Polímeros: Macromoléculas e Aplicações

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POLÍMEROS 
 
 
 
 
O que são Polímeros? 
Polímeros são macromoléculas compostas 
pela repetição de uma unidade básica, 
chamada mero. 
 
O que são Polímeros? 
 
Por exemplo, o Polietileno (PE), produzido a partir do 
monômero etileno (ou eteno), é composto pela 
repetição de milhares de unidades (meros) -(CH2-CH2)- : 
Onde n (Grau de Polimerização) 
normalmente é superior a 10.000. Ou 
seja, uma molécula de polietileno é 
constituída da repetição de 10.000 ou 
mais unidades -(CH2-CH2)-. 
Porque os polímeros são tão 
interessantes? 
 Leveza 
 Flexibilidade 
 Baixas Temperaturas de Processamento. 
 Ajuste Fino de Propriedades através de Aditivação 
 Baixas Condutividades Elétrica e Térmica 
 Maior Resistência a Corrosão 
 Porosidade 
 Reciclabilidade 
 Alta resistência ao impacto 
Cronologia da Tecnologia dos Polímeros 
 1ª Fase - Polímeros, Materiais Naturais 
Por que os polímeros demoraram tanto a surgir, 
viabilizando-se 
comercialmente apenas nos últimos 50 anos? 
 
Polímeros são compostos orgânicos, ou seja, baseados 
em átomos de carbono, produzidos por reações 
químicas de grau relativamente alto de sofisticação. 
Cronologia da Tecnologia dos Polímeros 
 1ª Fase - Polímeros, Materiais Naturais 
Por isso, até o século passado, os principais materiais 
estudados eram: 
a borracha, a goma-laca e a gutta-percha, extraídos de 
vegetais. 
 
Por volta de 1860, já havia a moldagem industrial de 
plásticos naturais reforçados com fibras, como a 
goma-laca e a gutta-percha. 
Cronologia da Tecnologia dos Polímeros 
2ª Fase - Polímeros Naturais Modificados 
 1828: WOHLER (Alemanha) sintetiza uréia em laboratório, 
derrubando a teoria da Força Vital. Com isto, as pesquisas sobre 
química orgânica se multiplicam, criando a base para o 
desenvolvimento dos materiais poliméricos, através da alteração 
de polímeros naturais de modo a torná-los mais adequados a 
certas aplicações. 
 
 1839: GOODYEAR (E.U.A.) descobre a vulcanização da 
borracha natural. 
Cronologia da Tecnologia dos Polímeros 
2ª Fase - Polímeros Naturais e Modificados 
 
 1835-1900: Grande progresso no desenvolvimento de 
derivados de celulose, tais como o nitrato de celulose 
(nitrocelulose), celulóide (nitrocelulose plastificada com 
cânfora) e fibras de viscose. 
 
 1910: Começa a funcionar a primeira fábrica de rayon 
nos E.U.A. 
 
 1924: Surgem as fibras de acetato de celulose. 
Cronologia da Tecnologia dos Polímeros 
3ª Fase - Polímeros Sintéticos 
 1838: REGNAULT (França) polimeriza o cloreto de vinila (PVC) com 
auxílio da luz do sol. O PVC se tornaria comercial apenas em 1927. 
 
 1898: EINHORN & BISCHOFF descobrem, sem querer, o 
policarbonato. Esse material só voltou a ser desenvolvido em 1950. 
 
 1907: BAEKELAND (E.U.A.) sintetiza resinas de fenol-formaldeído 
(baquelite). É o primeiro plástico totalmente sintético que surge em 
escala comercial 
Cronologia da Tecnologia dos Polímeros 
3ª Fase - Polímeros Sintéticos 
 1924: STAUDINGER desvenda as estruturas do polietileno e da 
borracha natural. 
 
 1928: CAROTHERS (Du Pont) & FLORY sintetizam o neoprene, os 
poliésteres e as poliamidas. 
 
