Produção de Polímero Urei-Formaldeído

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LABORATÓRIO DE QUÍMICA APLICADA
POLÍMEROS – PRODUÇÃO DO POLÍMERO UREIA-FORMALDEÍDO
C. C. F. de FREITAS1, I. J. M. de PRAXEDES1, L. A. F. FREITAS1, M. A. de SOUZA NETO1, M. T. de O. BRITO1
	
1 Universidade Federal Rural do Semiárido, Departamento de Ciência e Tecnologia
E-mails para contato: caiocesarfreitas10@hotmail.com; jonathanrn1@hotmail.com; lucasamorimf@gmail.com; souzaneto25@hotmail.com; matheusthomasfg@gmail.com.
RESUMO – Devido a razões econômicas e tecnológicas, nas últimas décadas, os plásticos passaram a ocupar um lugar de destaque como um dos materiais mais utilizados pela indústria. Os polímeros se enquadram em diferentes grupos, com diferentes aspectos físicos, logicamente, com diferentes utilidades, são eles: os termorrígidos, termoplásticos e elastômeros. No presente artigo realizou-se os procedimentos de fabricação da resina ureia-formaldeído, de forma a obter tal polímero que pode ser classificado como um termorrígido, devido, principalmente, às suas propriedades físicas.
 Palavras chaves: Plásticos, Polímeros, Uréia-formaldeído.
	
