Aula 2 Introdução aos Polímeros

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Introdução aos Polímeros
Disciplina COEQ0062 – Química de Polímeros
Prof. Dr. Paulo Henrique S. L. Coelho
Engenharia Química
Centro de Ciências Exatas e Tecnologia
Universidade Federal do Maranhão
A matéria-prima para a produção dos plásticos são 
produtos naturais. Ex.: Celulose, carvão, petróleo, 
gás natural e sal. São compostos de Carbono [ C ] e
Hidrogênio [ H ]
Celulose
Borracha 
natural
Introdução ao estudo dos polímeros 
Introdução 
Podendo também estar presente: 
Oxigênio [ O ] , 
Nitrogênio [ N ] , 
Cloro [ Cl ] , 
Flúor [ F ] e
Enxofre [ S ] 
Introdução ao estudo dos polímeros
Introdução 
O petróleo e o gás natural são as mais importantes
matérias primas para a produção de plásticos.
O petróleo é dividido em frações por destilação. 
O processo é baseado nos diferentes pontos de ebulição
dos componentes líquidos da mistura.
Gás, gasolina, parafina e nafta são as
frações mais leves e
os óleos as mais pesadas, 
sendo usadas como combustíveis de aquecimento. 
Os resíduos da destilação são os betumes, usados na 
pavimentação de estradas.
Introdução ao estudo dos polímeros
Introdução 
As grandes moléculas são quebradas em menores, como: 
etileno (eteno) C2H4
propileno (propeno) C3H6
buteno C4H8
Todas as frações consistem de hidrocarbonetos
e diferem somente na forma e tamanho de suas 
moléculas. 
A nafta é a fração mais importante na produção dos 
plásticos.
A nafta após ser separada do petróleo é submetida ao 
processo de cracking (craqueamento), às vezes na 
presença de uma catalisador.
Introdução ao estudo dos polímeros
Introdução 
18,7 tonelada de petróleo 3,7tonelada de nafta 1tonelada de polietileno.
Introdução ao estudo dos polímeros
Introdução 
A energia para produzir 1 m3 de polietileno equivale a :
- 1/3 daquela para produzir 1m³ aço;
- 1/6 para produzir 1m³ cobre; 
- 1/10 para produzir 1m³ alumínio.
O rendimento do etileno é controlado pela
temperatura de craqueamento, cerca de 30% a 850 °C.
A partir deste produto podem ser produzidos estirenos e 
cloretos de vinila em reações subsequentes, que dão 
origem a diversos materiais plásticos.
Introdução ao estudo dos polímeros
Introdução 
A palavra polímero origina-se do grego poli (muitos) e mero 
(unidade de repetição). 
Macromolécula composta por muitas (dezenas de milhares) 
de unidades de repetição denominadas meros, ligadas por 
ligação covalente. 
Introdução ao estudo dos polímeros
Definição 
Monômero
Polímero
Monômero
Polímero
O conjunto de gêmeos representam modelos para a síntese de polímeros.
Cada par de Mickey representa uma molécula de etileno.
Na segunda fila, abaixo, eles se unem produzindo uma longa cadeia: 
o polietileno.
Em uma reação química os pares de Mickeys são chamados de monômeros e as 
cadeias seriam os polímeros.
Introdução ao estudo dos polímeros
Exemplo 
Os diferentes tipos de polímeros se adequam ao: 
- tipo do monômero (estrutura química);
- número médio de meros por cadeia;
- tipo de ligação covalente. 
Os polímeros em três grandes classes: 
- plásticos;
- termoplásticos e termofíxos.
- borrachas (elastômeros);
- fibras (naturais). 
Introdução ao estudo dos polímeros
Definição 
A estrutura das cadeias dos polímeros é definida de 
dois modos: 
A configuração das cadeias é principalmente determinada 
