Aula 2 3 INTRODUÇÃO A POLÍMEROS

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à ÍINTRODUÇÃO A POLÍMEROS
Prof. Felipe Fortes de Lima
UFRJUFRJ
CLASSIFICAÇÃO DE POLÍMEROS
MMP240 ‐ Introdução à polímeros ‐ Prof. 
Felipe Lima
DIVERSIDADE DOS POLÍMEROSDIVERSIDADE DOS POLÍMEROS
Mét d o A
Polietileno A
Micromolécula Macromolécula
Método 1
Método 2
o 3
Eteno
M é t
o d o
 A
Método B
Polietileno B
M é
t o d
o 3
Método C
Polietileno C
Mesmas 
propriedades
Propriedades 
diferentes
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Mapa mental geralMapa mental geral
Zig zagRotação do átomos
Arranjo dos átomos
Zig-zag
Novelo aleatório
Isotático
Sindiotático
Atático Mecanismo
Cadeia
Etapas
Preparação
Fusibilidade
p
Composição química
Adição
CondensaçãoTermoplástico
Termorrígido
Forma molecular
Variedade de merosClassificação de Polímeros
Linear
Ramificada
Reticulada
Homopolímero
Copolímero
Estatístico/aleatório
Alternado
Em bloco
Graftizado
Origem
Comportamento mecânico
Natural
Sintético
Plástico
Fibra
ElastômeroPoliolefina
Poliéster
Encadeamento dos monômeros
Estrutura química
Cabeça-cauda
Cabeça-cabeça/cauda-cauda
Misto
Poliéster
Poliamida
Etc.
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Origemg
Resinas
NaturalSintético
Resinas
Gomas
Polissacarídeos
Proteínas
Polinucleotídeos
Elastômeros
Termorrígidos
Termoplásticos
Quanto a origem
Polinucleotídeos
BAQUELITEBAQUELITE
Polifenol
Rotação molecular
( f ã )(conformação)
Novelo aleatórioZig-Zag
Quanto a rotação dos átomos
Forma molecularForma molecular
Linear
Ramificada
Quanto a forma molecular
Reticulada
Polímeros ramificados são aqueles que possuem 
cadeias laterais com átomos que não pertencem ao 
monômero que formou a cadeia principalmonômero que formou a cadeia principal
Encadeamento dos monômerosEncadeamento dos monômeros
Cabeça-caudaCabeça-cabeça/cauda-cauda
Quanto ao encadeamento dos monômeros
Misto
Encadeamento dos monômerosEncadeamento dos monômeros
CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3
CH3 CH3 CH3 CH3
CH3 CH3 CH3
CH3 CH3
CH3 CH3 CH3 CH3
CH3
CH3 CH3 CH3
CH3
CH3 CH3 CH3 CH3 CH3
CH3
Configuração dos átomos
( j d á )(arranjo dos átomos)
Isotático
Sindiotático
Q t j d át
Atático
Quanto ao arranjo dos átomos
Só pode ser alterado pela quebra das ligações químicas
Configuração dos átomosConfiguração dos átomos
ISOTÁTICOISOTÁTICO
Os átomos assimétricos têm a mesma configuração
Configuração dos átomosConfiguração dos átomos
SINDIOTÁTICOSINDIOTÁTICO
Os átomos assimétricos têm a configuração alternada
Configuração dos átomosConfiguração dos átomos
ATÁTICOATÁTICO
Não há regularidade na configuração dos átomos
FORMAS DE REPRESENTARFORMAS DE REPRESENTAR
PEREIRA et al Eclet Quím São Paulo 2011PEREIRA et al. Eclet. Quím., São Paulo, 2011 .
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NUNES et al. Polímeros, São Carlos, v. 15, n. 4, Nov. 2005 , , , ,
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Aplicação tecnológicaAplicação tecnológica
Plástico
Elastômero
Quanto ao comportamento mecânico
Fibra
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Capacidade de ser remoldadoCapacidade de ser remoldado
Termoplásticas
T í id
Quanto à fusibilidade
Termorrígidas
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Estrutura químicaEstrutura química
NH
O n
O
Poliamida
Poliéster
O n
Quanto à estrutura química
Poliolefinasetc.
