Petróleo e Petroquimica

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Petróleo 
e 
Petroquímica
Marcos Sousa Rabelo
marcos.rabelo@blv.ifmt.edu.br
Eng. Ind. Químico (Doutor)
462
PETRÓLEO
463
• Substância oleosa, inflamável, geralmente
menos densa que a água, com cheiro
característico e coloração que pode variar
desde o amerolo claro, semelhante à
gasolina, chegando a verde, ao marrom e ao
preto.
PETRÓLEO
464
• Petróleo de origem do latim
petroleum, petrus = pedra e
oleum = óleo e do grego
[petrélaion], "óleo da pedra“;
• Combustível fóssil, não
renovável, de origem orgânica.
• Matéria-prima essencial à vida moderna  Ouro negro;
• Dele se produz: gasolina, combustível de aviação, gás de
cozinha, lubrificantes, borrachas, plásticos, tecidos sintéticos,
tintas, energia elétrica, entre outros;
• Se encontra no subsolo terrestre
ou marítimo.
465
PETRÓLEO
2
PETRÓLEO
466
• Resultado da ação da própria natureza  Restos de
animais e de vegetais + calor + pressão;
• Antigos mares e lagos com passar do tempo foram
sendimentados com camadas de terra  Bacias
sedimentares (rochas porosas formadas por calcário e
areia).
PETRÓLEO
467
• Combinação complexa de hidrocarbonetos, composta na
sua maioria de hidrocarbonetos alifáticos e aromáticos,
podendo conter também pequenas quantidades de
nitrogênio, oxigênio, compostos de enxofre e íons metálicos,
principalmente níquel e vanádio.
PETRÓLEO
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• Mistura incolor e inodora de hidrocarbonetos leves que, à
temperatura ambiente e pressão atmosférica, permanece no
estado gasoso;
• Resultado da decomposição da matéria orgânica fóssil no
interior da Terra;
• Encontrado em rochas porosas no
subsolo, frequentemente acompanhado
por petróleo.
GÁS NATURAL
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470
PETRÓLEO
Organização dos Países 
Exportadores de Petróleo 
471
PETRÓLEO
PETRÓLEO – EXPLORAÇÃO E EXTRAÇÃO 
472
1ª Prospecção: Localização de bacias sedimentares por meio
de análise do solo e subsolo:
• Levantamento topográfico  Esboço do mapa
geológico (Por exemplo: (Aerofotogrametria);
• “Ultrasonografia” do subsolo  Indica se há condições
para acumular petróleo.
PETRÓLEO – EXPLORAÇÃO E EXTRAÇÃO 
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PETRÓLEO – EXPLORAÇÃO E EXTRAÇÃO 
474
2ª Perfuração:
• Terra: Realiza um 1º furo. Se existir e for
enconomicamente viável realizam o furo de outros poços.
Realizado através de sondas de perfuração.
• Mar: Marcação com GPS e bolas marcadoras. A
perfuração são realizadas com sondas instaladas sob
plataformas marítimas (fixas ou móveis);
A perfuração pode atingir profundidade de 800 a 6000 metros
PETRÓLEO – EXPLORAÇÃO
E EXTRAÇÃO 
475Esquematização de uma sonda de perfuração
PETRÓLEO – EXPLORAÇÃO E EXTRAÇÃO 
476
Tipos de plataformas maritimas para perfuração de poços
Áreas mais rasas  Plataformas autoelevatórias
Áreas mais profundas  Plataformas flutuantes ou 
semissubmersíveis e navio-sonda (mar sob condições severas)
PETRÓLEO – EXPLORAÇÃO E EXTRAÇÃO 
477
Tipos de plataformas maritimas para perfuração de poços
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PETRÓLEO – EXPLORAÇÃO E EXTRAÇÃO 
478
3ª Extração na terra (explotação):
• Encontra-se acima da água salgada e embaixo de uma
camada gasosa em alta pressão.
PETRÓLEO – EXPLORAÇÃO E EXTRAÇÃO 
479
3ª Extração na terra (explotação):
• Pode ser jorrado espontaneamente, ou a utilização de
equipamento, podendo ser hidraúlico, elétrico ou mecânico
(“cavalo de pau”);
• Com o passar do tempo é necessário aplicação de
produtos externos para estimular a retirada e produção 
Injeção de gás ou água;
• Utiliza-se na boca do poço uma sequencia de válvuras para
o controle da produção (“árvore de natal”).
