O que são polímeros (1)

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O que são polímeros?
Polímeros vem do grego poli, que significa “muitas”, e meros, que é “partes”, isso porque as macromoléculas desses compostos originam-se através da ligação de várias unidades de moléculas pequenas, denominadas de monômeros.
Por exemplo, o polímero sintético polietileno vem da ligação de várias moléculas de etileno (monômero), como mostrado abaixo:
n = número de moléculas, e pode variar de 2000 a 5000
Ex.: polímero sintético
OS polímeros são baseados em átomos de C, H, N, O, F, mas podem ter outros elementos não metálicos.
A ligação covalente entre os elementos é realizada de acordo com a diferença de eletronegatividade. Geralmente, ocorre entre um não-metal e não-metal, hidrogênio e não-metal e hidrogênio com hidrogênio. 
Ela é caracterizada pelo compartilhamento de elétrons entre os átomos. 
As ligações duplas e triplas, entre dois átomos de Carbono envolvem o compartilhamento de 2 e 3 pares de elétrons, respectivamente.
Etileno C2H4 → Carbono com ligação dupla e cada átomo de C ainda tem ligação simples dois átomos de H.
Acetileno C2H2 → ligação tripla.
Por que os polímeros são tão explorados na Construção Civil?
Por suas características diferenciadas:
baixa densidade;
alta resistência elétrica;
baixa condutividade térmica;
ductibilidade;
elevada resistência à corrosão;
baixa resistência ao calor.
Os primeiros polímeros foram provenientes da natureza.
 Alguns exemplos de macromoléculas, que são usadas pelo homem, há milênios, estão presentes:
no algodão;
na lã;
na seda; nos cascos e chifres de animais;
no marfim das presas dos elefantes
Os polímeros podem ser divididos em dois grandes grupos: naturais e sintéticos
Polímeros Naturais
Madeira
Couro
Algodão
Borracha
Lã
Asfalto
Polímeros Sintéticos
Resina Epoxídica
Poliésteres
Poli(Metacrilato de metila)
Poliuretano
Poliestireno
Poli(cloreto de vinila)
Polietileno, Polipropileno
Borracha (látex – poli-isopreno formado por monômeros do isopreno - seringueira);
Polissacarídeos (celulose - no algodão; amido - nos vegetais e na forma de grãos das sementes; e de raízes de várias plantas, como: batata, trigo, arroz, milho e mandioca);
Glicogênio (em quase todas as células dos mamíferos)
Proteínas como a queratina presente nos cabelos; a caseína do leite; e a Fibroína, presente no fio de seda da teia das aranhas.
Polímeros Naturais
Polímeros artificiais ou sintéticos
O primeiro polímero sintético de interesse comercial foi o nitrato de celulose, conhecido como celuloide. 
Exemplos: polietileno, PVC (policloreto de vinila), PTFE (politetrafluoretileno - teflon), PS (poliestireno), PP (polipropileno), PAN (poliacrilonitrila ou orlon), PVA (poliacetato de vinila), PMMA (polimetilmetacrilato ou plexiglass) e as borrachas sintéticas.
Polietileno
PVC (policloreto de vinila)
PTFE (politetrafluoretileno - teflon)
PS (poliestireno)
PP (polipropileno)
PAN (poliacrilonitrila ou orlon)
PVA (poliacetato de vinila)
PMMA (polimetilmetacrilato)
Borrachas sintéticas.
Exemplos de Polímeros artificiais ou sintéticos
Teflon
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CLASSIFICAÇÃO DOS POLÍMEROS
Os polímeros classificam-se sob vários aspectos:
• Origem (natural ou sintético);
• Reação de preparação (poliadição, policondensação);
• Estrutura química (linear, ramificado, reticulada);
• Características de fusibilidade (termoplástico, termofixo);
• Heterogeneidade da cadeia (homopolímero e copolímero);
• Comportamento mecânico (plásticos, elastômeros e fibras).
Grupos principais:
Termoplásticos: amolecem quando aquecidos, sendo então moldados e posteriormente resfriados, sem perder suas propriedades neste processo, podendo ser novamente aquecidos e moldados, ou seja, são recicláveis.
Os mais conhecidos são o polietileno, o orlon (acrilonitrila), o náilon, o politubeno, o PVC (policloreto de polivinila), o PVA (acetato de polivinila), o acetato de vinila, o propileno isostático e os acrílicos.
Termorrígidos ou termofixos: são completamente amorfos, isto é, não apresentam estrutura cristalina. O processo de moldagem resulta da reação química irreversível entre as moléculas do material, tornando-o duro e quebradiço, não podendo ser moldado outra vez.
Os mais conhecidos são a baquelite (fenol formaldéido), a ureia formaldéido, o dracon (poliéster), a resina alquídica, a resina epóxi e as melaninas.
Exemplo: alguns cabos de panelas é feito de baquelite, esse material quando aquecido acidentalmente no fogão, não amolece, decompõe-se e exala um característico cheiro de queimado.
Elastômeros (borrachas): São, também, materiais conformáveis plasticamente, que se alongam elasticamente de maneira acentuada até a temperatura de decomposição e mantém estas características em baixas temperaturas.
