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Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco Campus Recife Química 6 Acsa Gomes da Silva Adriele Aguiar do Nascimento POLÍMEROS Recife 2018 INTRODUÇÃO Os polímeros são obtidos através de reações de polimerização, são compostos de moléculas muito grandes, formadas pela união de um grande número de moléculas pequenas, chamadas monômeros. E devido seu tamanho avantajado a molécula de polímero é chamado de macromolécula. As reações de polimerização utilizam parâmetros primários e secundários, tais como: pressão, temperatura, tempo e presença de iniciador de reação; Secundários: São os específicos para o polímero que se quer produzir como, inibidores, catalisadores, retardadores de reação e etc; Dessa forma, os polímeros são classificados de diversas formas. Quanto ao número de monômeros, são classificados em Homopolímero, que é o polímero derivado de apenas um tipo de monômero; Em Copolímero, que é o polímero derivado de dois ou mais tipos de monômeros. Quanto à natureza são classificados em: Polímeros Naturais, aqueles que ocorrem na natureza, como a borracha, o amido, celulose, proteínas e etc; Ainda há os polímeros sintéticos ou artificiais que são produzidos em laboratório, geralmente derivados do petróleo, como por exemplo, poliestireno, Policloreto de Vinila (PVC). Sendo possível a partir deles produzir outras coisas, como ferramentas e materiais para a construção civil. Classificam-se também quanto ao método de obtenção, podendo ser polímeros de adição, aqueles obtidos pela adição sucessiva de monômeros, como os polissacarídeos; Polímeros de Condensação, obtidos pela adição de dois monômeros diferentes com eliminação de uma molécula de água, álcool ou ácido; Polímeros de rearranjo, resultantes da reação entre monômeros que sofrem rearranjo na estrutura. Devido sua extensa aplicação, classificam-se ainda quanto ao comportamento mecânico, como Elastômeros ou Borrachas, os elastômetros podem ser naturais ou sintéticos, sua principal características é a elasticidade, como o próprio nome diz. As borrachas podem ser naturais (obtida através da árvore seringueira) ou sintéticas (copolímero). Os plásticos são formados através da combinação de vários monômeros, geralmente sendo usado o petróleo como matéria-prima. As fibras podem ser naturais (obtida através de pelos de animais, em caules, sementes, folhas e frutos) ou sintéticas (poliéster, poliamida, acrílico). COPOLÍMEROS Os copolímeros são polímeros de adição são obtidos a partir de dois ou mais monômeros diferentes. Estes tipos de polímeros podem ter irregularidade ou regularidade da cadeia molecular do copolímero. Os copolímeros podem ser de diversasformas: em blocos (de forma intercalada) ou até de forma aleatória, que ocorre ao acaso. Dessa forma: • Copolímero alternado: E – F – E- F – E – F – E – F – E- F – E – F E – F – E- F – E – F • Copolímero aleatório: E – E – F – F – F – E – F – F – E – E – E – E – F – F – • Copolímero em blocos: E – E – E – E – E – E – F – F – F – F – F – F – E – E – E – E – E – E–F–F–F–F–F–F • Copolímero enxertado: F F | E–E–E–E | F F F Os principais são: – Buna-S É uma borracha SBR' é formada pela combinação entre 1,3-butadieno e estireno, tendo o sódio metálico como catalisador. Muito usado em bandas de rodagem de pneus, cabos de isolamento, entre outros. – Buna- N A única diferença entre ele o Buna- S é que no lugar do estireno, o monômero é utilizado na reação é o acrilonitrila. Este composto recebe uma sigla em inglês, NBR, é usado em mangueiras, revestimentos de tanques e válvulas e outros fluidos apolares. ESTRUTURA DOS POLIMEROS POLIMEROS LINEARES São encadeamentos lineares (normais ou ramificados) de átomos, a formação é de fios isolados . Estes são termoplásticos, podem ser amolecidos pelo calor e endurecidos pelo resfriamento sem perder suas propriedades. Como o Polietileno de baixa densidade, usado na produção de sacolas, filmes e embalagens quando sobre pressões elevadas, formado por cadeias ramificadas. Ou o de alta densidade, obtido em pressões ambientes, com o uso de catalisadores, formado por cadeias normais, usado na fabricação de itens de cozinha . POLIMEROS TRIDIMENSIONAIS As ligações dessas macromoléculas formam ligações em todas as direções do espaço. Estes são termofixos, eles não podem ser amolecidos pelo calor e nem remoldados porque podem se decompor. O primeiro polímero tridimensional produzido foi o Baquelite ou Novalac, é uma resina, fenol-formalldeído, é empregado na fabricação de titas, vernizes e objetos moldados. Ilustração 1: fenol-formaldeído POLIMEROS SINTÉTICOS E O COTIDIANO PLÁSTICOS A principal característica deles é