Apostila de introdução a polímeros

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POLÍMEROS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS
PROFESSOR: FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE PERNAMBUCO
RECIFE – 2009
	
SUMÁRIO
	
Capítulo
	
CONTEÚDO
	
Pág.
	1
	FUNDAMENTOS DOS POLÍMEROS .........................................................................................
	4
	
	Introdução ...................................................................................................................................
	4
	
	Breve história dos polímeros ......................................................................................................
	5
	
	Um pouco da história da borracha .............................................................................................
	6
	
	A borracha natural – NR .............................................................................................................
	7
	
	A borracha sintética ....................................................................................................................
	9
	
	Classificação dos polímeros .......................................................................................................
	10
	
	Polímeros naturais ......................................................................................................................
	11
	
	Polímeros sintéticos ...................................................................................................................
	11
	
	Reações de polimerização .........................................................................................................
	12
	
	Nomenclatura dos polímeros .....................................................................................................
	14
	
	Referências ................................................................................................................................
	15
	2
	PROCESSOS DE PREPARAÇÃO DE MONÔMEROS E POLÍMEROS ....................................
	16
	
	Introdução ...................................................................................................................................
	16
	
	Monômeros ................................................................................................................................
	17
	
	Sigla dos Polímeros ..................................................................................................................
	22
	
	Classificação dos Polímeros ......................................................................................................
	23
	
	Propriedades dos Polímeros ......................................................................................................
	25
	
	Reciclabilidade ...........................................................................................................................
	27
	
	Preparação de Alguns Polímeros ..............................................................................................
	28
	
	Considerações sobre Alguns Polímeros ...................................................................................
	32
	
	Referências ................................................................................................................................
	37
	3
	TÉCNICAS DE POLIMERIZAÇÃO ............................................................................................
	38
	
	Introdução ...................................................................................................................................
	38
	
	Reações de Polimerização .........................................................................................................
	38
	
	Técnicas de Polimerização .........................................................................................................
	42
	
	Polimerização em massa ...........................................................................................................
	42
	
	Polimerização em solução .........................................................................................................
	42
	
	Polimerização em emulsão ........................................................................................................
	42
	
	Polimerização em suspensão ..................................................................................................
	43
	
	Referências ................................................................................................................................
	44
	4
	PROCESSOS DE TRANSFORMAÇÕES DE POLÍMEROS COMPÓSITOS ............................
	45
	
	Introdução ..................................................................................................................................
	45
	
	Polímeros Termoplásticos e Termofixos ....................................................................................
	45
	
	Elastômeros ...............................................................................................................................
	46
	
	Propriedades dos Polímeros ....................................................................................................
	47
	
	Processamento de Polímeros Compósitos ................................................................................
	50
	
	Produtos de Plástico ..................................................................................................................
	51
	
	Processamento de Polímeros Termofixos .................................................................................
	51
	
	Técnicas de Processamento ......................................................................................................
	52
	
	Processamento de plásticos: extrusão .......................................................................................
	53
	
	Processamento de plásticos: moldagem por injeção ................................................................
	53
	
	Processamento de plásticos: moldagem de termofixos .............................................................
	55
	
	Processamento de plásticos: moldagem por sopro ...................................................................
	56
	
	Processamento de plásticos: extrusão-moldagem por sopro ....................................................
	56
	
	Processamento de plásticos: injeção-moldagem por sopro .......................................................
	57
	
	Processamento de plásticos: alongamento-moldagem por sopro..............................................
	57
	
	Processamento de plásticos: moldagem por termoenformação ...............................................
	58
	
	Processamento de plásticos: moldagem por compressão .........................................................
	59
	
	Processamento de plásticos: moldagem por transferência .......................................................
	60
	
	Referências ................................................................................................................................
	60
	5
	POLÍMEROS DE INTERESSE INDUSTRIAL ............................................................................
	61
	
	Introdução ...................................................................................................................................
	61
	
	Plásticos .....................................................................................................................................
	61
	
	Polietileno (PE) ...........................................................................................................................
	61
	
	Polipropileno (PP) .......................................................................................................................63
	
	Poliestireno (PS) .........................................................................................................................
	68
	
	Policloreto de Vinila (PVC) .........................................................................................................
	69
	
	Policarbonato (PC) .....................................................................................................................
	71
	
	Resina Fenólica (PR) .................................................................................................................
	72
	
	Borrachas ...................................................................................................................................
	74
	
	Polibutadieno (BR) .....................................................................................................................
	75
	
	Copolímero de Polibutadieno e Estireno (SBR) .........................................................................
	75
	
	Fibras ..........................................................................................................................................
	76
	
	Processo produtivo das fibras artificiais .....................................................................................
	76
	
	Processo produtivo das fibras sintéticas ...................................................................................
	77
	
	Poli(hexametileno-adipamida) – (PA 6.6)...................................................................................
	77
	
	Poliacrilonitrila (PAN) ..................................................................................................................
	78
	
	Poli(tereftalato de etileno) – (PET) .............................................................................................
	79
	
	Referências ................................................................................................................................
	82
	6
	RECICLAGEM DE POLÍMEROS ...............................................................................................
	83
	
	Introdução ...................................................................................................................................
	83
	
	As fontes de solução para evitar poluição ..................................................................................
	83
	
	Coleta seletiva do lixo ................................................................................................................
	84
	
	Classificação do descarte de polímeros .....................................................................................
	84
	
	Simbologia para plásticos (ABNT) ..............................................................................................
	85
	
	Principais plásticos recicláveis ...................................................................................................
	85
	
	Identificação prática dos plásticos .............................................................................................
	87
	
	Processo de reciclagem de polímeros .......................................................................................
	88
	
	Reciclagem primária ..................................................................................................................
	88
	
	Reciclagem secundária ..............................................................................................................
	88
	
	Reciclagem terciária ...................................................................................................................
	89
	
	Reciclagem quaternária .............................................................................................................
	89
	
	Produtos com plásticos reciclados .............................................................................................
	89
	
	Referências ................................................................................................................................
	90
	7
	EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO DA APRENDIZAGEM ...................................................................
	91
	
	
	
