Trabalho sobre plásticos

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UNIVERSIDADE MOGI DAS CRUZES
ALLAN ROCHA CRUZ
CAROLINA INÁCIO DE ALMEIDA
LUCAS FELIPE SILVA DOS SANTOS
VITÓRIA REGINA TEIXEIRA GOMES
PLÁSTICOS
MOGI DAS CRUZES
2018
UNIVERSIDADE MOGI DAS CRUZES
ALLAN ROCHA CRUZ
CAROLINA INÁCIO DE ALMEIDA
LUCAS FELIPE SILVA DOS SANTOS
VITÓRIA REGINA TEIXEIRA GOMES
PLÁSTICOS
Processos Químicos Industriais I
Professor Me. Sérgio Luiz Pavanatti
MOGI DAS CRUZES
2018
INTRODUÇÃO
Durante a evolução do homem, muitos materiais foram desenvolvidos para facilitar a vida e o dia a dia das pessoas, e os plásticos são hoje uma classe de materiais extremamente importante. Estima-se que a produção de plásticos seja de mais de 200 milhões de toneladas ao ano e isso se deve principalmente ao baixo custo de produção e a durabilidade que os plásticos tem em comparação com outros tipos de materiais.
A alta durabilidade dos plásticos é uma via de mão dupla. Apesar de torna-los interessantes para comercialização, também oferecem um impacto grande no meio ambiente, pois quando não são descartados de maneira correta, demoram centenas de anos para se degradarem, além de causar entupimentos em redes de esgotos e rios, o que contribui para enchentes.
OBJETIVO
Neste trabalho abordaremos o tema “Plástico”, suas características, uso, obtenção e impactos ambientais. Devido às suas características especiais, o uso do plástico tem sido cada vez maior, portanto, a abordagem deste tema nos ajudará a compreender melhor esse material, que quando usado de maneira correta nos trás inúmeros benefícios.
HISTÓRIA 
O termo polímero foi criado pelo famoso químico alemão J. Berzelius (1779 – 1848), em 1832, que tentou criar um nome para diferenciar moléculas orgânicas que possuíam os mesmos elementos químicos, mas não necessariamente as mesmas propriedades químicas, como, por exemplo, os gases etileno e buteno.
O início da indústria de polímeros ocorreu basicamente com o domínio da tecnologia de vulcanização da borracha natural. Em 1844, Goodyear conseguiu patentear seu processo de vulcanização na França, entretanto, no mesmo ano, mais precisamente um mês antes, Thomas Hancock (1786 –1865) patenteou um processo semelhante de vulcanização na Inglaterra. Até hoje existe controvérsia sobre o verdadeiro inventor de tal processo.
Em 1907, Lord Baekeland (1863 – 1944) patenteou o processo de síntese de um material polimérico essencialmente sintético, ou seja, a resina fenol-formaldeído, conhecida popularmente como resina fenólica e comercialmente como resina Bakelite, em homenagem ao seu inventor.(Shreve, 1980)
O termo polímeros só passou a ser usado como é conhecido hoje depois de 1922, por Hermann Staudinger (1881 – 1965), cientista alemão que propôs a teoria da macromolécula. Esta nova classe de materiais era apresentada como compostos formados por grandes moléculas. Esta ideia foi fortemente combatida na época, levando algumas décadas para que fosse definitivamente aceita. Só foi reconhecida muitos anos mais tarde, quando recebeu o prêmio Nobel de Química, em 1953 (NOBELPRIZE, 2013).
O desenvolvimento de novas técnicas de caracterização nos anos que se seguiram possibilitou o domínio das técnicas de polimerização. Alguns fatos importantes foram:
1928 –1937: Carothers (1896 – 1937) estuda a policondensação;
1934: Ziegler (1898 – 1973) publica um artigo utilizando o iniciador lítio butílico para polimerizar butadieno, ou seja, um composto organometálico como iniciador. Este foi o início do desenvolvimento de catalisadores estereoespecíficos para a síntese de poliolefinas, tais como polietileno e polipropileno.
1953: Staudinger tem seu trabalho sobre poliadição reconhecido, ganhando o prêmio Nobel de Química;
1954: Natta (1903 – 1979), em parceria com a empresa Montecatini, tenta usar o catalisador estereoespecífico para polimerizar propileno.
