Estudo dos Polimeros

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1 INTRODUÇÃO
Os Polímeros foram descobertos na década de oitenta. Só foram usados de fato sob a necessidade de materiais para a Segunda Guerra Mundial. Estes, podem ser naturais, como a proteína e amido, isto é, formados pela polimerização de aminoácidos e glicose, respectivamente. 
Os naturais como os orgânicos, são de extrema importância para nós, lembrando que não só podem ser encontrados no organismo humano, mas também, a celulose é um polímero natural. Contudo, em vista a população crescendo exponencialmente, a necessidade por novas alternativas, surgiu os polímeros sintéticos. 
Estes, são produzidos em laboratório, tem baixo custo e um custo-benefício melhor, como propriedades que podem ser manuseadas para preencher o que precisas. A título de exemplo, temos o baquilete já foi usado para fabricação de moedas, substitui a borracha devido a demanda para segurar as armas na segunda guerra mundial. (CALLISTER JR., William D. Ciência e engenharia de matérias: uma introdução. Rio de Janeiro: LTC, 2002)
2 CONCEITO DE POLÍMEROS
Monômeros apresentam geralmente moléculas simples (Figura 1) em sua estrutura. Os polímeros, são constituídos de moléculas complexas e com maior massa molecular. Por este fato, também são chamadas de macromoléculas. Os monômeros tem sua origem nos derivados do petróleo, amido, aminoácidos, moléculas simples. Os polímeros, por sua vez, pode originar de dois tipos: polímeros naturais e polímeros sintéticos. (CALLISTER JR., William D. Ciência e engenharia de matérias: uma introdução. Rio de Janeiro: LTC, 2002.)
Figura 1 - Estrutura geral de um aminoácido (molécula simples)
Os polímeros naturais, originam-se reações em cadeia por monômeros naturais, chamamos essa reação de polimerização. Por exemplo, a reação em cadeia do monômeros de aminoácidos, ver figura 2, a seguir, resulta no polímero natural de proteína. Polímeros Sintéticos, são obtidos em laboratório, invés de ser naturalmente originado, é feito quimicamente. As cadeias que são formadas pelo mesmo mero, são chamadas de homopolímeros, e as cadeias que são formadas por 2 meros diferentes, são chamadas de copolímeros. (CALLISTER JR., William D. Ciência e engenharia de matérias: uma introdução. Rio de Janeiro: LTC, 2002.)
Figura 2 – Estrutura de genérica de uma proteína
Divididos em dois tipos, os polímeros sintéticos, podem ser fabricados através de:
Polimerização por adição
Consiste na soma de cadeias, através de ruptura da ligação dupla do carbono, assim, fazendo uma ligação simples com outro monômero, se tornando um mero. É uma reação simples, basicamente, onde há a adição de monômeros, resultando em uma macromolécula(polímero). Este tipo de polimerização, segundo a figura 3, não há subproduto, como a molécula de água. (VLACK, Lawrence H Van. Princípios de ciências dos matérias. São Paulo: Edgard Blucher, 1970)
Figura 3 - Polimerização por adição
Polimerização por condensação
Este difere da polimerização por adição, seguindo que ao adicionar monômeros entre si, gera um subproduto. Isto é, a reação por condensação, conforme mostra a figura 4, ocorre ao se fazer a ruptura de ligação, o que acaba gerando subprodutos, que geralmente é a água. (VLACK, Lawrence H Van. Princípios de ciências dos matérias. São Paulo: Edgard Blucher, 1970)
Figura 4 – Polimerização por condensação
3 POLÍMEROS TERMOFIXOS
No seu estado inicial, são originalmente moldáveis. Porém, para serem denominados termofixos, passam por três estágios sucessivos: amolecem, corroem e por último, endurecem. Devido a este tratamento, eles se tornam não-moldáveis.