CH CHCH2 CH
CH3 n
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Variedade de meroVariedade de mero
A A A A A A A ABA A A BB AA A A A A A A A A
B B B B B B B B
BA A A A B BB A
A
A B A B A B A B
Homopolímero
Copolímero
Estatístico/aleatório
Alternado
Em bloco
Quanto à variedade de meros
A A A A B B B B
Graftizado
A A A A A A A A
B
B
B
BB
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SínteseSíntese
Composição/estrutura
Mecanismo
Adição
CondensaçãoCadeia
Etapas
Quanto a preparação
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Mapa mental geralMapa mental geral
Rotação do átomos
Arranjo dos átomos
Zig-zag
Novelo aleatório
Isotático
Sindiotático
Cadeia
Preparação
Fusibilidade
Atático Mecanismo
Cadeia
Etapas
Composição química
Adição
CondensaçãoTermoplástico
Termorrígido
Forma molecular
Variedade de merosClassificação de Polímeros
Linear
Ramificada
Reticulada
Homopolímero
Copolímero
Estatístico/aleatório
Alternado
Em bloco
Origem
Comportamento mecânico
Natural
Sintético
Plástico
Fibra
Graftizado
Encadeamento dos monômeros
Estrutura química
Cabeça-cauda
Cabeça-cabeça/cauda-cauda
Mi t
ElastômeroPoliolefina
Poliéster
Poliamida
Etc.
Misto
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SÍNTESE DE POLÍMEROSSÍNTESE DE POLÍMEROS
Baseada na Composição  Baseada no Mecanismo 
ou estrutura (Carothers) de polimerização (Flory)
Polímeros de condensação Polímeros de etapa
Polímeros de adição Polímeros de cadeia
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Classificação dos Polímeros quanto sua 
i ã t t (WH CAROTHERS)composição ou estrutura (W.H. CAROTHERS)
Polímeros de condensação: formados por monômeros
(polifuncionais), com grupos funcionais (OH, COOH, NH etc),
t é d õ i i d í i â i li i datravés das reações convencionais da química orgânica, eliminando
uma molécula pequena (H20, HCl, ROH etc)
Ex: Síntese de poliamida
n H2N‐R‐NH2 + n HO2C‐R’‐CO2H ? H‐(NH‐R‐NHCO‐R’‐CO‐)nOH + (2n‐1)H20
Classificação dos Polímeros quanto sua 
i ã t t (WH CAROTHERS)composição ou estrutura (W.H. CAROTHERS)
Polímeros de adição: unidade repetitiva tem a mesma composição 
do monômero.
n CH2=CHY? ‐(CH2‐CHY)‐nn CH2 CHY ? (CH2 CHY) n
Y l b i iY = qualquer grupo substituinte
Exceções:
Poliuretanas são formadas pela reação de dióis e diisocianatos, sem ap ç ,
eliminação de qualquer molécula pequena. Neste caso, a unidade
repetitiva tem a mesma composição dos monômeros e não há
eliminação de qualquer molécula. Porém os poliuretanos têm
estrutura muito similar aos polímeros de condensação típicos, com
grupos funcionais na cadeia principalgrupos funcionais na cadeia principal.
Nova definição:
‐ Unidades repetitivas são constituídas pro grupos funcionais (grupos 
é é )éster, amida, uretana, éter etc)
‐ ou, na sua síntese ocorre eliminação de molécula pequena
Classificação dos Polímeros quanto ao mecanismo 
d li i ã (P J FLORY)de polimerização (P.J. FLORY)
Polímeros em etapa: produzidos por polimerização em etapas ou 
policondensação
Polímeros em cadeia: produzidos por polimerização em cadeia ou 
poliadiçãop ç
Polímeros em etapa: o tamanho das moléculas de polímero 
( )aumenta lentamente (Rp mais baixos). A partir dos monômeros 
formam‐se dímero, trímero, tetrâmero etc. Os monômeros são 
consumidos rapidamente no inicio da reação mas a massa molarconsumidos rapidamente no inicio da reação, mas a massa molar 
do polímero cresce lentamente com a conversão.