1963: Natta divide o prêmio Nobel de Química com Ziegler pela importante contribuição para o desenvolvimento de catalisadores estereoespecíficos para sintetizar poliolefinas, os conhecidos catalisadores do tipo Ziegler-Natta.
CLASSIFICAÇÃO DOS POLÍMEROS
Os polímeros podem ser classificados de várias maneiras, de acordo com o enfoque. Podem ser classificadas quanto a obtenção, função química, resistência mecânica e quanto a aplicação tecnológica. 
Quanto a obtenção os polímeros podem ser naturais ou sintéticos. Os naturais podem ser orgânicos e inorgânicos. Os inorgânicos possuem uma aplicação mais restrita e específica, como o poli (oxi-fosfazeno) e o poli(cloreto de fosfonitrila). Entre os sintéticos, que hoje são em maior número, pode - ser citar polímeros orgânicos, como o polietileno, o acrílico e o PVC.
Em seguida, a função química à qual pertence o polímero é praticamente igual ao número de funções químicas encontradas na literatura; assim, temos os polihidrocarbonetos, policarbonatos, poliésteres, etc.
No que se refere à resistência mecânica, os materiais poliméricos podem ser enquadrados como plásticos, fibras, borrachas e resinas. Um mesmo polímero pode pertencer a mais de uma classificação dependendo de como é obtido quimicamente ou de como é processado industrialmente. Os náilons, por exemplo, podem ser processados na forma de filmes ou peças plásticas moldadas ou, então, na forma de fios e fibras.
Por fim, a classificação quanto à aplicação tecnológica implica o modo como o material será processado industrialmente, pois, na indústria, é possível distinguir basicamente duas tecnologias de processamento dos materiais poliméricos, a dos termoplásticos e dos termorrígidos. Os termoplásticos são os materiais que amolecem sob ação do calor e podem ser moldados a quente, tomando sua forma definitiva após resfriamento. Tal processo pode ser repetido várias vezes, o que torna esses materiais reprocessáveis. Os termorrígidos, ao contrário, são primeiramente processados em temperaturas baixas para, em seguida, serem aquecidos dentro de seus moldes, enrijecerem sob ação do calor e adquirirem forma definitiva nessa circunstância. Em geral, esses materiais, por causa das reações químicas que ocorrem durante seu processamento, tornam-se insolúveis e infusíveis depois de moldados, sendo extremamente difícil reprocessá-los. Exemplos de termoplásticos são as fibras e de termorrígidos são as borrachas e resinas.(Marinho, 2005)
COMPOSIÇÃO
Petróleo e gás natural são as principais matérias primas para a produção dos plásticos. O processo de produção normalmente começa com o tratamento de componentes do óleo cru ou do gás natural em um processo de craqueamento. Este processo resulta na conversão destes componentes em monômeros de hidrocarbonetos, como etileno e propileno.
Outras etapas de processamento levam a uma ampla gama de monômeros, como estireno, cloreto de vinila, etilenoglicol, ácido tereftálico e muitos outros. Estes monômeros são então quimicamente unidos em cadeias, formando os polímeros. As diferentes combinações de monômeros levam a uma ampla gama de plásticos, com grande variação de propriedades e características.
Muitos plásticos são constituídos de monômeros de hidrocarbonetos. Eles são formados pelas ligações de muitos monômeros entre si em longas cadeias, que formam uma estrutura, dando origem a tipos diferentes de plásticos, como polietileno, polipropileno e poliestireno. Embora muitos plásticos sejam constituídos somente de carbono e hidrogênio, outros elementos podem estar presentes em sua estrutura, como oxigênio, cloro, flúor e nitrogênio. O PVC, ou poli(cloreto de vinila), contém cloro; o nylon contém nitrogênio; o teflon contém flúor; o poliéster e os policarbonatos contêm oxigênio.
ADITIVOS
Muitos plásticos são misturados a aditivos durante seu processamento. Estes aditivos alteram ou melhoram as propriedades mecânicas, físicas ou químicas desses materiais. Os aditivos são usados para proteger os plásticos da descoloração produzidapela luz, do calor ou de bactérias; para mudar as propriedades do material, conferindo maior fluidez quando fundido; para dar cor; para dar estrutura na produção de espumas; para tornar o material pouco inflamável e para dar outras características especiais, com melhor aparência da superfície e redução da aspereza. Tipos de aditivos:
Enchedores ou cargas 
São materiais geralmente adicionados aos polímeros para conferir melhores características de resistência à tração, compressão e abrasão, tenacidade e estabilidade dimensional e térmica. Os materiais geralmente adicionados são serragem, pó de sílica, vidro, cerâmica, talco e qualquer polímero sintético.