Também são estruturalmente similares aos termoplásticos, isto é, são parcialmente cristalinos.
Também conhecido como borracha sintética.
Os mais utilizados são o neoprene (policloropreno), o butyl (isobutileno-isopreno), o teflon, e o viton (politetrafluoretileno), o tiokol (polissulfeto), os silicones (polisiloxano) e o hypalon (polietileno clorossulfanado).
Butyl
Silicone
Hypalon
A borracha natural é um polímero do isopreno, que quando aquecida com enxofre, processo denominado de vulcanização, tem suas cadeias (de isopreno) interligadas por pontes (de enxofre), permitindo que o material seja esticado e retorne à posição original sem rompimento, aumentando também a resistência ao corte e ao desgaste.
Como são obtidos?
→ Sintéticos são oriundos do petróleo;
→ Os biotecnológicos, produzidos por microrganismos (o mais conhecido do Brasil é o polihidroxibutirato ou PHB);
→ Os polímeros naturais são obtidos a partir, principalmente, de cultivos agrícolas. 
PHB
Sintético
Biotecnológicos -
Polímeros agrícolas
A construção civil é o segundo maior consumidor de polímeros,
Principalmente:
Termorrígidos ou Termofixos
Não pode ser remoldado após a fabricação
Cadeias reticuladas
Deforma menos
Boas propriedades estruturais
Termoplásticos
Pode ser remoldado após
fabricação
Amolece sob (re)aquecimento
Deformação substancial
Evolução tecnológica
Há diversas pesquisas buscando melhorar as qualidades físico-mecânicas dos plásticos, procurando torná-los materiais ainda mais competitivos, tanto em preço quanto em qualidade.
Estas melhorias focam em quatro características:
Ponto de fusão: atualmente entre 100 e 300°C e busca-se atingir 800°C.
Módulo de rigidez: tenta-se igualar ao do cobre.
Alongamento de ruptura: busca-se um alongamento de no máximo 10%.
Resistência à dissolução: maior resistência química.
Avanço
Muitos plásticos já apresentam condições que satisfazem uma ou duas características apontadas; no entanto, é difícil obter as quatro características simultaneamente.
Outro aspecto importante é que muitas das aplicações dos plásticos são feitas a partir de teorias utilizadas para outros materiais, por isso deve-se buscar um desenvolvimento de recursos mais apropriadas no desenho industrial para a utilização dos plásticos de forma mais adequada.
A polimerização pode ser feita por adição ou condensação.
Polímeros de adição são produzidos por reações nas quais os monômeros adicionados um ao outro dão origem a um polímero cuja massa molecular é a soma das unidades monômeras que lhe deram origem. A característica comum dos monômeros é que sempre possuem ligação dupla entre carbonos.
Quando as ligações duplas intermoleculares são rompidas e surgem ligações entre os monômeros, está feito o polímero.
Polímeros de condensação: são obtidos pela reação de dois (ou mais) monômeros, com a eliminação de uma molécula mais simples (H2O, NH3 etc.). Sua formação deve iniciar contendo dois (ou mais) grupos funcionais. Usualmente estão envolvidos dois monômeros diferentes (copolímeros). 
Termoplástico ou Termorrígido
Coeficiente térmico maior do que o concreto
Boa resistência química
Fácil de usar, baratoboa resistência, boa ductibilidade
Maior expansão e encolhimento que o concreto
POLIÉSTERES
POLIÉSTERES
Grupo funcional éster na sua cadeia principal
Poli(tereftalatode etileno) (PET), Policarbonato e Polibutirato.
Termoplástico
Acrílicos (polimetacrilato de metilo): Excelente transmissão da luz, resistência à degradação ambiental, propriedades mecânicas regulares.
Aplicações: Lentes, janelas de avião, material para desenho, letreiros exteriores, isolamento acústico.
Fluorocarbono (PTFE ou TFE): quimicamente inertes à maioria dos ambientes, excelentes propriedades elétricas, baixo coeficiente de fricção, podem ser utilizados até 260°C, nula ou desprezível fluência a temperatura ambiente.
Aplicações: Isolamentos anticorrosivos, tubulações e válvulas quimicamente resistentes, recobrimentos antiaderentes, componentes elétricos expostos a altas temperaturas.
Nylon: boa resistência mecânica e à abrasão, boa tenacidade, baixo coeficiente de fricção, absorventes de água e outros líquidos.
Aplicações: Engrenagens, recobrimentos de alambrados e cabos.
Vinil: materiais para aplicações gerais e econômicas, ordinariamente rígidos, embora com plastificantes voltem a ser flexíveis e susceptíveis à distorção térmica.
Aplicações: Recobrimentos de solos, tubulações, recobrimentos isolantes de fios elétricos.
Poliéster: Características: Excelente resistência à fadiga, à torção, à umidade, aos ácidos, aos óleos e aos solventes. Aplicações: Cintas magnetofônicas, tecidos.