Classificação dos Polímeros quanto ao mecanismo 
d li i ã (P J FLORY)de polimerização (P.J. FLORY)
Polímeros em cadeia: o tamanho final das cadeias
li é i é ti id l i í i d ã Apoliméricas é atingido logo no início da reação. A
polimerização requer um iniciador ou um catalisador
( f á é i i i i d l(que formará uma espécie iniciadora ou um complexo
catalítico). Essa espécie iniciadora produzirá uma espécie
ti ( t ) ã i ireativa (ou propagante) por reação com a primeira
molécula de monômero (espécie propagante: iniciará a
f ã d d i d lí ) O ôformação da cadeia do polímero). Os monômeros nunca
reagem entre si, somenteatravés dessa espécie
tpropagante.
Classificação dos Polímeros quanto ao mecanismo 
d li i ã (P J FLORY)de polimerização (P.J. FLORY)
A classificação dos polímeros quanto ao seu mecanismoA classificação dos polímeros quanto ao seu mecanismo
de síntese, bem como a baseada na sua composição tem
suas ambiguidades Polimerizações por abertura de anelsuas ambiguidades. Polimerizações por abertura de anel
de monômeros cíclicos podem ocorrer pelo mecanismo
em cadeia ou em etapas dependendo das condiçõesem cadeia ou em etapas, dependendo das condições
reacionais e do catalisador empregado.
SÍNTESE DE POLÍMEROS (2)SÍNTESE DE POLÍMEROS (2)
O t ité i i t tOutros critérios importantes:
Quantidade de tipos de monômeros:
? Homopolimerização? Homopolimerização
? Copolimerização
Tipo de reação química
? Poliesterificação? Poliesterificação
? Poliamidação
? Poliadição etênicaPoliadição etênica
? Etc.
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POLICONDENSAÇÃOPOLICONDENSAÇÃO
Í ÃPOLÍMEROS DE CONDENSAÇÃO são obtidos por
reações de condensação da química orgânica comç ç q g
a eliminação de pequenas moléculas como
subprodutosubproduto.
Exemplo: Polimerização do ácido lático
CH CH
OH
OH
CH3
H
O
O
H
CH3
n + OH2n-1
n
O O
n
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POLICONDENSAÇÃOPOLICONDENSAÇÃO
Exemplo: Polimerização do ácido lático
OH
OH
CH3
H
O
O
H
CH3
n + OH2n-1
Exemplo: Polimerização do náilon 6 6
OH
O
O
O
2
n
Exemplo: Polimerização do náilon 6,6
NH2
NH2
OH OH
O
+ nn
O
O
H
NH
NH
O
O
H + OH2n
n
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POLICONDENSAÇÃOPOLICONDENSAÇÃO
Exemplo: CeluloseExemplo: Celulose
lí lPolímeros naturais cuja reação de polimerização pode
ser entendida como policondensação.
