Relatório sobre polimeros

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Centro Universitário do Norte – Uninorte
 Polímeros: O que são? 
 
 Adriel Lynconn Silva Teixeira 
 Aline Ferreira Nunes
 Larissa da Silva Cunha
 
 Manaus 
 2018
 Adriel Lynconn Silva Teixeira 
 Aline Ferreira Nunes
 Larissa da Silva Cunha
 
 
 Polímeros: O que são? 
Relatório acadêmico apresentado como requisito para obtenção de nota na disciplina de Ciências dos Materiais, sob orientação do Prof. Francisco Dinola Neto.
 
 
 Manaus 
 2018
SUMÁRIO
1. Resumo.............................................................................1
2. Introdução........................................................................2
3. Desenvolvimento..............................................................3
3.1. Principais organizações moleculares dos polímeros.....................................................................3
3.2. Principais técnicas de 
processamento de polímeros .....................................8
3.2.1. Extrusão...............................................................8
3.2.2. Injeção.................................................................10
3.2.3. Sopro...................................................................11
3.2.4. Termoformagem.................................................12
3.3. Processos de reciclagem mais 
utilizados no nosso dia a dia......................................13
4. Conclusão.........................................................................15
5. Referências.......................................................................16 
 
1- Resumo:
Este relatório consiste em apresentar as propriedades dos polímeros e suas funções seja ela naturais ou sintéticas, visando assim um conhecimento mais amplo sobre essas estruturas dessas macromoléculas. Além disso, nos permitir conhecer mais a fundo sobre esse assunto e entender como eles são usados no nosso dia a dia e quais são suas importâncias pros seres humanos. [1] 
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2- Introdução:
A palavra polímeros vem do grego poli, que significa ‘’muitas’’, e meros que é ‘’partes’’, isso porque as macromoléculas desses compostos originam-se através da ligação de várias unidades de moléculas pequenas, denominadas monômeros. [2] 
Na verdade, os materiais poliméricos não são novos, eles têm sido usados desde a antiguidade. Contudo, nessa época, somente eram usados materiais poliméricos naturais. A síntese artificial de materiais poliméricos é um processo que requer tecnologia sofisticada, pois envolve reações de química orgânica, ciência que só começou a ser dominada a partir da segunda metade do século XIX. Esses compostos surgiram para imitar os polímeros naturais e deram origem aos chamados polímeros sintéticos.[3]
 A década de 1920 marcou oficialmente o inicio de uma nova era nas descobertas relacionadas aos materiais poliméricos, com pesquisas relacionadas aos mecanismos de polimerização de moléculas orgânicas na Alemanha. De 1920 até os dias atuais, a grande diversidade de técnicas de polimerização, síntese de novos materiais poliméricos, polímeros biodegradáveis e nano compósito vem aumentando gradativamente, contudo, atualmente a ênfase está em desenvolver e aprimorar formulações de polímeros já existentes utilizando novas tecnologias e processos para a obtenção de materiais com propriedades otimizadas.
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3- Desenvolvimento:
3.1- Principais organizações moleculares dos polímeros:
Muitos polímeros são orgânicos e formados por moléculas de hidrocarboneto. Cada átomo de C tem 4 e- que podem estabelecer ligações atômicas com átomos vizinhos e cada H tem 1 e- na mesma condição. [4]
Ligações saturadas. [5]
 
 Ligações insaturadas (Etileno). 
 