PETRÓLEO – EXPLORAÇÃO E EXTRAÇÃO 
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Componentes da “árvore de natal”
PETRÓLEO – EXPLORAÇÃO E EXTRAÇÃO 
481Estrutura do bombeamento mecânico (“cavalo de pau”) 
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PETRÓLEO – EXPLORAÇÃO E EXTRAÇÃO 
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“Cavalo de pau” 
PETRÓLEO – EXPLORAÇÃO E EXTRAÇÃO 
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Primeira unidade de bombeio de petróleo da Petrobras 
funcionanado por energia solar – Mossoró - RN
PETRÓLEO – EXPLORAÇÃO E EXTRAÇÃO 
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3ª Extração no mar (explotação):
• Extração mais difícil;
• Utilização de equipamentos especiais  Bombas em
plataformas e navio-sonda.
PETRÓLEO – EXPLORAÇÃO E EXTRAÇÃO 
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PETRÓLEO – TRANSPORTE
• Embarcações, caminhões, vagões, navios-
tanque ou tubulações (oleodutos ou
gasodutos) destinando aos terminais e
refinarias de óleo ou gás;
• Os navios-tanque carregam cargas
comumente classificadas como “escuras”
(óleo cru, combustível ou diesel) ou “claras”
(consistindo em produtos já bastante
refinados, como gasolina de aviação).
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PETRÓLEO – TRANSPORTE
• Os oleodutos são também empregados
para enviar alguns importantes produtos
finais das refinarias para os centros
consumidores.
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Uma Pausa!
O QUE VOCÊ ACHA ?
PETRÓLEO
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Desafio do Brasil – Exploração de petróleo na camada do pré-sal
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PETRÓLEO – EXPLORAÇÃO E EXTRAÇÃO 
491
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PETRÓLEO 
 Petróleo Bruto  Vários Hidrocabornetos (HC) e
contaminantes;
 Purificação das diversas frações de HC pelo conjunto de
operações unitárias e conversões químicas.
Petróleo leve  obtém maiores quantidades de gasolina, GLP e naftas.
Petróleo médio  obtém maiores volumes de óleo diesel e querosene.
Petróleo pesado  obtém maiores volumes de óleos combustíveis e asfaltos.
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• Classificação conforme teor de enxofre:
• Petróleos “doces” Teor de enxofre < 0,5% em massa
• Petróleos “ácidos” Teor de enxofre > 0,5% em massa
Obs.: Petróleos ácidos contêm gás sulfídrico, que é perigosamente 
tóxico, enquanto o doce não contêm, dando origem a combustíveis 
menos poluentes.
VOCÊ SABIA?
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494
PETRÓLEO
• Classificação:
• Grau de densidade API - (American Petroleum
Institute). (ºAPI):
• Exemplos:
• Asfalto: 11ºAPI; Óleo bruto pesado: 18ºAPI; Óleo
bruto leve: 36ºAPI; Nafta: 50ºAPI; Gasolina: 60ºAPI.
Obs.: A densidade do óleo é a densidade específica  Referência a água.
Obs.: Quanto maior o valor ºAPI mais leve é o óleo ou o derivado.
Leve: > 30ºAPI  < 0,876g/cm3
Médios: entre 21 e 30ºAPI
Pesado: < 21ºAPI  > 0,928g/cm3 • Exemplo: Uma amostra de petróleo líquido foi encontrada no
solo e analisada em laboratório. A densidade específica do óleo
cru correspondente foi de 0,87 g/cm3. Verifique se esse
combustível fóssil é leve, médio ou pesado.
495
PETRÓLEO
Resposta: O petróleo encontrado é leve.
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• O petróleo extraído dos poços é enviado por
bombeamento para os depósitos mais próximos. Fica em
repouso para decantar a água salgada, argila e algumas
impurezas existentes. Uma das piores impurezas do
petróleo é o enxofre;
• Em seguida, é bombeado para tanques de
armazenamento e enviados para a refinaria, através de
oleodutos.