Alguns produzidos em massa, sua utilidade no cotidiano é imensa. Pelo fato de serem feitas em laboratório, ou seja, selecionando características a bel-prazer, e de forma mais barata que outros, como os naturais e substituindo metal e madeira. O termo termofixo abrange os polímeros oriundo de reações com um álcool, poli-hidroxilado com ácido polibásico. São conhecidas pelo nome de Alquídicos, conforme visualizado na figura 5, a seguir. (SILVA, Moema Ribas. Matérias de construção. São Paulo: PINI, 1985)
Figura 5 - Reação de ácido insaturado reagindo duas quantidades de glicol
De outro lado, podemos citar alguns polímeros alquídicos, são eles:
Poliéster Insaturado:
É uma resina reforçada com fibra de vidro, utilizada em mais diversos ramos devido as suas propriedades. Suas aplicações vão de telhas, domos, banheiras, pias á revestimento de mísseis, armamento, blindagem, etc. Devido ao custo-benefício, baixa dilatação térmica, não conduz corrente elétrica... É amplamente utilizado. Obtido através de uma reação de Glicol e um ácido. São divididos em tipos de resina:
Resina Ortoftálica: Resina de menor custo e de aplicação geral;
Resina Isoftálica: Suas propriedades são melhores que a Ortoftálica, pois possui maior resistência mecânica e térmica;
Resina Tereftálica: Maior resistência mecânica, química e térmica;
Resina Vinil éster: Indicado para resistência química;
Resina bisfenólica: Indicado para aplicações que exigem resistência química e térmica;
Epóxi
Utilizados em larga escala em circuitos elétricos, devido a sua resistência elétrica, química e ao calor. Aplicados como revestimento também, em pisos, geradores eólicos. Na figura 6, a seguir, podemos visualizar o produto da reação entre epicloridrina e bisfenol-a.
Figura 6 - Reação entre epicloridrina e bisfenol-a
Poliuretano reticulado
Produto da reação de isocianatos e pólios, ver figura 7, é usado como isolante em cabos de alta tensão elétrica, sistemas de tubulação (alternativa ao PVC), plataformas de petróleo, etc.
Figura 7 – Reação de di-isocianatos com poliol
4 MICRO ESTRUTURA
Para falarmos sobre a estrutura do polímero termofixo, teremos de, primeiramente, falar sobre as estruturas dos polímeros. Sendo estas, os polímeros lineares, ramificados, ligações cruzadas e os de rede. (CALLISTER JR., William D. Ciência e engenharia de matérias: uma introdução. Rio de Janeiro: LTC, 2002)
Polímeros Lineares
Sua estrutura é simples, os meros são ligados entre si por ligações covalentes. Para melhor entendimento, pode pensar como se fosse um espaquete, ver figura 8, a seguir. (CALLISTER JR., William D. Ciência e engenharia de matérias: uma introdução. Rio de Janeiro: LTC, 2002)
Figura 8 - Representação de um Polímero Linear
Lembrando, polímeros lineares podem ter ramificações, contanto que essas ramificações não se liguem com outros meros, podendo ser classificados como polímeros ramificados.
A estrutura molecular dos polímeros termoplásticos é baseada nos polímeros lineares, pelo feito de, poderem ser aquecidos e resfriados várias vezes e suas propriedades não mudarem. (CALLISTER JR., William D. Ciência e engenharia de matérias: uma introdução. Rio de Janeiro: LTC, 2002)
Polímeros Ramificados
As ramificações da cadeia principal de um mero se ligam com a cadeia principal de outro, ver figura 9, ou até, monômeros diferentes. Essas ligações laterais são resultado de reações ocorridas no meio, levando a ligação dessas cadeias. (CALLISTER JR., William D. Ciência e engenharia de matérias: uma introdução. Rio de Janeiro: LTC, 2002)
Figura 9 - Representação de um polímero ramificado
Polímeros com Ligações Cruzadas
Neste tipo, cadeias lineares se unem transversalmente com outras cadeias e entre si, conforme demonstra, a figura 10. Pela união das cadeias adjacentes, fica o difícil manuseio das cadeias, provocando diferenças na propriedade mecânica. (CALLISTER JR., William D. Ciência e engenharia de matérias: uma introdução. Rio de Janeiro: LTC, 2002)
Figura 10 - Representação de um polímero com ligações entrecruzadasPolímeros de Rede
Formadas a partir de monômeros trifuncionais, tendo 3 ligações covalentes. Assim, dando resultado a uma rede, ou estrutura tridimensional, conforme disposto na figura 11, a seguir. E também, um polímero com ligações cruzadas pode ser classificado como polímero de rede.