 
Plastificadores ou plastificantes 
São materiais incorporados em certos plásticos para dar flexibilidade, tenacidade e ductilidade, ou seja, a capacidade de o material ser moldável. Os plastificadores também diminuem a dureza e a rigidez do material. Sua atuação se resume a ocupar os espaços livres entre as cadeias e efetivamente aumentar as distâncias entre elas. Plastificadores normalmente são usados em filmes plásticos e embalagens para alimentos.
 
Estabilizadores 
Adicionados aos polímeros, eles evitam a deterioração do material sob condições do ambiente, como exposição à luz e oxidação. Os estabilizadores têm a função de inibir tais reações químicas que resultam na deterioração do material polimérico.
 
Corantes  
Conferem cores aos polímeros. Podem ser adicionados na forma de pigmentos ou fazerem parte da massa. A grande diferença entre os dois tipos de corantes é que os pigmentos não se dissolvem no material.
 
Aditivos ignífugos 
Um dos maiores problemas dos polímeros é a inflamabilidade. Com exceção dos polímeros à base de cloro ou flúor, como cloreto de polivinila e politetrafluoretileno, todos os outros são muito inflamáveis. Os aditivos ignífugos retardam ou dificultam as reações de combustão e também podem gerar reações endotérmicas, para o resfriamento. Vários elementos químicos reduzem a inflamabilidade dos materiais, como fósforo, bromo, cloro, nitrogênio e boro. Os hidróxidos de alumínio e de magnésio também atuam como ignífugos. A capacidade de retardar as chamas pode ser provocada por reações químicas, por uma série de reações na própria chama ou por efeitos físicos, como a rarefação da atmosfera no local da combustão.
TIPOS DE POLIMERIZAÇÃO
As reações de polimerização podem ser de dois tipos: poliadição ou condensação.
POLIADIÇÃO
Muitos polímeros, especialmente os vinílicos, são formados por reações de polimerização aditiva (ou simplesmente de adição), em que um monômero não saturado, sob condições definidas de temperatura e pressão, e em presença de um catalisador adequado, polimeriza pela ruptura de alguma ligação dupla, gerando os meros que se ligam, sem liberar qualquer produto secundário. Todo o material que intervém na reação é convertido em polímero. É o que ocorre, por exemplo, na produção do poli (cloreto de vinila), conhecido também como cloreto de polivinila ou, simplesmente, como PVC, a partir do cloreto de vinila.
POLICONDENSAÇÃO
Outros polímeros são produzidos numa reação condensada, ou de poli-condensação (ou simplesmente de condensação), em que dois reagentes geram o polímero, liberando algum produto secundário, também sob condições definidas de temperatura e pressão, e em presença de um catalisador adequado. Assim, por exemplo, certa família de poliamidas (náilons) é obtida pela condensação de um diácido com uma diamina (BLASS, 1988).
MÉTODOS DE PROCESSAMENTO
Existem seis métodos de processamento para a fabricação de produtos plásticos, são eles:
 
EXTRUSÃO
O termoplástico previamente aquecido é compactado, amolecido e, na forma de fluido viscoso, é inserido em uma matriz, onde se solidifica por meio de ventiladores ou água. Este método permite a fabricação de peças plásticas de boa qualidade, sendo a técnica mais utilizada atualmente. É um processo contínuo, com alta produtividade. Filmes plásticos e sacolas são fabricados pelo processo de extrusão.
MOLDAGEM POR INJEÇÃO
A parte mais importante da máquina é o molde, que tem a forma oca do objeto a ser formado. O termoplástico, usualmente na forma de grânulos, é aquecido e empurrado por alta pressão para dentro do molde. O contato com as paredes resfriadas do molde provoca a solidificação do material na forma desejada. Quando o plástico resfria, o molde é aberto e o objeto pronto é ejetado. Este processo é usado para fabricar produtos como embalagens de manteiga, potes de iogurtes e tampas.