�
.......................................................... CAPÍTULO 1 ......................................................... 
........................................... FUNDAMENTOS DOS POLÍMEROS .......................................
INTRODUÇÃO
A palavra polímero origina-se do grego poli (muitos) e mero (unidade de repetição). Assim, um polímero é uma macromolécula composta por muitas (dezenas a milhares) unidades de repetição denominadas meros, ligados por ligação covalente. A matéria-prima para a produção de um polímero é o monômero, isto é, uma molécula com uma (mono) unidade de repetição. Dependendo do tipo de monômero (estrutura química), do número médio de meros por cadeia e do tipo de ligação covalente, pode-se dividir os polímeros em três grandes classes: Plásticos, Borrachas e Fibras.
Os plásticos, que tem seu nome originário do grego “plastikos” que significa - capaz de ser moldado, são materiais sintéticos ou derivados de substância naturais, geralmente orgânicas, obtidas, atualmente, em sua maioria, a partir dos derivados de petróleo. 
 Os materiais plásticos estão sendo são utilizados em grande escala em diversas áreas da indústria e, é comum observar que peças inicialmente produzidas com outros materiais, particularmente metal, vidro ou madeira, têm sido substituídos por outras de plásticos.
 Esta expansão se deve, principalmente, pelas suas principais características, que são: baixo custo, peso reduzido, elevada resistência, variação de formas e cores, além de apresentar, muitas vezes, um desempenho superior ao do material antes utilizado.
 Tecnicamente os plásticos são substâncias formadas por grandes cadeias de macromoléculas que contém em suas estrutura, principalmente, carbono e hidrogênio. 
 Os plásticos fazem parte da família dos Polímeros, que se constitui de moléculas caracterizadas pela repetição múltipla de uma ou mais espécies de átomos ou grupo de átomos, formando macromoléculas, estruturadas a partir de unidades menores, os monômeros, que se ligam através de reações químicas. 
 Os tipos de polímeros mais consumidos atualmente são os polietilenos, polipropilenos, poliestirenos, poliésteres e poliuretanos, que, devido à sua grande produção e utilização, são chamados de polímeros commodities. Outras classes de polímeros, como os poliacrilatos, policabornatos e fluorpolímeros, têm tido uso crescente. Vários outros polímeros são produzidos em menor escala, por terem uma aplicação muito específica ou devido ao seu custo ainda ser alto e, por isso, são chamados de plásticos de engenharia ou especialidades.
Os plásticos são feitos a partir do petróleo que é uma matéria-prima rica em carbono. Os químicos combinam vários tipos de monômeros de maneiras diferentes para fazer uma variedade quase infinita de plásticos com propriedades químicas diferentes. A maioria dos plásticos é quimicamente inerte e incapaz de sofrer reações químicas com outras substâncias. Pode-se armazenar álcool, sabão, água, ácido ou gasolina em um recipiente plástico sem dissolvê-lo. O plástico pode ser moldado em uma variedade quase infinita de formatos e pode ser encontrado em brinquedos, xícaras, garrafas, utensílios, fios, carros, e até no chiclete. Os plásticos revolucionaram o mundo. Como não reage quimicamente com a maioria das outras substâncias, o plástico e difícil de desintegrar. Portanto, o ato do descarte do plástico representa um problema ambiental difícil e importante. O plástico permanece no ambiente por séculos, então a reciclagem é o melhor método. Porém, estão sendo desenvolvidas novas tecnologias para fabricar plástico a partir de substâncias biológicas, como óleo de milho. Esses tipos de plásticos seriam biodegradáveise melhores para o meio-ambiente.
BREVE HISTÓRIA DOS POLÍMEROS
Antes da invenção do plástico, as únicas substâncias que podiam ser moldadas eram a argila (cerâmica) e o vidro. Argila e vidro endurecidos eram utilizados para armazenar, mas eram pesados e frágeis. Algumas substâncias naturais, como látex de seringueira e borracha, eram viscosas e moldáveis. A borracha não era muito útil para armazenar, pois acabava perdendo a capacidade de voltar ao formato original e ficava viscosa quando aquecida.
Em 1839, Charles Goodyear descobriu acidentalmente um processo no qual o enxofre reagia com a borracha bruta durante o aquecimento e resfriamento em seguida. A borracha se tornava elástica com o resfriamento: podia esticar, mas voltava à forma original. Também manteve a elasticidade com o aquecimento. Agora sabemos que o enxofre forma ligações químicas entre as fibras adjacentes de polímero de borracha. Ocorrem ligações cruzadas nas fibras de polímero, permitindo que elas "voltem” para o formato original quando esticadas. Charles Goodyear havia descoberto o processo conhecido atualmente como vulcanização, que torna a borracha mais durável.
Em 1846, Charles Schonbein, químico suíço, descobriu acidentalmente outro polímero ao derramar uma mistura de ácido sulfúrico e nítrico em um pedaço de algodão. Ocorreu uma reação química em que os grupos de hidroxila das fibras de celulose do algodão se converteram em grupos de nitrato catalisados pelo enxofre. O polímero resultante, a nitrocelulose, era capaz de explodir em uma chama sem fumaça e foi utilizado pelos militares como substituto da pólvora. Em 1870, o químico John Hyatt fez a nitrocelulose reagir com cânfora, gerando o celulóide, polímero plástico que foi utilizado em filmes fotográficos, bolas de sinuca, placas dentárias e bolas de pingue-pongue. 
Em 1909, um químico chamado Leo Baekeland sintetizou a baquelite, primeiro polímero realmente sintético, misturando fenol e formaldeído. A reação de condensação entre esses monômeros permite ao formaldeído unir os anéis de fenol em três polímeros rígidos tridimensionais. Então, a baquelite quente pode ser moldada e solidificada em um plástico rígido, que pode ser utilizado para fabricar maçanetas, telefones, peças de automóveis, móveis e até jóias. A baquelite é dura, resistente ao calor e à eletricidade e, quando esfria, não derrete nem queima facilmente. A invenção da baquelite desencadeou uma classe completa de plásticos com propriedades semelhantes, conhecidos como resinas de fenol.
Na década de 30, um químico de Dupont chamado Wallace Carruthers inventou um polímero de plástico feito a partir da condensação de ácido adípico e certo tipo de monômero diaminohexano que podia se tornar em uma fibra forte, como a seda. Esse plástico ficou conhecido como náilon. O náilon é leve, forte e durável e se tornou a base de muitos tipos de roupas, coberturas (barracas), bagagens, bolsas e cordas.
O uso desses polímeros antigos foi difundido após a Segunda Guerra Mundial e continua até os dias de hoje. Eles levaram à criação de muitos outros plásticos, tais como dácron, isopor, poliestireno, polietileno e vinil. 
UM POUCO DA HISTÓRIA DA BORRACHA
A borracha já era conhecida dos índios antes do descobrimento da América. Em 1525, P. d'Anghieria relatou ter visto os índios mexicanos jogarem com bolas elásticas. Charles de la Condamine foi o primeiro a fazer um estudo científico sobre a borracha, que ele conhecera durante viagem ao Peru, em 1735. Um engenheiro francês, Fresnau, que la Condamine havia encontrado na Guiana, estudara a borracha no local e concluíra que esta não era senão "uma espécie de óleo resinoso condensado". 
O primeiro emprego da borracha foi como apagador. Foi Magellan, descendente de célebre navegador, quem propôs este uso. Priestley, na Inglaterra, difundiu-o e a borracha recebeu em inglês o nome de "India Rubber", que significa "Raspador da Índia". A palavra borracha teve sua origem numa das primeiras aplicações úteis deste produto, dada pelos portugueses, quando foi utilizada para a fabricação de botijas, em substituição às chamadas borrachas de couro que os portugueses usavam no transporte de vinhos. 
Macquer, retomando os trabalhos de la Condamine, pela primeira vez indicou o modo de fabricação de tubos flexíveis de borracha. Desde então numerosos artesãos se interessaram pela borracha: o ourives Bernard, o boticário Winch, Grossart, Landolles, e outros. Em 1820 um industrial inglês, Nadier, fabricou fios de borracha e procurou utilizá-los em acessórios de vestuário. Por essa época começou a reinar na América a febre da borracha: os calçados impermeáveis dos índios faziam sucesso. Produziam-se tecidos impermeáveis e botas de neve na Nova Inglaterra. 
Em 1832 foi criada a fábrica de Rosburg. Infelizmente, as alterações que os artefatos de borracha natural não vulcanizada sofriam sob a influência do frio, tornando-se quebradiços, e o inconveniente de aderirem-se uns aos outros se ficassem expostos aos raios de sol, desinteressaram os consumidores. Após tentar desenvolver por longo tempo um processo para o melhoramento das qualidades da borracha (incorporação de ácido nítrico, por exemplo) e ser levado à ruína, Goodyear descobriu acidentalmente, em 1840, a vulcanização. 
Um fato curioso: em 1815, Hancock, modesto serralheiro, tornou-se um dos maiores fabricantes do Reino Unido. Ele havia inventado um colchão de borracha e, associado a Mac Intosh, fabricava as famosas capas impermeáveis "mac intosh". Além disso, havia descoberto e realizava industrialmente o corte, a laminação e a prensagem da borracha. Tinha verificado a importância do calor na prensagem e construído uma máquina para este fim. 
Mac Intosh descobriu o emprego da benzina como solvente e Hancock preconizou a prévia "mastigação" e aquecimento, para obter uma perfeita dissolução da borracha. Hancock descobriu também a fabricação de bolas elásticas. Por fim, Hancock, em 1842, de posse da borracha vulcanizada de Goodyear, procurou e encontrou o segredo da vulcanização, fazendo enorme fortuna. 
Em 1845 R.W. Thomson inventou o pneumático, a câmara de ar e até a banda de rodagem ferrada. Em 1850 fabricavam-se brinquedos de borracha, bolas ocas e maciças (para golfe e tênis). A invenção do velocípede por Michaux, em 1869, conduziu à invenção da borracha maciça, depois da borracha oca e, por último, à reinvenção do pneu, pois a invenção de Thomson havia caído no esquecimento. Payen estudou as propriedades físicas da borracha, do mesmo modo que Graham, Wiesner e Gérard. 
Finalmente, Bouchardt realizou a polimerização do isopreno, entre 1879 e 1882, obtendo produtos de propriedades semelhantes à borracha. O primeiro pneumático para bicicleta data de 1830. Em 1895 Michelin teve a idéia audaciosa de adaptar o pneu ao automóvel. Desde então a borracha passou a ocupar um lugar preponderante no mercado mundial.