Figura 11 – Representação de um polímero reticulado
Os polímeros termofixos, tem sua estrutura em rede, ou tridimensional. Porém, vale ressaltar, que um polímero pode não se classificar em apenas um tipo de estrutura, podendo um polímero linear tem um número limitado de ramificações, ligações cruzadas e de rede bidimensional.
5 PROPRIEDADES
Não são matérias recicláveis, pois são não modeláveis. Isto é, os polímeros termofixos são formadas a partir de aquecimento, isso ajuda a fortificar as ligações cruzadas entre cadeia, deixando mais rígido do que antes. Contudo, uma vez submetidos ao aquecimento, não retornaram a forma de antes mesmo aplicado o aquecimento subsequente. Caso feito o aquecimento, ocorrera a degradação do polímero. As propriedades dos polímeros variam sob vários efeitos, como temperatura, estrutura de cadeia, fadiga, entre outros.
Por exemplo, o polifenol, polímero resultando da reação de feno e formaldeído, tem alta resistência ao calor como também elétrica, é quimicamente estável e possui uma alta rigidez. Polifenol, também conhecido como baquilete, é usado como revestimento nos cabos de panelas, empregado em tintas, vernizes. (CALLISTER JR., William D. Ciência e engenharia de matérias: uma introdução. Rio de Janeiro: LTC, 2002; VLACK, Lawrence H Van. Princípios de ciências dos matérias. São Paulo: Edgard Blucher, 1970)
6 CONCLUSÕES FINAIS
Os polímeros são de certo modo, um meio vasto e fácies de serem fabricados. Estes, podendo ser manipulados e criados com propriedades requeridas, são amplamente utilizados. Já fazem trinta e seis anos de sua descoberta, e continuam sendo utilizados e adquirindo novas formas de uso.
REFERÊNCIAS
CALLISTER JR., William D. Ciência e engenharia de matérias: uma introdução. Rio de Janeiro: LTC, 2002.
MORASSI, Odair José. Polímeros termoplásticos, termofixos e elastômeros. Disponível em: <http://www.crq4.org.br/sms/files/file/apostila_pol%C3%ADmeros_0910082013_site.pdf>. Acesso em: 24 set. 2016.
PÉREZ, Servando Flores. Polímeros. Disponível em: <http://classroom.orange.com/pt/polimeros_9.html>. Acesso em: 24 set. 2016.
RODA, Daniel Tiez. Diferença entre polímeros termofixos e termoplásticos. Disponível em: < http://www.tudosobreplasticos.com/materiais/termo.asp#>. Acesso em: 24 set. 2016.
SILVA, Marcelo. Polímeros. Modulo I - Introdução. Disponível em: <http://slideplayer.com.br/slide/5631421/>. Acesso em: 24 set. 2016.
SILVA, Moema Ribas. Matérias de construção. São Paulo: PINI, 1985.
SMITH, William F.; HASHEMI, Javad. Fundamentos da engenharia e ciência dos matérias. São Paulo: Mcgrwa Hill, 2012.
TECNOLOGÍA de los Plásticos. Disponível em: <http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com.br/2012/01/polietileno-reticulado-pex.html>. Acesso em: 24 set. 2016.
VLACK, Lawrence H Van. Princípios de ciências dos matérias. São Paulo: Edgard Blucher, 1970.