Relatório 1 - Teste de Queima em Polímeros

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA 
SETOR DE CIENCIAS AGRÁRIAS E DE TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS 
 
AUGUSTO ARAUJO VUITIK 
GUSTAVO LUIZ WALCHAKI 
KAROLINA MAIA 
THIELY KOVALISKI DA SILVA PAULA SANTOS 
 
 
 
 
 
 
IDENTIFICAÇÃO DE POLÍMEROS: TESTE DE QUEIMA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PONTA GROSSA 
FEVEREIRO/2014
 
AUGUSTO ARAUJO VUITIK 
GUSTAVO LUIZ WALCHAKI 
KAROLINA MAIA 
THIELY KOVALISKI DASILVA PAULA SANTOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
IDENTIFICAÇÃO DE POLÍMEROS: TESTE DE QUEIMA 
 
 
Relatório apresentado à disciplina de 
Ensaios e Caracterização de Materiais do 
Curso de Engenharia de Materiais, 3ª 
série, da Universidade Estadual de Ponta 
Grossa – UEPG. 
 
Prof. Dr. Adriane Bassani Sowek 
 
 
 
 
 
 
 
PONTA GROSSA 
FEVEREIRO/2014 
 
SUMÁRIO 
 
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................. 3 
2 OBJETIVOS ..................................................................................................... 3 
3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................................................................ 4 
3.1 A IDENTIFICAÇÃO DE POLÍMEROS............................................................... 4 
3.2 POR CÓDIGOS ................................................................................................ 4 
3.3 PELAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS ............................................................. 5 
3.3.1 Transparência ................................................................................................... 5 
3.3.2 Deformação ...................................................................................................... 5 
3.3.3 Dureza .............................................................................................................. 5 
3.4 PELAS ESTRUTURAS QUÍMICAS .................................................................. 6 
3.4.1 Polietileno ......................................................................................................... 6 
3.4.2 Polipropileno ..................................................................................................... 6 
3.4.3 Poliestireno ....................................................................................................... 6 
3.4.4 Cloreto de Polivinila .......................................................................................... 7 
3.4.5 Poliamidas ou Nylons ....................................................................................... 7 
3.4.6 Polietileno Tereftalato ....................................................................................... 8 
4 MATERIAIS E MÉTODOS................................................................................ 8 
4.1 MATERIAIS UTILIZADOS ................................................................................ 8 
4.2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ................................................................ 8 
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO ....................................................................... 9 
6 CONCLUSÃO ................................................................................................. 10 
REFERÊNCIAS......................................................................................................... 11 
 
3 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
Um polímero é um composto químico formado pela associação de uma 
unidade básica de repetição, denominada monômero, resultando numa 
macromolécula de elevado peso molecular. O desenvolvimento de compostos 
sintéticos e dos plásticos provocou grandes mudanças, pois a maior parte dos 
produtos e equipamentos utilizados no dia-a-dia é obtida a partir destes materiais. 
Em contrapartida, a utilização abusiva dos plásticos e a, cada vez maior, 
dependência destes tem provocado graves problemas ambientais devido à 
dificuldade de degradação muitas vezes atribuída ao uso de aditivos que visam 
maximizar a vida útil. Esses aditivos conferem características anti-fogo, estabilidade 
térmica, resistência à ação química, propriedades mecânicas, entre outras. 
A caracterização e separação são etapas fundamentais para o 
reaproveitamento desses materiais, e podem ser executadas por muitas técnicas. 
Porém, como o processo de reciclagem normalmente dispõe de poucos recursos, é 
interessante que essas técnicas sejam de baixo custo e fácil execução. 
Um dos métodos utilizados para caracterização consiste no teste de queima, 
que tem como objetivo identificar alguns tipos de polímeros de acordo com a 
inflamabilidade, cor da chama e da fumaça, presença de fuligem, pH da fumaça e o 
odor da mesma [1]. 
 
2 OBJETIVOS 
 
Este ensaio tem como objetivo identificar amostras poliméricas com o teste de 
chama, observando fatores como: a coloração e estabilidade da chama; a coloração, 
o pH e o odor da fumaça liberada; bem como o desprendimento de fuligem e a 
degradação do material com o calor. 
 
 
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3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
 
3.1 A IDENTIFICAÇÃO DE POLÍMEROS 
Existem várias formas pelas quais um polímero pode ser identificado, seja 
simplesmente observando o código do material na embalagem, ou analisando sua 
estrutura. Nesse caso, podem ser observadas tanto as propriedades macroscópicas 
do material, como a estrutura da cadeia polimérica. 
 
3.2 POR CÓDIGOS 
Um dos métodos mais simples para identificação de polímeros é por meio de 
códigos numéricos representados nas embalagens. Para cada polímero existe uma 
notação específica, de acordo com a norma NBR 13.230:2008. 
Com essa norma, podem ser identificados seis tipos de polímeros comuns, 
sendo: PET (polietileno tereftalato); PEAD (polietileno de alta densidade); PVC 
(policloreto de vinila); PEBD (polietileno de baixa densidade); PP (polipropileno) e 
PS (poliestireno). Há ainda um sétimo símbolo, adotado para os demais polímeros 
ou quando há uma mistura de polímeros num mesmo material. 
Esses símbolos podem ser observados na Figura 1. 
 
