Relatorio de Solubilidade

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA 
SETOR DE CIENCIAS AGRARIAS DE TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS 
 
 
 
 
ALBERTO MOURAO 
EDUARDO GLDA 
GABRIEL OLIVEIRA 
 
 
 
 
 
SOLUBILIDADE 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PONTA GROSSA 
2022 
ALBERTO MOURAO 
EDUARDO GDLA 
GABRIEL OLIVEIRA 
 
 
 
 
 
 
 
SOLUBILIDADE 
 
 
 
Relatório apresentado como requisito 
parcial para a aprovação na disciplina 
de ensaios no curso de Engenharia de 
Materiais na Universidade Estadual de 
Ponta Grossa. 
 
Área: Polímeros 
 
Professora: Adriane Bassani Sowek 
 
 
 
 
 
 
 
PONTA GROSSA 
2022 
LISTA DE FIGURAS 
Figura 1: Solubilização do polímero em dois estágios............................................................5 
Figura 2: Gráfico de solubilidade do poliestireno nos três solventes.....................................12 
Tabela 1: Comportamento PS; PEAD e PEBD nos solventes Acetona, Xileno e 
Clorofórmio.............................................................................................................................11 
Tabela 2: Parâmetro de solubilidade.....................................................................................12 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SUMARIO 
1. Introdução.......................................................................................................5 
2. Objetivos.........................................................................................................8 
3. Materiais e Métodos ......................................................................................9 
4. Resultados e Discussão...............................................................................10 
5. Conclusao......................................................................................................14 
Referencias....................................................................................................15 
 
1. INTRODUÇAO 
Solubilização de um polímero é um processo físico reversível, que não altera 
a estrutura química na cadeia polimérica. Este se diferencia do ataque químico, que 
é um processo químico irreversível e que leva 21 degradação da cadeia polimérica. 
A solubilização é um processo lento que acontece em dois estágios como mostra a 
Figura abaixo. (1) 
Figura 1: Solubilização do polímero em dois estágios. 
 
Fonte: Canevarolo. 
 
O polímero sólido em contato com o solvente tende a inchar através da difusão 
das moléculas do solvente para dentro da massa polimérica, formando um gel 
inchado. Este estágio não acontecerá se as estruturas químicas do polímero e do 
solvente forem muito diferentes, se existir alta densidade de ligações cruzadas e se 
as interações polímero-polímero forem muito maiores que as interações polímero-
solvente. (1) 
No segundo estágio, a entrada de mais solvente leva i desintegração do gel 
inchado, com a consequente formação de uma solução verdadeira. Este estágio será 
prejudicado (mas não necessariamente inviabilizado) se na massa polimérica 
estiverem presentes: cristalinidade, pontes de hidrogênio, ligações cruzadas (em 
baixas concentrações) e se as interações polímero-polímero forem maiores que as 
interações polímero-solvente. (1) 
Há também algumas regras básicas da solubilização de um polímero após ser 
observado alguns trabalhos rotineiros nos laboratórios, foi sistematizado nas regras 
a seguir: 
1-Deve existir semelhança química e estrutural entre o polímero e o solvente. 
Semelhante dissolve semelhante. 
2-Para um dado par polímero/solvente, a solubilidade é acrescida com o 
aumento da temperatura e/ou redução da massa molecular da cadeia polimérica. 
3-Poiímeros termoplásticos altamente cristalinos apresentam solubilidade 
somente a temperaturas próximas i temperatura de fusão cristalina (Tm). 
Pode ocorre também o efeito do tipo de cadeia polimérica na solubilização, 
ocorre principalmente nos termoplásticos que são materiais poliméricos com cadeias 
lineares ou ramificadas. Isso permite sua solubilização em solventes apropriados. Por 
outro lado, a presença de cristalinidade dificulta (mas não impede completamente) a 
solubilização, sendo que: 
1-Para TP semicristalino apolar, a solubilização pode somente ocorrer a 
temperaturas próximas a Tm. Este é o caso do polietileno que é solúvel em xileno 
somente a T > 70°C. 
2-E para TP semicristalino polar, podem ocorrer interações específicas entre o 
solvente e o polímero, facilitando a solubilização. Apesar da alta cristalinidade, náilons 
são solúveis em ácido fórmico a temperatura ambiente. 
No caso de elastômeros vulcanizados, têm-se cadeias com baixa densidade 
de ligações cruzadas, que vão impedir que a solubilização atinja o segundo estágio, 
permitindo apenas inchamento. 
Por fim, os termofixos, que possuem cadeias com alta densidade de ligações 
cruzadas, não sofrem nenhum efeito de solubilização, sendo, portanto, inertes. 
O processo de dissolução é onde ocorre a dissolução de um polímero é um 
processo lento, que ocorre em dois estágios: primeiramente, as moléculas do solvente 
penetram entre as moléculas do polímero produzindo um gel. Este primeiro estágio é 
muito afetado pela presença de cristalinidade ou de fortes ligações secundárias 
(pontes de hidrogênio). Uma vez vencidas as ligações secundárias de atração, então 
acontece o segundo estágio, quando se dá a dissolução propriamente dita, ou seja, 
a desintegração total do gel formando-se uma solução verdadeira. (1) 
Os eventos envolvendo a solubilização de sistemas poliméricos são mais 
complexos do que aqueles que ocorrem em compostos de baixa massa molar, devido 
à diferença de tamanho das moléculas do solvente e do polímero, à alta viscosidade 
do sistema e aos efeitos de textura e massa molar dos polímeros. (1) 
O processo de precipitação é onde podemos considerar uma solução de um 
polímero e um bom solvente, ao se adicionar lentamente um não-solvente (miscível 
no meio, por exemplo: metanol), chega-se a uma condição em que as forças atrativas 
entre polímero-polímero e entre polímero-solvente são iguais. Com a próxima adição 
de mais não-solvente, as forças de atração entre polímero-polímero se sobrepõem, e 
o polímero precipita. Este estado, na iminência de precipitação do polímero, define 
AG = 0, isto é, AH = TAS e é chamado de condição 8 e depende de fatores como 
polímero, temperatura e solvente. Para um dado polímero a uma dada temperatura, 
pode-se ajustar um solvente de modo a ter-se a iminência de precipitação (condição 
8), sendo o solvente chamado de solvente 8. Ou, para um solvente particular, pode-
se ajustar a temperatura que defina tal condição, neste caso, a temperatura é 
chamada de temperatura 8. A identificação experimental do instante quando se tem 
a precipitação do polímero da solução é feita quando a solução passa de transparente 
para túrbida (translúcida, esbranquiçada). (1) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. OBJETIVO 
O objetivo desse experimento foi analisar as diferentes solubilidades dos 
polímeros escolhidos em diferentes tipos de solventes, e analisar a temperatura e 
o tempo em que os polímeros se solubilizam. 
 