PETRÓLEO
• Processo de separação: Separação física dos produtos
sem alteração da constituição química dos
componentes;
• Processo de transformação: transformação de produto
de pouco valor ou utilidade em produtos rentáveis e de
grande demanda;
• Processo de acabamento: Ocorre a remoção, por
processos físicos ou químicos de impurezas dando
características em produto acabado.
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PETRÓLEO – REFINO
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• O petróleo é separado em frações, através de processos
físicos e químicos, sendo os mais utilizados: destilação
fracionada, destilação a vácuo, craqueamento térmico ou
catalítico e reforma catalítica;
• Local onde acontece a purificação e separação dos
componentes do petróleo. É transformado em uma série de
derivados através de diversos métodos.
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PETRÓLEO – REFINARIA
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PETRÓLEO – DESTILAÇÃO FRACIONADA
Obs.: Nafta é uma fração de octanagem baixa, que abrange a 
extensão de pontos de ebulição que compreendem a gasolina.
• Equipamento principal: torre de fracionamento, ou
coluna de destilação, cuja parte interna é composta por
uma série de bandejas ou pratos perfurados:
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PETRÓLEO – DESTILAÇÃO FRACIONADA
• Equipamentos que constituem
as unidades de destilação:
o Torres de fracionamento;
o Retificadores (strippers);
o Fornos;
o Trocadores de calor;
o Tambores de acúmulo e refluxo;
o Bombas, tubulações;
o Instrumentosde medição
e controle.
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Obs.: Estes equipamentos são fisicamente arranjados e operados 
segundo diferentes formas, de acordo com cada refinaria. No entanto, os 
princípios básicos de operação são idênticos em todas as instalações.
PETRÓLEO –
DESTILAÇÃO FRACIONADA
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Obs.: Nafta é uma fração de octanagem baixa, que abrange a 
extensão de pontos de ebulição que compreendem a gasolina.
PETRÓLEO – DESTILAÇÃO FRACIONADA
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PETRÓLEO – DESTILAÇÃO FRACIONADA
• As frações não separadas na destilação fracionada são
destinada a torre de destilação a vácuo;
• A diferença de pressão que é inferior à pressão
atmosférica possibilita as frações mais pesadas entrem
ebulição em temperaturas mais baixas;
• As moléculas de cadeia mais longa não se quebram;
• Nessa etapa são recolhidas frações, como graxa,
parafinas e betume ou asfalto.
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PETRÓLEO –
DESTILAÇÃO A VÁCUO
• Interface junto a destilaria, baseia na quebra de
moléculas longas e pesadas do HC em moléculas
menores e mais leves, visa suprir a demanda de
determinado derivado:
o Craqueamento térmico: Utilização de altas pressões e
temperaturas para quebras das moléculas;
o Craqueamento catalítico: Realizado em temperaturas mais
brandas pela utilização do catalisador (a base de alumina ou
zeólitos).
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Obs.: A refinaria pode transformar óleo diesel ou querosene em gasolina.
Processo catalítico em leito fluidizado, em que a corrente de alimentação 
mantém suspenso o catalisador.
PETRÓLEO – CRAQUEAMENTO
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PETRÓLEO – CRAQUEAMENTO
• Processo que visa reformular ou reestruturar as
moléculas dos derivados do petróleo, podendo
transformar HC de cadeia normal em cadeia ramificada,
pela isomerização, ou transformar em cadeias cíclica ou
aromática;
• Esse processo permite melhorar a qualidade e
desempenho da gasolina nos motores dos automóveis.
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PETRÓLEO – REFORMA CATALÍTICA
• Fornecer insumos para possibilitar a operação ou
efetuar o tratamento de rejeitos do processo:
o Geração de hidrogênio: Matéria prima importante na
indústria petroquímica  Por exemplo: Síntese de
amônia e metanol, processos de hidrotratamento e
hidrocraqueamento;
o Recuperação de enxofre: utiliza como carga as correntes
de H2S, gerado durante a etapa de craqueamento
catalítico, transformando em enxofre elementar (Processo
Clauss).
