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Polímeros de Adição



QUÍMICA

   César Rodrigues – Eric Meireles – Lorena Bandeira – Nava Júnior – Rafaela Farias
Polímeros Sintéticos
   A idade do plástico

 Polímeros ou macromoléculas naturais:
  Carboidratos, lipídeos e proteínas.

 Polímeros ou macromoléculas sintéticas:
  Plásticos, fibras têxteis ou borrachas sintéticas.
  Começaram a ser produzidos no final do séc. XIX e
   tiveram um grande desenvolvimento no século XX


 Vivemos hoje o que poderia se chamar
 idade do plástico.
Curiosidades da história
As macromoléculas são usadas há
milênios     pela     humanidade      na
fabricação de tecidos, através de cascos
e chifres de animais para fazer pentes
ou botões ou com o marfim obtido nas
presas do elefantes.
No século XIX o preço do marfim,
utilizado para fabricar bolas de bilhar,
subiu vertiginosamente o que levou
uma fábrica ianque a prometer um bom
prêmio a quem descobrisse um
substituto para o marfim. A partir disso
inicia-se uma longa corrida à procura de
materiais sintéticos.
Curiosidades da história
       • Jhon Wesley Hyatt submete uma mistura (nitrocelulose + cânfora
1870     + álcool) a uma pressão elevada, obtendo celuloide.

       • Produz-se celefane.
1892   • Ross e Beven produzem a viscose, a partir do algodão .


       • Plásticos de Caseína.
1897

       • Chardonnet obtém a primeira seda sintética artificial, à base de
1885     nitroceluse.

       • Despeissis conseguiu um primeiro tipo de raiom, a partir de
1890     algodão.
Curiosidades da história


       • Leo Hendrik Baekeland produz a baquelite a partir de fenol e forma
         aldeído, sendo usada no final do século XX na produção dos discos
1907     musicas de 78 rpm.

      • Utilizado em larga escala, com tecnologia de produção bastante
>2000 avançada.
As diferenças: Adição/Condensação



       Adição:              Condensação:
       O polímero é a       Obtidos       pela
       soma de moléculas    reação de dois
       pequenas             monômeros, com
       (monômeros), todas   eliminação     de
       iguais entre si.     uma     substância
                            mais simples.
Lineares/Tridimensionais
 POLÍMEROS LINEARES
Os polímeros lineares são termoplásticos, isto é, podem ser amolecidos
pelo calor e endurecidos pelo resfriamento, repetidas vezes, sem perder
suas propriedades.
Ex.:      celulose,     poliamida,    polietileno,    policloreto    de
vinila, poliestireno, entre outros.




 POLÍMEROS TRIDIMENSIONAIS
Os polímeros tridimensionais são termofixo0s, isto é, uma vez
preparados, eles não podem ser amolecidos, sob pena de se
descomporem.
Ex.: caseína, baquelite, borracha vulcanizada, epóxi, silicone.

                                                                          Cristais de Fenol

                                                                    Polímeros de Adição
O que são polímeros?
          Definição
     Polímeros (do grego: poli, “muitas”; meros, “partes”) são compostos de
     moléculas muito grandes, formados pela repetição de uma unidade molecular
     pequena, chamada monômero.




Por exemplo:


n CH2 = CH2              (... – CH2 – CH2 - ...)n
     Etileno                      Polietileno

 MONÔMERO                         POLÍMERO
Polímeros Etilênicos




  Condições para cadeias longas: Polietileno de alta densidade (PEAD)

  Condições para cadeias menores: Polietileno de baixa densidade (PEBD)




                                                         Polímeros de Adição
Polímeros Etilênicos


                       (PEAD)



                       (PEBD)

                            Polímeros de Adição
Reação de adição 1,4

Exemplo:




                       Polímeros de Adição
Polímeros Diênicos

        A borracha natural é um polímero resultante da
       polimerização de monômero 2-metil-buta-1,6-dieno
       (isopreno) que é um alcadieno.

 Por exemplo:


 n H 2C = C– CH = CH2        [CH2 –   C = CH - CH2 ]n
          CH3                         CH3
          Isopreno                 Poli-isopreno




                                                   Polímeros de Adição
Polímeros Diênicos
 O POLIISOPRENO tem exatamente as mesmas
 propriedades da borracha natural. Evidentemente, nas
 árvores que produzem a borracha, as reações são muito
 mais complexas do que a equação exposta anteriormente.
 No entanto, os químicos conseguiram realizar não só a
 reação anterior, mas também uma série de reações
 análogas, que serão mostradas a seguir.