 
Figura 1: Códigos de identificação de polímeros. 
 
Como nos lotes de material encaminhado para reciclagem dificilmente as 
embalagens encontram-se intactas, devem ser adotados outros procedimentos para 
identificação, como observação de características macroscópicas ou análise 
química. 
 
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3.3 PELAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS 
Uma forma bastante simples de identificação polimérica é a observação 
características macroscópicas, como variações no nível de opacidade e resistência 
mecânica. 
 
3.3.1 Transparência 
A transparência de um polímero está relacionada com a disposição da sua 
cadeia, que pode estar alinhada ou em forma de novelo. Neste último caso, o 
polímero é amorfo, o que permite a passagem da luz. No caso em que as cadeias 
estão alinhadas, diz-se que o polímero é cristalino, dificultando a passagem de luz 
[2]. 
Caso o polímero analisado seja transparente, ele pode ser composto por PET, 
PP, PVC ou PS. Caso ele seja translúcido ou opaco, pode ser HDPE, PP, LDPE ou 
PET. 
O tipo de mero e a forma como ele está distribuído na cadeia pode conferir 
diferentes graus de cristalinidade; bem como as técnicas de processamento 
utilizadas e a presença de aditivos. 
 
3.3.2 Deformação 
A forma como as cadeias poliméricas reagem a determinados tipos de 
deformação também pode ser utilizada na identificação de polímeros. 
Alguns polímeros quando sofrem deformação acabam mudando de coloração 
na região deformada. Os polímeros que apresentam esta propriedade mecânica são 
PP, PS, e o PVC. 
Outros tipos de deformação podem causar respostassonoras diferenciadas 
em polímeros. Isso pode estar relacionado com a densidade da amostra utilizada na 
fabricação, ou mesmo com o comportamento visco elástico do polímero. 
 
3.3.3 Dureza 
A dureza do material pode ser interpretada pela facilidade que outros 
materiais têm de riscar sua superfície. A comparação qualitativa da dureza de um 
polímero é feita com a unha. Quando o material pode ser riscado pela unha 
provavelmente é LDPE ou HDPE. 
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3.4 PELAS ESTRUTURAS QUÍMICAS 
As principais características dos polímeros são ocasionadas pelas suas 
cadeias, e pelas unidades de repetição nelas contidas (meros). Cada um possui 
algum elemento químico ou configuração especial que permite sua identificação 
precisa. A seguir, estão listados os principais polímeros encontrados no mercado [1]. 
 
3.4.1 Polietileno 
É obtido a partir do etileno (eteno). 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 empregados na fabricação de 
folhas (toalhas, cortinas, envólucros, embalagens etc), recipientes (sacos, garrafas, 
baldes etc), canos plásticos, brinquedos infantis, no isolamento de fios elétricos etc. 
 
Figura 2: Formação do mero de etileno. 
 
3.4.2 Polipropileno 
Quando um dos hidrogênios do etileno é substituído por um grupo metil, 
temos o propileno. Sendo mais duro e resistente ao calor quando comparado com o 
polietileno, é muito usado na fabricação de artigos moldados e fibras. 
 
Figura 3: Formação do mero de propileno. 
 
3.4.3 Poliestireno 
Quando a substituição é feita por um anel aromático, forma-se o 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. 
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Figura 4: Formação do mero de estireno. 
 
3.4.4 Cloreto de Polivinila 
A principal característica deste polímero é a presença de cloro na unidade 
fundamental. 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, automóveis etc), fitas de vedação 
etc. 
 
Figura 5: Cloreto de Polivinila. 
 
3.4.5 Poliamidas ou Nylons 
Estes polímeros são obtidos pela polimerização de diaminas com ácidos 
dicarboxílicos. Os nylons são plásticos duros e têm grande resistência mecânica. 
São moldados em forma de engrenagens e outras peças de máquinas, em forma de 
fios e também se prestam à fabricação de cordas, tecidos, garrafas, linhas de pesca 
etc. O mais comum é o nylon-66 Figura 5, resultante da reação entre a 
hexametilenodiamina (1,6-diamino-hexano) com o ácido adípico (ácido 
hexanodióico). 
 
 
Figura 6: Reação para obtenção do nylon-66. 
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3.4.6 Polietileno Tereftalato 
A resina PET é um dos mais recentes materiais para embalagem. Embora 
seja largamente utilizada em todo o mundo para a fabricação de garrafas para 
bebidas carbonatadas (refrigerantes, águas com gás, cervejas, etc), tem várias 
outras utilidades, sendo encontrada em diversos segmentos de mercado. O alto 
desempenho em resistência mecânica, brilho e transparência, faz desse 
termoplástico o preferido de muitos setores. 
 
 
Figura 7: Polietileno Tereftalato. 
 