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As imagens acima mostra um exemplo de moléculas de hidrocarbonetos, mais conhecida como moléculas parafínicas que deriva do petróleo.
Além disso, as moléculas dos polímeros sendo ela material orgânico ou inorgânico, naturais ou sintéticos, sua estrutura molecular consiste na repetição de pequenas unidades chamadas ‘’meros’’ que compõem as macromoléculas, sendo assim surge os monômeros que são moléculas constituídas por um único mero. E então surge a polimerização que são reações químicas intermoleculares pelas quais os monômeros são ligados, na forma de meros à estrutura molecular da cadeia. [6] 
Polímeros com elevado PM (peso molecular), são conhecidos como altos polímeros e polímeros com baixo PM são conhecidos como oligômeros.
Os mecanismos de polimerização se dividem em:
A) Polimerização por adição:
Todos os átomos do monômero são incorporados na cadeia do polímero. O ponto de partida para as reações de adição é a quebra da ligação dupla carbono-carbono (C = C) presente nos compostos orgânicos, como, por exemplo, no etileno.
Características:
I) Apenas o monômero e as espécies propagantes podem reagir entre si;
II) A concentração do monômero decresce gradativamente durante a reação;
III) A velocidade da reação cresce com o tempo até alcançar um valor máximo, na qual permanece constante.
IV) Polímeros com um alto peso molecular se formam desde o início da reação, não se modificando com o tempo.
V) A composição percentual do polímero é igual ao do mero que lhe dá origem.
O mecanismo da reação de polimerização é baseado em etapas de iniciação, propagação e terminação, onde as reações de iniciação ocorrem ativadas por agentes químicos (iniciadores), 
radiação (UV e raios gama) e catalisadores. Pode ser composto por radicais livres, cátions e ânions.
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B) Polimerização por condensação:
 São obtidos por reações entre monômeros (iguais ou diferentes), onde há a saída de uma molécula de uma substância, que é geralmente a água (H2O). O tipo de estrutura do polímero formado (linear, tridimensional) é de grande importância para a funcionalidade dele.
Características:
I) A composição percentual é diferente da apresentada pelo monômero que lhe deu origem.
O mecanismo da reação de polimerização é composto por cátions e ânions. Suas etapas de iniciação, propagação e terminação não possuem diferenças, ou seja, se processam com a mesma velocidade e com o mesmo tipo de reação.
 
Veja alguns exemplos:
 Politetrafluoroetileno
 (PTFE) Teflon
 Cloreto de Polivinila (PVC) 
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 Polipropileno (PP)
 
 
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Policarbonato
 
As propriedades dos polímeros dependem do tipo de monômero empregado em sua fabricação (natureza química, peso molecular e estrutura macromolecular); dependem dos processos de preparação do polímero (poli adição, poli condensação, modificação, etc.); dependem das técnicas empregadas na polimerização: em solução, em massa, em emulsão e em suspensão; se o polímero é predominantemente não cristalino ou cristalino.
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3.2 - Principais técnicas de processamento de polímeros:
3.2.1 – Extrusão:
Nas indústrias metalúrgicas ou automobilísticas, a extrusão é um processo de conformação mecânica (ou conformação plástica) de matérias plástica ou metálica, assim como a trefilação laminação ou estampagem (terminologias usadas para metais). Podem ser extrudadas peças longas com a seção transversalno formato que se desejar e, posteriormente, secioná-las de modo a produzir diversas peças com a mesma seção transversal de uma só vez. Nesse processo a peça é conformada pela ação combinada de tensões (tração e compressão), mas o que faz com que a peça adquira o formato desejado é a resistência imposta pela matriz (molde ou orifício) à passagem da peça. Assim dizemos que a extrusão é um processo de conformação onde a força predominante é a compressão indireta (desenvolvida pela matriz). A extrusão é um método muito comum que faz parte do processo produtivo de filmes plásticos, chapas, barras e peças de metal e até mesmo de alimentos. Basicamente, seu principal componente é a prensa hidráulica, ou extrusora, que irá forçar a passagem do material pela matriz e controlar o curso e a velocidade de extrusão.Os polímeros termoplásticos (aqueles que podem ser amolecidos com o aumento da temperatura) também podem ser extrudados pelo método hidrostático fluido a fluido dando origem a tubos, bastões e diversos tipos de materiais. Os tipos de plásticos utilizados no processo de extrusão são: polietileno de baixa ou alta densidade (PEBD e PEAD), o vinil, o PVC, acrílico, PETG, butirato, polipropileno e poliestireno.Os alimentos extrudados também são muito comuns. A indústria alimentícia utiliza o método para a produção dos mais diversos alimentos destinados ao consumo humano e, também, para produzir comidas destinadas aos animais (ração para cachorros, 
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peixes, gatos, etc.). A extrusão de alimentos além de consistir em um método que permite a obtenção de formas e texturas diferentes, também agrega algumas vantagens. As características gerais do produto irão depender de sua constituição inicial e do tipo de processo à que ele é submetido. Mas, de modo geral, o processo de extrusão aumenta a biodisponibilidade de alguns nutrientes como o ferro (Fe2), ao mesmo tempo em que torna as proteínas mais fáceis de digerir e as fibras e o amido mais solúveis (aumentando seus efeitos benéficos ao organismo). A extrusão também elimina a presença de micro-organismos. Por outro lado, o processo diminui a biodisponibilidade de zinco (Zn), magnésio (Mg), cobre (Cu) e fósforo (P), além de perda da vitamina C e tiamina.
 