MOLDAGEM POR SOPRO
É um processo usado em conjunto com a moldagem por extrusão ou a moldagem por injeção. Permite a fabricação de peças ocas, como garrafas. Sua vantagem é a capacidade de produzir peças de paredes finas sem a necessidade de unir duas ou mais partes moldadas.
MOLDAGEM POR COMPRESSÃO 
É o método mais antigo. Uma quantidade determinada de polímeros e aditivos é colocada entre a fêmea e o macho de um molde; o molde é fechado e submetido a aquecimento e pressão. Este método é usado para produzir plásticos termorrígidos.
CALANDRAGEM
Permite a obtenção de lâminas e lençóis plásticos, com espessura regulada. Empregada na produção em larga escala de materiais termoplásticos como cortinas de PVC para banheiros.
IMERSÃO
 Permite a obtenção de peças ocas por imersão do molde em solução viscosa, seguida de remoção do solvente, ou em emulsão do polímero seguida de coagulação. A espessura da peça é determinada pelo número de vezes que o procedimento é repetido. É usado para produção de luvas de borracha ou PVC e balões de aniversário.
OS SETE TIPOS DE PLÁSTICOS MAIS IMPORTANTES
PET – POLI (TEREFTALATO DE ETILENO)
Boa resistência e ótima transparência, inquebrável, impermeável e leve. Pode ser transformado em fibras e filmes. 
Principais aplicações: garrafas de bebidas, frascos de fármacos e cosméticos, fibras, cordas, toldos.
PEAD – POLIETILENO DE ALTA DENSIDADE
É o polímero mais simples quimicamente. Material opaco, resistente a substâncias químicas, mas não a fortes agentes oxidantes. É resistente a baixas temperaturas, leve, impermeável, rígido e possui uma excelente barreira contra a umidade. Possui densidade de 0,945 a 0,96.
Principais aplicações: garrafas de iogurte, rolhas, mangueiras, embalagens de alimentos, tampas, bombonas, tanques de combustível.
PVC – POLI (CLORETO DE VINILA)
Também conhecido como vinil, é muito versátil, podendo assumir formas rígidas ou flexíveis em função de aditivos. É leve e impermeável; isolante térmico, elétrico e acústico; quimicamente inerte e resistente a fogo e intempéries. 
Principais aplicações: filmes, laminados, solados de calçados, brinquedos, embalagens de remédio, mangueiras, tubulação de água e de esgoto, fios e cabos, cateteres e bolsas de soro, glicose e sangue.
PEBD – POLIETILENO DE BAIXA DENSIDADE
Com baixa condutividade elétrica e térmica, é resistente à ação de substâncias químicas. Quando submetido a temperaturas inferiores a 60ºC, suas propriedades são mantidas. Possui densidade de 0,91 a 0,925.
Principais aplicações: sacos de lixo, tampas, frascos de soro, embalagens do tipo longa vida (Tetrapak), tubos de irrigação, tubulações, mangueiras, telas de sombreamento.  
PP – POLIPROPILENO
Possui resistências elétrica e mecânica a altas temperaturas. Fácil coloração e moldagem. Baixa absorção de umidade. Possui densidade de 0,905.
Principais aplicações: filmes de embalagens de alimentos, ráfia, sacolas, fraldas, seringas, material hospitalar esterilizável, para-choques, brinquedos, caixas de uso industrial.
PS – POLIESTIRENO
É isolante elétrico e térmico, rígido, leve, resistente a impactos, ácidos, bases e sais. Na sua forma expandida (EPS) é conhecido como isopor. Possui densidade de 1,05.
Principais aplicações: embalagens para alimentos e remédios, bandejas de supermercado, copos e pratos descartáveis, portas e gavetasde geladeira.
EVA (COPOLÍMERO DE ETILENO E ACETATO DE VINILA)
Resistente a várias substâncias químicas; elevada resiliência e fácil de ser esterilizada. É um substituto do couro. 
Principais aplicações: palmilha de calçados e solados, tatames, mangueiras flexíveis, composição asfáltica, brinquedos.