POLÍMEROS TERMOESTÁVEIS
Poliésteres: excelentes propriedades elétricas e barato, pode-se utilizar tanto a temperatura ambiente como a temperaturas elevadas, pode ser reforçado com fibras.
Aplicações: Cascos, pequenos barcos, ventiladores, peças de automóvel.
Silicones: excelentes propriedades elétricas, quimicamente inertes, porém atacável pelo vapor, extraordinária resistência ao calor, relativamente econômico.
Aplicações: Lâminas e fitas isolantes a elevadas temperaturas.
TERMOFIXO - RESINA EPOXÍDICA
Endurece quando se mistura com um agente catalisador ou "endurecedor"
 Adesivo(colagem de vários materiais)
Tintas de alta resistência
Preenchimento de vazios
Revestimentos duráveis 
PINTURA DE RESINA EPOXI
Coeficiente térmico maior do que o concreto
Comportamento frágil (mais frágil do que o concreto)
Excelente aderência
Alta resistência atração e resistência à compressão
Altamente resistente ao ataque químico e desgaste
Algumas não podem ser usadas em ambientes úmidos
Fortemente alergênico
Odor forte antes da polimerização
TERMOFIXO - RESINA EPOXÍDICA
POLIETILENO
POLIESTIRENO
Boa resistência mecânica térmica e química;
Resina de engenharia
Fácil reciclabilidade.
POLI(TEREFTALATO DE ETILENO) -PET
POLICARBONATO (PC)
Transparente e translúcido como o vidro
Altamente resistente ao impacto
Boa estabilidade dimensional
Boas propriedades elétricas
Resistente à chama
Fácil reciclabilidade.
POLI(METACRILATO DE METILA) -PMMA
Semelhante ao vidro
Propriedades ópticas e mecânicas superiores ao PS
Custo elevado
Difícil reciclabilidade.
Dilatação térmica maior do que o concreto
Baixa viscosidade (<água)
menos denso que o vidro
resistência ao impacto maior que o vidro
não se estilhaça, mas pode quebrar em grandes
pedaços.
menor proteção ao risco que o vidro
não filtra a luz ultravioleta, pode transmitir luz UV 
odor, caro
POLI(METACRILATO DE METILA) - PMMA
POLIESTIRENO – PS
Elevada dureza, rigidez, resistência a tração
Baixo custo
Pequena absorção de umidade
Atóxico, inodoro
Boa estabilidade dimensional
Isolante térmico e acústico
Baixa resistência à tração
Baixo módulo
Baixa resistência ao calor e à chama
Baixa resistência às intempéries
Frágil
POLIESTIRENO EXPANDIDO – EPS
Termoplástico
Flexibilidade, fácil moldabilidade
Poliestireno expandido (EPS) –isopor –
plástico celular e rígido, espuma moldada 
constituída por um aglomerado de grânulos
PS de alto impacto: contém de 5 a 10%
de elastômero (borracha)
Sistema de blocos vazados
Utilização do EPS como “fundação” para estradas
POLI(CLORETO DE VINILA) - PVC
Único material plástico que não é 100% originário do petróleo.
57% de cloro (cloreto de sódio -sal de cozinha)
43% de eteno (derivado do petróleo).
Maior volume de comercialização do mercado
Boa resistência à degradação química
Boa resistência à abrasão
Excelente isolante (elétrico, térmico, acústico)
Estabilidade a longo prazo
Resistente à chama
Resistente às intempéries
Adesão ao vidro
PVC
POLI(DIMETIL SILOXANO) - SILICONE
Boa resistência elétrica
Boa estabilidade térmica
Boa resistência ao ataque químico
POLIAMIDA
Nylon
Boa resistência a tração
Resistência química
Boa moldabilidade
Absorve água (diminuição de propriedades)
POLIETILENO (PE)
Baixo custo
Durável, resistente às intempéries
Resistência química e à umidade
Excelentes propriedades elétricas
Fácil processamento
POLIURETANO
Espumas
Resistente a produtos químicos
Material leve e resistente ao desgaste
Resistência à abrasão
Resistência ao corte e ao rasgo
Resistente ao ozônio e amicroorganismos
Designação de material plástico
Plásticos
De maneira geral, os plásticos são materiais formados por ligações covalentes e que suas propriedades variam com o grau de polimerização.
Polietileno e policloreto de vinila – são pequenas moléculas;
Exemplo: polímeros do gás etileno
APLICAÇÕES GERAIS NA ENGENHARIA
● Tintas, Vernizes, Lacas e Esmaltes
● Impermeabilização
● Adesivos
● Películas
● Isolamento Térmico
● Fios e Fibras Poliméricas
● Aditivos Químicos
● Mastiques ou Selantes: composições pastosas utilizadas para calafetar (vedar) juntas de dilatação, fissuras e furos.
● Materiais para Reabilitação de Estruturas de Concreto: recuperar, reparar e reforçar estruturas de concreto
● Eletrodutos e Materiais Elétricos
● Sistema Construtivo, Tubulações e Conexões Hidrosanitarias
● Espumas
● Cobertura: são telhas onduladas de poliéster, são chapas de poliéster reforçados por fibra de vidro.