Sendo a borracha importante matéria-prima e dado o papel que vem desempenhando na civilização moderna, cedo foi despertada a curiosidade dos químicos para conhecer sua composição e, posteriormente, sua síntese. Desde o século XIX vêm sendo feitos trabalhos com esse objetivo, logo se esclarecendo que a borracha é um polímero do isopreno. 
Os russos e os alemães foram os pioneiros nos trabalhos de síntese da borracha. Mas os produtos obtidos não suportaram a concorrência da borracha natural. Somente com a Primeira Guerra Mundial a Alemanha, premida pelas circunstâncias, teve de desenvolver a industrialização de seu produto sintético. Foi o marco inicial do grande desenvolvimento da indústria de borrachas sintéticas, ou elastômeros, no mundo.
A Borracha Natural – NR
A Borracha Natural é o produto sólido obtido pela coagulação de látices de determinados vegetais, sendo o principal a Hevea brasiliensis. Essa matéria-prima vegetal, proveniente da planta conhecida vulgarmente como seringueira, é nativa da Amazônia. Embora seja grande o número de espécies que por uma incisão na casca exsudam secreção de aspecto semelhanteao látex, somente algumas produzem quantidade e qualidade suficientes para exploração em bases econômicas. 
A história da borracha natural no Brasil é um enredo que pouco fica a dever à corrida do ouro americana. Por quase cinqüenta anos, da segunda metade do século XIX até a segunda década do século XX, a borracha natural sustentou um dos mais importantes ciclos de desenvolvimento do Brasil. Naquela época, a revolução industrial se expandia velozmente e o mundo vivia período histórico de prosperidade e descobertas que se refletiam em todos os setores. Automóvel, bonde, telefone, luz elétrica e outras inovações mudavam paisagem e costumes nas cidades. Novos mercados se abriam. Era a belle époque, cujo esplendor a literatura e o cinema se encarregaram de retratar para as gerações seguintes. 
Devido a suas múltiplas aplicações, principalmente na indústria automobilística em expansão, a borracha obtida a partir do látex das seringueiras tornou-se produto mundialmente valorizado. E seringueiras não faltavam na Amazônia brasileira. Isso levou a região Norte do Brasil, uma das mais pobres e desabitadas do país, a experimentar período de grande prosperidade. Interessadas na exploração dos seringais amazônicos, grandes empresas e bancos estrangeiros instalam-se nas cidades de Belém e Manaus. 
A capital amazonense torna-se o centro econômico do país. Ganha sistemas de abastecimento d'água, luz elétrica, telefone, grandes construções, como o Teatro Amazonas, até hoje símbolo da riqueza advinda da borracha. Milhares de imigrantes, principalmente nordestinos fugidos da seca da década de 1870, invadem a floresta para recolher o látex e transformá-lo em borracha. 
A produção amazônica chega a 42 mil toneladas anuais e o Brasil domina o mercado mundial de borracha natural. Esse clima de euforia dura até 1910, quando a situação começa a mudar: a partir daquele ano entram no mercado as exportações de borracha a partir das colônias britânicas e o Brasil não suporta a feroz concorrência que lhe é imposta. 
Em 1876, os ingleses haviam contrabandeado sementes de hevea brasiliensis da Amazônia para o Jardim Botânico de Londres. Lá, por meio de enxertos, desenvolvem variedades mais resistentes, que posteriormente são enviadas para suas colônias na Ásia - Malásia, Ceilão e Cingapura - onde tem início uma exploração intensiva da borracha natural. 
A diferença técnica de plantio e extração do látex no Brasil e na Ásia foi determinante para os resultados da exploração como negócio. Enquanto a distância entre as seringueiras na Ásia era de apenas quatro metros, na Amazônia caminhavam-se às vezes quilômetros entre uma árvore e outra, o que prejudicava e encarecia a coleta. Obviamente, as plantações racionalizadas do Extremo Oriente proporcionaram significativo aumento da produtividade e se tornaram mais competitivas. 
No Brasil, o governo resistia a mudar os métodos. Acreditava que a exploração da maneira que era feita assegurava a presença de brasileiros e garantia a soberania nacional sobre a despovoada região amazônica. Privilegiava-se a geopolítica, representada pela ocupação, em detrimento da geoeconomia, que poderia render melhores frutos. 
A relativa imobilidade custou caro para o país: as exportações brasileiras perderam mercado. Não suportaram a concorrência da borracha extraída na Ásia, muito mais barata. Como conseqüência, a produção entrou em declínio. Ali chegava ao fim o período de prosperidade vivido pela extensa região Norte do Brasil. As empresas que haviam se instalado em Manaus e Belém saíram em busca de outras regiões mais produtivas. Os imigrantes voltaram para suas terras. Os grandes nomes das artes mundiais já não se apresentavam no Teatro Amazonas. A opulência cristalizara-se em História.
No final dos anos 20, o Brasil ainda tentaria uma reação com a ajuda de um parceiro inusitado: o industrial norte-americano Henry Ford, idealizador de uma nova forma de produzir que marcaria a indústria para sempre - a linha de montagem - e responsável, na época, por 50% da produção mundial de veículos. Com a intenção de acabar com o controle do mercado de borracha - a preciosa matéria prima dos pneus - pelas colônias inglesas do Sudeste Asiático, Ford plantou nada menos que 70 milhões de mudas de seringueira numa área de um milhão de hectares no Pará. 
O ambicioso projeto foi logo batizado pelos moradores da região como Fordlândia. Pretendia produzir 300 mil toneladas anuais de borracha natural, quantidade que representava a metade do consumo mundial. Mas Ford sucumbiu às adversidades e ao ambiente hostil da floresta amazônica. Abandonou tudo, amargando enorme prejuízo.
Neste contexto a Ásia dominou o suprimento mundial de borracha natural, com mais de 90% da produção. Mudanças importantes, no entanto, têm redistribuído a produção entre os principais concorrentes. A Malásia, que em 1985 respondia por 1/3 da produção mundial, reduziu sua participação. Isso decorreu da mudança no seu perfil de produção, que passou a dar ênfase em investimentos não-agrícolas. A Tailândia ocupou o lugar de maior produtor mundial de NR. A Indonésia - com vantagens de área e mão-de-obra disponíveis - tem mantido participação relevante na produção mundial desde a década de 80. 
Outros países que vêm se valendo, com sucesso, do potencial de mão-de-obra barata e disponibilidade de terras para crescimento nesse setor são a Índia e a China. O consumo de borracha natural representou, em 2001, cerca de 40% do total de borrachas consumidas no mundo.
A Borracha Sintética
A importância que ganhou a indústria da borracha desde seu surgimento e o papel decisivo que assumiu no descortinar da civilização moderna, despertou o interesse pela descoberta da sua composição química e, depois, pela síntese. A indústria de pneumáticos via, nas pesquisas, a possibilidade de se independer das plantações mundiais de borracha natural.
O declínio da produção de borracha natural no Brasil coincide com o período da Primeira Guerra Mundial (1914-1918) e com a necessidade de se obter produto mais barato, com suprimento mais seguro para a fabricação de pneus. A pressão decorrente da tomada das plantações asiáticas pelos japoneses levou ao desenvolvimento de uma borracha que, embora de estrutura diferente da natural, satisfazia extraordinariamente a alta demanda requerida pelas tropas na época. 
Foi assim que surgiu a GR-S, Buna S, Hycar OS ou SBR, um copolímero de estireno e butadieno. Foi o marco inicial do grande desenvolvimento da indústria de borrachas sintéticas. O produto desenvolvido era facilmente vulcanizável e acabou se transformando no carro-chefe da indústria da borracha mundial, apesar de suas propriedades não corresponderem a todas as qualidades da natural. Mas o custo e as características principais foram determinantes para que se tornasse concorrente imbatível. Apesar da borracha sintética já ser conhecida desde 1875, sua produção até este momento era cara e inexpressiva. 
Episódio histórico importante, durante a Segunda Guerra Mundial, mudou o cenário desse mercado. Na manhã do dia 7 de dezembro de 1941 os Estados Unidos entraram na guerra. Três meses após o ataque a Pearl Harbor, os japoneses, desesperados para controlar a produção de borracha natural, assim como os aliados, tomaram a Malásia e as Índias Orientais holandesas. Assumiram o controle de 95% do suprimento mundial do produto e mergulharam os EUA numa crise. 
Cada tanque Sherman continha 20 toneladas de aço e meia tonelada de borracha. Cada navio de guerra era constituído de 20 mil partes de borracha. A borracha era usada para recapear cada centímetro de fio em todas as fábricas, lares, escritórios e instalações militares na América. Não havia alternativa sintética. Levando-se em conta todas as fontes possíveis, a nação tinha, mantidos os níveis normais de consumo, estoques para cerca de um ano. Essa reserva tinha ainda de alimentar a maior e mais crítica indústria em fase de expansão da história mundial: a indústria bélica. 
A resposta de Washington foi rápida e dramática.Quatro dias depois de Pearl Harbor, o uso da borracha em qualquer produto não essencial para a guerra foi proibido. O limite de velocidade nas estradas americanas caiu para 35 milhas por hora, para diminuir o desgaste dos pneus em todo o País. As raspas de borracha eram vendidas a um penny ou mais por libra peso em mais de 400 mil depósitos em todo o país. Até Fala, o cão do presidente Franklin Roosevelt, teve seus brinquedos de borracha derretidos. Foi a maior campanha de reciclagem registrada na história e assegurou o êxito dos aliados até 1942. 
Nessas circunstâncias, foi emitida uma ordem a todos os químicos e engenheiros para que desenvolvessem uma indústria de borracha sintética. Em 1941, a produção total de borracha sintética era de pouco mais de 8 mil toneladas, principalmente produtos que não serviam para a fabricação de pneus. 
A sobrevivência da nação dependia da sua capacidade de manufaturar mais de 800 mil toneladas de produtos que mal haviam começado a ser desenvolvidos. Não havia muitas instruções detalhadas de como as fábricas deveriam se organizar para produzir essa gigantesca quantidade. Não haviam sido construídas instalações nem sequer para produzir a matéria-prima necessária à produção de borracha. 
A indústria americana nunca havia sido convocada a assumir tarefa como essa. Conseguir tanto em tão pouco tempo. Os engenheiros tinham dois anos para alcançar a meta. Se o programa da borracha sintética não obtivesse êxito, a capacidade dos americanos para prosseguir na guerra estaria ameaçada. O esforço americano ajudaria a disseminar a borracha sintética nos mercados mundiais, inclusive no Brasil, que após a Guerra tratava de consolidar o seu parque industrial.
