Materiais poliméricos. Introdução

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MATERIAIS POLIMÉRICOS: INTRODUÇÃO 
MATERIAIS POLIMÉRICOS: INTRODUÇÃO 
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O Homem sempre dependeu dos polímeros, como fonte de
alimento, para o fabrico de vestuário e dos mais diversos utensílios.
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Amido
Algodão
celuloselã
Borracha
Polímero: o termo polímero ou macromolécula refere-se a moléculas de
peso molecular muito elevado (aproximadamente 20.000 e alguns milhões),
construídas a partir de moléculas mais simples. O termo é de origem grega,
derivada de poly (muito); mer (parte, unidade).
Monómeros: Qualquer substância que possa ser convertida em polímero
(grego: uma só parte). Por exemplo eteno, acetato de vinilo, etilenoglicol, etc.
Oligómeros: produtos de polimerização de baixo peso molecular, formados
apenas por algumas unidades de monómero.
Polimerização: Reação ou processo de preparação de polímeros a partir de
monómeros.
MATERIAIS POLIMÉRICOS: INTRODUÇÃO 
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Derivados de plantas ou animais: 
proteínas, algodão, lã, seda, 
borracha natural, etc
Classificação quanto à origem
Polímeros Naturais Polímeros Sintéticos
Fabricados pelo Homem: 
plásticos, fibras (nylon, elastano), 
adesivos, etc
Primeiras modificações de polímeros naturais
Vulcanização da borracha (aquecimento da borracha natural com
enxofre), Goodyear, 1841.
Celuloses modificadas:
Nitrato de celulose ( primeiro plástico fabricado, Parkes, 1855-1860).
Celulóide (um plástico formado pela mistura de nitrato de celulose com
cânfora, moldável, Hyatt, 1870).
Triacetato de celulose (1869).
No início do século XX, a preparação de derivados da celulose menos
substituídos, permitiu o desenvolvimento de fibras de celulose (rayon) e de
plásticos de acetato de celulose.
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Primeiros polímeros sintéticos
Durante o final do séc. XIX e no início de séc. XX, foram desenvolvidos uma
série de polímeros, em resultado do enorme número de moléculas orgânicas
sintetizadas:
Poli(cloreto de vinilo) Baumann, 1872
Poliestireno Simon, 1839
Resina sintética Bayer, 1872 (reação do fenol com um aldeído)
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Primeiros Polímeros Comerciais
Baquelite (resina de fenol-formaldeído), Baekeland, início de séc. XX.
Primeiro polímero sintético a ser usado em escala comercial.
Poliestireno produzido comercialmente na Alemanha por volta de 1930 e
nos Estados Unidos em 1937.
Nylon (Carothers) e Polietileno começaram a ser comercializados nos finais
da década de 30.
Durante a Segunda Guerra Mundial os polímeros conheceram franco
desenvolvimento, sendo utilizados em diversos materiais de guerra.
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Estrutura e propriedades de polímeros: evolução histórica
Séc. XIX: polímeros eram agregados de pequenas moléculas, como os
colóides, mantidos por uma misteriosa força secundária.
Em 1920, Staudinger (prémio Nobel da Química, 1953) sugeriu que as
propriedades dos polímeros eram devidas a forças intermoleculares entre
moléculas de peso molecular muito elevado. Introduziu o termo
macromolécula.
Ziegler e Natta (prémio Nobel da Química, 1963), desenvolveram novos
catalisadores metálicos de coordenação para reações de polimerização
(polímeros estereoregulares).
Flory (prémio Nobel da Química, 1974): estudou propriedades dos
polímeros em solução e na massa; fenómenos químicos como a
reticulação.
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Como representar a estrutura de um polímero?
H2C CH2 CH2 CH2
n
H2C CH
CN CH2 CH nCN
Monómero Polímero
A unidade que se repete (monómero) é colocada entre parêntesis recto e n
significa que essa estrutura se repete n vezes.
Nomenclatura trivial:
Antepõe-se a palavra poli ao nome do monómero que lhe deu origem.
Sempre que o nome do monómero seja formado por mais do que uma
palavra, este aparece entre parêntesis.