	 
LABORATÓRIO DE QUÍMICA APLICADA
1. INTRODUÇÃO 
Gradativamente, nas últimas décadas, houve uma substituição dos materiais naturais que eram utilizados pela indústria, como madeira, alumínio, cerâmica e algodão, por polímeros sintéticos como PVC, náilon, poliéster. Essa mudança ocorreu devido a razões econômicas e tecnológicas, pois esses polímeros atendem as necessidades da sociedade tão bem quanto os anteriores, ou até mesmo melhor. Esses plásticos apresentam diversas vantagens, sendo elas: a capacidade de serem moldados e a possibilidade de se reunir diversas características em um único material, tais como, leveza, resistência mecânica, transparência, condutividade ou isolamento elétrico, isolamento térmico, flexibilidades, entre outros.
O polímero uréia-formaldeído pertence ao grupo dos termorrígidos, que apresentam estruturas amorfas e ligações cruzadas, e possuem propriedades físicas quebradiças, porém quando aquecidos não amolecem, tornam-se infusíveis e insolúveis. Quando ele está puro é transparente, porém, acaba se tornando opaco e rachando com o tempo. Quando é adicionado celulose, este defeito é inibido, apesar de perder sua transparência. Dessa forma, este polímero só pode ser moldado durante sua síntese, e geralmente é utilizado na fabricação de objetos translúcidos, vernizes e resinas.
De forma geral, os polímeros são classificados em três grupos:
· Polímeros termoplásticos: policarbonato (PC), poliuretano (PU), Policloreto de Vinila (PVC), poliestireno (PE) e polipropileno;
· Polímeros termorrígidos: resinas ureia-formaldeído, fenol-formaldeído e melaminaformaldeído e anilina-formaldeído;
· Polímeros elastômeros: elásticos e borrachas.
A classe de polímeros elastômeros possui quase todas as características dos termorrígidos, exceto a rigidez e fragilidade, em contrapartida são elásticos. Os elastômeros e os termorrígidos pertencem aos termofixos.
Figura 1. Representação da estrutura formada do polímero uréia-formaldeído.
2. MATERIAIS E MÉTODOS
2.1. MATERIAIS
Os materiais utilizados no experimento foram béckeres, a balança analítica, bastão de vidro, um molde (copo de café) e pipetas.
 Os reagentes utilizados no experimento foram o formaldeído, ácido sulfúrico concentrado, solução de hidróxido de sódio 7%, fenolftaleína (indicador) e Ureia.
2.2. MÉTODOS
Para início, pesou-se 10g de Ureia na balança analítica, utilizando um bécker para armazenamento. Colocou-se e misturou-se, na Ureia, 16ml de formaldeído. Após isso, a solução foi levada ao banho-maria, esperando o tempo necessário para a dissolução da ureia. Mexeu-se a solução utilizando um bastão de vidro, para ajudar no processo.
 Em seguida, levou-se a solução para o banho de gelo, agitando-a também com o bastão de vidro. Após o resfriamento da mistura, retira-a do banho de gelo e adiciona-se 7mL de solução de hidróxido de sódio. Adicionou-se também duas gotas de fenolftaleína na solução, deixando-a na cor rosa. 
Levou-se, novamente, o sistema para o banho maria, mexendo-o constantemente com o bastão de vidro e adicionando gota-a-gota a solução de ácido sulfúrico. Mexeu-se até a substância ficar com consistência pastosa, na cor branca. Por fim, colocou-se a mistura em um molde (que neste caso, é um copo de café) e esperou-se algum tempo para a vista do resultado final.
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Na reação de formação da resina ureia-formaldeído, a ureia e o formaldeído funcionam como monômeros, ou seja, são os radicais responsáveis por iniciar a reação de formação do polímero. As imagens a seguir mostram as substâncias supracitadas.
Figura 3. 16g de Ureia com 16mL de Formaldeído
Figura 2. Adição de 16g de Ureia.
A mistura foi levada ao banho-maria e mantida sob agitação com a intenção de que acontecesse a máxima dissolução da ureia, em seguida, ela foi colocada em resfriamento para reestabelecer a temperatura através de um choque térmico, como é mostrado a seguir. 
Figura 4. Solução em agitação e aquecimento.
Figura 5. Solução em agitação e resfriamento.
Após a dissolução da ureia foi adicionado à solução 7mL de Hidróxido de Sódio (NaOH) com a finalidade das resinas de ureia-formaldeído pudessem ser preparadas e manuseadas sem que ocorresse polimerização, para tanto, é necessário manter um valor de pH relativamente elevado (meio básico), que foi conseguido após a adição do NaOH. 
Figura 5. Solução após adicionar o NaOH.
Adição de fenolftaleína aconteceu após o NaOH ser colocado na solução, o caráter básico foi percebido pela coloração rósea que se formou. No sistema, que novamente foi posto em agitação e aquecimento no banho-maria, foi adicionado gotas de Ácido Sulfúrico (H2SO4) e aos poucos o sistema foi mudando de aspecto e consistência, adquirindo uma pastosidade. Acontece que o H2SO4 funciona como um catalisador que diminui o pH e, consequentemente, acelera a reação de polimerização, de forma que, obtivesse a resina de ureia-formaldeído rapidamente. A imagem a seguir mostra a resina obtida.
Figura 6. Transferência da resina ureia-formaldeído para um recipiente mais adequado
Figura 7. Resina ureia-formaldeído após, aproximadamente, 72h.
4. CONCLUSÃO
No experimento realizado, observou-se a produção da resina ureia-formaldeído através da reação ocorrida da ureia e formaldeído, em meio básico e posteriormente, ácido. Por se resultante de polímeros termorrígidos, a resina só pode ser moldada durante sua síntese. 
Observou-se que a resina possui sua estrutura amorfa, não amolece quando aquecida e são insolúveis quando se eleva a temperatura, são quebradiços. Portanto com a prática foi possível estabelecer um maior conhecimento da área prática com a teoria e desenvolvendo um maior conhecimento sobre a área que cresce cada vez mais, tendo em vista também a grande aplicabilidade da resina na indústria de fabricação de fibras e na indústria de produção de madeira em geral.
5. REFERÊNCIAS
ASKELAND, D.R.; PHULÉ, P.P. Ciência e engenharia dos materiais. São Paulo: Cengage Learning, 2008. 
CALLISTER JR., W.D. Fundamentos da ciência e engenharia de materiais. 2. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2008.
DE MELO, Rafael Rodolfo et al. Avaliação das propriedades físico-mecânicas de painéis aglomerados de Eucalyptus grandis colados com ureia-formaldeído e tanino-formaldeído. Floresta, v. 40, n. 3, 2010.
ANEXO
PÓS-LABORATÓRIO
1. Para que as resinas de ureia-formaldeído possam ser preparadas e manuseadas sem que ocorra polimerização é necessário manter um valor de pH relativamente elevado (meio básico), por isso aplicação do NaOH.
2. 
3. Polímeros sintéticos e do grupo dos polímeros de condensação, pois na reação ocorre uma eliminação de outra molécula, neste caso, a água.
4. Quando se adiciona o ácido, a reação se torna altamente exotérmica, agindo como um catalisador, acelerando a reação. Formando rapidamente uma massa pastosa que endurece com um tempo.
5. Propriedades físicas: Não amolecem quando aquecidos, sãoquebradiços, quando aquecidos, tornam-se infusíveis e insolúveis.
Em relação à estrutura: São amorfos e possuem ligações cruzadas.
6. Muito utilizada como um material de moldagem e de componente de adesivos e revestimentos de proteção. A indústria de painel de fibras é um grande consumidor deste suprimento, onde é usado como um agente de ligação.