                                              Polímeros de Adição
Polímeros Diênicos
n   H2C = CH – CH = CH2                    [CH2 –     CH = CH - CH2 ]n
        Buta-1,3-dieno                          Polibutadieno




 n H 2C = C     – CH = CH2               [CH2 –      C = CH - CH2 ]n
           Cl                                        Cl
      Cloroprenopreno                                 Policloropreno


 Esses polímeros são denominados POLÍMEROS DIÊNICOS porque seus monômeros têm a
 estrutura de um dieno conjugado. Todos têm propriedades elásticas semelhantes às da
 borracha natural, sendo por esse motivo denominadas elastômeros.



                                                                       Polímeros de Adição
Copolímeros
É o caso em que o polímero é obtido a partir de dois (ou mais)) monômeros diferentes.
Simbolicamente, podemos imaginar esse tipo de monômeros:




                                                                      Polímeros de Adição
Copolímeros
Evidentemente, pode haver regularidade do tipo – A –B – A – B – A – ou não, como, por
exemplo, - A – A –A – B – B – A – A – B – B – B – B – , fatos esses que modificarão as
propriedades do polímero final. Exemplos importantes são:



n CH2 = CH            +   y CH2 = CH          – CH = CH2
           CN
        Acronitrila                     Buta-1,3-dieno




[   - CH2 – CH         ] -(
                          x       CH2 – CH = CH – CH2 -)y
.                CN
                      Buna-N ou perbunan (Borracha sintética)

                                                                       Polímeros de Adição
Copolímeros
A Buna-S e a Buna-N são empregadas na fabricação de pneus de motocicletas


n CH2 = CH        +    y CH2 = CH        – CH = CH2


       Estireno                   Buta-1,3-dieno




[   - CH2 – CH    ] -( x      CH2 – CH = CH – CH2 -)y
.
                      Buna-NSou Borracha GRS




                                                          Polímeros de Adição
Copolímeros
Com o ABS são fabricados brinquedos, computadores, geladeiras, etc.


x CH2 = CH            +   y CH2 = CH      – CH = CH2 + zCH2 = CH
         CN
      Acrilonitrila                Buta-1,3-dieno                               Estireno




 [ - CH2 – CH             ]
                          x - (CH2    – CH = CH – CH2 -)y -                     [- CH2 – CH       ]  z


                 CN
                              Polímero acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS)




                                                                                    Polímeros de Adição
Copolímeros
                                 Uma empresa com 600 metros quadrados e apenas
                                 quatro funcionários. Esse foi o início da trajetória da
                                 Krona Tubos e Conexões, em setembro de 1994. Essa
                                 história de sucesso rendeu bons frutos e, atualmente,
                                 a empresa joinvilense é reconhecida nacionalmente
                                 no segmento de tubos e conexões de PVC para
                                 instalações hidráulicas prediais. A Krona completa 18
                                 anos de atuação em 2012, com cerca de 600 itens em
                                 seu portfólio, uma ampla linha de acessórios para
                                 construção civil.

A linha de produtos mais vendida atende ao setor predial e é constituída pelas conexões
roscáveis, soldáveis e para esgoto.
Mais uma vez, a empresa figura na terceira colocação entre as empresas mais votadas no
segmento de Tubos e Conexões de PVC para Água Fria, eleita entre lojistas de todo o
Brasil. A participação em conexões de PVC para condução de água fria é de 30% nos
pontos de venda do país, segundo a pesquisa Anamaco/Ibope de 2012.


                                                                   Polímeros de Adição
Copolímeros




              Polímeros de Adição
Copolímeros




              Polímeros de Adição
Vulcanização
Em 1493, a tripulação de Cristóvão Colombo já tinha observado nativos do
atual Haiti brincarem com bolas que “ao tocarem o solo subiam a grande
altura”, formadas por uma goma chamada cauchu. Na Europa, o material
dessas bolas foi chamado de borracha.

A borracha natural é um produto da coagulação do látex, líquido branco e
viscoso extraído da várias árvores, tais como a balata, a maniçoba e a
seringueira, também conhecida no Brasil como “árvore da borracha” (Hevea
brasilienses).