 Anos 50: ZIEGLER & NATTA desenvolvem catalisadores eficientes 
para polimerização por adição, permitindo um grande incremento da 
produção de PE, PP, POM, PET, PC e copolímeros. 
Classificação dos Polímeros 
 Classificação Quanto ao Tipo de Estrutura Química 
 Classificação Quanto às Características de 
Fusibilidade 
 Classificação Quanto ao Comportamento Mecânico 
 Classificação Quanto à Escala de Fabricação 
 Classificação Quanto ao Tipo de Aplicação 
 
Classificação Quanto ao Tipo de Estrutura Química 
A composição de um polímero pode apresentar apenas 
um único tipo de mero (cadeia homogênea) ou dois 
ou mais meros (cadeia heterogênea) 
 
Quando a cadeia é homogênea, diz-se que o polímero 
é um homopolímero, caso a cadeia seja 
heterogênea, o polímero é designado copolímero. 
Homopolímero 
Se considerarmos A como o 
mero presente em um 
homopolímero, sua estrutura 
será: 
 
~ A - A - A - A - A - A ~ 
 É o polímero constituído por apenas um tipo de unidade estrutural repetida. Ex.: 
Polietileno, poliestireno, poliacrilonitrila, 
poli(acetato de vinila) 
Copolímero 
É o polímero formado por dois ou mais tipos de meros. Ex.: SAN, NBR, 
SBR 
Os copolímeros podem ser divididos em: 
 
 Copolímeros estatísticos (ou randômicos) 
 Copolímeros alternados 
 Copolímeros em bloco 
 Copolímeros grafitizados (ou enxertados) 
Copolímeros Estatísticos ou Randômicos 
Nestes copolímeros 
os meros estão 
dispostos de forma 
desordenada na 
cadeia do polímero 
~ A - A - B - A - B - B ~ 
Copolímeros Alternados 
Nestes copolímeros 
os meros estão 
ordenados de forma 
alternada na cadeia 
do polímero 
 
~ A - B - A - B - A - B ~ 
Copolímeros em Bloco 
O copolímero é 
formado por 
sequências de 
meros iguais de 
comprimentos variáveis 
 
 
~ A - A - B - B - B - A - A ~ 
Copolímeros Graftizados ou Enxertados 
A cadeia principal do copolímero é 
formada por um tipo de 
unidade repetida, enquanto o 
outro mero forma a cadeia 
lateral (enxertada) 
~ A – A – A – A – A – A ~ 
   
 B B 
   
 B B 
   
 B B 
PROPRIEDADES E APLICAÇÕES DOS 
TERMOPLÁSTICOS E 
TERMORRÍGIDOS 
Polipropileno - PP 
 
 Monômero : H2C=CHCH3 Propileno (gás) 
 
 Polímero: -(H2C-CHCH3)n- Polipropileno 
 
 Densidade: 0,90 a 0,92 g/cm3 
 
 Espessura: 0,3mm a 20mm 
 
Polipropileno - PP 
 Características: 
 Resistência química a ácidos,álcalis,graxas,óleos; 
 Alta resistência a abrasão; 
 Peso específico baixo; 
 Atóxico; 
 Absorve pouco a umidade; 
 Baixo custo; 
 Fácil moldagem e coloração; 
 Alta resistência a fratura por flexão ou fadiga; 
 Boa resistência ao impacto acima de 150oC; 
 Boa estabilidade térmica; 
 Sensibilidade a agentes de oxidação e a luz UV 
Polipropileno - PP 
 Aplicações: 
 Pára-choques de automóveis 
 Brinquedos 
 Recipientes para alimentos 
 Tubos para cargas de caneta 
 Peças de interior de automóveis 
POLIPROPILENO - PP 
Poliestireno - PS 
 
 Monômero : H2C=CHC6H5 Estireno (líquido) 
 