poder ser fundido diversas vezes, porque são moldados por ação do calor ou pressão. Os plásticos estão presentes de formas variadas: • De forma rígida: Garrafas, jarros, brinquedos; • De forma flexível: Folhas de embalagem, sacolas, cortinas, recipientes variados; • Forma de fios: Cordas, fitas, fios; • Forma de espuma expandida: Isopor TECIDOS Os tecidos foram uma evolução para a indústria pois antigamente só se usavam fibras naturais, como o algodão, o linho. Atualmente, são obtidos novos tecidos por meio da tecnologia, o mercado busca produtos que sejam economicamente rentáveis. São obtidos através da polimerização de diaminas com ácido dicarboxilícos. ELASTÔMEROS Inclui as borrachas naturais e as sintéticas; A natural é encontrada na seiva das árvores, o látex da seringueira. Para melhorar a borracha que naturalmente é um material muito mole, que se altera com o tempo, ela é submetida a um processo de vulcanização, que consiste no aquecimento da borracha em presença de compostos de Enxofre. POLÍMEROS DE ADIÇÃO Como já dito: os polímeros são formados a partir da junção de moléculas pequenas o qual se convencionou chama-las de monômeros. Os polímeros sintéticos podem ser classificados em basicamente dois grupos : de adição e de condensação. Os polímeros de adição tem que apresentar pelo menos uma dupla reação pois durante a polimerização vai ocorrer a ruptura dessas ligações pi e a formação de duas simples ou sigmas. Essa quebra das ligações duplas torna possível algumas das seguintes reações POLÍMEROS DE CONDENSAÇÃO Normalmente são produtos da reação entre dois monômeros diferentes , juntamente com a eliminação de moléculas menores como por exemplo a água .Diferente dos polímeros de adição , não precisam apresentam duplas ligações . no entanto para sua formação, precisa existir dois tipos de grupos funcionais nos dois monômeros diferentes. Alguns polímeros de condensação são: POLIÉSTER O exemplo mais famoso de poliéster é o dracon, o Drácon é produzido através da condensação de ácido tereftálico junto com etilenoglico a água eliminada da reação provem da junção do OH do ácido tereftálico e do H do grupo etanodiol como pode ser observado na imagem abaixo: IMPORTÂNCIA ECONÔMICA DO POLIÉSTER Só do exemplo citado de poliéster : o Dracon , se produz cerca de 5 milhões de toneladas por ano. Tudo isso tem diversas funções dentro de diferentes industrias pois pode ser empregado na fabricação de tecidos, cordas, filmes fotográficos , guarda chuvas, embalagens de garrafa plásticas entre outras coisas. POLIAMIDAS Já nas poliamidas o principal exemplo é o náilon. É o produto da reação entre o ácido hexanodióico e hexano 1,6-diamina, ligados por uma ligação amídica vão formar o nailón 66 (númerosde carbonos de cada reagente) IMPORTÂNCIA ECONÔMICA DAS POLIAMIDAS É empregada principalmente em inúmeras peças de vestuário mas também na indústria automotiva, na produção de artigos esportivos, acessórios elétricos e mecânicos e também na estética pela produção de escovas. SILICONE Deve ser um dos mais conhecidos dentre os polímeros de condensação, devido seu uso na estética. O silicone é um polímero linear cuja cadeia , siloxano, é formada por átomos de silício e oxigênio alternados , ao silício se ligam grupos orgânicos (R) que podem variar. Um fato interessante sobre os silicones é que são considerados produtos intermediários entre a química inorgânica e a orgânica. Foi criado em 1943 e sua fabricação é feita pelas seguintes etapas : (nomenclatura do produto da 2 reação : dicloro-dimetil-silano) IMPORTÂNCIA ECONÔMICA DO SILICONE E ÉTICA NO USO DE POLÍMEROS O silicone , dependendo dos grupos orgânicos e do tamanho de suas moléculas, pode variar dentre alguns estados o que implica diretamente na sua importância econômica. Se for fluido poderá ser aplicado em dielétricos,hidráulicos, antiespumantes, poderá ser usado em indústrias como a têxtil, farmacfarmacêuticaméticos, tintas equipamentos elétricos etc. Se for plástico, poderá ser utilizado para equipamentos e implantes cirúrgicos, fabricação de adesivos selantes. Como resina : tintas resistentes ao tempo e á corrosão. Por fim, como elastômeros , possuem alta resistência e são usadas em equipamentos industriais, automóveis etc. A aplicação ilegal do silicone industrial no corpo humano é considerada crime contra a saúde pública, pois o silicone industrial de textura oleosa pode causa danos físicos instantâneos ou posteriores a sua aplicação. O silicone como já dito tem uma vasta possibilidade de formas, Para aplicações estéticas, o silicone original é matéria- prima para inúmeros tipos de próteses e implantes (nunca na forma líquida). Os implantes de silicone