
Características e vantagens: 
� Mero: cloreto de vinila 
� Leve (1,4 g/cm3), o que facilita seu manuseio e aplicação; 
� Resistente à ação de fungos, bactérias, insetos e roedores; 
� Resistente à maioria dos reagentes químicos; 
� Bom isolante térmico, elétrico e acústico; 
� Sólido e resistente a choques; 
� Impermeável a gases e líquidos; 
� Resistente às intempéries (sol, chuva, vento e maresia); 
� Durável: sua vida útil em construções é superior a 50 anos; 
� Não propaga chamas: é auto-extinguível; 
� Versátil e ambientalmente correto; 
� Reciclável e reciclado; 
� Fabricado com baixo consumo de energia. 
 
É largamente utilizado tanto na área médica e alimentícia quanto na construção civil, embalagens, calçados, brinquedos, fios 
e cabos, revestimentos, indústria automobilística, etc., 
 
 
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Existem quatro tipos básicos de Poli(cloreto de vinila): 
PVC rígido e isento de plastificantes: duro e tenaz, com excelentes propriedades térmicas e elétricas. Resistente à corrosão, 
oxidação e intempéries. Usado na fabricação de tubos, carcaças de utensílios domésticos e baterias. 
PVC flexível ou plastificado: usado no revestimento de fios e cabos elétricos, composições de tintas (látex vinílico), cortinas de 
banheiros. 
PVC transparente e isento de cargas. 
PVC celular ou expandido. 
Restrições: O monômero é um potente cancerígeno; deve haver controle do teor residual que permanece no polímero, 
particularmente em aplicações em que o polímero vai entrar em contato com alimentos. Plastificantes (aditivo usado para tornar 
o polímero mais flexível) a base de ftalatos também são considerados cancerígenos. O Greenpeace vem promovendo ampla 
campanha para banir o uso do PVC que contenha esse aditivo, particularmente em brinquedos e produtos que venham a entrar 
em contato com alimentos. 
 
Policarbonato 
Características e vantagens: 
Plástico da família dos poliésteres aromáticos. 
� Excelente resistência ao impacto; 
� Excelente transparência: 96%; 
� Boa estabilidade dimensional e térmica; 
� Resistente aos raios ultravioleta; 
� Boa usinabilidade; 
� Alta temperatura de deflexão; 
� Boas características de isolamento elétrico. 
 
 Este importante plástico de engenharia foi acidentalmente descoberto em 1898 na Alemanha, mas só em 1950 é que 
seu desenvolvimento foi retomado, passando a ser comercializado a partir de 1958. 
 Este polímero pode ser é utilizado em compact-Discs (CD’s), janelas de segurança (por exemplo, em trens de subúrbio), 
óculos de segurança, carcaças para ferramentas elétricas, computadores, copiadoras, impressoras, bandejas, jarros de água, 
tigelas, frascos, escudos de polícia anti-choque, aquários, garrafas retornáveis. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Reciclagem dos Termoplásticos 
Reciclagem Mecânica 
Consiste na conversão dos descartes plásticos pós-industriais ou pós-consumo em grânulos que podem ser reutilizados 
na produção de outros produtos como: sacos de lixo, solados, pisos, conduítes, mangueiras, componentes de automóveis, fibras, 
embalagens não-alimentícias e outros. 
Possibilita a obtenção de produtos a partir de misturas de diferentes plásticos em determinadas proporções, ou 
produtos compostos por um único tipo de plástico. Estima-se que no Brasil sejam reciclados mecanicamente 15% dos resíduos 
plásticos pós-consumo. 
 
São as seguintes as etapas básicas desta forma de reciclagem: 
 
 Sistema de coleta dos descartes (coleta seletiva, coleta municipal, catadores); 
 Separação e triagem dos diferentes tipos de plásticos; 
 Limpeza para retirada de sujeiras e restos de conteúdos; 
 Revalorização (produção do plástico granulado). 
Reciclagem Energética 
É a recuperação da energia contida nos plásticos através de processos térmicos. A reciclagem energética distingue-se da 
incineração por utilizar os resíduos plásticos como combustível na geração de energia elétrica. Já a simples incineração não 
reaproveita a energia dos materiais. 
A energia contida em 1 (um) kg de plásticos é equivalente à contida em 1 (um) kg de óleo combustível. 
Além da Economia e Recuperação de Energia, ocorre ainda uma redução de 70 a 90% da massa do material, restando apenas um 
resíduo inerte esterilizado 
 
Reciclagem Química 
Os novos processos desenvolvidos de reciclagem química permitem a reciclagem de misturas de plásticos diferentes, 
com aceitação de determinado grau de contaminantes (ex.: tintas, papéis, etc.) 
A reciclagem química reprocessa plásticos transformando-os em petroquímicos básicos:monômeros ou misturas de 
hidrocarbonetos que servem como matéria-prima em refinarias ou centrais petroquímicas, para a obtenção de produtos nobres 
de elevada qualidade. 
O objetivo é a recuperação dos componentes químicos individuais para reutilizá-los como produtos químicos ou para a 
produção de novos plásticos. 
Permite tratar mistura de plásticos, reduzindo custos de pré-tratamento, custos de coleta e seleção. Além disso, a 
reciclagem química permite produzir plásticos novos com a mesma qualidade de um polímero original. 
 
 
Bibliografia 
polimeros.no.sapo.pt 
pt.wikipedia.org 
www.gorni.eng.br 
www.solvayindupa.com 
www.embol.net/magazine/reciclagem 
www.usp.br/fau/deptecnologia/docs/bancovidros/compplast.htm