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A pedra

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Materiais e Tecnologias módulo nº 8

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Materiais e Tecnológias
Polímeros




Os polímeros são compostos químicos de elevada massa
molecular,
resultantes
de
reacções
químicas
de
polimerização.
Trata-se de macromoléculas formadas a partir de unidades
estruturais menores (os monómeros). O número de unidades
estruturais repetidas numa macromolécula é chamado grau
de polimerização. Em geral, os polímeros contêm os mesmos
elementos nas mesmas proporções relativas que seus
monómeros, mas em maior quantidade absoluta.
História de Polímeros






Até à primeira metade do século XIX acreditava-se na chamada Teoria
da Força Vital enunciada por Berzelius. Até ao século XIX somente era
possível utilizar polímeros produzidos naturalmente, pois não havia
tecnologia disponível para promover reações entre os compostos de
carbono.
Posteriormente, Friedrich Wöhler, discípulo de Berzelius, prova que a
teoria da Força Vital não pode ser aplicada. Após este revés, as
pesquisas sobre química orgânica multiplicam-se. Em 1883 Charles
Goodyear descobre a vulcanização da borracha natural. Por volta de
1860 já havia a moldagem industrial de plásticos naturais reforçados
com fibras, como a goma-laca e a gutta-percha. Em 1910 começa a
funcionar a primeira fábrica de rayon nos EUA e em 1924 surgem as
fibras de acetato de celulose.
A partir do final da década de 1990, novas técnicas de polimerização
começam a ser investigadas, onde se consegue ter um grande controlo
da massa molecular e do índice de polidispersividade do polímero.
Assim, começam a ser conhecidas as técnicas de polimerização
radicalar controlada.
Origem de polímeros




A palavra polímeros vem do grego polímeros, que quer dizer
“ter muitas partes”.
Os polímeros são moléculas muito grandes constituídas pela
repetição
de
pequenas
e
simples
unidades
químicas, denominadas de monómeros (do grego “mono” –
um).
Tipos de polímeros
•

Existe no mercado uma grande quantidade de tipos de
polímeros, derivados de diferentes compostos químicos.



Tipos de polímeros quanto a origem



-Polímeros Naturais Orgânicos: polímeros orgânicos
sintetizados pela natureza (borracha natural, celulose...)



-Polímeros Naturais Inorgânicos: polímeros inorgânicos
sintetizados pela natureza (diamante, grafite...)



-Polímeros Artificiais: polímeros naturais orgânicos modificados
através de reações químicas (acetato de celulose, nitrato de
celulose...)