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PETRÓLEO – PROCESSOS AUXILIARES
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PETRÓLEO – REFINARIA
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PETRÓLEO -REVISÃO
Fonte: gazetaonline – ES
26/08/2011
PETROQUÍMICA
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 São séries de compostos químicos obtidos a partir dos
derivados do petróleo (pós-refino), por exemplo, a partir
do metano, eteno, propeno, butenos, petroquímicos
cíclicos aromáticos;
 Uns dos principais produtos derivado do petróleo é o
polimero.
PETROQUÍMICA 
DERIVADOS DO ETENO
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PETROQUÍMICA
DERIVADOS DO METANO
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PETROQUÍMICA 
DERIVADOS DOS COMPOSTOS AROMÁTICOS
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PETROQUÍMICA
DERIVADOS DO PROPENO, BUTENO E ISOBUTENO
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• Materiais orgânicos ou inorgânicos, naturais ou
sintéticos, de alto peso molecular, cuja estrutura
molecular consiste na repetição de pequenas unidades,
chamadas meros, que compõem as macromoléculas.
• Daí o nome:
poli (muitos) + mero.
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POLÍMEROS
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POLÍMEROS - CLASSIFICAÇÃO
Filiforme: Tão fino ou delgado como um fio.
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POLÍMEROS – TIPOS
Principais polímeros de adição
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POLÍMEROS – TIPOS
Principais polímeros de adição
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POLÍMEROS – TIPOS
Principais polímeros de adição
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POLÍMEROS – TIPOS
Principais 
polímeros de 
adição
Teflon – PTFE  Utilizado em revestimentos de panelas
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VOCÊ SABIA?
A Poliamida, conhecida como "Nylon" é um material de ampla utilização,
esta presente nos melhores tecidos e em diversas peças técnicas.
Este nome "Nylon" foi dado pelos Americanos e Ingleses que em parceria
descobriram este material. Devido uma espécie de guerra fria contra os
japoneses, numa disputa que envolvia o comércio da seda e a descoberta
de um material que pudesse substitui. Quando os Americanos e Ingleses
descobriram a Poliamida, material que viria a substituir a seda,
principalmente para fabricação de paraquedas, deram então este nome
“Nylon” que tem duas versões para tal:
a) A soma das iniciais das duas principais cidades envolvidas: New York e
London
b) As iniciais da frase: Now You Lost Old Nipon ( Agora você perdeu velho
japonês).
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POLÍMEROS – TIPOS
Principais polímeros de condensação
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POLÍMEROS – TIPOS
Principais polímeros de condensação
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POLÍMEROS – TIPOS
Principais polímeros de condensação
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POLÍMEROS – TIPOS
Principais polímeros de condensação
• Classe intermediária entre os termoplásticos e os
termorrígidos: não são fusíveis, mas apresentam alta
elasticidade, não sendo rígidos como os termofixos;
• Reciclagem complicada pela incapacidade de fusão;
• Estrutura molecular similar à do termorrígido, mas há
menor número de ligações entre os "cordões". Como se
fosse a rede, mas com malhas bem mais largas.
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ELASTÔMEROS
Elastômeros: são normalmente chamados de borracha
• Naturais: Resultado da polimerização do isopreno, feita
na própria planta, a seringueira Hevea brasiliensis. Este
produto é mole e não apresenta resistência mecânica;
• Sintéticas: Mais resistente a variações de temperaturas
e ao ataque de produtos químicos  Produção de
mangueiras, correias, artigos para vedação, etc;
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ELASTÔMEROS
Borracha Natural se torna quebradiça nos dias frios e pegajosa em 
dias quentes.
• Processo de reticulação  Conversão das moléculas do
polímero independente, numa rede tridimensional onde
ficam ligadas entre si;
• Aplicação de calor, pressão e agenstes de vulcanização;
• Pontes de enxofre  É realizada a adição de 3 a 8% de
enxofre mais alguns agentes de cura.
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ELASTÔMEROS - VULCANIZAÇÃO
Por exemplo: Agente de cura (“vulcanização”) no látex de 
policloropreno é o óxido de zinco. Adição de enxofre às duplas 
ligações, fazendo com que a borracha natural se transforme na 
borracha vulcanizada tridimensional.
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VOCÊ SABIA?
