1. Universidade de Campinas
Colegio Técnico de Campinas
Departamento de Plástico
Poliacetal
Amanda Siqueira – RA 12198
Gabriela Begalli – RA 12207

2. Campinas, 2013
Sumário
1 - Introdução...............................................................................................................4
2 - Historia do Poliacetal...............................................................................................5
3 - Obtenção.................................................................................................................6
3.1 – Produção do monômero...................................................................................6
3.2 – Produção do polímero......................................................................................7
3.2.1 – Homopolímero.......................................................................................7
3.2.2 – Copolímero............................................................................................8
3.3 – Estrutura molecular..........................................................................................9
4 – Propriedades gerais............................................................................................ 10
4.1 – Propriedades mecânicas....................................................................... 10
4.2 – Propriedades térmicas............................................................................11
4.3 – Propriedades elétricas............................................................................11
4.4 - Propriedades químicas............................................................................12
5 - Aplicações.............................................................................................................13
Bibliografia.................................................................................................................15
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3. Índice de Figura
Figura 1 – Fabricantes de poliacetal............................................................................5
Figura 2 – Resina de poliacetal...................................................................................6
Figura 3 – Esquema representativo das diversas formas de polimerização do
formaldeído...................................................................................................................7
Figura 4 – Reação de esterificação para melhorar a estabilidade térmica do
poliacetal homopolímero..............................................................................................8
Figura 5 – Tipos de éteres cíclicos usados na obtenção de acetais copolímeros......8
Figura 6 – Molécula de acetal copolímero mostrando a posição do segundo
monômero (m)..............................................................................................................9
Figura 7 – Brinquedos produzidos com copolímeros de Poliacetal...........................13
Figura 8 – Cabo de facas de poliacetal.....................................................................13
Figura 9 – Palhetas de guitarra e baixo.....................................................................14
Figura 10 – Chapas e tarugos de poliacetal..............................................................14
Figura 11 - Flexível articulado em poliacetal para lubrificação em usinagem de
materiais.....................................................................................................................14
Índice de Tabela
Tabela 1 - Propriedades mecânicas e físicas básicas dos poliacetais........................9
Tabela 2 - Propriedades térmicas básicas dos poliacetais........................................10
Tabela 3 - Propriedades elétricas básicas dos poliacetais.......................................10
Tabela 4 - Resistência das resinas acetalicas aos principais produtos químicos.....11
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4. 1 - Introdução
O Poliacetal é um plástico de engenharia obtido a partir do aldeído fórmico. É
conhecido como POM, Delryn, Politec 1000 ou Poliacetal como também outros
nomes renomeados assim que entrou no mercado no ano de 1960.
É um material rígido e muito resistente, com excepcional estabilidade
dimensional devido, principalmente, à baixa absorção da umidade, a excelente
usinabilidade e um bom polimento. É um plástico altamente cristalino, que mantém
suas propriedades mesmo quando imerso em água quente. Além disso, possui baixa
tendência à ruptura por fadiga. Por todas estas propriedades, ele se adapta às
aplicações que no passado eram reservadas exclusivamente aos metais.
Ideal para fabricação de peças e ferramentas para indústria em geral, o
Poliacetal apresenta excelentes propriedades para uma produção mais segura e
eficaz de inúmeras soluções.
Usa-se na fabricação de engrenagens, buchas, flanges, guias, roscas sem
fim, isoladores, roldanas e rolamentos, como outras aplicações que estarão nos
capítulos à frente.
4

5. 2 - História do Poliacetal
Desde que Butlerov sintetizou o formaldeído em 1859 e após a descoberta do
nitrato de celulose pelo inglês Alexandre Pakers, são conhecidos polímeros deste
material, já que se formam espontaneamente ao se manejar este aldeído. Porem, só
no final dos anos 50 se obteve polímeros de formaldeído com estabilidade e
tenacidade necessárias para aplicações comerciais.
A primeira resina acetálica comercializada foi desenvolvida pela Dupont em
1960, como nome de Delrin. Em 1962 foi o surgimento do Celcon, um copolímero
produzido pela empresa Celanese. No mesmo ano, a Hoechst uniu-se a Celanese
para produzir na Alemanha as resinas acetálicas Hostaform que foi um avanço no
mundo dos plásticos de alto desempenho para aplicações de engenharia que ainda
é um importante produto hoje. Uma nova aliança surgiu em 1963, a Celanese com a
Dainippon Celluloid Company e à ICI (Imperial Chemical Industries), para produzir o
copolímero acetálico no Japão e na Inglaterra, com os nomes de Duracon e Alkon,
porem, em 1972, a ICI perdeu o interesse pelo produto.