3. MATERIAIS E MÉTODOS 
3.1 MATERIAIS 
Os matérias utilizados durante a pratica foram: béquer, solventes do tipo xileno, 
clorofórmio e acetona, polímeros do tipo PEAD, PEBD e PS, bastão de vidro, 
cronometro, placas de vidro, placas de aquecimento. 
 
3.2 Métodos 
Os métodos utilizados na pratica de solubilização são descritos da seguinte 
maneira primeiro pegamos um solvente (xileno, clorofórmio ou acetona) e colocamos 
em um béquer, após isso adicionamos o polímero que será observado (PEAD, PEBD 
ou PS), com um bastão de vidro mexemos no polímero dentro do béquer com o 
solvente escolhido para ajudar na solubilização do polímero, quando o polímero gruda 
no bastão de vidro devemos retira-lo paracontinuar a solubilizar dentro do béquer 
com o solvente, todo esse procedimento é realizado dentro da capela. Quando as 
amostras não se dissolvem em temperatura ambiente devemos coloca-las nas placas 
aquecedoras, como é o caso do PEBD com o solvente de xileno. Com alguns 
polímeros quando nos realizamos esse procedimento não ocorre a solubilização 
então devemos fazer o experimento com o béquer em cima de uma placa de 
aquecimento e ir aumentando a temperatura gradativamente, mas não podendo 
chegar na temperatura de fusão da amostra escolhida. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES 
4.1 Poliestireno 
Poliestireno é um polímero amorfo que é quando não apresenta fase 
cristalina, também possui um anel aromático o que dificulta a sua solubilização. 
Observa-se seu comportamento em diferentes solventes, acetona, xileno e 
clorofórmio toda a agitação ocorreu em temperatura ambiente. 
O poliestireno em contato com a acetona e sendo agitado por 10 minutos, 
ocorreu somente o inchamento dos pallets e não apresentou dissolução e para que 
isso ocorresse teria que aquecer o béquer enquanto houvesse o agitamento, porém, 
a acetona tem uma temperatura de ebulição muito baixa e iria evaporar não tendo 
eficiência, assim não seria viável fazer o aquecimento. E com isso a acetona agiu 
comente na superfície apresentando uma textura parecida com uma borracha e 
grudenta sobre os pallets. 
Já o poliestireno sendo agitado no solvente do xileno por volta de 5 minutos 
apresentou gel inchado e grudaram entre si, a dissolução começou por volta de 9 
minutos e a solubilização completa aos 11 minutos. 
Utilizando o clorofórmio como solvente, a dissolução começou em 3 minutos 
apresentando gel inchado e grudando entre si, por volta de 6 minutos e 40 segundos 
ocorreu a dissolução total do poliestireno. 
Essas diferenças nos tempos das dissoluções se dão por conta da polaridade 
e do tipo de cadeia do solvente, por que para que ocorra a dissolução precisa separar 
as cadeias dos polímeros e a polaridade e o tipo de cadeia afetam diretamente. 
4.2 PEAD 
Apresentou solubilização completa somente com o xileno como solvente 
durante a agitação e aquecimento. Isso ocorre por conta do grau de cristalinidade e 
suas cadeias poliméricas, são parâmetros que dificultam a solubilização do PEAD. 
Com temperatura a 70°C entre 3 minutos não houve algum fenômeno de 
dissolução, a partir de 90°C e aproximadamente 4 minutos e 30 segundos, apresentou 
gel inchado e grudava bastante no bastão e nas bordas do béquer e a dissolução 
completa ocorreu por volta de 10 minutos e sua temperatura em aproximadamente 
115°C. 
4.3 PEBD 
A solubilização completa também se deu apenas no xileno como solvente 
durante seu aquecimento e sua agitação, isso ocorre por conta de sua cristalinidade, 
dificultando sua dissolução nos solventes como acetona e clorofórmio. 
Quando a temperatura atinge 40°C com apenas 1 minuto de agitação já é 
possível observar os pallets grudando entre si e também no bastão e béquer já tem 
uma diminuição de tamanho significativo, com 2 minutos a 65°C começam a se 
dissolver parcialmente e com 3 minutos e 30 segundos com a temperatura a 90°C 
ocorre a solubilização completa do PEBD. 
Podemos exemplificar os comportamentos dos polímeros e sua solubilização 
em cada solvente na Tabela 1 a seguir. 
Tabela 1 – comportamento PS; PEAD e PEBD nos solventes Acetona, Xileno e 
Clorofórmio. 
Polímero e solvente Solubilização Temp (°C) e tempo(min) 
PS e Acetona Não houve solubilização Temp ambiente por 10 min 
PS e Xileno Completa Temp ambiente aos 11 min 
PS e Clorofórmio Completa Temp ambiente aos 6 min e 
40s 
PEAD e Xileno Completa 115°C aos 10 min 
PEAD e Acetona Não houve solubilização - 
PEAD e Clorofórmio Não houve solubilização - 
PEBD e Xileno Completa 90°C aos 3 min e 20s 
PEBD e Acetona Não houve solubilização - 
PEBD e Clorofórmio Não houve solubilização - 
Fonte: Os autores 
 