Charles Goodyear descobriu o processo de
vulcanização que é o processo utilizado para
fabricação de pneus e outros produtos de
borracha sintética;
Aqueceu a massa viscosa com enxofre e um
pouco de óxido de chumbo II (PbO);
O nome vulcanização foi dado em honra ao
deus Vulcano, deus das profundezas e do
fogo;
Goodyear não conseguiu desfrutar de sua
descoberta e morreu pobre.
CHARLES GOODYEAR 
A companhia que hoje leva seu nome não tem nenhuma ligação direta com a 
família Goodyear e propôs a compra do processo de vulcanização por uma 
quantia irrisória de dinheiro. A família, endividada, viu-se na obrigação de 
aceitar a oferta. Seu nome foi mantido na companhia em honra à sua pessoa. 
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ELASTÔMEROS – TIPOS
Principais elastômeros
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Principais elastômeros
ELASTÔMEROS – TIPOS
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APLICAÇÕES DOS POLÍMEROS
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• Industria de plásticos se divide em dois grandes
segmentos:
• Produz a matéria prima propriamente dita;
• A que processa o polímero, modelando para
confeccionar os objetos vendidos ao consumidor.
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POLÍMEROS – PROCESSOS DE 
TRANSFORMAÇÃO
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POLÍMEROS – PROCESSOS DE 
TRANSFORMAÇÃO
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VAZAMENTO
Ex.: Bolas de PVC
POLÍMEROS – PROCESSOS DE 
TRANSFORMAÇÃO
Ex.: Fios de nylon, tubos 
utilizados em encanamentos e 
mangueiras plástica
PRODUÇÃO DE FIOS POR EXTRUSÃO
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Ex.: produtos de 
borracha, como 
pneumáticos e solados, 
peças imitando louças 
POLÍMEROS – PROCESSOS DE 
TRANSFORMAÇÃO
COMPRESSÃO
CALANDRAGEM
Ex.: Sacos para lixos e filmes 
plásticos transparente, cortinas 
de PVC para banheiro, esteiras 
transportadoras, pisos e etc.
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Ex.: Fabricação de utensílios plásticos  pentes escovas 
de dentes, cabos (talheres e ferramentas), 
POLÍMEROS – PROCESSOS DE 
TRANSFORMAÇÃO
INJEÇÃO
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Ex.: garrafas para água 
mineral e refrigerantes, 
brinquedos volumosos.
POLÍMEROS – PROCESSOS DE 
TRANSFORMAÇÃO
SOPRO
IMERSÃO
Ex.: balões de aniversários, 
luvas de borracha ou de PVC
Tipo Função
Agente corante Conferir a cor desejada.
Antiestático Evitarque o polímero fique eletrizado ao ser atritado com outros
materiais.
Antioxidante Impedir ou minimizar a degradação resultante da oxidação O2 e
O3 presentes no ar.
Aromatizante Proporcionar a fragrância agradável e mascarar odores
indesejáveis.
Biocida Inibir a ação de microrganismo que possam atacar o material.
Carga Aumentar a resistência ao desgaste por abrasão e reduzir o
custo por aumento do volume final.
Estabilizante térmico Evitar degradação pelo aquecimento.
Estabilizante UV Prevenir a degradação causada pelos raios UV do sol.
Plastificante Aumentar a flexibilidade.
Retardador de chama Reduzir a inflamabilidade. 540
POLÍMEROS – ADITIVOS
Função: Melhorar a qualidade ou conferir propriedades complementares.
VOCÊ SABIA?
Para a reciclagem de plástico é necessário separar, por
categorias, os diferentes resíduos poliméricos urbanos utilizando-
se procedimento de identificação através de códigos;
Códigos: São números ou siglas inscritos no produto que
indicam o material empregado na confecção da embalagem.
Normalmente estão localizados na parte inferior dos frascos
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VOCÊ SABIA? VOCÊ SABIA?
Alguns dos principais tecidos disponíveis no mercado são produzidos a
partir de materiais plásticos o Nylon e o Poliester (PET), no caso do PET
já é possível inclusive produzir tecido deste material reciclado, ou seja,
“você pode estar vestindo uma garrafa”, pois garrafas são feitas de PET.