Ex: poli(metacrilato de metilo); poli(acetato de vinilo); poli(cloreto de vinilo)
polietileno
poliacrilonitrilo
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Composição de Polímeros
Homopolímeros Copolímeros
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Polímeros obtidos a partir de um 
só monómero (ex. polietileno, 
polipropileno, poliestireno, etc.).
Polímeros obtidos a partir de dois 
monómeros (ex: borracha de 
estireno-butadieno, SBR; estireno-
acrilonitrilo (SAN), etc
Copolímero alternado
Copolímero bloco
Copolímero estatístico
Copolímero de enxerto
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Homopolímeros
Copolímeros
Estrutura de Polímeros
Lineares
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Ramificados Reticulados
Não possuem qualquer 
ramificação à excepção de 
grupos pendentes 
associados ao monómero.
Possuem cadeias 
poliméricas ligadas à 
cadeia principal em vários 
pontos.
Quando existem ligações 
covalentes a unir as várias 
cadeias poliméricas, 
formando uma estrutura 
ou rede tridimensional.
Estrutura de Polímeros
Polímero linear
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Polímero ramificado
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Estrutura de Polímeros
Polímero reticulado
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Estrutura de Polímeros
Polímeros em estrela (com cadeias poliméricas que de estendem a partir de um
ponto central).
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Estrutura de polímeros (Arquiteturas menos usuais):
Dendrímeros ou dendríticos (semelhantes aos polímeros em estrela, mas em
que cada braço da estrela exibe ramificação).
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Estrutura de polímeros (Arquiteturas menos usuais):
Polímeros em escada (apresentam uma estrutura em que duas cadeias
poliméricas se encontram ligadas uma à outra de forma regular, aparentando
uma escada).
escada
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Estrutura de polímeros (Arquiteturas menos usuais):
Polímeros telequélicos (polímeros que possuem grupos terminais reactivos).
Mono-telequélicos
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Di-telequélicos
Estrutura de polímeros (Arquiteturas menos usuais):
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Funcionalidade de monómeros: número de ligações covalentes que um
determinado monómero pode formar com outros reagentes.
Monómeros Bifuncionais (f=2): dão origem a polímeros lineares ou macrociclos
HOOC–R1–COOH HO–R2–OH HOOC–R–OH
CH2 = CH2
Monómeros trifuncionais, tetrafuncionais (f>2): Podem originar polímeros
ramificados ou reticulados.
Propriedades térmicas
Termoplásticos Termoendurecíveis
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Fundem ou amaciam por acção 
do calor. Polímeros lineares ou 
ramificados são geralmente 
termoplásticos, podendo ser 
dissolvidos em alguns solventes e 
moldados.
Não fundem, degradam por acção 
do calor. Não são solúveis, mas 
podem por vezes ser inchados em 
alguns solventes. São polímeros 
reticulados.
Classificação de polímeros quanto à aplicação
Fibras: São geralmente polímeros lineares que possuem elevada simetria e
interações intermoleculares fortes que resultam da presença de grupos polares.
Elastómeros: Possuem usualmente estruturas irregulares, forças intermoleculares
mais fracas e cadeias poliméricas flexíveis.
Plásticos: São polímeros que apresentam interações intermoleculares
intermédias entre os dois tipos anteriores.
A separação entre fibras e plásticos não é muito clara. Polímeros como o
polipropileno ou as poliamidas podem ser usados como fibras ou plásticos,
dependendo das condições de processamento.
Outros: Adesivos, espumas, filmes, revestimentos, etc
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POLÍMEROS: INTRODUÇÃO
Nomenclatura de Polímeros:
A nomenclatura baseada nos nomes triviais dos monómeros continua a ser
muito usada. A IUPAC recomenda que os nomes atribuídos aos polímeros
sejam derivadosda estrutura da unidade base ou unidade constitucional
repetida (CRU- constitutional repeating unit), de acordo com:
1) Identifica-se a CRU mais pequena.
2) Aos grupos substituintes da cadeia principal são atribuídos os menores
números possíveis.
3) O nome é colocado entre parêntesis com o prefixo poli.
Exemplos:
Nome trivial Nome IUPAC
polietileno poli(metileno)
politetrafluoroetileno poli(difluorometileno)
poliestireno poli(1-feniletileno)
poli(ácido acrílico) poli(1-carboxilato de etileno)