                                                       Polímeros de Adição
Vulcanização
As borrachas cruas possuem características que restringem seu uso industrial, como
baixa resistência ao calor e à variação de temperatura. Além disso apresentam
pequena resistência à tração, solubilidade em solventes orgânicos e facilidade de
serem oxidas. Para serem mais bem aproveitadas industrialmente, é necessário
submetê-las a um processo denominado vulcanização.
O processo feito por Goodyear é continuamente usado atualmente industrialmente.

                  CHARLIE GOODYEAR




                                                                 Polímeros de Adição
Vulcanização

         Definição
    Vulcanização é a adição de 2% de enxofre à borracha, sob aquecimento e na
    presença de catalisadores como litárgio, PbO, formando um polímero
    tridimensional com o enxofre servindo de ponte entre as cadeias carbônicas.



 A borracha é um polímero do Isopreno!


 n H 2C = C – CH = CH2                   [CH2 –   C = CH - CH2 ]n
           CH3                                    CH3
          Isopreno                             Poli-isopreno



                                                               Polímeros de Adição
Vulcanização




  As ligações duplas na molécula da borracha natural são importantes no
  processo de vulcanização porque tornam os hidrogênios alílicos – que estão
  ligados ao carbono da dupla ligação – altamente reativos. Na vulcanização os
  átomos de enxofre tomam o lugar desses hidrogênios alílicos estabelecendo
  as pontes de enxofre que ligam as cadeias de poliisopreno.

                                                             Polímeros de Adição
Vulcanização




 As pontes de enxofre, em proporções não muito acentuada, constituem
 ligações flexíveis entre as moléculas, permitindo o deslizamento de
 uma força externa estique o objeto; de certa forma agem como
 amortecedores. Cessada a força, a borracha volta à sua forma inicial.



                                                      Polímeros de Adição
Vulcanização
 A quantidade de agentes vulcanizantes em uma
 borracha varia com o tipo de aplicação do
 material:  aumentando-se    a    elasticidade  a
 proporção de enxofre, a elasticidade diminui e a
 dureza da borracha aumenta.
 Ώ Borrachas comuns para a fabricação de artefatos em geral: o teor de
   enxofre varia de 2% a 10%

 Ώ Borrachas usadas na fabricação de câmaras de ar de pneus: o teor varia de
   1,5 a 5%

 Ώ Borrachas empregadas em revestimentos protetores de máquinas e de
   aparelhos da indústria química (ebonite ou caucho duro): o teor de enxofre
   alcança valores de aproximadamente 30%

                                                              Polímeros de Adição
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Polímeros