 Procedimentos e tipos de extrusão
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3.2.2- Injeção: 
O processo de moldagem por injeção tem por objetivo moldar uma peça plástica com formatos variados e complexos com alta tolerância dimensional, forçando ao material sob pressão dentro de uma cavidade.
Analogamente ao processo de extrusão, o material é alimentado através de um funil, onde é direcionado para o interior da máquina que possui uma rosca sem fim (pistão). Esta tem a função de transportar, fundir/amolecer, misturar, homogeneizar e plastificar o material. Ao final deste percurso, o material passa pelo bico de injeção até encontrar-se com o molde. A pressão é mantida até que todo o molde seja preenchido e o material tenha se solidificado. Após essa etapa, o molde é aberto e a peça é ejetada. O molde se fecha, e o ciclo é rapidamente repetido. Dessa forma, o fator chave para que esse processo seja largamente utilizado na indústria de transformação é a sua alta produtividade. As peças produzidas devem ser livres de rechapes, vazios, poros, bolhas, empenamento, e devem apresentar estabilidade dimensional, resistência e rigidez para sua .
O processo de moldagem por injeção é capaz de conferir detalhes muito importantes para a peça final, como roscas, furos, travas e dimensões perfeitas para o melhor encaixe, sendo muito utilizadas na indústria automotiva (painéis de carros), em utilidades domésticas (peças de máquinas de lavar roupas, por exemplo), entre outras.
 
 Processo de moldagem por injeção 
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 3.2.3 – Sopro:
É um processo de produção usado para produzir peças de plástico ocas inflando um tubo de plástico aquecido até preencher um molde com a forma desejada. A matéria prima neste processo e um termoplástico no formato de pequenas pelotas ou granulados, o qual primeiro é fundido e conformado dentro de um tubo oco chamado tubo de sopro. O tubo de sopro então é preso entre dois moldes bipartidos e insuflado por ar comprimido, até que se adapte a forma do interior da cavidade (parede) do molde. Geralmente a pressão é de 25 Á 150 psi, menor do que utilizado na modelagem por injeção. Por último, após a peça ter esfriado, as partes do molde são separadas e a peça é retirada.
Peças fabricadas por modelagem de sopro são plásticas, ocas e com paredes finas. Tais como garrafas e recipientes que estão disponíveis em uma variedade de formas e tamanhos. Pequenos produtos como, garrafas de água, detergente, shampoo, óleo para motor e leite, e também recipientes maiores incluindo tambores plásticos, tubos e tanques de armazenamento. As peças moldadas por sopro podem ser fabricadas de uma variedade de materiais termoplásticos, abaixo.
Polietileno de Baixa Densidade (LDPE)
Polietileno de Alta Densidade (HDPE)
Polietileno tereftalato (PET)
Polipropileno (PP) 
Cloreto de polivinila (PVC).
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3.3.4 – Termoformagem:
É um modo de moldar lâminas dando forma ao contorno através da utilização de calor e pressão tanto positivas como a vácuo. As etapas do processo são: 
1) fixação da lâmina; 
2) aquecimento; 
3) moldado; 
4) esfriamento;
5) extração. 
Na termoformagem, uma lâmina seca é aquecida a uma temperatura pré-determinada na qual o material plástico amolece, mas de forma menor a sua temperatura de fusão. A mesma é esticada para cobrir o contorno do molde e logo é refrigerada na temperatura na qual o termoplástico passa a ser rígido, retendo assim a forma do molde. 
A peça termoformada pode ser cortada para eliminar bordas desnecessárias, decorada e/ou convertida em artigos para diferentes aplicações. 
Cada etapa do processo de termoformagem é vital na determinação da qualidade do produto final. Deve ser monitorada tanto a qualidade da lâmina utilizada, quanto os parâmetros de aquecimento, moldagem e esfriamento, para obtenção de peças de alta qualidade. A qualidade das estará dada pela uniformidade na espessura da parede, a aparência superficial, cor e aceitáveis propriedades físicas na aplicação final.
A termoformagem pode atingir uma ampla gama de espessuras desde as medidas finas utilizadas em contêineres de alimentos até lâminas mais grosas utilizadas na fabricação de interiores de geladeiras. O tamanho, desenho, e o tipo de peça, determinam a técnica de termoformagem e o equipamento a ser utilizado. Este informe cobre várias destas técnicas e o tipo de peças que melhor se amolda a cada uma. 
 