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POLICONDENSAÇÃOPOLICONDENSAÇÃO
Exemplo: amidoExemplo: amido
AMILOSE
Diferença: forma molecular
AMILOPECTINA
POLICONDENSAÇÃOPOLICONDENSAÇÃO
Exemplo de poliuretano
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POLICONDENSAÇÃOPOLICONDENSAÇÃO
POLIURETANO
NÃO HÁ FORMAÇÃO DE SUBPRODUTOS
MAS EM TERMOS DE ESTRUTURA É SEMELHANTE AOS POLÍMEROS DAMAS EM TERMOS DE ESTRUTURA, É SEMELHANTE AOS POLÍMEROS DA 
CLASSE DE POLÍMEROS DE POLICONDENSAÇÃO
POLICONDENSAÇÃOPOLICONDENSAÇÃO
POLIMERIZAÇÃO DE POLIURETANO
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POLICONDENSAÇÃOPOLICONDENSAÇÃO
Critérios
lí d?Polímeros provenientes de reações com 
liberação de subprodutosliberação de subprodutos
?Polímeros hipoteticamente provenientes de 
õ lib õ d b d treações com liberações de subprodutos
?Polimerização que gera polímeros com ç q g p
heteroátomos no esqueleto polimérico
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POLICONDENSAÇÃOPOLICONDENSAÇÃO
Exemplos de polímeros de condensaçãoExemplos de polímeros de condensação
OH O O O
OH
OH
OH
OH O
O
+
OO
O + OH2nn n
n
PET
Cl
O
C
CH3
OH OH C
CH3
O O
O
O
+ ClH+n n n nn
Cl Cl CH3 CH3
PC
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POLIADIÇÃOPOLIADIÇÃO
Í ÃPOLÍMEROS DE ADIÇÃO  são aqueles em que a 
estrutura da unidade repetitiva é idêntica àquela do p q
monômero (mas com alterações nas duplas e triplas 
ligações)ligações).
E l P li i ã d li tilExemplo: Polimerização do polietileno
CH2 CH2
n
n
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POLIADIÇÃOPOLIADIÇÃO
Exemplo: Polimerização do poliestireno
CHCH2
nn
n
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NOMENCLATURA DE POLÍMEROS
Disciplina: Introdução à polímerosDisciplina: Introdução à polímeros
Prof. : Felipe Fortes de Lima
SISTEMAS DE NOMENCLATURASISTEMAS DE NOMENCLATURA
Baseado em:
?Baseada no nome do(s) monômero(s) de?Baseada no nome do(s) monômero(s) de 
origem – menos ambíguo
?B d d lí?Baseada na estrutura do polímero
?Nomes comerciais – devem ser evitados
?Siglas
?IUPAC (Não será abordada neste curso)
ORIGEM DO POLÍMEROORIGEM DO POLÍMERO
POLIMERIZAÇÃO
CH2 CH
CH n
CH2 CH
CH3
POLIMERIZAÇÃO
CH3 n3
PROPENO POLIPROPILENO
PROPILENO
CH2
n
nn
ESTIRENO POLIESTIRENO
ORIGEM DO POLÍMEROORIGEM DO POLÍMERO
POLILACTÍDEOPOLILACTÍDEO
POLI(ÁCIDO LÁTICO)
ESTRUTURA DO POLÍMEROESTRUTURA DO POLÍMERO
REGRA GERAL PARA COPOLÍMEROS
Quando não se sabe a sequência das unidade químicas, 
admite‐se que o polímero seja aleatório e utiliza‐se o q p j
prefixo co, sendo o nome do monômero em maior 
quantidade escrito primeiro:
POLI (estireno‐co‐metacrilato de metila)POLI (estireno co metacrilato de metila)
