Aula de polímeros

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POLÍMEROS 
Priscila Milani 
Estruturas dos polímeros 
• Polímeros são compostos químicos de moléculas muito 
grandes, formadas pela união de moléculas pequenas, 
denominadas monômeros. 
 
• Exemplo: n CH2=CH2 → (-CH2-CH2-)n
 
 ETILENO POLIETILENO 
 (monômero) (polímero) 
 
 
 
 
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Considerações 
• Tamanho avantajado do polímero = polímero é uma 
macromolécula. 
• Reações de produção de polímeros a partir de seus monômeros = 
polimerização. 
• Monômeros vão se unindo formando o dímero, o trímero, o 
tetrâmero, e assim por diante. 
• Exemplos de materiais poliméricos naturais: madeira, borracha, 
algodão, lã, couro, seda, proteínas, enzimas, amido, celulose, etc. 
Exemplos de materiais poliméricos sintéticos: plásticos, borrachas, 
materiais fibrosos, etc. 
 
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Moléculas de hidrocarbonetos 
• Maioria dos polímeros → origem orgânica. 
• Hidrocarbonetos: compostos orgânicos compostos somente 
de carbono (C) e hidrogênio (H). 
• Exemplos: 
 
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Exemplos de hidrocarbonetos 
 METANO, CH4 DECANO, C10H22 
CICLOPROPANO, C3H6 BUTANO, C4H10
 ETENO, C2H4 
ETINO, C2H2 
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Exemplos de hidrocarbonetos 
 PENTANO, C5H12 HEXANO, C6H14 
 HEX-2-ENO, C6H12 HEX-3-ENO, C6H12 
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Exemplos de hidrocarbonetos 
 METILBUTANO, C5H12 
 ISOPRENO, C5H8 ETILBENZENO, C8H11 
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Considerações 
• As moléculas que possuem ligações covalentes duplas e triplas são 
denominadas insaturadas. Os hidrocarbonetos em que todas as ligações 
são simples são denominados saturados. 
• As ligações covalentes em cada molécula são fortes, mas as ligações que 
existem entre as moléculas são fracas dispersões de London  
hidrocarbonetos possuem pontos de fusão e de ebulição relativamente 
baixos. Entretanto, as temperaturas de ebulição aumentam com o 
aumento da massa molecular. 
• Moléculas que apresentam mais de uma estrutura com a mesma fórmula 
molecular são isômeros (ou possuem isomerismo). Exemplos: pentano e 
metilbutano; hex-2-eno e hex-3-eno. 
 
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Códigos para reciclagem 
• Códigos para reciclagem: 
1: PET (polietileno tereftalato) 
2: HDPE (ou PEAD): polietileno de alta densidade* 
3: PVC: cloreto de polivinila 
4: LDPE (ou PEBD): polietileno de baixa densidade* 
5: PP: polipropileno 
6: PS: poliestireno 
7: outros 
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Estruturas poliméricas dos PEBD e PEAD – 
diferenças: 
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Exemplos de materiais poliméricos: 
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Exemplos de materiais poliméricos: 
12 
Exemplos de materiais poliméricos: 
13 
Exemplos de materiais poliméricos: 
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Exemplos de materiais poliméricos: 
tubulações flexíveis de óleo em motores 
pneus 
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Exemplos de polímeros de condensação: 
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Mais exemplos de polímeros: 
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Mais exemplos de polímeros: 
18 
Mais exemplos de polímeros: 
19 
Mais exemplos de polímeros: 
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Reações de polimerização 
 Polímeros são construídos por dois tipos principais de 
reações: 
• adição; 
• condensação. 
 
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Polimerização por adição 
Alcenos podem reagir com eles mesmos para formar longas cadeias por um 
processo chamado de polimerização por adição. 
Exemplo: sob ação de um iniciador, a dupla ligação do etileno é aberta e os 
seus elétrons formam duas ligações simples com outras moléculas, 
conectando-se a elas, formando então o polietileno: 
 
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Observações 
• Polímeros fortes e resistentes têm cadeias que se empacotam 
muito bem; 
• homopolímero: unidades monoméricas são todas iguais; 
• copolímero: unidades monoméricas podem ser de dois ou 
mais tipos; 
• polímeros de adição são constituídos por cadeias lineares, 
podendo ou não apresentar ramificações. 
 
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Exemplos de polímeros de adição 
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Classificação dos polímeros quanto à 
estereoquímica 
• Polímero atático: os substituintes se localizam aleatoriamente 
nos lados da cadeia. 
• Polímero isotático: os substituintes estão todos de um só lado. 
• Polímero sindiotático: os substituintes iguais estão em lados 
opostos, alternadamente. 
 