Atualmente as marcas Celcon e Hostaform pertencem à empresa Ticona.
Com também se tem outorgado em muitos países, patentes de invenção sobre
polímeros de aldeídos, poliformaldeido fundamentalmente, e, em alguns casos,
particularmente no Japão, sobre poliacetaldeído.
Em relação ao poliacetal, Vicente em 2009, postula que poliésteres contêm a
estrutura molecular R-O-R-O, por convenção, os polímeros nos quais R é um grupo
metileno – CH2 são descritos pelo termo genérico de resinas acetálicas, sendo o
nome poliéster reservado aos materiais nos quais R é mais complexo é mais
complexo como nas resinas epóxi, PBT e PET. Poliacetais ou polioximetilenos
(POM) são polímeros derivados do formaldeído ou do trioxano.
No Brasil não há produção local de poliacetal.
O POM está desde 1960 no mercado e, graças à sua alta rigidez e excelente
estabilidade dimensional, é usado na engenharia especialmente para peças de
precisão.
Produtos mais conhecidos
Nome comercial
Celcon
Delrin
Duracon
Hostaform
Ultraform
Upital
Tenac
Fabricante
Hoeschst-Celanese
DuPont
Polyplastics
Hoechst-Celanese
BASF
Mitsubishi
Asahj
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6. Figura 1 – Fabricantes de poliacetal
3 – Obtenção
É através do processo de polimerização que o poliacetal é obtido. Pode ser
homopolímero (polímero obtido apenas por um monômero) do formaldeído - aldeído
fórmico ou copolímero (polímero obtido através de mais de um monômero).
Figura 2 – Resina de Poliacetal
3.1 – Obtenção do monômero
O formaldeído, um gás com ponto de ebulição de -21ºC é um produto de
grande interesse para a indústria de plásticos, pois serve como matéria-prima para
as resinas acetálicas, fenólicas e aminoplastos.
É obtido através da oxidação do metanol em fase gasosa (300ºC),
empregando-se um catalisador de oxido metálico. Pode também, ser obtido pela
oxidação de gases do petróleo, processo que conduz a formação de metanol e
acetaldeido. No primeiro método, o formaldeído produzido é absorvido em água e
passa por uma coluna de fracionamento, sendo extraído pela parte inferior com
resíduo de metanol, que age como estabilizante.
Para produção de poliacetal é necessário formaldeído de alta pureza,
principalmente quanto às contaminantes como agua, metanol e acido fórmico, que
interferem no processo de polimerização.
6

7. 3.2 – Produção do polímero
3.2.1 – Homopolímero
O poliacetal homopolímero é obtido através da polimerização do formaldeído
e adição de grupos terminais acetato. O formaldeído pode ser polimerizado seguindo
os diversos caminhos esquematizados na Figura 3.
Figura 3 – Esquema representativo das diversas formas de polimerização do
formaldeído
O trimero cíclico (trioxano) e o tetrâmero são obtidos pela ação do ácido
sulfúrico sobre os vapores quentes do formaldeído (a). Os polímeros lineares, com
grau de polimerização em torno de 50 e com grupo terminal hidroxila, são obtidos
evaporando-se uma solução aquosa de formaldeído (b). A evaporação de uma
solução de formaldeído em metanol conduz aos produtos do tipo (c). Em presença
de hidróxido cálcico, ocorrem reações mais complexas gerando os produtos do
grupo (d).
Durante a década de 1920, Staudinger preparou polímeros lineares de
formaldeído (b e c), mas constatou que estes eram frágeis, pulverizáveis e
termicamente instáveis. Quando, porem, realizou reações em massa a -80ºC obteve
polímeros com certo grau de tenacidade, embora ainda estáveis. Mais tarde, a
DuPont conseguiu obter estes polímeros com excelentes propriedades, partindo de
formaldeído de alta pureza e elterando um pouco o processo.
