Experimento IX Polímeros Produção do Polímero Ureia Formaldeído

Prévia do material em texto

LABORATÓRIO DE QUÍMICA APLICADA 
 
 
 
Polímeros – Produção do Polímero Ureia-Formaldeído 
 
D. D. A. RIBEIRO
1
, E. S. SOARES
1
, T. D. B. ALVES
1
, V. P. MEDEIROS
1
 e W. R. CARDOSO
1
 
 
1
 Universidade Federal Rural do Semi-Árido, Bacharelado em Ciência e Tecnologia, Departamento de 
Agrotecnologia e Ciências Sociais. 
 
 
RESUMO – Este artigo tem como objetivo observar a produção do polímero ureia-
formaldeído, um polímero tridimensional adquirido a partir da ureia e do formaldeído. 
Quando puro é transparente, e por isso muito usado como vidro plástico, devido ser 
termorrígido, pode ser posto a moldura durante a síntese, diferente dos polímeros 
termoplásticos, que, por não possuírem ligações cruzadas, podem ser derretidos e 
remodelados várias vezes, acaba se tornando opaco e rachando com o tempo, muito 
utilizado na fabricação de objetos translúcidos onde esse polímero é também usado em 
vernizes e resinas, na absorção de papéis e também usadas na fabricação da fórmica. A 
resina foi produzida utilizando um meio básico para retardar a catalisação, e em 
seguida um meio ácido para polimerizar e liberar água. 
 
 Palavras chaves: produção de polímero, ureia, formol, resina ureia-formaldeído. 
 
1. INTRODUÇÃO 
Ao longo das últimas décadas, temos 
observado uma crescente substituição de 
produtos naturais, como madeira, alumínio, 
cerâmica e algodão, por produtos poliméricos 
sintéticos, como PVC, náilon, poliéster e 
polímeros condutores. Os polímeros são 
compostos com moléculas grandes formadas 
pela repetição de unidades chamadas 
monômeros, com alta massa molecular, que 
podem ser naturais ou sintéticos. 
Os polímeros naturais são os materiais 
poliméricos encontrados na natureza, que não 
são sintetizados em indústrias. O corpo 
humano é composto de diversos polímeros 
naturais, como por exemplo, as proteínas e 
polissacarídeos. 
Os polímeros sintéticos são os materiais 
poliméricos obtidos por reações de 
sintetização, em indústrias de polimerização, 
através de matérias primas diversas, 
provenientes de fontes renováveis ou não 
renováveis. O tamanho das macromoléculas 
e sua composição podem ser controlados 
para obter uma infinidade de compostos 
poliméricos e atender às propriedades 
desejadas. 
Os polímeros sintéticos apresentam algumas 
vantagens como a capacidade de serem 
moldados e a possibilidade de se reunir, em 
um único material, várias características, tais 
 
 
 
 
 