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Polimerização por condensação 
• Polímeros de condensação são 
muito usados na fabricação de 
fibras artificiais. 
• Mecanismo geral da 
condensação: monômeros se 
juntam para formar um 
polímero e um produto de baixa 
massa molecular: 
 
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Polimerização por condensação 
• Exemplo: reação de uma molécula com duas carboxilas de um 
álcool, formando uma macromolécula pela junção de muitas 
partes semelhantes, um poliéster: 
 
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Propriedades das redes poliméricas 
• POLÍMEROS LINEARES (a): 
Grande resistência mecânica, devida ao entrelaçamento das cadeias. 
Flexibilidade. 
• POLÍMEROS RAMIFICADOS (b): 
Eficiência de compactação reduzida  redução na densidade do polímero. 
• POLÍMEROS COM LIGAÇÕES CRUZADAS (c): 
As cadeias laterais estão unidas umas às outras por meio de ligações covalentes. 
As ligações cruzadas são obtidas pela adição dos chamados “aditivos” (melhoradores das 
propriedades dos polímeros). 
• POLÍMEROS EM REDE OU RETICULARES (d): 
As unidades monoméricas são trifuncionais – possuem três ligações covalentes ativas. 
Um polímero que possui muitas ligações cruzadas é considerado um polímero em rede. 
 
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Propriedades das redes poliméricas 
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Cadeias rígidas e cadeias flexíveis: transição 
vítrea 
•Cadeias lineares ou reticuladas podem ser flexíveis: 
 
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Cadeias rígidas e cadeias flexíveis: transição 
vítrea 
• Um emaranhado ou uma rede de cadeias flexíveis podem ser deformados 
elasticamente: quando as pontas do material são puxadas, ele se deforma 
porque as moléculas flexíveis se alinham. 
• A presença de grupos laterais volumosos, ligações cruzadas e duplas 
ligações nas cadeias diminuem a sua flexibilidade: 
 
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Cadeias rígidas e cadeias flexíveis: transição 
vítrea 
• Macromoléculas são mais rígidas em baixas temperaturas, e flexíveis em 
altas temperaturas. 
• Quando a temperatura aumenta o sólido se dilata, porque os átomos 
vibram mais, movem-se mais e aumenta o espaço livre entre eles. Sólido 
formado por macromoléculas rígidas: vidro de polímero, como o acrílico. 
Sólido formado por macromoléculas flexíveis é um viscoelástico, como a 
borracha. 
• Cada substância formada por macromoléculas tem uma temperatura de 
transição vítrea, na qual passa de rígida para flexível e vice-versa. 
Exemplo: PVA: temperatura de transição vítrea superior à temperatura 
ambiente, mas inferior à temperatura da boca. 
 
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Polímeros termofixos e termoplásticos 
• A resposta de um polímero à aplicação de forças mecânicas em condições 
de temperatura elevadas está relacionada à sua estrutura molecular 
predominante. 
• Polímeros termoplásticos amolecem quando são aquecidos (e por fim se 
liquefazem) e endurecem quando são resfriados – processos que são 
totalmente reversíveis e que podem ser repetidos. Maioria dos polímeros 
lineares e com cadeias ramificadas. 
• Polímeros termofixos são permanentemente duros e não amolecem 
quando submetidos a elevações de temperatura. São, em geral, mais 
duros e resistentes que os termoplásticos. Maioria dos polímeros com 
ligações cruzadas e reticulares. 
 
 
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Massa molecular dos polímeros 
• Aumento da massa molecular promove:- aumento da temperatura de fusão ou de amolecimento; 
- aumento da viscosidade; 
- aumento da resistência mecânica. 
 
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Polaridade dos grupos funcionais 
• Aumento da polaridade dos grupos funcionais dos polímeros 
promove: 
- aumento da temperatura de fusão ou de amolecimento; 
- aumento de viscosidade; 
- aumento da resistência mecânica. 
 
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Vulcanização da borracha 
• Borracha natural  baixa elasticidade e é facilmente 
amolecida por aquecimento. 
• Vulcanização da borracha  obtenção das propriedades 
desejadas. 
 
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Vulcanização da borracha 
• Aquecimento com enxofre: os átomos de enxofre formam ligações 
cruzadas entre as cadeias de poliisopreno e produzem uma rede 
tridimensional de átomos. 
• Como as cadeias estão ligadas, a borracha vulcanizada não amolece 
tanto quanto a borracha natural quando a temperatura é 
aumentada. Ela é muito mais resistente à deformação quando 
esticada, porque as ligações cruzadas puxam-na de volta 
(elastômero  material que volta à forma original depois de 
esticado). 
• 
 
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Vulcanização da borracha 
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