Neste caso, piroliza-se poliformaldeido de baixo peso molecular a 150ºC e o
formaldeído resultante é passado através de vasos resfriados a -15ºC, onde parte do
mesmo se pré-polimeriza, separando grande partes das impurezas. O monômero
vai, então, para os reatores de polimerização, processo que se realiza com forte
agitação e em um meio inerte, tal como heptano seco. Como iniciadores da reação
7

8. podem empregar ácidos de Lewis, aminas, fosfinas e arsinas. Um iniciador típico é a
trifenilfosfina. A polimerização se mantem até que se chegue a um conteúdo de
sólidos de 20%. O polímero é, então, separado por filtração, lavado com heptano e
acetona pura e secado sob vácuo a 80ºC. O peso molecular é controlado pela
adição de agua que atua como agente transferidor de cadeia.
Para melhorar a estabilidade térmica destes polímeros é necessário ainda um
processo de esterificação que adiciona grupos acetatos nos fins da cadeia, como
mostra a Figura 4. Esta reação ocorre em temperaturas que oscilam entre 130º e
200ºC e pode ser feita como diversos anidridos sendo o principal, o acético. É
catalisada por aminas e sais solúveis de metais alcalinos.
Figura 4 – Reação de esterificação para melhorar a estabilidade térmica do
poliacetal homopolímero
3.2.2 – Copolímero
Outra forma de se conseguir polioximetilenos termicamente estáveis foi
desenvolvida pela empresa Celanese, na qual se rompe a regularidade da cadeia
polimérica, adicionando-se outro monômero, geralmente um éter cíclico dos tipos
mostrados na Figura 5.
Figura 5 – Tipos de éteres cíclicos usados na obtenção de acetais copolímeros
Incorporando-se moléculas com dois grupos metilenos consecutivos, diminuise a tendência à despolimerização aumentando-se a estabilidade térmica.
Um dos processos utilizados consiste na mistura de trioxano e ciclohexano a
uma temperatura de -70°C, com adição posterior de dioxalano e trifluoreto de boroéter (considerado o melhor catalizador), a temperatura é aumentada para 70°C.
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9. Depois da etapa de lavagem e secagem obtém-se o polímero, cuja molécula
é esquematizada na Figura 6, com um rendimento de 20%.
Figura 6 – Molécula de acetal copolímero mostrando a posição do segundo
monômero (m)
3.3 – Estrutura Molecular
A conformação molecular dos poliacetais é bem parecida com a do
polietileno. Ambos os polímeros são lineares, tem cadeia flexível e uma estrutura
regular com grande tendência à cristalização.
As condições de polimerização podem alterar na estrutura polimérica do
poliacetal reduzindo a capacidade de cristalização através da copolimerização.
As moléculas de poliacetal são maiores resultando assim num polímero mais
rígido e de maior ponto de fusão que o polietileno. A temperatura de transição vítrea
não esta bem definida, pois além do ponto de fusão podem-se distinguir pelo menos
duas transições. A verdadeira T g associa, geralmente, à temperatura na qual o
movimento dos segmentos da cadeia da zona amorfa formados por 50-150 átomos
chega a ser relativamente fácil. Assim, em um polímero altamente cristalino, não
existe grande quantidade destes segmentos e a T g somente tem efeitos secundários.
Possivelmente, a transição que se apresenta a -13°C seja a correta.
Como sucede como outros polímeros cristalinos, em geral não existem
solventes para os poliacetais à temperatura ambiente.
As ligações na cadeia principal são polares, mas se encontram compensados
e, por conseguinte, o material apresenta boas propriedades dielétricas. Os valores
de resistividade volumétrica são apenas moderados, devido, provavelmente, a
restos de fragmentos iônicos, impurezas e aos aditivos contidos no polímero.
A massa molar media numérica desses polímeros esta entre 20.000 e
110.000 g/mol.
Nos copolímeros a presença de ligação C-C distribuídas aleatoriamente
através do comonômero, aumenta a estabilidade térmica e química do mesmo.
Quando submetido a condições degradativas, tais como altas temperaturas, a
degradação é interrompida quando alcança as ligações C-C. Grupos terminais
hidroxietil, bem como as ligações C-C, também dão ao copolímero alta resistência
em ambientes fortemente alcalinos.
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10. 4 – Propriedades Gerais
O homo e o copolímero acetal possuem propriedades muito semelhantes
entre si e de bem parecido com o náilon. Os poliacetais são vantajosos quanto á
resistência à fadiga, fluência, rigidez e resistência a água.