Outra maneira de verificar se um polímero será solubilizado com 
determinado solvente é através dos parâmetros de solubilidade gerais com fim de 
representar graficamente uma esfera. O seguinte gráfico mostra a relação entre o 
poliestireno e os três solventes com seus determinados parâmetros de 
solubilidade. Segue abaixo a Tabela 2 com os parâmetros de solubilidade. 
Tabela 2 – Parâmetro de solubilidade 
 δ δd δn δp R 
PS 9,8 8,6 3,0 2,0 3,5 
Clorofórmio 9,21 8,65 1,5 2,8 - 
Xileno 8,80 8,65 0 1,5 - 
Acetona 9,74 7,58 5,08 3,42 - 
Fonte: Os autores 
Figura 2 – Gráfico de solubilidade do poliestireno nos três solventes 
 
Fonte: Os autores 
Vale ressaltar que quanto mais perto do centro da esfera, maior será a 
interação do solvente com o poliestireno. 
 Observando bem podemos ver que os solventes em que o poliestireno 
dissolveu, temos o clorofórmio com uma maior interação, por estar localizado mais 
próximo do centro da esfera. Seguido do xileno que também dissolveu, mas está 
um pouco mais afastado do centro. Já com a acetona não ocorreu a dissolução, 
apenas a formação da fase inchada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5. CONCLUSÃO 
Através da análise da solubilidade de polímeros tornou-se possível 
verificar os comportamentos dos polímeros em diferentes solventes. Dentre os 
fatores que influenciam diretamente a solubilidade de um polímero, verificou-se a 
influência da composição química, forças intermoleculares e temperatura nos 
parâmetros de solubilidade. 
As amostras de PS apresentaram diferentes solubilidades em diferentes 
solventes, tendo apresentado a formação de solução verdadeira em temperatura 
ambiente nos solventes xileno e clorofórmio devido à proximidade dos parâmetros 
de solubilidade. Devido ao caráter polar da acetona, apenas as partes polares dos 
pellets de PS foram solubilizadas, ocorrendo apenas a formação do primeiro 
estágio. 
Nas amostras de PEAD e PEBD, ocorreu formação de solução verdadeira 
o solvente xileno. Tal formação só foi possível devido a ação da temperatura que 
age como um facilitador do processo de difusão do gel entre as camadas da massa 
polimérica. 
O processo de solubilização no PEBD ocorreu mais rapidamente do que 
no PEAD devido ao menor grau de cristalinidade do PEBD, o que possibilitou a 
obtenção da solução verdadeira em menores temperaturas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
REFERENCIAS 
 
1. Canevarolo Jr., Sebastião V. Ciência dos polímeros: um texto 
básico para tecnólogos e engenheiros. 3ed. (2013). 
 
2. Polymer Science Learning Center. Polystyrene. Disponível 
em:https://pslc.ws/macrog/styrene.htm. Acesso em: 17 ago. 
2022.