CLASSIFICAÇÃO DOS POLÍMEROS
As classificações mais comuns envolvem a estrutura química, o método de preparação, as características tecnológicas e o comportamento mecânico.
Segundo a estrutura química, conforme os grupos funcionais presentes nas macromoléculas, estas serão classificadas em poliamidas, poliésteres, etc.
Quanto ao método de preparação, são divididos, em linhas gerais, em polímeros de adição e polímeros de condensação, conforme ocorra uma simples adição, sem subproduto, ou uma reação em que são abstraídas dos monômeros pequenas moléculas, como HCl, H2O, KCl.
Polímeros de adição: formados a partir de um único monômero, através de uma reação de adição. As substâncias usadas na geração de polímeros manifestam de forma obrigatória uma ligação dupla entre os carbonos. Ao momento que ocorre a polimerização, acontece a quebra da ligação  π e também a geração de duas novas ligações simples. 
Polímeros de condensação: são gerados pela reação entre dois monômeros diferentes através de uma reação de condensação. Nessa reação ocorre a eliminação de outra molécula, geralmente a água. Nessa modalidade de polimerização, os monômeros não necessitam demonstrar ligações duplas por meio dos carbonos, no entanto, é extremamente necessária a presença de dois tipos de grupos funcionais distintos.
As características tecnológicas, que impõe diferentes processos tecnológicos, são à base da classificação dos polímeros termoplásticos e termorrígidos. Os polímeros lineares ou ramificados, que permitem fusão por aquecimento e solidificação por resfriamento, são chamados termoplásticos. Os polímeros que, por aquecimento ou outra forma de tratamento, assumem estrutura tridimensional, reticulada, com ligações cruzadas, tornando-se insolúveis e infusíveis, são chamados termorrígidos (thermoset).
Plásticos termorrígidos. Após o resfriamento e endurecimento, esses plásticos mantêm o formato e não conseguem voltar à sua forma original. São rígidos e duráveis. Os plásticos termorrígidos podem ser utilizados em peças de automóveis, de aeronaves e de pneus. Alguns exemplos são: poliuretano, poliéster, resinas epóxi e de fenol. 
​Termoplásticos. Os termoplásticos são menos rígidos do que os termorrígidos, e podem ficar amaciados com o aquecimento, voltando à sua forma original. São facilmente maleáveis para produzir filmes, fibras e embalagens. Alguns exemplos são: polietileno (PE), polipropileno (PP) e cloreto de polivinila (PVC).
De acordo com seu comportamento mecânico, os polímeros são divididos em três grandes grupos: elastômeros ou borrachas, plásticos e fibras. Em sua aplicação, estes termos envolvem a expressão resina. Resina é uma substância amorfa ou uma mistura, de peso molecular intermediário ou alto, insolúvel em água, mas solúvel em alguns solventes orgânicos, e que, a temperatura ordinária, é sólida ou um liquido muito viscoso, que amolece gradualmente por aquecimentos. Todas as resinas naturais são solúveis e fusíveis, e todos os polímeros sintéticos que obedecem as condições acima apontadas são também chamados de resinas sintéticas. Borracha ou elastômero é um material macromolecular exibindo elasticidade em longa faixa, à temperatura ambiente. O termo plástico vem do grego, e significa “adequado à moldagem”. Plásticos são materiais que contém, como componente principal, um polímero orgânico sintético e se caracterizam porque, embora sólidos à temperatura ambiente em seu estado final, em alguns estágios a de seu processamento, tornam-se fluídos e possíveis de serem moldados, por ação isolada ou conjunta de calor e pressão. Esse ingrediente polimérico é chamado de resina sintética. Fibra é um corpo que tem uma elevada razão entre o comprimento e as dimensões laterais, e é composto principalmente de macromoléculas lineares, orientadas longitudinalmente. 
POLÍMEROS NATURAIS
Os polímeros naturais são: a borracha; os polissacarídeos, como celulose, amido e glicogênio; e as proteínas.
A borracha natural é um polímero de adição, ao passo que os polissacarídeos e as proteínas são polímeros de condensação, obtidos, respectivamente, a partir de monossacarídeos e aminoácidos.
A borracha natural é obtida das árvores Hevea brasilienses (seringueira) através de incisão feita em seu caule, obtendo-se um líquido branco de aspecto leitoso, conhecido por látex. As cadeias que constituem a borracha natural apresentam um arranjo desordenado e, quando submetidas a uma tensão, podem ser estiradas, formando estruturas com comprimento maior que o original. 
POLÍMEROS SINTÉTICOS
Os polímeros sintéticos são produzidos quimicamente, em geral, de produtos derivados de petróleo. Eles podem oferecer uma infinidade de aplicações. São produzidos para atender cada aplicação requerida. O tamanho e composição química podem ser manipulados a fim de criar propriedades para quase todas as funções dos fluidos. Freqüentemente, polímeros sintéticos são preparados em substituição no etileno. O processo de polimerização ocorre através de uma reação adicional onde o etileno é substituído no final da cadeia de polímero. Na estrutura seguinte, o substituinte A pode ser algum grupo ativo:
 CH2 = CH - A
Observe a ligação C-C e a enorme possibilidade de substituições. A ligação C-C é mais estável do que a união C-O encontrada em polímeros a base de celulose e amido. O C-C é resistente a bactérias e tem estabilidade de temperatura acima de 371°C. Mesmos os grupos de substituição vão degradar antes da união C-C nestas condições. 
REAÇÕES DE POLIMERIZAÇÃO
A reação química que conduz a formação de polímeros é a POLIMERIZAÇÃO. Grau de polimerização é o número de meros da cadeia polimérica. Quando há mais de um tipo de mero na composição do polímero, este é designado por copolímero, e os monômeros que lhe dão origem comonômeros. Em reação de polimerização, tal como ocorre na Química Orgânica em geral, o encadeamento das unidades monoméricas pode ser feito na forma regular, cabeça-cauda, ou na forma cabeça-cabeça, cauda-cauda, ou mista.
Os polímeros podem ter suas cadeias sem ramificações, admitindo conformação em zigue-zague - polímeros lineares – ou podem apresentar ramificações, cujo então ao que se denomina polímero reticulado, ou polímero comligações cruzadas ou polímero tridimensional. Como conseqüência imediata, surgem propriedades diferentes do produto, especialmente em relação à fusibilidade e solubilidade. Os ramos laterais, dificultando a aproximação das cadeias poliméricas, portanto diminuindo as interações moleculares, acarretam prejuízo às propriedades mecânicas, “plastificando” internamente o polímero. A formação de resíduos, devido às ligações cruzadas entre as moléculas “amarra” as cadeias, impedindo o seu deslizamento, umas sobre as outras, aumentando a resistência mecânica e tornando o polímero umas sobre as outras, aumentando a resistência mecânica e tornando o polímero infusível e insolúvel. 
Química dos polímeros
O diagrama simplificado abaixo demonstra a relação entre monômeros e polímeros. Monômeros idênticos podem combinar entre si para formar homopolímeros, que podem ser cadeias comuns ou ramificadas. Monômeros diferentes podem combinar entre si para formar copolímeros, que também podem ser ramificados ou comuns.
As propriedades químicas de um polímero dependem de:
tipo de monômero(s) que o formam. As propriedades químicas do homopolímero 1 são diferentes do homopolímero 2 e dos copolímeros; 
a organização dos monômeros dentro do polímero. As propriedades químicas dos polímeros comuns são diferentes dos ramificados. 
Os monômeros encontrados em muitos plásticos incluem compostos orgânicos como etileno, propileno, estireno, fenol, formaldeído, etilenoglicol, cloreto de vinil e acetonitrila. Por existirem tantos monômeros diferentes que podem ser combinados de muitas maneiras diferentes, é possível fazer inúmeros tipos de plásticos.
Reações de condensação e adição
Existem algumas maneiras de se combinar monômeros para formar os polímeros de plásticos. Um dos métodos é um tipo de reação química chamada reação de condensação. Em uma reação de condensação, duas moléculas se combinam com a perda de uma menor, geralmente de água, um álcool ou ácido. Para compreender as reações de condensação, veja outra reação hipotética de polímeros. 
Os monômeros 1 e 2 possuem grupos de hidrogênio (H) e hidroxila (OH) anexados a eles. Quando eles se juntam a um catalisador adequado (um átomo ou uma molécula que acelera a reação química sem se dissolver), um monômero perde um hidrogênio e o outro perde um grupo hidroxila. O hidrogênio e os grupos de hidroxila, por sua vez, combinam-se para formar a água (H2O) e os elétrons remanescentes formam uma ligação química covalente entre os monômeros. O composto resultante é a subunidade básica dos copolímeros 1 e 2. Essa reação ocorre repetidamente, até que se forme uma longa cadeia de copolímeros 1 e 2.
Outra maneira de combinação dos monômeros para formar copolímeros é através de reações de adição. As reações de adição envolvem a reorganização de elétrons das ligações duplas dentro de um monômero para formar ligações únicas com outras moléculas. Diversas cadeias de polímeros podem interagir e fazer ligações cruzadas formando ligações fortes ou fracas entre monômeros em diferentes cadeias de polímeros. Essa interação entre cadeias de polímeros contribui para as propriedades de determinados plásticos (macio/rígido, elástico/inflexível, transparente/opaco, quimicamente inerte).
NOMENCLATURA DOS POLÍMEROS
As normas internacionais publicadas pela IUPAC indicam que o princípio geral para nomear os polímeros é utilizar o prefixo poli seguido da unidade estrutural repetitiva que define o polímero, escrito entre parênteses. A unidade estrutural repetitiva deve ser nomeada seguindo as normas convencionais da IUPAC para moléculas simples. Ex: Poli(tio-1,4-fenileno).
As normas IUPAC são utilizadas habitualmente para nomear os polímeros de estrutura complicada já que permitem identificá-los sem ambigüidade nas bases de dados científicos. Ao contrário, não são utilizadas para os polímeros de estrutura mais simples e de uso comum principalmente porque estes polímeros foram inventados antes da publicação das primeiras normas IUPAC, em 1952, e portanto, seus nomes “comuns” ou “tradicionais” já se tornaram populares.
Na prática, os polímeros de uso comum são nomeados segundo alguma das seguintes opções:
Prefixo poli seguido do monômero de que foi obtido o polímero. Esta convenção é diferente da IUPAC porque o monômero nem sempre coincide com a unidade estrutural repetitiva. Exemplos: polietileno frente a poli(metileno); poliestireno frente a poli(1-feniletileno) 
	