Os homopolímeros apresentam alta resistência à tração, compressão e
cisalhamento e mantêm estas propriedades mesmo a altas temperaturas. São
rígidos e exibem baixa deformação sob carga. Também possuem alta resistência à
fadiga, lubricidade natural, resistência à corrosão e alta resistência numa ampla faixa
de temperatura e umidade que assim torna o poliacetal ideal para fabricação de
peças de absorção de choque. Suas propriedades elétricas são boas e,
praticamente, não são afetadas pela variação de umidade do ambiente. Sua
resistência química é muito boa sendo inerte a uma grande variedade de solventes e
compostos orgânicos como gasolina, graxa, olés, éteres. São classificados pela
UL94 como HB, apresentando chapa limpa com pouca ou nenhuma formação de
fumaça. Como sua absorção de água é baixa, possuem boa estabilidade
dimensional mesmo em ambientes muitos úmidos.
As propriedades mecânicas de curto prazo dos copolímeros são igualmente
boas, mas são suas características de longo prazo que despertam maior interesse.
Sua resistência química permite utilização nos ambientes mais severos, numa ampla
faixa de pH entre 4 e14. Não sofrem qualquer ataque por contato ou imersão nos
solventes comuns, lubrificantes ou gasolina. Exibem ótimo desempenho quando
expostos ao ar em temperaturas de até 105°C, ou em água até 80°C por longos
períodos de tempo.
4.1 – Propriedades mecânicas
As propriedades mecânicas dos poliacetais são apresentadas na Tabela 1.
Tabela 1 - Propriedades mecânicas e físicas básicas dos poliacetais
Propriedades
Resistência à tração na
ruptura
Alongamento na ruptura
Resistencia a flexão
Modulo de flexão
Resistencia ao impacto
Izod com entalhe:
23°
-40°
Resistencia a abrasão
Taber
Dureza Rockwell
Densidade
Absorção de umidade
Norma
ASTM D638
Unidade
MPa
Homopolímero
70
Copolímero
60
ASTM D638
ASTM D790
ASTM D790
%
MPa
GPa
40
100
2,8
70
90
2,6
ASTM D256
J/m
50-80
43-64
14
115
1,41
0,22
ASTM D1044
mg
75-110
50-90
14
ASTM D785
ASTM D792
ASTM D570
R
g/cm³
%
120
1,42
0,25
Os polímeros de uso geral são tenazes, mas apresentam sensibilidade ao
entalhe. Entretanto, mantêm sua resistência ao impacto mesmo a baixas
10

11. temperaturas (-30°). Resinas de maior viscosidade oferecem melhor resistência ao
impacto e menor sensibilidade ao entalhe.
A resistência a abrasão dos poliacetais é excelente, principalmente devido à
sua superfície bastante dura (Rockwell R = 120) e do seu baixo coeficiente de atrito
(0,1 a 0,3), porem, estas propriedades são inferiores às dos poliésteres.
4.2 – Propriedades térmicas
A temperatura de fusão do acetal homopolímero não é das mais elevadas
(175°C), porem, seu HDT é mais alto que o de vários polímeros e sua temperatura
máxima de uso continuo chega a 85°, segundo a UL746. Para o copolímero, essa
temperatura sobe para 105°C, enquanto que sua T m é de 163°C. A Tabela 2
apresenta as principais propriedades térmicas dos acetais.
Tabela 2 – Propriedades térmicas básicas dos poliacetais
Propriedades
Temperatura de amolecimento Vicat
B/120
Temperatura de deflexão térmica:
1,82 MPa
0,45 MPa
Coeficiente de expansão térmica linear
Condutividades térmicas
Inflamabilidade
Índice de oxigênio
Contração de moldagem
Norma
ASTM D1525
Unidade
°C
Homopolímero
160
Copolímero
ASTM D648
°C
ASTM D696
ASTM C177
UL94
ASTM D2863
ASTM D1299
m/m/°C
W/m°K
%
%
115
167
12x10-5
0,27
HB
22
2-2,5
110
158
9X10-5
0,27
HB
23
2,0
4.3 – Propriedades elétricas
As propriedades dielétricas das resinas acetálicas podem ser consideradas
boas (tabela 3). Sua constante dielétrica varia pouco em uma ampla faixa de
frequência (10² a 106 Hz) e sua resistência dielétrica é bem alta.