  • 1. Polímeros de Adição QUÍMICA César Rodrigues – Eric Meireles – Lorena Bandeira – Nava Júnior – Rafaela Farias
  • 2.
  • 3. Polímeros Sintéticos A idade do plástico Polímeros ou macromoléculas naturais:  Carboidratos, lipídeos e proteínas. Polímeros ou macromoléculas sintéticas:  Plásticos, fibras têxteis ou borrachas sintéticas.  Começaram a ser produzidos no final do séc. XIX e tiveram um grande desenvolvimento no século XX Vivemos hoje o que poderia se chamar idade do plástico.
  • 4. Curiosidades da história As macromoléculas são usadas há milênios pela humanidade na fabricação de tecidos, através de cascos e chifres de animais para fazer pentes ou botões ou com o marfim obtido nas presas do elefantes. No século XIX o preço do marfim, utilizado para fabricar bolas de bilhar, subiu vertiginosamente o que levou uma fábrica ianque a prometer um bom prêmio a quem descobrisse um substituto para o marfim. A partir disso inicia-se uma longa corrida à procura de materiais sintéticos.
  • 5. Curiosidades da história • Jhon Wesley Hyatt submete uma mistura (nitrocelulose + cânfora 1870 + álcool) a uma pressão elevada, obtendo celuloide. • Produz-se celefane. 1892 • Ross e Beven produzem a viscose, a partir do algodão . • Plásticos de Caseína. 1897 • Chardonnet obtém a primeira seda sintética artificial, à base de 1885 nitroceluse. • Despeissis conseguiu um primeiro tipo de raiom, a partir de 1890 algodão.
  • 6. Curiosidades da história • Leo Hendrik Baekeland produz a baquelite a partir de fenol e forma aldeído, sendo usada no final do século XX na produção dos discos 1907 musicas de 78 rpm. • Utilizado em larga escala, com tecnologia de produção bastante >2000 avançada.
  • 7. As diferenças: Adição/Condensação Adição: Condensação: O polímero é a Obtidos pela soma de moléculas reação de dois pequenas monômeros, com (monômeros), todas eliminação de iguais entre si. uma substância mais simples.
  • 8. Lineares/Tridimensionais  POLÍMEROS LINEARES Os polímeros lineares são termoplásticos, isto é, podem ser amolecidos pelo calor e endurecidos pelo resfriamento, repetidas vezes, sem perder suas propriedades. Ex.: celulose, poliamida, polietileno, policloreto de vinila, poliestireno, entre outros.  POLÍMEROS TRIDIMENSIONAIS Os polímeros tridimensionais são termofixo0s, isto é, uma vez preparados, eles não podem ser amolecidos, sob pena de se descomporem. Ex.: caseína, baquelite, borracha vulcanizada, epóxi, silicone. Cristais de Fenol Polímeros de Adição
  • 9. O que são polímeros? Definição Polímeros (do grego: poli, “muitas”; meros, “partes”) são compostos de moléculas muito grandes, formados pela repetição de uma unidade molecular pequena, chamada monômero. Por exemplo: n CH2 = CH2 (... – CH2 – CH2 - ...)n Etileno Polietileno MONÔMERO POLÍMERO
  • 10. Polímeros Etilênicos Condições para cadeias longas: Polietileno de alta densidade (PEAD) Condições para cadeias menores: Polietileno de baixa densidade (PEBD) Polímeros de Adição
  • 11. Polímeros Etilênicos (PEAD) (PEBD) Polímeros de Adição
  • 12. Reação de adição 1,4 Exemplo: Polímeros de Adição
  • 13. Polímeros Diênicos A borracha natural é um polímero resultante da polimerização de monômero 2-metil-buta-1,6-dieno (isopreno) que é um alcadieno. Por exemplo: n H 2C = C– CH = CH2 [CH2 – C = CH - CH2 ]n CH3 CH3 Isopreno Poli-isopreno Polímeros de Adição
  • 14. Polímeros Diênicos O POLIISOPRENO tem exatamente as mesmas propriedades da borracha natural. Evidentemente, nas árvores que produzem a borracha, as reações são muito mais complexas do que a equação exposta anteriormente. No entanto, os químicos conseguiram realizar não só a reação anterior, mas também uma série de reações análogas, que serão mostradas a seguir. Polímeros de Adição
  • 15. Polímeros Diênicos n H2C = CH – CH = CH2 [CH2 – CH = CH - CH2 ]n Buta-1,3-dieno Polibutadieno n H 2C = C – CH = CH2 [CH2 – C = CH - CH2 ]n Cl Cl Cloroprenopreno Policloropreno Esses polímeros são denominados POLÍMEROS DIÊNICOS porque seus monômeros têm a estrutura de um dieno conjugado. Todos têm propriedades elásticas semelhantes às da borracha natural, sendo por esse motivo denominadas elastômeros. Polímeros de Adição
  • 16. Copolímeros É o caso em que o polímero é obtido a partir de dois (ou mais)) monômeros diferentes. Simbolicamente, podemos imaginar esse tipo de monômeros: Polímeros de Adição