durante a polimerização, quando as unidades de 
monômeros são ligadas para formar a cadeia polimérica.
- pela forma individual das cadeias no espaço, conformação;
- pelo modo que cada cadeia é construída a partir dos 
átomos com ligações covalentes, configuração.
Introdução ao estudo dos polímeros
Classificação dos Polímeros 
Homopolímero:
uma cadeia composta de unidades repetitivas idênticas
(meros).
Monômero A ......A-A-A-A-A-A-A-A.......
Monômero B .......B-B-B-B-B-B-B-B......
Introdução ao estudo dos polímeros
Diferentes tipos de conformação
Copolímero
É uma cadeia composta 
de duas ou mais 
diferentes unidades 
repetitivas, que podem 
ter sequência:
- regular;
- ao acaso;
- enxertados.
Introdução ao estudo dos polímeros
Diferentes tipos de conformação
Polímero Ramificado: cadeia principal linear com cadeias 
laterais ligadas covalentemente.
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Diferentes tipos de configuração
Polímero Linear: cadeia principal predominantemente 
linear, sem cadeias laterais extensas.
Polímero Reticulado (ligações cruzadas): ligações 
covalentes entre as cadeias formando uma rede 
tridimensional.
Estrutura reticulada da
resina fenólica (termofixo).
Introdução ao estudo dos polímeros
Diferentes tipos de configuração
Introdução ao estudo dos polímeros
Classificação dos Polímeros 
Termoplásticos : estes materiais amolecem (fundem) 
quando aquecidos.
Termofixos/Termorrígidos: estes materiais não 
amolecem e mantem-se rígidos mesmo a altas 
temperaturas.
Introdução ao estudo dos polímeros
Classificação dos Polímeros 
Elastômeros (borrachas): estes materiais são elásticos e 
quando distorcidos voltam a apresentar a mesma forma 
anterior. Podem inchar em solventes.
Introdução ao estudo dos polímeros
Classificação dos Polímeros 
Taticidade:
É o arranjo de átomos com ligações covalentes em torno de 
átomos de carbono assimétricos (com quatro grupos laterais distintos):
- isotático;
- sindiotático;
- atático.
Stereoisômeros:
Diferentes arranjos espaciais dos mesmos átomos em 
torno de uma ligação dupla numa unidade repetitiva. 
Há dois tipos importantes: cis e trans.
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Diferentes tipos de configuração
CIS
polibutadieno
TRANS
polibutadieno
Introdução ao estudo dos polímeros
Diferentes tipos de configuração
A disposição ordenada dos grupos laterais na estrutura 
da cadeia polimérica pode diferenciar as propriedades
de polímeros com idêntica composição química.
Os grupos metila podem estar: 
- sempre do mesmo lado da cadeia (no alto);
- em lados alternados (no centro) >>> esta regularidade confere um 
caráter semi-cristalino ao polímero.
Quando os grupos metila estão dispostos ao acaso
então o polímero é amorfo.
Introdução ao estudo dos polímeros
Diferentes tipos de configuração
PP Isotático
PP Sindiotático
PP Atático
As estruturas sindiotáticas e isotáticas são regulares e podem cristalizar, 
enquanto o polímero atático não pode fazê-lo normalmente.
Introdução ao estudo dos polímeros
Diferentes tipos de configuração
Introdução ao estudo dos polímeros
Principais polímeros
MONÔMERO POLÍMERO COMENTÁRIOS MARCAS
Etileno
CH2=CH2
Polietileno (PE) Objetos moldados,
tubos, filmes
(sacaria), isolantes
elétricos (fios,
cabos), recipientes p/
embalagens
(alimentos,
farmacêuticos).
Alkathene,
Hostalen,
Petrothene
Polythene