	Monômero
	Unidade 
Estrutural
 Repetitiva
	Polímero
	
	��
	
	��
	Sistema tradicional
	etileno
	
	polietileno
	Sistema IUPAC
	eteno
	metileno
	poli(metileno)
	
	Monômero
	Unidade 
Estrutural
 Repetitiva
	Polímero
	
	��
	
	��
	Sistema tradicional
	estireno
	
	poliestireno
	Sistema IUPAC
	fenileteno
	1-feniletileno
	poli(1-feniletileno)
Para copolímeros pode listar simplesmente os monômeros que os formam, às vezes precedidos da palavra borracha quando tratar-se de um elastômero ou resina se tratar de um plástico. Exemplos: ABS (acrilonitrilo butadieno estireno); borracha SBR (estireno-butadieno) ; resina fenol-formaldehído. 
É freqüente também o uso indevido de marcas comerciais como sinônimos de polímeros (bases empíricas tradicionais), independente da empresa que o fabrica. Exemplos: Nylon para poliamida; Teflon para politetrafluoretileno; Neopreno para policloropreno.
A IUPAC reconhece que os nomes tradicionais estão firmemente fortalecidos pelo seu uso e não pretende aboli-los, mas ir gradativamente substituindo e evitando em publicações científicas.
REFERÊNCIAS
A Borracha. Disponível em <http://www.petroflex.com.br/perfil_borracha.htm>. Acesso em 20/05/08.
FREUDENRICH, C. Como funciona o plástico. Disponível em <http://ciencia.hsw.uol.com.br/>. Acesso em 20/05/08.
Manual do Plástico. Disponível em <http://www.plasnec.com.br/resinas/manual_plastico.pdf>. Acesso em 20/05/08.
Os plásticos. Disponível em <http://www.abiplast.org.br/index>. Acesso em 20/05/08.
SHREVE, R. N.; BRINK JR, J. A. Indústrias de processos químicos. Guanabara Dois S/A. Rio de Janeiro: 1980. 4 ed.
Definições em polímeros. Disponível em <http://www.ima.ufrj.br/bibliot/nomportdef.htm>. Acesso em 20/03/09.
 ......................................... CAPÍTULO 2 .............................................
 ......... PROCESSOS DE PREPARAÇÃO DE MONÔMEROS E POLÍMEROS ............
INTRODUÇÃO
O enorme crescimento da indústria petroquímica, a partir da II Guerra Mundial, propiciou o fornecimento da matéria-prima para o desenvolvimento da indústria de monômeros e, paralelamente, da indústria de polímeros. No princípio era utilizado o carvão como matéria-prima. Apenas em meados dos anos 50 aconteceu a substituição por petróleo. A vantagem desta substituição estava em que se poderia aproveitar racionalmente aquela parcela do refino, até aquela época sem valor, que no craqueamento (quebra) do petróleo era utilizado como produto secundário. 
Para mostrar a importância do petróleo na civilização moderna, especialmente na indústria de monômeros e polímeros observe o esquema a seguir.
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Fonte: Michaeli, 1995
Neste esquema pode-se observar a participação de cada produto fabricado a partir do petróleo no total desta matéria-prima. Fica claro que apenas 4% deste total é utilizado para a produção de polímeros, especialmente os plásticos. Cada tipo de polímero produzido, em seus compósitos, são utilizados em diversos utensílios do nosso cotidiano como baldes, tubulações de água, espumas, seringas, telefones, entre outros.
MONÔMEROS
Características necessárias a um monômero
Para que uma molécula de baixa massa molecular possa ser usada como monômero, deve possuir duas características essenciais:
Sua estrutura química deve apresentar funcionalidade pelo menos igual dois.
Apresentar grupos funcionais responsáveis pelo possível alongamento da cadeia.
Caso a funcionalidade domonômero seja igual a dois obtêm-se um polímero linear. Se a funcionalidade for superior a dois, o polímero apresentará uma estrutura ramificada.
Para compostos insaturados, a condição da ligação pi, favorecerá a polimerização, porém a reação é mais difícil e suas condições mais específicas como o uso de iniciadores, temperatura, pressão e outros.
Alem dessas características indispensáveis, é desejável que os monômeros sejam substâncias de baixo custo e toxidez, com elevado grau de pureza e de fácil obtenção, estocagem e transporte.
Principais fontes de monômeros
Cerca de 5 milhões de compostos orgânicos já foram identificados, entretanto, apenas 60.000 tem importância comercial e são usados na industria química.
Hoje a maioria das indústrias que produzem monômeros tem como fontes de matéria-prima o petróleo e o gás natural, ou rotas alternativas como óleos e o carvão. A grande utilização do petróleo e do gás natural se deve, principalmente, ao seu baixo custo de produção e à facilidade de transporte. Os compostos provenientes do petróleo são separados através de destilação fracionada, de acordo com seus diferentes pontos de ebulição.
Alguns compostos isolados do petróleo são usados diretamente como monômeros, enquanto outros atuam como precursores para síntese de monômeros de estrutura mais complexa.
Apesar dos materiais inorgânicos serem muito abundantes, geralmente, não são viáveis como monômeros, pois as ligações inorgânicas são vulneráveis ao ataque do oxigênio e da umidade. Apenas os silicones, os fosfazenos e os vidros não possuem este problema.
Preparação de alguns monômeros
De acordo com a origem, os monômeros podem basicamente ser classificados em dois grandes grupos: os que provêm de fontes fósseis e os que são oriundos de fontes renováveis. No primeiro caso, incluem-se: carvão, petróleo, gás natural e xisto betuminoso. No segundo caso, existem matérias-primas de fontes vegetais e animais, cujo interesse econômico é específico e depende de uma diversidade de fatores, além dos aspectos técnicos.
CARVÃO
Do carvão, como fonte desta indústria, pode-se obter o carbeto de cálcio (carbureto), que dá origem ao acetileno (precursor), do qual se derivam muitos monômeros tais como: etileno, cloreto de vinila, acetato de vinila, acrilonitrila, cloropreno e melamina. Veja algumas equações desta tecnologia.
Produção do acetileno por conversões inorgânicas preliminares
CaCO3 ( CaO + CO2 
A reação ocorre com o aquecimento ou pirólise do carbonato de cálcio.
CaO + 3C ( CaC2 + CO	
O óxido de cálcio reage com o carvão a altas temperaturas (2000 - 2500ºC) produzindo carbeto de cálcio (carbureto) e monóxido de carbono.
CaC2 + 2H2O ( Ca(OH)2 + C2H2
O óxido de cálcio (cal virgem ou cal viva) é tratado com água (hidrólise), produzindo hidróxido de cálcio (cal extinta ou apagada) e acetileno ou etino (HC≡CH ou C2H2).
Produção de monômeros provenientes do acetileno 
Etileno
HC≡CH + H2 ( HC=CH 
A reação é denominada redução catalítica de alcinos (especialmente do etino ou acetileno) em presença de catalisador metálico, Fe, Ni ou Pd, depositado em sulfato de bário.
Cloreto de vinila (cloro eteno)
HC≡CH + HCl ( H2C=CHCl 
A reação ocorre em presença do HgCl2 como catalisador, em temperatura de 180 ºC e 5 atm de pressão.
Acetato de vinila
HC≡CH + CH3COOH ( H2C=CHOOCCH3 
A reação ocorre em presença do Hg3(PO4)2 como catalisador, com temperatura entre 35-50 ºC.
Acrilonitrila (cianeto de vinila)
HC≡CH + HCN ( H2C=CHCN 
A reação ocorre em presença do Ba(CN)2 como catalisador e temperatura de 500 ºC.
 