RECICLAGEM
Os polímeros naturais, como a celulose, sofrem biodegradação com relativa facilidade. Já os polímeros sintéticos, normalmente derivados de petróleo, apresentam alta resistência a esse processo. Tal propriedade, desejável enquanto o material está sendo utilizado, torna-se um grande problema quando é descartado em lixões e aterros sanitários, já que o processo de degradação pode levar décadas. Quando não tem mais utilidade, o plástico pode ser matéria prima para novos produtos, por meio da reciclagem. As indústrias de artefatos plásticos utilizam o material reciclado na produção de baldes, cabides, garras de água sanitária, conduítes e acessórios para automóveis. É possível economizar até 50% de energia com o uso do plástico reciclado. Em 2009, cerca de 21,2% dos plásticos foram reciclados no Brasil, o que representou aproximadamente 556 mil toneladas por ano, de acordo com dados do Cempre – Compromisso Empresarial pela Reciclagem.
A reciclagem dos plásticos é dividida em dois tipos principais: a reciclagem energética e a reciclagem mecânica.
 	
RECICLAGEM ENERGÉTICA
Os plásticos são queimados em fornos apropriados, e a energia gerada em forma de calor é aproveitada para a produção de outros materiais, como cimento. Economiza-se, desta forma, com o consumo de combustíveis tradicionais. Este processo é utilizado em alguns países, principalmente da Ásia.
 
RECICLAGEM MECÂNICA
É a mais utilizada em todo o mundo. Após a coleta, os materiais são prensados e transportados até uma recicladora. Lá as garrafas e outros materiais plásticos passam por um processo de separação e moagem, transformando-se em flocos. Entram num sistema de lavagem e descontaminação, e, como material limpo, estão prontos para serem utilizados.
IMPACTOS AMBIENTAIS 
Uma das razões que fazem os plásticos serem materiais de uso cada vez mais difundido é a sua durabilidade, consequência de sua estabilidade estrutural, que lhes confere extrema resistência.
Se a durabilidade dos plásticos é uma vantagem, por outro lado, representa um sério problema ecológico, pois são muito utilizados na produção de embalagens, que quando descartadas causam poluição visual, além do grande tempo que demoram a se desfazerem.
A opção de não utilizar matérias plásticas é inviável, pois segundo diversos especialistas, o desuso do plástico causaria o aumento da utilização de outros tipos de materiais, como madeira, metais e vidro, o que ocasionaria no aumento do volume e peso do lixo. Além disso, a troca de embalagens plásticas por embalagens de papel, significa um aumento significativo no consumo de árvores e destruição de florestas, que é um grave problema no Brasil.
Curiosamente, o plástico tem papel fundamental na construção de aterros, são usados como selantes, evitando que resíduos provenientes da decomposição do lixo penetrem no solo e lençóis freáticos.
CONCLUSÃO
A partir da pesquisa realizada, pode-se concluir que os plásticos são polímeros de extrema importância no mundo atual, pois estão presentes em grande parte dos materiais que consumimos, desempenhando funções que o vidro e a cerâmica desempenhavam antigamente, porém, com mais praticidade e eficácia.
A descoberta do plástico revolucionou nossa sociedade, introduzindo uma grande variedade de produtos leves, resistentes, flexíveis com diversas utilizações. Com diversos tipos, cada qual com suas propriedades e aplicações tornaram, por exemplo, a construção civil mais barata e diminuíram a emissão de poluentes proveniente dos carros.
 Embora ainda tenhamos problemas com o meio ambiente, especialistas estudam maneiras de amenizar tais impactos, e achar maneiras de conciliar a praticidade desse material com o bem do nosso ambiente.
BIBLIOGRAFIA
Blass, A (1988). Processamento de Polímeros. Florianópolis - UFSC
CARTILHA VIRTUAL BRAKEN. O plástico no planeta – Uso consciente torna o mundo mais sustentável. Disponível em: <https://www.braskem.com.br/download/Principal/21103?file=Cartilha_Braskem.pdf> Acesso em 24 Abril 2018.
MARINHO, J. R. (2005). Macromoléculas e Polímeros. Barueri – Manole
Piatti, T. M. Ferreira Rodrigues, R. A. (2005) Plásticos: características, usos, produção e impactos ambientais. Maceió - EDUFAL
PLÁSTICOS – Química viva. Disponível em: <https://www.crq4.org.br/quimicaviva_plasticos> Acesso em 24 Abril 2018.
SHREVE, R. N. (1980). Indústrias de Processos Químicos. Guanabara – Koogan