Propileno
CH2=CH-(CH3)
Polipropileno (PP) Usos similares ao
PE, seringas
descartáveis,
carpetes, mais leve e
mais rígido.
Propathene,
Profax,
Moplen
Introdução ao estudo dos polímeros
Principais polímeros
MONÔMERO POLÍMERO COMENTÁRIOS MARCAS
Tetrafluor
etileno
CF2=CF2
Politetrafluoro-etileno
(PTFE)
Moldados ou filmes,
polímero de alta
resistência à
temperatura, ótimo
isolante elétrico, baixo
coeficiente de atrito,
caro.
Teflon,
Fluon,
PTFE
Introdução ao estudo dos polímeros
Principais polímeros
MONÔMERO POLÍMERO COMENTÁRIOS MARCAS
Estireno
CH2=CH-
(C6H5)
Poliestireno (PS) Objeto moldado
baratos, polimerizado
com butadieno obtém-
se poliestireno de alto
impacto (HIPS),
expandido com
pentano obtém-se
espumaplástica.
Lustrex,
Styropor,
Isopor
Introdução ao estudo dos polímeros
Principais polímeros
MONÔMERO POLÍMERO COMENTÁRIOS MARCAS
Metacrilato de
metila
CH2=C(CH3)C
OOCH3
Poli[metacrilato de
metila] (PMMA)
Chapas e tubos
transparente. Mais
caro do que PS.
Janelas de aviões,
fibras ópticas
plásticas, banheiras.
Moldados
transparentes
Perspex,
Lucite,
Plexiglas,
Diakon.
Introdução ao estudo dos polímeros
Principais polímeros
MONÔMERO POLÍMERO COMENTÁRIOS MARCAS
Cloreto de
vinila
CH2=CHCl
Poli[cloreto de vinila]
(PVC)
Rígidos: discos de
música, tubulações
para água, calhas.
Plastificados: capas,
sapatos, mangueiras,
isolantes de fios
elétricos, garrafas
(água mineral).
Darvic,
Welvic,
Geon,
Elvic
Introdução ao estudo dos polímeros
Principais polímeros
MONÔMERO POLÍMERO COMENTÁRIOS MARCAS
Acrilonitrila
CH2=CHCN
Poliacrilonitrila (PAN) Fibras têxteis, fibras
substituindo a lã.
Orlon,
Acrilan,
Dralon
Introdução ao estudo dos polímeros
Principais polímeros
MONÔMERO POLÍMERO COMENTÁRIOS MARCAS
Acetato de
vinila
CH3COOCH=
CH2
Poli[acetato de vinila]
(PVA)
Goma de mascar,
adesivos de papel,
revestimento de
superfícies, tintas de
parede.
Elvacet,
Mowilith,
Vinamul.
Introdução ao estudo dos polímeros
Principais polímeros
MONÔMERO POLÍMERO COMENTÁRIOS MARCAS
Etileno glicol
HOCH2-
CH2OH
e ácido
tereftálico
HOOC-(C6H4)-
COOH
Poli[tereftalato de
etileno] (PET)
Fibras têxteis fortes,
filmes finos
resistentes,
monofilamentos,
estampagem metálica
em plásticos.
Terylene,
Tergal,
Dracon,
Mylar,
Melinex,
Introdução ao estudo dos polímeros
Principais polímeros
MONÔMERO POLÍMERO COMENTÁRIOS MARCAS
Hexametileno
diamina 
H2N-(CH2)6-
NH2 
e ácido 
sebácico 
HOOC-(CH2)8-
COOH 
Poliamidas 
(Nylon 6.10) 
 
 
 
Fibras têxteis, objetos 
moldados. 
Engrenagens, peças 
mecânicas e elétricas, 
fios de pesca, meias, 
tapetes, cerdas de 
escova. 
 
Nylon, 
Grilon, 
Perlon, 
Zytel, 
Rilsan. 
 
CARACTERÍSTICA VANTAGENS DESVANTAGENS
Baixo ponto de fusão Fácil processamento Baixa resistência térmica
Baixa densidade Produtos leves Baixa resistência estrutural
Baixa condutividade térmica Bons isolantes térmicos Baixa dissipação de calor
Resistência elétrica Bons isolantes elétricos Baixa condutividade
Boa transparência Bons para fabricação de 
materiais claros
Degradação UV
Facilmente coloridos Uso sem necessidade de 
pintura
Dificuldade em igualar cor
Sensíveis a solventes Podem ser aplicados como 
solução
Afetados por solventes
Inflamáveis Resíduos podem ser queimados Podem causar incêndios
Alongamento elevado Baixa fragilidade Alta deformação
Introdução ao estudo dos polímeros
Plásticos comparados a metais e cerâmicas