ESTRUTURA DO POLÍMEROESTRUTURA DO POLÍMERO
REGRA GERAL PARA COPOLÍMEROS
Quando o tipo de sequência é conhecido, utilizam‐se as 
denominações alt (alternado), b (em bloco) ou g ç ( ), ( ) g
(graftizado):
POLI(etileno‐alt‐monóxido de carbono)
POLI(metacrilato de metila‐b‐alfa metil estireno)POLI(metacrilato de metila b alfa metil estireno)
POLI(meatracrilato de metila‐g‐óxido de etileno)
ORIGEM DO POLÍMEROORIGEM DO POLÍMERO
CH2 CH2 POLIMERIZAÇÃOCH2 CH+ CH2 CH2 CH2 CHn m
mCN CNn
POLI(ETILENO ACRILONITRILA)ETILENO ACRILONITRILA POLI(ETILENO‐ACRILONITRILA)
POLI(ETILENO‐CO‐ACRILONITRILA)
ALEATÓRIO
COPOLI(ETILENO ACRILONITRILA)
POLI(ETILENO‐ALT‐ACRILONITRILA)ALTERNADO
COPOLI(ETILENO‐ACRILONITRILA)
POLI(ETILENO‐B‐ACRILONITRILA)BLOCO
POLI(ETILENO‐G‐ACRILONITRILA)GRAFTIZADO
ORIGEM DO POLÍMEROORIGEM DO POLÍMERO
POLIMERIZAÇÃO
CH2 CHCH2 CH
POLIMERIZAÇÃO
Cl nCl
1‐CLORO‐ETENO1‐CLORO‐ETENO
CLORETO DE VINILA POLI(CLORETO DE VINILA)
ORIGEM DO POLÍMEROORIGEM DO POLÍMERO
REGRAS DE NOMECLATURA
POLÍMEROS CUJO MONÔMERO TEM UM NOME DE UMA PALAVRA
POLI + NOME DO MONÔMERO
POLÍMEROS CUJO MONÔMERO TEM UM NOME COMPOSTO
POLI + (NOME DO MONÔMERO)POLI + (NOME DO MONÔMERO)
ESTRUTURA DO POLÍMEROESTRUTURA DO POLÍMERO
ÁCIDO TEREFTÁLICO
OH
OH
O
OH O
OH
C C
O
O
O
CH2CH2O
n+ +
OH2
POLI(TEREFTALATO DE 
ETILENO)ETILENO)
ETILENOGLICOL
ESTRUTURA DO POLÍMEROESTRUTURA DO POLÍMERO
CH22
n
nn
Poli(1‐fenilideno)
Ã
CH2 CHCH2 CH
POLIMERIZAÇÃO
CH3 n
CH3
Poli(propileno)
ESTRUTURA DO POLÍMEROESTRUTURA DO POLÍMERO
O NH2 O
OH
O
OH
NH2
NH
NH
O
n
+
ÁC ADÍPICOÁC. ADÍPICO
HEXAMETILENO‐DIAMINA
POLI(HEXAMETILENO‐ADIPAMIDA)
ESTRUTURA DO POLÍMEROESTRUTURA DO POLÍMERO
REGRA DE NOMECLATURA
POLI + (NOME DA ESTRUTURA QUÍMICA DO MERO)
NOMES COMERCIAISNOMES COMERCIAIS
F F
C C
F
F
F
F
n TEFLON
POLI(TETRAFLUOROETILENO)
NYLON
FF
OH
O
OH
NH2
NH
NH
O
+
NYLON
O NH2 O
n
Diácido Diamina Nylon‐6,6
O
OH
OH
O NH
NH2
NH
NH
O
O
+
n
O NH2 O
Diácido Diamina Nylon‐6,10
NOMES COMERCIAISNOMES COMERCIAIS
REGRA DE NOMENCLATURA
Ú ÚNYLON – (NÚMERO DE CARBONOS DA PARTE DIAMINA) , (NÚMERO DE CARBONOS 
DA PARTE DIÁCIDA)
NOMES COMERCIAISNOMES COMERCIAIS
KEVLAR
BAQUELITE
(fibra de para‐aramida)
BAQUELITE
(resina fenol‐formaldeído)
VITON
ELASTÔMEROS FLUORADOS
VITON
(resina fenol‐formaldeído)
SIGLASSIGLAS
• PE – Polyethylene –
Polietileno 
HDPE Hi h d it
• PP – Polypropylene –
Polipropileno
PET P l ( th l• HDPE – High density 
polyethylene – Polietileno 
de alta densidade (PEAD)
• PET – Poly(ethylene
tereftalate) – Politereftalato
de etilenode alta densidade (PEAD)
• LDPE – Low density 
polyethylene – Polietileno 
de etileno
• PVC – Poly(vinyl chloride) –
Poli(cloreto de vinila)p y y
de baixa densidade (PEBD)
( )
• PS – Polystyrene ‐
Poliestirenohttp://goo.gl/kYTqG