 Polímero : -(H2C=CHC6H5)n Poliestireno 
 
 Densidade : 1,04 a 1,07 g/cm3 
 
 Espessura : 0,14mm a 10mm 
Poliestireno - PS 
 Aplicações: 
 PS cristal: amorfo, duro, com brilho e elevado índice de 
refração. Usado em artigos de baixo custo. 
 PS resistente ao calor: difícil processamento. Usado em 
gabinetes de rádio e TV, grades de ar condicionado, 
ventiladores e exaustores, eletrodomésticos. 
 PS de alto impacto: contém borracha. Usado para gavetas de 
geladeira e brinquedos. 
 PS expandido: é conhecido como isopor. Usado como 
protetor de equipamentos, isolante térmico, pranchas de 
flutuação, geladeiras isotérmicas. 
POLIESTIRENO - PS 
Polietileno - PE 
 
 Monômero : H2C-CH2 Etileno (gás) 
 
 Polímero: -(CH2-CH2)n Polietileno 
 
 Densidade : 0,94 a 0,98 g/cm3 
 
 Espessura: 0,3mm a 20mm 
 
Polietileno - PE 
 Aplicações: 
 Objetos de uso doméstico; 
 Embalagens; 
 Revestimento de frigorífico; 
 Material hospitalar; 
 Brinquedos; 
 Peças automobilísticas; Garrafas flexíveis 
Polietileno - PE 
Poli (cloreto de vinila) - PVC 
 
 Monômero : H2C=CHCl Cloreto de vinila (gás) 
 
 Polímero : -(CH2 – CHCl)n Poli (cloreto de vinila) 
 
 Densidade : 1,4 g/cm3 
 
Poli (cloreto de vinila) - PVC 
 Características: 
 Resistente à ação de fungos, bactérias, insetos e 
roedores; 
 Resistente à maioria dos reagentes químicos; 
 Bom isolante térmico, elétrico e acústico; 
 Impermeável a gases e líquidos; 
 Resistente a intempéries; 
 Durável; 
 Não propaga chamas; 
 Baixo custo 
 
Poli (cloreto de vinila) - PVC 
 Aplicações: 
 
 PVC rígido: duro e tenaz. Usado em tubos, carcaças de 
utensílios domésticos, baterias, instalações elétricas, 
cartões de crédito, construção civil 
 
 PVC flexível: revestimento de fios e cabos elétricos, 
cortinas de banheiro, bandejas, cintos, mangueiras de 
jardim, artigos infláveis, garrafas de água mineral, frascos 
de cosméticos. 
 
 PVC de alto impacto: utilizado em exteriores como 
perfis de janelas, pavimentos, revestimentos de fachadas 
POLI(CLORETO DE VINILA) - PVC 
Poli(tetrafluoretileno) - PTFE 
 Características: 
 Boa resistência mecânica, térmica e química; 
 Fácil reciclabilidade; 
 Baixo coeficiente de fricção; 
 Baixa aderência; 
 Boa resistência ao impacto 
 
 
 
Poli(tetrafluoretileno) - PTFE 
 Aplicações: 
 Garrafas para óles vegetais e produtos de limpeza; 
 Na forma de fibras(roupas) não amassa e tem lavagem e 
secagem rápidas; 
 Películas cinematográficas; 
 Fitas magnéticas; 
 Filmes; 
 Placas para radiografia; 
 Carburadores e componentes elétricos de carros 
 
 
 