Tabela 3 – Propriedades elétricas básicas dos poliacetais
Propriedades
Rigidez dielétrica
Constante dielétrica
Fator da dissipação
Resistividade volumétrica
Resistencia ao arco de
tungstênio
Norma
ASTM D149
ASTM D150
ASTM D150
ASTM D257
ASTM D495
Unidade
kV/mm
Ohm.cm
s
Homopolímero
19,7
3,7
0,005
1015
220
Copolímero
19,7
3,7
0,001
1014
240
11

12. 4.4 – Propriedades químicas
Os homopolímeros acetalicos mostram uma ótima resistência aos agentes
orgânicos, não sendo encontrado nenhum solvente efetivo abaixo de 70ºC. Acima
desta temperatura alguns compostos fenólicos, como por exemplo, os clorofenois,
podem dissolvê-los. As resinas acetalicas apresentam baixa resistência aos agentes
inorgânicos, não podendo ser utilizadas com ácidos e bases fortes ou em meio
oxidante. Os copolímeros são mais resistentes aos álcalis quentes, mas sua
resistência aos ácidos continua sendo pobre. A resistência química dos poliacetais
aos principais solventes é mostrada na tabela 4.
Tabela 4 - Resistência das resinas acetalicas aos principais produtos químicos
Produto
Acetona
Ácido acético a 10%
Ácido acético a 50%
Ácido cítrico a 10%
Ácido clorídrico 2N
Ácido fórmico a 10%
Ácido fórmico a 50%
Ácido fosfórico 2N
Ácido nítrico 2N
Água oxigenada a 30%
Amoníaco concentrado
O = ótimo
B = bom
Resistência
O
O
B
O
R
O
R
N
R
N
O
Produto
Benzeno
Ciclohexanal
Ciclohezanona
Gasolina
Glicerina
Nitrobenzeno
Óleos lubrificantes
Tetracloreto de carbono
Tolueno
Tricloroetileno
Xileno
Resistência
O
O
O
O
O
B
O
R
O
R
O
R = regular N = não recomendado
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13. 5 - Aplicações
O material tem sido bastante aplicado na indústria de eletroeletrônicos,
alimentícia, automobilística, construção de maquinas, eletrotécnica, tecnologia de
precisão, aparelhos domésticos, tecnologia medica e têxtil. Atualmente encontramos
poliacetal em automóveis (peças em contato como combustível), aviões (sensores) e
em pólos industriais (peças e equipamentos). Sua alta resistência e alta estabilidade
dimensional permitiram a confecção de engrenagens altamente complexas.
Outras vantagens do poliacetal são a capacidade de desliza, o que permite
contato como alimentos e torna o material uma melhor opção para solução de
problemas apresentados na utilização de alumínio, aço ou ferro em equipamentos
para indústria alimentícia, medica e farmacêutica.
Passou a ser popular na fabricação de palhetas utilizadas em instrumentos
musicais de corda, como guitarra e baixo.
A seguir mostra várias das aplicações do poliacetal.
Figura 7 – Brinquedos produzidos com copolímeros de Poliacetal
Figura 8 – Cabo de facas de poliacetal
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14. Figura 9 – Palhetas de guitarra e baixo
Figura 10 – Chapas e tarugos de poliacetal
Figura 11 - Flexível articulado em poliacetal para lubrificação em usinagem de
materiais.
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15. 6 – Bibliografia
Livros:
MANO, Eloisa Biasotto. Polímeros como materiais de engenharia. São Paulo:
Editora Blücher, 1991. Cap. 3, p. 82-83.
SIMIELLI, Edson Roberto; SANTOS, Paulo Aparecido Dos. Plástico de engenharia:
Principais tipos e sua moldagem por injeção. São Paulo: Artliber Editora, 2010. Cap.
5, p. 99-114.
Websites:
http://www.tudosobreplasticos.com – 18/04 às 15:00h
http://www.cormatec.com.br – 18/04 às 14:30h
http://www.submarino.com.br – 20/04 às 14:00h
http://www.commerciol.com – 20/04 às 16h
http://bushcraft-pt.org - 20/04 às 16h
http://www.bazarhorizonte.com.br – 22/04 às 16h
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