Cloropreno
HC≡CH + HC≡CH ( HC≡C-HC=CH 
HC≡C-HC=CH + HCl ( H2C=CCl-HC=CH 
A dimerização ocorre em duas etapas. Na primeira etapa é formado o intermediário Vinil acetileno. Esta reação ocorre em temperatura de 10º C e 15 atm de pressão, seguida de adição de HCl em presença de H2O.
Melamina
A produção deste monômero envolve quatro etapas reacionais. A primeira consiste no aquecimento do carbureto de cálcio com gás nitrogênio a 1000 ºC produzindo cianamida de cálcio. Na segunda reação, a cianamida é tratada com água (hidrólise) produzindo a cianamida. A terceira reação ocorre por dimerização da cianamida formando a dicianodiamida e, finalmente na quarta reação, este dímero é tratado por pressão e calor em presença de amônia, produzindo o monômero melamina. Pesquise e escreva as equações descritas nesta produção, bem como as condições reacionais necessárias.
PETRÓLEO E GÁS NATURAL
Outra fonte de obtenção de monômeros é o petróleo ou gás natural. Para o caso do petróleo, a fração conhecida como nafta, por craqueamento, produz etileno e outras olefinas. Do etileno (eteno), pode-se produzir além dos já citados para o caso do etileno proveniente do carvão, outros monômeros como: etilenoglicol, óxido de etileno, acrilato de metila e estireno. Outros hidrocarbonetos como olefinas (propileno e butenos), alcanos (butano) e aromáticos (benzeno) podem gerar os monômeros: acrilonitrila e acrilato de metila; butadieno e anidrido maléico, fenol, ácido adípico, caprolactama, hexametilenodiamina, respectivamente.
Produção do etileno a partir do petróleo
Craqueamento do etano ou propano a 600º C
H3C-CH3 ( H2C=CH2 + H2
H3C-CH2-CH3 ( H2C=CH2 + CH4 + H2
Craqueamento da nafta a 600º C
Nafta (mistura de hidrocarbonetos) ( H2C=CH2 
Desidratação do etanol com alumina (Al2O3) e temperatura entre 300-400º C
H3C-CH2OH ( H2C=CH2 + H2O
	
Hidrogenação ou redução do acetileno com catalisadores metálicos Pd ou Fe, semelhante ao caso do acetileno proveniente do carvão. 
HC≡CH + H2 ( H2C=CH2 
Depois da produção do etileno, por qualquer uma das rotas produtivas descritas, alguns monômeros derivados são mostrados a seguir:
	