4 MATERIAIS E MÉTODOS 
4.1 MATERIAIS UTILIZADOS 
 
 bico de Bunsen; 
 8 amostras poliméricas; 
 superfície cerâmica protetora; 
 fósforo; 
 papel indicador de PH; 
 
4.2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
Acendeu-se o bico de Bunsen sobre o suporte cerâmico e logo após foi 
realizada a queima das amostras. Durante a queima, foram observadas 
características como: 
 cor de chama; 
 estabilidade da chama; 
 liberação de fuligem; 
 cor da fumaça; 
 pH da fumaça; 
 odor; 
 viscosidade durante a queima. 
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A amostra foi colocada em contato com o fogo, sendo observada a cor da 
chama com o início da queima. A seguir, afastou-se o polímero da fonte de calor 
para verificar a estabilidade da chama que, caso persistisse, era apagada para 
determinar a liberação de fuligem. A cor e o pH da fumaça também foram analisados 
nesta etapa. 
 
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO 
Os resultados obtidos durante o ensaio estão listados na Tabela 1. 
Tabela 1: Dados coletados durante o ensaio de queima. 
Amostra 
Cor da 
chama 
Estabilidade 
da Chama 
Fumaça pH Odor 
Aspecto na 
queima 
PP Amarelada 
Chama 
persistente 
Branca e sem 
fuligem 
Neutro 
Vela 
queimada 
Goteja como 
vela 
PEAD Azulada 
Chama 
persistente 
Branca e sem 
fuligem 
Neutro 
Vela 
queimada 
Goteja como 
vela 
Acrílico Amarelada Pouco visível 
Incolor sem 
fuligem 
Neutro 
Resina 
odontológica 
Sons 
crepitantes 
Nylon 
Pontas 
amarelas 
Chama 
persistente 
Incolor sem 
fuligem 
Básico 
Cabelo 
queimado 
Formação de 
fibras 
PET Amarelada 
Chama 
persistente 
Preta com 
fuligem 
Neutro Adocicado 
Formação de 
fibras 
PVC Esverdeada 
Chama auto 
extinguível 
Branca e sem 
fuligem 
Ácido Acre 
Pouca 
degradação 
PS Amarelada 
Chama 
persistente 
Preta com 
muita fuligem 
Neutro Azedo 
Degrada 
sem 
gotejamento 
PU Amarelada Pouco visível 
Preta sem 
fuligem 
Neutro 
Picante 
desagradável 
Pouca 
degradação 
 
As diferentes colorações da chama são devidas aos componentes de cada 
cadeia. O resultado mais expressivo na coloração foi o PVC, pois o cloro presente 
em sua estrutura emite um tom verde quando estimulado. As demais amostras 
apresentaram colorações muito semelhantes, com exceção do PEAD. 
A propriedade auto extinguível do PVC também pode ser justificada pela 
presença de volumosos átomos de cloro na estrutura. Isso faz com que a fumaça 
apresente um pH bastante ácido. Por outro lado, o pH levemente básico do nylon é 
resultado da liberação de compostos semelhantes à amina durante a queima, a qual 
possui um nitrogênio com par de elétrons livres. 
10 
 
 
Os odores de cada amostra são bastante característicos, pois dependem dos 
compostos liberados durante a queima, e variam de polímero para polímero. O 
aspecto durante a queima também depende das ligações primárias e secundárias na 
amostra. Além disso, no acrílico, é possível que haja liberação de algum gás que 
provoque a crepitação do material [3]. 
 
6 CONCLUSÃO 
O teste de queima mostrou-se muito útil para a identificação de polímeros, 
pois essa técnica oferece resultados rápidos e com baixo custo, sendo adequada 
para os processos de reciclagem. Entretanto, para que haja uma boa seletividade, é 
necessário analisar um grande número de fatores, como cor e estabilidade de 
chama; liberação de fuligem; cor, pH e odor da fumaça; e degradação da amostra 
durante a queima. Além disso, essas características podem ser mascaradas por 
impurezas e outros produtos químicos presentes na amostra. 
Alguns polímeros mostraram facilidade para serem identificados e 
diferenciados a partir deste teste, pois apresentam particularidades perante as 
outras amostras, como é o caso do PVC e do Nylon. Os demais polímeros podem 
ser identificados mais facilmente conforme a prática do analista. 
 
 
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REFERÊNCIAS 
1. CANEVAROLO, S. V. Técnicas de Caracterização de Polímeros.1ª. ed. São 
Paulo: Artiliber, 2004. 
2. CALLISTER, W. D.; RETHWISCH, D. G. Materials Science and Engineering an 
Introduction. 8ª. ed. Hoboken: Wiley & Sons, Inc, 2010. ISBN 978-0-470-41997-
7. 
3. LUCAS, E. F.; SOARES, B. G.; MONTEIRO, E. Caracterização de Polímeros, 
Determinação de Peso Molecular e Análise Térmica. 1ª. ed. Rio de Janeiro: E-
Papers, 2001.