-Polímeros Sintéticos: polímeros sintetizados (PE, PS, PVC...)
Como se formam



Os químicos começaram a unir pequenas unidades, transformandoas em unidades maiores, como se estivessem juntando as peças.
Neste caso, caracterizado pelos monómeros, formando uma grande
imagem (cadeias poliméricas).
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  • 2. Polímeros   Os polímeros são compostos químicos de elevada massa molecular, resultantes de reacções químicas de polimerização. Trata-se de macromoléculas formadas a partir de unidades estruturais menores (os monómeros). O número de unidades estruturais repetidas numa macromolécula é chamado grau de polimerização. Em geral, os polímeros contêm os mesmos elementos nas mesmas proporções relativas que seus monómeros, mas em maior quantidade absoluta.
  • 3. História de Polímeros    Até à primeira metade do século XIX acreditava-se na chamada Teoria da Força Vital enunciada por Berzelius. Até ao século XIX somente era possível utilizar polímeros produzidos naturalmente, pois não havia tecnologia disponível para promover reações entre os compostos de carbono. Posteriormente, Friedrich Wöhler, discípulo de Berzelius, prova que a teoria da Força Vital não pode ser aplicada. Após este revés, as pesquisas sobre química orgânica multiplicam-se. Em 1883 Charles Goodyear descobre a vulcanização da borracha natural. Por volta de 1860 já havia a moldagem industrial de plásticos naturais reforçados com fibras, como a goma-laca e a gutta-percha. Em 1910 começa a funcionar a primeira fábrica de rayon nos EUA e em 1924 surgem as fibras de acetato de celulose. A partir do final da década de 1990, novas técnicas de polimerização começam a ser investigadas, onde se consegue ter um grande controlo da massa molecular e do índice de polidispersividade do polímero. Assim, começam a ser conhecidas as técnicas de polimerização radicalar controlada.
  • 4. Origem de polímeros   A palavra polímeros vem do grego polímeros, que quer dizer “ter muitas partes”. Os polímeros são moléculas muito grandes constituídas pela repetição de pequenas e simples unidades químicas, denominadas de monómeros (do grego “mono” – um).
  • 5. Tipos de polímeros • Existe no mercado uma grande quantidade de tipos de polímeros, derivados de diferentes compostos químicos.  Tipos de polímeros quanto a origem  -Polímeros Naturais Orgânicos: polímeros orgânicos sintetizados pela natureza (borracha natural, celulose...)  -Polímeros Naturais Inorgânicos: polímeros inorgânicos sintetizados pela natureza (diamante, grafite...)  -Polímeros Artificiais: polímeros naturais orgânicos modificados através de reações químicas (acetato de celulose, nitrato de celulose...)  -Polímeros Sintéticos: polímeros sintetizados (PE, PS, PVC...)
  • 6. Como se formam  Os químicos começaram a unir pequenas unidades, transformandoas em unidades maiores, como se estivessem juntando as peças. Neste caso, caracterizado pelos monómeros, formando uma grande imagem (cadeias poliméricas).
  • 7. Formação de Polímeros  Polímeros lineares: formados por vários fios, longos e unidos, como se fossem uma linha contínua. Monómeros os pequenos segmentos (monómeros) dão origem à cadeia linear.  Polímeros ramificados: o nome já diz, estes polímeros possuem pequenos ramos ligados à cadeia principal do polímero.
  • 8. Formação de polímeros Desta vez, os monómeros se unem como peças de montar e dão origem a uma cadeia com vários segmentos. Polímeros de ligação cruzada: esta é a cadeia mais complexa de polímeros, os monómeros formam ligações, e estas se cruzam num emaranhado. Veja na imagem:  As cadeias individuais de polímeros são unidas para formar ligações cruzadas.
  • 9. As suas características   Uma das principais e mais importantes características dos polímeros são as mecânicas. Segundo ela os polímeros podem ser divididos em termoplásticos, termoendurecíveis (termofixos) e elastómeros (borrachas). Termoplásticos Termoplástico é um dos tipos de plásticos mais encontrados no mercado. Pode ser fundido diversas vezes, alguns podem até dissolver-se em vários solventes. Assim, a sua reciclagem é possível, uma característica bastante desejável atualmente.
  • 10. Polímeros Classificação São normalmente classificados quanto a estrutura química das cadeias, ao método de preparação, às características tecnológicas e ao comportamento mecânico. Quanto à estrutura química Os grupos funcionais presentes são a base de classificação: poliamidas, poliésteres, poliéter, poliuretanas, polianidridos etc. Quanto ao método de preparação De um modo geral são divididos em polímeros de adição e polímeros de condensação, conforme ocorra uma simples adição, sem subprodutos, ou uma reação em que moléculas pequenas como H2O, HCl sejam eliminadas.
  • 11. Polímeros Quanto às características tecnológicas Entre outros fatores, os processos tecnológicos são dependentes do comportamento térmico dos polímeros. Dois grupos podem ser caracterizados: os termoplásticos, que se tornam moldáveis sempre que aquecido à temperatura de amolecimento, e os termorrígidos, que, uma vez aquecidos para moldagem, tornam-se rígidos, não amolecendo se forem depois aquecidos.
  • 12. Polímeros Quanto ao comportamento mecânico Dividem-se em três grandes grupos: borrachas ou elastômeros, plásticos e fibras. Resina é uma substância amorfa ou uma mistura, de peso molecular intermediário ou alto, insolúvel em água, mas solúvel em alguns solventes orgânicos, e que, à temperatura ambiente, é sólido ou líquido muito viscoso, que amolece gradualmente por aquecimento. Todas as resinas naturais são solúveis e fusíveis, e todos os polímeros sintéticos que obedecem as condições acima apontadas são também chamadas de resinas sintéticas.
  • 13. Exemplos de polímeros e suas aplicações     PC - Policarbonato - Utilizado em: Cd´s, garrafas, recipientes para filtros, componentes de interiores de aviões, coberturas translúcidas, divisórias, vitrines, etc. PU – Poliuretano - Utilizado para: Esquadrias, chapas, revestimentos, molduras, filmes, estofamento de automóveis, em móveis, isolamento térmico em roupas impermeáveis, isolamento em refrigeradores industriais e domésticos, polias e correias. PS - Poliestireno - Aplicações: Grades de ar condicionado, gaiutas de barcos (imitação de vidro), peças de máquinas e de automóveis, fabricação de gavetas de frigoríficos, brinquedos, isolante térmico. PP - Polipropileno - Aplicações: brinquedos, recipientes para alimentos, remédios, produtos químicos, carcaças para eletrodomésticos, fibras, sacarias (ráfia), filmes orientados, tubos para cargas de canetas esferográficas, carpetes, seringas de injecção, material hospitalar esterilizável, autopeças (pára-choques, pedais, carcaças de baterias, lanternas, ventoinhas, ventiladores, peças diversas no habitáculo), peças para máquinas de lavar, etc.
  • 14. Propriedades x aplicações Ateroespacial (estabilidade térmica e oxidativa) Engenharia (substituição de metais) Fibras de alto módulo, para uso em cordas de Pneus Polímeros não inflamáveis (móveis e construção Civil) Polímeros degradáveis (liberação controlada de Drogas, pesticidas, fertilizantes) Aplicações médicas (suturas degradáveis, órgãos Artificiais) Eletrônica (placas de Circuitos impressos, Isolantes, baterias)