Imagem demosntando o processo de termoformagem 12
3.3 Processos de reciclagem mais utilizados no nosso dia a dia: 
Apesar de não ser a única medida a ser realizada para a diminuição do lixo produzido pela sociedade, a reciclagem possui um importante papel, uma vez que, além de reduzir a quantidade de rejeitos, também diminui a procura por novas matérias-primas. Dessa forma, quanto mais se recicla, mais se reaproveita e, consequentemente, menor é a necessidade de extrair novos materiais da natureza. Os principais materiais recicláveis são o metal, o papel, o plástico e o vidro, mas os processos de reciclagem mudam conforme o material.
Metais: nesses casos, a primeira etapa da reciclagem, a coleta seletiva, costuma ser feita por catadores. São eles que recolhem os restos nas ruas e vendem o material, já compactado e limpo, às empresas recicladoras. O processo de reaproveitamento do alumínio, o metal mais reciclado, consiste na retirada de impurezas (como areia, terra e metais ferrosos), na remoção das tintas e vernizes e, por fim, na fundição do metal. Num forno especial, ele se torna líquido, para ser, então, laminado – o combustível queimado nesta etapa pode provir do gás gerado nasfases anteriores. São essas chapas que são transformadas em novas latas.
Papeis: assim que chega à indústria da reciclagem, é cortado em tiras e colocado num tanque de água quente, onde é mexido até que forme uma pasta de celulose. Na fase seguinte, drena-se a água e retiram-se as impurezas. O preparado é, então, despejado sobre uma tela de arame. A água passa e restam as fibras. O material é seco e prensado por pesados cilindros a vapor e alisados por rolos de ferro. Está pronto para ser enrolado em bobinas e ser papel de novo.
Plásticos: a reciclagem pode ser feita de duas maneiras – com ou sem a separação das resinas. O primeiro processo é mais caro para os brasileiros, uma vez que requer equipamentos que não são fabricados no país. O resultado desta técnica é a chamada madeira plástica, usada na fabricação de bancos de jardim, tábuas e sarrafos. O outro processo, mais comum, inicia-se pela separação dos plásticos conforme sua densidade. Depois, são triturados até virarem flocos do tamanho de um grão de milho. Já lavados e secos, os flocos são vendidos às fábricas que confeccionam artefatos de plástico.
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Vidros: a primeira etapa do processo de reciclagem é separá-lo conforme a cor – o incolor é o de melhor qualidade. Em seguida, o material é lavado e ocorre a retirada de impurezas, como restos de metais e plástico. Um triturador, então, transforma o vidro em cacos de tamanho homogêneo. Antes de serem fundidos, os pedaços são misturados com areia e pedra calcária. Sem que resfriem, recebem um jato de ar quente para tornarem-se mais resistentes. Estão, enfim, prontos para serem utilizados mais uma vez.
O processo de reciclagem, além de preservar o meio ambiente também gera riquezas, os materiais mais reciclados são o vidro, o alumínio, o papel e o plástico. Esta reciclagem contribui para a diminuição significativa da poluição do solo, da água e do ar.
 
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4- Conclusão:
Podemos observar que os polímeros são muito importantes no nosso cotidiano, e que apesar de serem bastante poluentes eles podem ser recicláveis. Além disso, eles são mais leve e assim gasta menos combustível no seu transporte, o que diminui a poluição. Vemos que no nosso dia a dia e em tudo o que fazemos, eles estão ali de alguma forma, seja na embalagem de um bolo, ou em uma agua mineral comprada no supermercado ou até mesmo no carro que andamos. É um ciclo sem fim que começa na natureza e termina em grandes indústrias.
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5 – Referências: 
1. https://pt.khanacademy.org/science/biology/macromolecules
2. https://educalingo.com/pt/dic-pt/monomero
3. https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/polimero-natural.htm https://www.infoescola.com/quimica/quimica-organica/ https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/polimero-sintetico.htm 
4. https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-sao-hidrocarbonetos.htm
5. https://manualdaquimica.uol.com.br/quimica-organica/classificacao-das-cadeias-carbonicas.htm
6. https://www.infopedia.pt/dicionarios/lingua-portuguesa/org%C3%A2nico https://www.infoescola.com/quimica/compostos-inorganicos/ https://educalingo.com/pt/dic-pt/monomero https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-polimerizacao.htm 
7. Irene Cavaliere. «Reciclagem de polímeros». Fiocruz. Consultado em 31 outubro de 2018. 
 
 
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