Poli(tetrafluoretileno) - PTFE 
Poli(metacrilato de metila) - PMMA 
 Características: 
 Semelhante ao vidro; 
 Conhecido como acrílico; 
 Propriedades mecânicas boas; 
 Resistência ao impacto boa; 
 Resistência a intempéries elevada; 
 Tranparente 
Polimetacrilato de metila - PMMA 
 Aplicações: 
 Painéis; 
 Letreiros; 
 Vidraças; 
 Fibras ópticas; 
 Visores; 
 Lentes; 
 Vidros de relógio 
Poli(metacrilato de metila) - PMMA 
Policarbonato - PC 
 Características: 
 Semelhante ao vidro (transparência); 
 Excelente resistência ao impacto; 
 Excelente propriedades mecânicas; 
 Boa estabilidade dimensional; 
 Resistência a intempéries; 
 Resistência a chama; 
 Bom isolamento térmico; 
 Boa usinabilidade 
 
Policarbonato - PC 
 Aplicações: 
 Compact-Discs(CD´s) 
 Janelas de segurança; 
 Óculos de segurança; 
 Bandejas, jarros de água, tigelas, frascos; 
 Escudos de proteção; 
 Aquários; 
 Garrafas retornáveis; 
 Visores de máquinas 
Policarbonato - PC 
Copolímero Acrilonitrila-butadieno-
estireno - ABS 
 Aplicações: 
 Cartões telefônicos; 
 Malas de viagem; 
 Capacetes; 
 Brinquedos; 
 Peças automobilísticas 
Acrilonitrila-butadieno-estireno ABS 
Poliamidas - Nylon 
 Características: 
 Boas propriedades mecânicas; 
 Resistente a abrasivos; 
 Baixo coeficiente de atrito; 
 Absorve água e outros líquidos 
Poliamidas - Nylon 
Resinas Fenólicas - Termorrígidos 
 Laminado Industrial Termofixo , obtido da combinação de 
tecidos de algodão ou papéis especiais com resinas do tipo 
Fenólica. O resultado desta combinação é um produto que 
pode ser fornecido de várias formas: chapas , tarugos, 
tubos , peças usinadas e moldadas em geral 
Resinas Fenólicas - Termorrígidos 
 Baixo peso específico : 1,3 - 1,4; 
 Baixo coeficiente de atrito : normal 0,22 / grafitado 0,07; 
 Resistente a altas temperaturas (até 150oC); 
 Excelente resistência mecânica; 
 Baixa absorção de água; 
 Resistente a óleos e graxas minerais; 
 Isolante elétrico; 
 Fácil de ser trabalhado; 
 Resistente a água do mar; 
 Resistente a agentes corrosivos (ácidos); 
 Estabilidade dimensional 
Resinas Fenólicas - Termorrígidos 
 Aplicações: 
 buchas, mancais, polias, guias para laminadores, flanges 
etc. 
 peças frezadas torneadas , plainadas , furadas tais como : 
engrenagens(modulo 2 - 5 ), anéis de vedação , polias , 
etc. 
 mini-engrenagens, palhetas para bombas de vácuo, etc.. 
 Alongamento para motores; 
 telefones; 
 Instalações elétricas 
 
Resinas Fenólicas - Termorrígidos 
Produtos: 
Epoxis - Termorrígidos 
 Automotiva 
 Embalagens de bebidas e alimentos (enlatados) 
 Construção civil (revestimentos de pisos, adesivos) 
 Naval e Nautico 
 Eletrodomésticos 
 Autopeças 
 Eletroeletrônicos 
 Manutenção anti-corrosiva 
 Móveis 
 Transformadores de distribuição 
 Buchas Isoladoras, Disjuntores 
 Transformadores de medição de corrente e potencial 
Epoxis - Termorrígidos 
Produtos: 
Poliésteres - Termorrígidos 
 Alta resistência mecânica; 
 Alta resistência elétrica; 
 Estabilidade dimensional; 
 Resistência ao UV; 
 Auto-extinção; 
 Resistência química; 
 Resistência a temperatura 
Poliésteres - Termofixos 
 Chaveiros, Crachás, Placas Indicativas; 
 Relógios; 
 Eletro-eletrônicos; 
 Automobilístico; 
 Móveis escolares; 
 Capacetes 
 
Como se Faz um Polímero ? 
 A reação química que conduz à formação 
de polímeros chama-se polimerização. 
 