Cloreto de vinila (cloro eteno)
H2C=CH2 + Cl2 ( HClC=CHCl 
H2ClC-CH2Cl ( H2C=CHCl + HCl
A produção ocorre em duas etapas reacionais. A primeira, a cloração do eteno numa reação de adição formando dicloroetano. A segunda reação ocorre em presença do BaCl2 como catalisador, em temperatura entre 250-500 ºC, com a eliminação de HCl e formação do cloro eteno.
Etileno glicol
Obtido a partir do etileno (eteno) em reação com O2 em presença de Ag como catalisador e temperatura de 250 ºC. Nesta reação ocorre a formação de um intermediário de reação conhecido como óxido de etileno que, devido a sua alta reatividade é tratado com água, produzindo o etileno glicol (etanodiol). Pesquise e monte a equação completa desta síntese e detalhes reacionais.
Acrilonitrila
Uma rota para essa produção é partir do óxido de etileno e tratamento com HCN. Ocorre a formação de um intermediário de função mista, 1-hidroxi 2-ciano etano. Este intermediário é tratado com Al2O3 como catalisador e temperatura de 350ºC e perde água, produzindo a acrilonitrila. 
Outra rota produtiva para esse monômero é tratar o etileno com HClO e formação de haloidrina, um intermediário misto de haleto orgânico e álcool, no caso, o 1-cloro 2-hidroxi etano. Este intermediário perde HCl e transforma-se no óxido de etileno. A rota segue o mesmo caminho anterior, onde o óxido de etileno é tratado com HCN e assim segue até a formação da acrilonitrila.
Pesquise e monte as equações completas destas sínteses e detalhes reacionais.
Acrilato de metila
Esse monômero pode ser obtido na rota do etileno via formação do óxido de etileno e intermediário do tratamento deste com HCN. Esse intermediário misto, 1-hidroxi 2-ciano etano é tratado com metanol em presença de ácido sulfúrico produzindo o acrilato de metila. Outra possibilidade de síntese é tratar a acrilonitrila com metanol em presença de ácido sulfúrico.
Pesquise e monte as equações completas destas sínteses e detalhes reacionais.
Estireno
É um monômero bem especial na linha de polimerização. Obtido a partir do etileno em reação com o benzeno em presença de AlCl3 e temperatura de 90ºC (reação típica de alquilação de Friedel-Crafts).Nesta reação ocorre a produção do etano benzeno. O etil benzeno é desidrogenado com temperatura de 600ºC em presença de catalisadores óxidos de Al, Fe, Zn ou Mg produzindo o vinil benzeno ou estireno.
Pesquise e monte as equações completas destas sínteses e detalhes reacionais.
Produção de monômeros do propeno, butenos e butano provenientes do petróleo
Acrilato de metila
O propileno (propeno) derivado do craqueamento catalítico do petróleo é tratado com ar e amônia (processo Sohio) convertendo-se em acrilonitrila. Esta acrilonitrila é tratada com metanol e ácido sulfúrico produzindo o monômero acrilato de metila.
Pesquise e monte as equações completas destas sínteses e detalhes reacionais.
Butadieno
A fração catalítica do petróleo composta de buteno-1, buteno-2 e butano é tratada com catalisadores óxidos de alumínio e cromo (Cr2O3-Al2O3; crômia-alumina), num processo de retirada de hidrogênio que sai na forma de água (processo Houdry), produzindo o monômero polimérico butadieno.
Pesquise e monte as equações completas destas sínteses e detalhes reacionais.
Produção de monômeros do benzeno
Produção do benzeno
O benzeno, um dos precursores mais usados na indústria de polímeros pode ser obtido, de forma eficiente, por três rotas: extração de aromáticos do petróleo, hidrodesalquilação de tolueno e extração do alcatrão da hulha. Destes, apenas a hidrodesalquilação do tolueno é baseado em reações químicas, inclusive o tolueno pode ser obtido pelos processos extrativos citados, do petróleo ou do alcatrão da hulha. Pesquise e monte as equações completas destas sínteses e detalhes reacionais. Pesquise também sobre os processos de extração do benzeno do petróleo e do alcatrão da hulha.
Depois da produção do benzeno, por qualquer uma das rotas produtivas descritas, alguns monômeros derivados são mostrados a seguir:
Anidrido maléico
Obtido a partir do tratamento do benzeno com o ar em presença de V2O5 como catalisador entre 400-500º C. Pesquise e monte a equação completa desta síntese e detalhes reacionais.
Fenol
Existem diversas rotas de produção usando o benzeno como matéria-prima principal. Dentre estas rotas produtivas pode-se destacar: 
Sulfonação do benzeno com ácido peroximonosulfúrico seguido de neutralização com NaOH formando o sal de ácido sulfônico. Em seguida, o sulfonato de sódio é fundido com NaOH, ocorrendo um desprendimento de SO2 e produção do fenol. Pesquise e monte as equações completas destas sínteses e detalhes reacionais.
Cloração do benzeno em presença de FeCl3 como catalisador (processo Dow). O composto formado é um haleto de arila (cloro benzeno). Esse haleto é tratado com NaOH e aquecimento a 300 ºC formando o sal orgânico (fenato de sódio) que é tratado com HCl para converter esse sal em fenol. Pesquise e monte as equações completas destas sínteses e detalhes reacionais.
Processo Rasching, que trata o benzeno com ar e HCl, em presença de catalisador de Cu-Fe, temperatura de 230ºC e vácuo. O produto formado neste tratamento é o Haleto de arila (cloro benzeno) que é tratado com H20 em presença de SiO2 e 430º C até formar o fenol. Pesquise e monte as equações completas destas sínteses e detalhes reacionais.
Reação de Friedel-Crafts do benzeno com o propeno em presença de H3PO4 ou AlCl3. Nesta operação ocorre a formação do isopropil benzeno (cumeno). O cumeno é então tratado com ar aquecido entre 80-100 ºC formando um intermediário orgânico peroxídico no carbono secundário periférico. Esse intermediário é tratado com ácido produzindo simultaneamente acetona e fenol. Pesquise e monte as equações completas destas sínteses e detalhes reacionais.
Caprolactama
Esse monômero pode ser obtido partindo-se do benzeno ou outros compostos de cadeias cíclicas como o cicloexano, cicloexeo ou o fenol. De qualquer desses compostos é necessário à conversão em cicloexanol. O cicloexanol é convertido na cicloexanona por oxidação com ar e catalisador acetato de cobalto. Posteriormente a cicloexanona é tratada com NH4OH e H2SO4 convertendo-se em oxima que sofre um rearranjo de Beckman (ácido sulfúrico como catalisador) e transforma-se a caprolactama (amida cíclica com sete átomos no anel). Pesquise e monte as equações completas destas sínteses e detalhes reacionais.
Hexametilenodiamina
Esse monômero pode ser obtido partindo-se do benzeno ou outros compostos de cadeias cíclicas como o cicloexano, cicloexeo ou o fenol. De qualquer desses compostos é necessário à conversão em cicloexanol. O cicloexanol é tratado com HNO3 convertendo-se em ácido adípico (hexanodióico). Esse ácido é neutralizado com NH3 produzindo o sal de amônio correspondente. O sal de amônio perde H2O, convertendo-se em adiponitrila (1,6 diciano hexano). A adiponitrila é reduzida com H2 em presença de Ni com temperatura de 130 ºC e pressão de 130 atm (redução ou hidrogenação catalítica), formando a hexametilenodiamina (1,6 diamino hexano). Pesquise e monte as equações completas destas sínteses e detalhes reacionais.
FONTES DIVERSAS DE MONÔMEROS
Outras fontes de monômeros: óleo vegetal, gases e outros compostos orgânicos. O ricinoleato de glicerila é um precursor do monômero ácido ômega-aminoundecanóico. De gases como CO, CO2, CH4 e fosgênio podem-se produzir monômeros como aldeído fórmico, uréia, aldeído fórmico e diisocianato de alquileno, respectivamente. O cloreto de metila pode originar o dimetildiclorosilano, enquanto que o clorofórmio pode originar o tetraflúoretileno. Pesquise e monte as equações completas destas sínteses e detalhes reacionais.
SIGLA DOS POLÍMEROS
Seguindo normas internacionais (geralmente em inglês) os polímeros são caracterizados por sequências de letras (abreviaturas) que representam a sua estrutura química. Letras complementares (códigos) caracterizam a utilização, aditivos e propriedades básicas como densidade ou viscosidade.
Exemplos:
ABS – Copolí(acrílico/butadieno/estireno), em inglês: acrylic/butadyene/styrene
LDPE – Polietileno de baixa densidade, em inglês: Low Density Polyetilene
BR – Elastômero de polibutadieno, em inglês: Butadyene Rubber
E assim sucessivamente.
Eis, mais alguns exemplos:
CLASSIFICAÇÃO DOS POLÍMEROS
Além dos polímeros clássicos produzidos e comercializados há alguns anos, a cada dia, novos polímeros surgem oriundos das pesquisas científicas e tecnológicas desenvolvidas em todo o mundo. Logo, devido a grande variedade de materiais poliméricos existentes, torna-se necessário selecioná-los em grupos que possuam características comuns, que facilitem a compreensão e estudo das propriedades desses materiais. Portanto, com este objetivo, os polímeros foram classificados de acordo com suas estruturas químicas, características de fusibilidade, comportamentos mecânicos, tipos de aplicações e escala de produção. A seguir, um resumo dessas classificações:
Classificações baseadas em diversos critérios 
Classificação baseada no tipo de monômero e estrutura do polímero 
(reação de polimerização)
PROPRIEDADES DOS POLÍMEROS 
As propriedades especiais tão peculiares aos polímeros são conseqüências principalmente de sua alta massa molecular. Quanto maiores as macromoléculas, melhores suas propriedades mecânicas. Polímeros de interesse comercial apresentam geralmente massas moleculares médias superiores a 10.000.
Os polímeros são constituídos de moléculas formadas pelo encadeamento de milhares ou milhões de átomos. Por serem muito longas, estas cadeias se entrelaçam formando um emaranhado que interage fortemente. Esta é uma das razões da grande resistência mecânica dos polímeros, o que possibilita que sejam utilizados na confecção de muitos objetos, tais como móveis, peças automotivas e peças para construção civil.
Se as cadeias de macromoléculas estiverem não apenas entrelaçadas, mas unidas através de ligações químicas, as chamadas ligações cruzadas, a resistência mecânica é aumentada, permitindo a confecção de peças e objetos bastante resistentes.Estes polímeros conseguem suportar condições relativamente drásticas de uso, como choques, atritos ou tração. Outras vantagens da presença de muitas ligações cruzadas entre as cadeias de macromoléculas são a estabilidade e resistência térmica.
São propriedades como resistência mecânica, resistência térmica, estabilidade frente a substâncias químicas, resistência elétrica, permeabilidade a gases etc. que irão determinar como o polímero vai ser utilizado.
De acordo com seu comportamento mecânico, os polímeros podem ser classificados como elastômeros, fibras, plásticos rígidos ou plásticos flexíveis.
É possível obter polímeros com propriedades e características tecnológicas preestabelecidas através do controle sistemático das reações de polimerização. Fatores como condições de reação (temperatura, pressão, catalisadores etc.), introdução de substâncias capazes de promover reticulações e/ou copolimerizações, são determinantes.
Uma prática bastante comum na indústria de polímeros é a adição de substâncias denominadas aditivos, que conferem propriedades especiais à resina polimérica.
As fibras são matérias termoplásticas que possuem cadeias poliméricas posicionadas paralelamente em sentido longitudinal. Elas apresentam alta resistência à deformação, mas podem sofrer alongamentos. São comumente utilizadas na confecção de roupas. Ex.: raiom, nylon, viscose, acetato de celulose etc.
Denomina-se elastômero um polímero que pode sofrer alongamentos reversíveis muito grandes. São utilizados, por exemplo, na confecção de pneus, sola de sapatos etc.
A borracha natural apresenta propriedades elásticas e é um elastômero. Ela é obtida a partir do látex extraído da planta chamada seringueira, a Hevea brasiliensis. O processo de vulcanização da borracha por aquecimento com enxofre, proposto por Charles Goodyear em 1839, conferiu à borracha propriedades tais como resistência mecânica e térmica, expandindo o seu uso em todo o mundo.
A seguir, algumas considerações particulares sobre propriedades dos polímeros: 
Densidade
Os polímeros apresentam uma densidade relativamente baixa se comparados a outros materiais. A faixa de variação de densidade destes materiais estende-se de aproximadamente 0,9 g/cm3 ate 2,3 g/cm3. Mais leves que metais ou cerâmica. Exemplo: o PE é 3 vezes mais leve que o alumínio e 8 vezes mais leve que o aço. Motivação para uso na indústria de transportes, embalagens, equipamentos de esporte... 
Condutibilidade térmica
A condutibilidade térmica dos polímeros situa-se na faixa de 0,15 a 0,5 W/mK. Um motivo para baixa condutibilidade térmica destes materiais é a falta de elétrons livres no material.
Uma desvantagem da péssima condutibilidade térmica aparece no processamento dos polímeros. O calor necessário para o processamento só pode ser introduzido lentamente, e no final do processamento, também é novamente de difícil remoção.