podem causar rejeição ao corpo, mas os casos mais graves de rejeição levam a deformação do formato como deixar os seios mais redondos que o normal. Também pode ocorrer rompimento da prótese, mas a viscosidade do silicone impede que ele se espalhe pelo organismo o que faz ele ficar retido. Apesar dos casos de câncer relacionados ao uso de próteses de qualidade inferior , não existe indícios que com ou sem rompimento, há relação entre implantes mamários de boa qualidade e o surgimento de câncer. OUTROS POLÍMEROS DE CONDENSAÇÃO POLICARBONATO Usado na produção de escudo anti-impacto usados por policiais, janelas de avião CDs e visores de capacetes de astronautas. POLIFENOL Um polifenol, a baquelite, já foi bastante utilizada na fabricação de bola de bilhar, telefones e câmeras fotográficas. OS COMPÓSITOS São a união entre polímeros com outros materiais. Geralmente para aumentar sua qualidade, pois em geral são formados por fibras unidas entre si por uma substância que funciona como cola e que é chamada de matriz. Como uma parede de concreto e seus vergalhões de aço que dão maior resistência ao concreto. Além disso, aumentam a qualidade do produto porque buscam eliminar por exemplo os plásticos comuns algumas características maléficas e defeitos que restringem suas aplicações como :não resistirem a temperaturas elevadas. Uma das soluções foi a produção de compósitos com fibras coladas entre si por meio de resinas poliméricas que podem ser fibras de vidro, de carbono ou de poliaramida, que tem uma resistência tão elevada que é usado na produção de coletes á prova de balas. E ainda fibras cerâmicas como as de SiC, Si3N4 etc. Essas fibras são coladas por um polímero e constituem a matriz do compósito que distribuem as forças no seu interior. Assim, os compósitos tem propriedades muito superiores aos plásticos como a menor deformação quando exposto ao calor e a maior resistência. PLÁSTICOS CONDUTORES Um exemplo é A polimerização do acetileno, produz o poliacetileno que não é um polímero condutor mas que ao ser adicionado certas substâncias chamas de dopantes podem ceder ou retirar elétrons levando a existência de um ou mais pontos positivos ou negativos fazendo os elétrons das ligações duplas restantes se deslocarem sob ação de um campo elétrico, resultando em condutividade elétrica.podendo então ser usados na fabricação de pilhas e baterias recarregáveis. ASPECTOS AMBIENTAIS Antigamente se utilizava embalagens para papéis e papelão para sólidos e para líquidos vidros e latas, a partir da metade do século XX com a modernização das embalagens e o avanço da química dos polímeros passou se a utilizar plásticos devido suas vantagens. Pois as garrafas de plástico, que deriva de polímeros, são mais flexíveis, impermeáveis e são mais resistentes ao impacto. Foi- se então, pouco a pouco substituindo os antigos materias usados, como os utilizado nas embalagens, até no dia de hoje onde o plástico é amplamente usado. o problema é o descarte, pois estima-se que leve de 100 a 150 anos para que os polimeros sejam degradados pelo ambiente . O fato de não serem biodegradável faz com que se acumulem nos aterros sanitários. Além disso, possuem alta resistência por isso tanto tempo para decompor-se , o que os torna um poluente preocupante pois pode Ocasionar a poluição em rios e lagos e provocar enchentes. A maioria dos produtos produzidos com plástico são destinados a consumo em lugares públicos o que dificulta uma das soluções a esse poluente que é a reciclagem, e que levou a criação das chamadas coletas seletivas do lixo. CONCLUSÃO Concluíse- que, os polímeros de adição são formados a partir da quebra de ligações duplas e consequente prolongamento de suas cadeias e que os polímeros de condensação podem possuir diversas e importantes funções na produção de uma vasta quantidade de produtos, entre eles os mais conhecidos: o silicone e o náilon. Além disso, os polímeros podem apresentar estruturas diferentes como a linear e a tridimensional. Os principais polímeros naturais são a borracha e os carboidratos, já dentre os sintéticos têm-se os plásticos,tecidos, elastômeros, silicones, compósitos e plásticos condutores. O uso de alguns polímeros sintéticos pode causar riscos graves a saúde, o que faz ser questionado seu uso e a necessidade crescente de regularização do uso dos mesmos. Observa-se também que os polímeros tem ganhado grande destaque na economia de principalmente os países mais desenvolvidos onde pesquisas ,como as com a finalidade de produzir compósitos cada vez mais resistentes ou plásticos condutores menos poluentes que substituam as pilhas e baterias convencionais , vem sendo desenvolvidas com mais intensidade.