 As reações de polimerização foram 
divididas, a princípio, em dois grupos 
conhecidos como polimerização por 
condensação e por adição. 
Polimerização por Condensação 
 Ocorre a eliminação de uma pequena molécula (por 
exemplo, H2O, HCl, etc.). 
 
 Forma polímeros cujas unidades repetitivas possuem 
um número de átomos menor que os monômeros de 
partida. 
 
 As policondensações seguem o mecanismo de reação 
em etapas, e termina quando um dos reagentes é 
completamente consumido. 
Polimerização por Adição 
 As reações de adição são aquelas que formam 
polímeros com unidades repetitivas de fórmula 
molecular idêntica aos monômeros. 
 
 Quase todas as poliadições envolvem um 
mecanismo em cadeia. 
Polimerização em Etapas 
 Reações sem distinção quanto à taxa e natureza da 
iniciação, propagação e terminação. 
 
 Crescimento aleatório das cadeias 
 
 altos graus de conversão necessários para se obter 
altos graus de polimerização. 
Polimerização em Cadeia 
 O centro ativo é uma insaturação e não há formação 
de subprodutos. 
 
 Tipos: radicalar, catiônica e aniônica. 
 
 crescimento rápido das cadeias com altos graus de 
conversão. 
Polimerização por Etapa 
(“condensação”) 
Polimerização por Etapa 
(“condensação”) 
Polimerização por Etapa 
(“condensação”) 
Polimerização em Etapas 
 Fatores importantes: 
 
 Temperatura e tempo de reação 
 Adição de catalisador 
 Esteoquimetria 
 Funcionalidade dos monômeros 
Polimerização em Etapas 
 Maneiras de se terminar uma polimerização 
em etapas: 
 
 Adição não estequiométrica dos reagentes. 
 Adição de um reagente monofuncional. 
 Redução da temperatura. 
Polimerização Vinílica em Cadeia 
(adição - radicais livres) 
Iniciadores : 
Polimerização Vinílica em Cadeia 
Polimerização Vinílica em Cadeia 
Polimerização Vinílica em Cadeia 
Polimerização Vinílica em Cadeia 
Polimerização Vinílica em Cadeia 
Polimerização Vinílica em Cadeia 
Polimerização Vinílica 
Ziegler-Natta 
Polimerização Vinílica 
Ziegler-Natta 
Polimerização Vinílica 
Ziegler-Natta 
Polimerização Vinílica 
Ziegler-NattaCompostos Vinílicos 
Polimerização Vinílica 
Ziegler-Natta 
Polimerização Vinílica 
Ziegler-Natta 
Polimerização Vinílica 
Ziegler-Natta 
Polimerização Vinílica 
Ziegler-Natta 
Polimerização Vinílica 
Ziegler-Natta 
Polimerização Vinílica 
Ziegler-Natta 
Características próprias das 
Macromoléculas 
Emaranhamento de cadeias 
 
Grande somatória de forças intermoleculares 
 
Baixa velocidade de deslocamento 
 
Distribuição de Massa Molar 
Distribuição de Massa Molar 
Polímeros Não Lineares 
 Cadeias ramificadas Cadeias 
entrecruzadas 
Polímeros Não Lineares 
 Cadeias micelares Dendrímeros 
Vulcanização: Um exemplo de 
reticulação de polímeros 
A Transição Vítrea 
A Transição Vítrea 
Cristalinidade em Polímeros 
Cristalinidade em Polímeros 
Cristalinidade em Polímeros 
Cristalinidade em Polímeros 
Cristalinidade em Polímeros 
Cristalinidade em Polímeros 
Taticidade 
Taticidade 
Fibras 
Elastômeros Termoplásticos 
 Ionômeros 
Elastômeros Termoplásticos 
 Copolímeros Bloco 
Elastômeros Termoplásticos