 
LABORATÓRIO DE QUÍMICA APLICADA 
 
 
como: leveza, resistência mecânica, 
transparência, condutividade ou isolamento 
elétrico, isolamento térmico, flexibilidade, 
dentre outras. 
Hoje em dia a importância dos polímeros se 
deve as variedades dos objetos que são 
derivados dele, como por exemplo, isolante 
em instalações elétricas, sacolas plásticas, 
canos para água, para-choques de 
automóveis, panelas antiaderentes etc. 
A resina ureia-formaldeído é feita através do 
processo de polimerização. O polímero ureia-
formaldeído, classificado como polímero de 
condensação, é um polímero tridimensional 
obtido a partir de ureia e do formaldeído. Foi 
sintetizada pela primeira vez em 1929 e 
pertence ao grupo dos polímeros 
termorrígidos. 
Estes polímeros apresentam as seguintes 
características: com relação à estrutura são 
amorfos e possuem ligações cruzadas; às 
propriedades físicas, não amolecem quando 
aquecidos, são quebradiços, quando 
aquecidos, tornam-se infusíveis e insolúveis. 
 Desta forma, por ser termorrígido, o 
polímero ureia-formaldeído só pode ser 
moldado durante a síntese, diferente dos 
polímeros termoplásticos, que, por não 
possuírem ligações cruzadas, podem ser 
fundidos e remodelados várias vezes. 
Ele pode ser usado, por exemplo: como vidro 
plástico; na fabricação de objetos 
translúcidos; em vernizes e resinas e na 
fabricação de fórmica. Usam-se também 
essas resinas na fabricação de tampas na 
indústria de cosméticos por causa da 
variedade de cores em que se apresentam seu 
grau de resistência nos solventes, as graxas e 
óleos devido a sua dureza. 
2. MATERIAIS E MÉTODOS 
2.1. MATERIAIS 
Os materiais utilizados para o experimento 
foram: um béquer; uma balança de precisão 
para pesagem da ureia; bastão de vidro, para 
homogeneizar as soluções; banho-maria 
usado no aquecimento do sistema; banho de 
gelo para resfriamento do sistema; e um copo 
descartável de café, utilizado como molde 
para mistura. 
Os reagentes utilizados no experimento 
foram: ureia; formaldeído utilizado para 
endurecimento da mistura; hidróxido de 
sódio (NaOH com 7% de concentração); 
ácido sulfúrico concentrado; e o indicado de 
ph fenolftaleína. 
2.2. MÉTODOS 
Inicialmente, dentro do béquer, pesou-se 10 
gramas de ureia em uma balança de precisão, 
depois foram adicionados à ureia 16 mL de 
formaldeído, em seguida, a mesma foi levada 
ao banho-maria para que houvesse a total 
dissolução da ureia, a mistura foi deixada sob 
aquecimento por cinco minutos, sempre 
submetida a total agitação com o auxilio do 
bastão de vidro. 
Depois de cronometrado os cinco minutos, a 
mistura foi levada ao banho de gelo, para ser 
resfriada, sempre a agitando, deixada assim 
por um tempo de dez minutos. 
Com a solução resfriada foram acrescentadas 
7 mL de hidróxido de sódio (NaOH com 7% 
de concentração), e algumas gotas do 
indicado fenolftaleína, essa mistura foi 
levada novamente ao banho-maria e 
submetida a constante agitação, enquanto a 
agitação era realizada foram-se adicionando, 
 
 
 
 
 
 
LABORATÓRIO DE QUÍMICA APLICADA 
 
 
aos poucos, gotas de ácido sulfúrico, até a 
obtenção de uma consistência pastosa, a 
mistura adquirida final foi adicionada ao 
molde, e os resultados anotados. 
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES 
Inicialmente, dentro do béquer, pesou-se 10 
gramas de ureia em uma balança de precisão 
(Figura 01), depois foram adicionados à ureia 
16 mL de formaldeído (Figura 02), em 
seguida, a mesma foi levada ao banho-maria 
para que houvesse a total dissolução da ureia 
(Figura 03), a mistura foi deixada sobe 
aquecimento por cinco minutos, sempre 
submetida a total agitação com o auxilio do 
bastão de vidro. 
 
Figura 01. 10 gramas de ureia. 
 
Figura 02. 16 mL de formaldeído adicionados à 
ureia. 
 
Figura 03. Mistura levada a banho-maria. 
Em seguida, a mistura foi levada ao banho de 
gelo, para ser resfriada (Figura 04). 
 
Figura 04. Mistura resfriada em banho de gelo. 
Com a solução resfriada foram acrescentadas 
7 mL de hidróxido de sódio (NaOH com 7% 
de concentração), e algumas gotas do 
indicado fenolftaleína (Figura 05). 
 
Figura 05. Acrescentadas 7 mL de hidróxido de 
sódio, e algumas gotas do indicador fenolftaleína a 
solução resfriada. 
Essa mistura foi levada novamente ao banho-
 
 
 
 
 
 
LABORATÓRIO DE QUÍMICA APLICADA 
 
 
maria e submetida a constante agitação, 
enquanto a agitação era realizada foram-se 
adicionando, aos poucos, gotas de ácido 
sulfúrico (Figura 06), até a obtenção de uma 
consistência pastosa (Figura 07), a mistura 
adquirida final foi adicionada ao molde 
(Figura 08). 
 
Figura 06. Mistura levada novamente ao banho-
maria e submetida a constante agitação, enquanto 
adicionava-se gotas de ácido sulfúrico. 
 
Figura 07. Obtenção de uma mistura com 
consistência pastosa. 
 