  • 17. Copolímeros Evidentemente, pode haver regularidade do tipo – A –B – A – B – A – ou não, como, por exemplo, - A – A –A – B – B – A – A – B – B – B – B – , fatos esses que modificarão as propriedades do polímero final. Exemplos importantes são: n CH2 = CH + y CH2 = CH – CH = CH2 CN Acronitrila Buta-1,3-dieno [ - CH2 – CH ] -( x CH2 – CH = CH – CH2 -)y . CN Buna-N ou perbunan (Borracha sintética) Polímeros de Adição
  • 18. Copolímeros A Buna-S e a Buna-N são empregadas na fabricação de pneus de motocicletas n CH2 = CH + y CH2 = CH – CH = CH2 Estireno Buta-1,3-dieno [ - CH2 – CH ] -( x CH2 – CH = CH – CH2 -)y . Buna-NSou Borracha GRS Polímeros de Adição
  • 19. Copolímeros Com o ABS são fabricados brinquedos, computadores, geladeiras, etc. x CH2 = CH + y CH2 = CH – CH = CH2 + zCH2 = CH CN Acrilonitrila Buta-1,3-dieno Estireno [ - CH2 – CH ] x - (CH2 – CH = CH – CH2 -)y - [- CH2 – CH ] z CN Polímero acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS) Polímeros de Adição
  • 20. Copolímeros Uma empresa com 600 metros quadrados e apenas quatro funcionários. Esse foi o início da trajetória da Krona Tubos e Conexões, em setembro de 1994. Essa história de sucesso rendeu bons frutos e, atualmente, a empresa joinvilense é reconhecida nacionalmente no segmento de tubos e conexões de PVC para instalações hidráulicas prediais. A Krona completa 18 anos de atuação em 2012, com cerca de 600 itens em seu portfólio, uma ampla linha de acessórios para construção civil. A linha de produtos mais vendida atende ao setor predial e é constituída pelas conexões roscáveis, soldáveis e para esgoto. Mais uma vez, a empresa figura na terceira colocação entre as empresas mais votadas no segmento de Tubos e Conexões de PVC para Água Fria, eleita entre lojistas de todo o Brasil. A participação em conexões de PVC para condução de água fria é de 30% nos pontos de venda do país, segundo a pesquisa Anamaco/Ibope de 2012. Polímeros de Adição
  • 21. Copolímeros Polímeros de Adição
  • 22. Copolímeros Polímeros de Adição
  • 23. Vulcanização Em 1493, a tripulação de Cristóvão Colombo já tinha observado nativos do atual Haiti brincarem com bolas que “ao tocarem o solo subiam a grande altura”, formadas por uma goma chamada cauchu. Na Europa, o material dessas bolas foi chamado de borracha. A borracha natural é um produto da coagulação do látex, líquido branco e viscoso extraído da várias árvores, tais como a balata, a maniçoba e a seringueira, também conhecida no Brasil como “árvore da borracha” (Hevea brasilienses). Polímeros de Adição
  • 24. Vulcanização As borrachas cruas possuem características que restringem seu uso industrial, como baixa resistência ao calor e à variação de temperatura. Além disso apresentam pequena resistência à tração, solubilidade em solventes orgânicos e facilidade de serem oxidas. Para serem mais bem aproveitadas industrialmente, é necessário submetê-las a um processo denominado vulcanização. O processo feito por Goodyear é continuamente usado atualmente industrialmente. CHARLIE GOODYEAR Polímeros de Adição
  • 25. Vulcanização Definição Vulcanização é a adição de 2% de enxofre à borracha, sob aquecimento e na presença de catalisadores como litárgio, PbO, formando um polímero tridimensional com o enxofre servindo de ponte entre as cadeias carbônicas. A borracha é um polímero do Isopreno! n H 2C = C – CH = CH2 [CH2 – C = CH - CH2 ]n CH3 CH3 Isopreno Poli-isopreno Polímeros de Adição
  • 26. Vulcanização As ligações duplas na molécula da borracha natural são importantes no processo de vulcanização porque tornam os hidrogênios alílicos – que estão ligados ao carbono da dupla ligação – altamente reativos. Na vulcanização os átomos de enxofre tomam o lugar desses hidrogênios alílicos estabelecendo as pontes de enxofre que ligam as cadeias de poliisopreno. Polímeros de Adição
  • 27. Vulcanização As pontes de enxofre, em proporções não muito acentuada, constituem ligações flexíveis entre as moléculas, permitindo o deslizamento de uma força externa estique o objeto; de certa forma agem como amortecedores. Cessada a força, a borracha volta à sua forma inicial. Polímeros de Adição
  • 28. Vulcanização A quantidade de agentes vulcanizantes em uma borracha varia com o tipo de aplicação do material: aumentando-se a elasticidade a proporção de enxofre, a elasticidade diminui e a dureza da borracha aumenta. Ώ Borrachas comuns para a fabricação de artefatos em geral: o teor de enxofre varia de 2% a 10% Ώ Borrachas usadas na fabricação de câmaras de ar de pneus: o teor varia de 1,5 a 5% Ώ Borrachas empregadas em revestimentos protetores de máquinas e de aparelhos da indústria química (ebonite ou caucho duro): o teor de enxofre alcança valores de aproximadamente 30% Polímeros de Adição