A condutividade térmica dos polímeros é cerca de mil vezes menor que a dos metais. Logo, são altamente recomendados em aplicações que requeiram isolamento térmico, particularmente na forma de espumas. 
Condutibilidade elétrica
Em geral os polímeros conduzem muito mal a energia elétrica. Eles têm elevada resistência e com isso baixa condutibilidade em comparação a outros materiais. A resistência elétrica dos polímeros é dependente da temperatura e diminui com o aumento da temperatura. A razão para a baixa condutibilidade elétrica é a mesma para a térmica, a falta de elétrons livres. Observando esta propriedade os polímeros são altamente indicados para aplicações onde se requeira isolamento elétrico. 
Pode-se melhorar sua condutibilidade elétrica introduzindo-se pós metálicos nesses materiais. A adição de cargas especiais condutoras (limalha de ferro, negro de fumo) pode tornar polímeros fracamente condutores, evitando acúmulo de eletricidade estática, que é perigoso em certas aplicações. 
Há polímeros especiais, ainda em nível de curiosidades de laboratório, que são bons condutores. O Prêmio Nobel de Química do ano 2000 foi concedido a cientistas que sintetizaram polímeros com alta condutividade elétrica.
Permeabilidade a luz
Os termoplásticos amorfos, como o PC, PMMA, PVC bem como a resina UP, não se diferenciam consideravelmente em sua transparência do vidro que chega a 90%, isto corresponde a um nível de transmissão de 0,9.
Porem uma desvantagem dos polímeros é que influencias do meio ambiente, como por exemplo, atmosfera ou variação de temperatura, pode causar turbidez e com isso, piora a transparência.
Resistência à corrosão 
As ligações químicas presentes nos plásticos (covalentes/Van der Walls) lhes conferem maior resistência à corrosão por oxigênio ou produtos químicos do que no caso dos metais (ligação metálica). 
Isso, contudo, não quer dizer que os plásticos sejam completamente invulneráveis ao problema. Ex: um CD não pode ser limpo com terebintina, que danificaria a sua superfície. 
De maneira geral, os polímeros são atacados por solventes orgânicos que apresentam estrutura similar a eles. Ou seja: similares diluem similares. 
Porosidade 
O espaço entre as macromoléculas do polímero é relativamente grande. Isso confere baixa densidade ao polímero, o que é uma vantagem em certos aspectos. Esse largo espaçamento entre moléculas faz com que a difusão de gases através dos plásticos seja alta. Em outras palavras: esses materiais apresentam alta permeabilidade a gases, que varia conforme o tipo de plástico. A principal conseqüência deste fato é a limitação dos plásticos como material de embalagem, que fica patente no prazo de validade mais curto de bebidas acondicionadas em garrafas de PET. Por exemplo, o caso da cerveja é o mais crítico. Essa permeabilidade, contudo, pode ser muito interessante, como no caso de membranas poliméricas para remoção de sal da água do mar. 
Propriedades mecânicas interessantes 
Alta flexibilidade, variável ao longo de faixa bastante ampla, conforme o tipo de polímero e os aditivos usados na sua formulação; 
Alta resistência ao impacto. Tal propriedade, associada à transparência, permite substituição do vidro em várias aplicações. Quais seriam? lentes de óculos (em acrílico ou policarbonato), faróis de automóveis (policarbonato), janelas de trens de subúrbio, constantemente quebradas por vândalos (policarbonato); contudo, a resistência à abrasão e a solventes não é tão boa quanto à do vidro. Lentes de acrílico riscam facilmente e são facilmente danificadas se entrarem em contato com solventes como, por exemplo, acetona! 
Baixas Temperaturas de Processamento - Conformação de peças requer aquecimento entre Tamb e 250oC. Alguns plásticos especiais requerem até 400oC. Disso decorre baixo consumo de energia para conformação e requer equipamentos mais simples e não tão caros quanto para metais ou cerâmica. 
Ajuste Fino de Propriedades através de Aditivação - Cargas inorgânicas minerais inertes (ex. CaCO3) permitem reduzir custo da peça sem afetar propriedades. Exemplo: piso de vinil/cadeiras de jardim (PP), que contém até 60% de cargas. Uso de fibras (vidro, carbono, boro) ou algumas cargas minerais (talco, mica, caolim) aumentam a resistência mecânica; As cargas fibrosas podem assumir forma de fibras curtas ou longas, redes, tecidos. Negro de fumo em pneus (borracha) e filmes para agricultura (PE) aumenta resistência mecânica e a resistência ao ataque por ozônio e raios UV. Aditivos conhecidos como plastificantes podem alterar completamente as características de plásticos como o PVC e borrachas, tornando-os mais flexíveis e tenazes. A fabricação de espumas é feita através da adição de agentes expansores, que se transformam em gás no momento da transformação do polímero, quando ele se encontra no estado fundido. 
RECICLABILIDADE 
Alguns polímeros, como termorrígidos e borrachas, não podem ser reciclados de forma direta: não há como refundí-los ou depolimerizá-los. A reciclagem de polímeros termoplásticos, apesar de tecnicamentepossível, muitas vezes não é economicamente viável devido ao seu baixo preço e baixa densidade. Compare com o caso do alumínio... Somente plásticos consumidos em massa (PE, PET,...) apresentam bom potencial econômico para reciclagem. 
Problema adicional: o plástico reciclado é encarado como material de segunda classe, ao contrário do que ocorre com aço ou mesmo o alumínio. 
Nos casos em que a reciclagem do polímero não for possível, sempre é possível queimá-lo, transformando-o em energia, em incineradores ou alto-fornos. Esta última saída é mais favorável, pois o carbono do polímero seria usado na redução do minério. 
Contudo, plásticos que contém halogênios (PVC e PTFE, por exemplo) geram gases tóxicos durante a queima. Solução: identificação desse material, que deve ser encaminhado para dehalogenação antes da queima. 
PREPARAÇÃO DE ALGUNS POLÍMEROS
Os processos de preparação de polímeros apresentam uma série de características distintas das quais as principais são:
Tipo de reação (pode envolver reações de adição ou condensação; poliadições e policondensações, respectivamente);
Mecanismo da reação (a forma como os monômeros irão se comportar para a polimerização, considerando a presença de catalisadores ou não e insumos necessários);
Velocidade do crescimento da cadeia (geralmente é rápida após iniciação da reação, mas é necessário o entendimento e monitoramento de todo o processo para explicar e calcular viabilidade);
Formação de subprodutos micromoleculareres (em certas reações, dificultam muito o processo de produção do polímero).
Para facilitar o entendimento das informações apresentadas até agora, eis alguns esquemas de monômeros e seus polímeros derivados. Vale a pena, em caso de interesse, o estudo particularizado de cada rota produtiva e as aplicações cotidianas do polímero em seus compósitos.
CONSIDERAÇÕES SOBRE ALGUNS POLÍMEROS
Polímeros de adição
Polietileno, LDPE e HDPE: o polímero mais comum dentre os plásticos é o polietileno, feito de monômeros de etileno ou eteno (CH2=CH2). O primeiro polietileno foi produzido em 1934. Atualmente, chamamos esse plástico de polietileno de baixa densidade (LDPE) porque ele flutua em uma mistura de álcool e água. No LDPE, as fibras de polímero são entrelaçadas e organizadas imprecisamente, então ele é macio e flexível. Foi utilizado pela primeira vez para isolar fios elétricos, mas atualmente, é utilizado para filmes, embalagens, garrafas, luvas descartáveis e sacos de lixo.
Na década de 50, Karl Ziegler polimerizou o etileno na presença de vários metais. O polímero polietileno resultante era composto principalmente por polímeros lineares. Essa forma linear produzia estruturas mais firmes, densas e organizadas, e é chamada atualmente de polietileno de alta densidade (HDPE). O HDPE é um plástico mais rígido com ponto de fusão mais alto do que o LDPE, e que encolhe em uma mistura de álcool e água. O HDPE foi apresentado pela primeira vez em bambolês, mas é usado hoje principalmente em recipientes. O polietileno possui alta resistência à umidade e ao ataque químico, mas tem baixa resistência mecânica. O polietileno é um dos polímeros mais usados pela indústria, sendo muito empregado na fabricação de folhas (toalhas, cortinas, invólucros, embalagens etc), recipientes (sacos, garrafas, baldes etc), canos plásticos, brinquedos infantis, no isolamento de fios elétricos etc.
Polipropileno (PP): em 1953, Karl Ziegler e Giulio Natta, trabalhando independentemente, prepararam o polipropileno a partir de monômeros de propileno ou propeno (CH2=CHCH3) e receberam o Prêmio Nobel de Química em 1963. As diversas formas de polipropileno têm seus respectivos pontos de fusão e rigidez. É mais duro e resistente ao calor, quando comparado com o polietileno. O polipropileno é utilizado em acabamentos de carros, embalagens de bateria, garrafas, tubos, filamentos, sacolas, artigos moldados e fibras.
Poliisobuteno: É obtido a partir do isobuteno (isobutileno). Constitui um tipo de borracha sintética denominada borracha butílica, muito usada na fabricação de "câmaras de ar" para pneus.
Poliestireno: É obtido a partir do estireno (vinil-benzeno). Esse polímero também se presta muito bem à fabricação de artigos moldados como pratos, copos, xícaras etc. É bastante transparente, bom isolante elétrico e resistente a ataques químicos, embora amoleça pela ação de hidrocarbonetos. Com a injeção de gases no sistema, a quente, durante a produção do polímero, ele se expande e dá origem ao isopor. O isopor é leve, moldável e um excelente isolante.
Cloreto de Polivinila (PVC): É obtido a partir do cloreto de vinila (CH2=CH-Cl). O PVC é duro e tem boa resistência térmica e elétrica. Com ele são fabricadas caixas, telhas etc. Com plastificantes, o PVC torna-se mais mole, prestando-se então para a fabricação de tubos flexíveis, luvas, sapatos, "couro-plástico" (usado no revestimento de estofados, automóvel etc), fitas de vedação etc.
Acetato de Polivinila (PVA): É obtido a partir do acetato de vinila. É muito usado na produção de tintas à base de água (tintas vinílicas), de adesivos e de gomas de mascar.
Politetrafluoretileno (Teflon): o teflon foi feito em 1938 pela DuPont. É criado pela polimerização das moléculas de tetrafluoroetileno (CF2=CF2). O polímero é estável, resistente a altas temperaturas e a várias substâncias químicas e possui uma superfície quase sem atrito. É o plástico que melhor resiste ao calor e à corrosão por agentes químicos; por isso, apesar de ser caro, ele é muito utilizado em encanamentos, válvulas, registros, panelas domésticas, próteses, isolamentos elétricos, antenas parabólicas, revestimentos para equipamentos químicos, fita de vedação de encanamento, utensílios para a cozinha, canos, revestimentos à prova d'água, filmes e mancais etc. A pressão necessária para produzir o teflon é de cerca de 50 000 atmosferas.
Polimetacrilato: É obtido a partir do metacrilato de metila (metil-acrilato de metila). Este plástico é muito resistente e possui ótimas qualidades óticas, e por isso é muito usado como "vidro plástico", conhecido como plexiglas ou lucite. É muito empregado na fabricação de lentes para óculos infantis, frente às telas dos televisores, em pára-brisas de aviões, nos "vidros-bolhas" de automóveis etc. Normalmente o plexiglas é transparente, mas pode ser colorido pela adição de outras substâncias.
Poliacrilonitrila: É obtido a partir da nitrila do ácido acrílico (acrilonitrila). É usado essencialmente como fibra têxtil - sua fiação com algodão, lã ou seda produz vários tecidos conhecidos comercialmente como orlon, acrilan e dralon, respectivamente, muito empregados especialmente para roupas de inverno.
Polibutadieno ou Buna: É obtido a partir do 1,3-butadieno (eritreno), por adições 1,4. Este polímero constitui uma borracha sintética não totalmente satisfatória, e por esse motivo o 1,3-butadieno costuma ser copolimerizado com outras substâncias, como veremos mais adiante.
Poliisopreno: É obtido a partir do metil-butadieno-1,3 (isopreno). Este polímero possui a mesma fórmula da borracha natural (látex) e é muito empregado na fabricação de carcaças de pneus.  
Policloropreno ou Neopreno: É obtido a partir do 2-cloro-butadieno-1,3 (cloropreno). O neopreno é uma borracha sintética de ótima qualidade: resiste muito bem a tensões mecânicas, aos agentes atmosféricos e aos solventes orgânicos. É também empregado na fabricação de juntas, tubos flexíveis e no revestimento de materiais elétricos.
Copolímeros de adição
Buna-S, Borracha GRS ou Borracha SBR: É obtido a partir do estireno e do 1,3-butadieno, tendo o sódio metálico como catalisador. Essa borracha é muito resistente ao atrito, e por isso é muito usada nas "bandas de rodagem" dos pneus.
Buna-N ou Perbunam: É obtido a partir da acrilonitrila e do 1,3-butadieno. É uma borracha muito