Figura 08. Mistura final no molde. 
A resina ureia-formaldeído e formada a partir 
da união de dois monômeros diferentes, ureia 
e formol. É um polímerotridimensional, que 
quando puro é transparente. 
Inicialmente, ao levar a mistura de ureia e 
formaldeído ao banho-maria, a ureia é 
dissolvida, recebendo calor e formando uma 
solução endotérmica. Com a adição do 
hidróxido de sódio, para evitar a 
polimerização, forma-se um composto 
intermediário, quebrando-se as ligações e 
deixando uma valência livre fazendo com 
que não sobre reagente e por consequência se 
obter um baixo rendimento; a ureia libera 
calor, formando uma solução exotérmica. 
Essa primeira etapa da reação é chamada de 
hidroximetilação, e refere-se à adição de até 
três moléculas do formaldeído bifuncional a 
uma molécula de ureia produzindo assim 
hidroximetilureias. 
Com a adição da fenolftaleína, pode-se 
identificar o pH da solução, nesta etapa, o pH 
da mistura reacional é ajustado para ácido, 
devido a adição do ácido sulfúrico, é onde a 
polimerização é catalisada. A reação 
continua a uma temperatura alta. Aqui, vão-
se formar ligações de metileno e metileno-
éter entre as unidades de ureia, resultando em 
moléculas poliméricas de resina ureia-
formaldeído e na libertação de algum 
formaldeído e de água. 
A reação de polimerização é de condensação, 
onde houve a perda de moléculas de água 
eliminadas no fator de aquecimento. O 
mecanismo dessa reação consiste em um 
ataque nucleofílico da ureia sobre o 
eletrófilo, formaldeído. 
Na etapa seguinte temos o endurecimento 
incolor do produto obtido, que consiste na 
reação de condensação até formar uma rede 
de cadeias cruzadas, formando as estruturas 
tridimensionais (Figura 09). 
 
 
 
 
 
 
LABORATÓRIO DE QUÍMICA APLICADA 
 
 
 
Figura 08. Polímero endurecido. 
4. CONCLUSÃO 
Em suma, as resinas de ureia-formaldeído 
são formadas a partir da união de dois ou 
mais monômeros diferentes (ureia + formol). 
Para que essas resinas possam ser preparadas 
e manuseadas sem que ocorra polimerização 
é necessária que seu pH seja mantida em seu 
valor relativamente elevado. No entanto, ao 
adicionar um ácido, assim diminuindo o pH 
da solução, a polimerização é catalisada. Este 
processo é realizado em três etapas. O 
produto final apresentou uma coloração 
branca opaca de aparência viscosa, que 
quando resfriado tornou-se semelhante a um 
gesso. 
5. REFERÊNCIAS 
ATKINS, P.W. e BERAN, J. A., General 
Chemistry; Scientific American Books, New 
York, 1992. 
MAHAN, B. M. e MYERS, R. J.; Química 
Um Curso Universitário, Ed. Edgard Blucha, 
São Paulo, 4ª Edição, 1993. 
POSTMA, J. M.; ROBERTS, J. L. J.; 
HOLLENBERG, J. L. Química no 
Laboratório, 5a Edição, Editora Manole, p. 
451-454, 2009 
VALDEREZ, MARIA. Apostila de Química 
Aplicada a Engenharia. Versão 2012. 
ESTRELA, C. Hipoclorito de sódio. In: 
Ciência Endodôntica. São Paulo: Artes 
Médicas, p.415-455 2004. 
ANEXO 
PÓS-LABORATÓRIO 
1. A solução de hidróxido de sódio tem 
a finalidade de fazer um contra 
balanço do nível de pH da ureia, já 
que a ureia é naturalmente ácida, 
fazendo a adição do hidróxido de 
sódio, uma base, forma-se uma 
solução menos ácida. 
 
2. 
 
3 CH4N2O + 2 CH2O à 
C5H8O3N6 + 4 H2O 
 
3. A resina ureia-formaldeído pertence à 
categoria dos polímeros 
termorrígidos. 
 
4. Para dar início a todo o processo de 
reação do polímero, catalisando a 
polimerização. 
 
5. O polímero ureia-formaldeído são 
amorfos e possuem ligações cruzadas; 
não amolecem quando aquecidos; são 
quebradiços; quando aquecidos, 
tornam-se infusíveis e insolúveis. 
 
 
 
 
 
 
LABORATÓRIO DE QUÍMICA APLICADA 
 
 
 
 
6. Ele pode ser usado como vidro 
plástico; na fabricação de objetos 
translúcidos; em vernizes e resinas e 
na fabricação de fórmica; na 
fabricação de tampas na indústria de 
cosméticos por causa da variedade de 
cores em que se apresentam seu grau 
de resistência nos solventes, as graxas 
e óleos devido a sua dureza.