Polimeros

CONCEITO
• Macromoléculas formadas a partir de moléculas
menores - os monômeros;
• O processo de transformação desses
monômeros, formando o polímero, é chamado
polimerização.

CONCEITO
• Na fabricação de um polímero, a substância
inicial constitui o monômero, e sua repetição
2, 3, ..., n vezes dá origem ao dímero,
trímero, ..., polímero.
• Teoricamente a reação de polimerização
pode prosseguir infinitamente, dando origem
a uma molécula de massa molecular infinita.

CONCEITO
• A ligação entre os monômeros é feita através
de pontos reativos, isto é, átomos ou grupos
de átomos do monômero, capazes de
efetuar uma nova ligação química, seja pelo
rompimento de insaturações ou pela
eliminação de moléculas simples (H2O, NH3
etc). Se existirem três ou mais pontos
reativos no monômero, o polímero será
tridimensional.

CONCEITO
• Existe no mercado uma grande quantidade de
tipos de polímeros, derivados de diferentes
compostos químicos. Cada polímero é mais
indicado para uma ou mais aplicações
dependendo de suas propriedades físicas,
mecânicas, elétricas, óticas etc.
• Os tipos de polímeros mais consumidos
atualmente são os polietilenos, polipropilenos,
poliestirenos, poliesters e poliuretanos. Outras
classes de polímeros, como os poliacrilatos,
policarbonatos e fluorpolímeros tem tido uso
crescente.

Classificação
• Ocorrência
• Naturais - São polímeros que já existem
normalmente na natureza. Dentre os mais
importantes estão os carboidratos (celulose,
amido, glicogênio etc), as proteínas (existente em
todos os seres vivos) e os ácidos nucléicos
(existentes no núcleo das células vivas e
responsáveis pelas características genéticas dos
seres vivos). celulose

Classificação
• Ocorrência
• Sintéticos - São polímeros fabricados pelo homem, a
partir de moléculas simples. Dentre eles estão o
nylon, o polietileno, o PVC etc. No setor de fibras
têxteis, além de falarmos em fibras naturais e
artificiais, falamos também em fibras artificiais ou
modificadas, como, por exemplo, o rayon.

Classificação
• Natureza da cadeia
• Polímero de cadeia homogênea - Quando o
esqueleto da cadeia é formada apenas por
átomos de carbono.
• Polímero de cadeia heterogênea - Quando no
esqueleto da cadeia existem átomos diferentes
de carbono (heteroátomos).

Classificação
Disposição espacial dos monômeros
Polímero Tático - Quando as unidades
monoméricas dispõem-se ao longo da cadeia
polimérica segundo certa ordem, ou seja, de maneira
organizada.
Isotáticos: distribuem-se ao longo da cadeia de tal modo
que unidades sucessivas, após rotação e translação, podem
ser exatamente superpostas;
Sindiotáticos: a rotação e translação de uma unidade
monomérica, em relação à seguinte, reproduz a imagem
especular desta última.
Polímero Atático - Quando as unidades
monoméricas dispõem-se ao longo da cadeia
polimérica ao caso, ou seja, de maneira
desordenada.

Classificação
• Estrutura final do polímero
• Polímero linear - Quando a macromolécula é um
encadeamento linear de átomos. Ex: polietileno:
...(-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-)...
• Os polímeros lineares dão origem a materiais
termoplásticos, isto é, plásticos que podem ser
amolecidos pelo calor quantas vezes quisermos
e, ao resfriarem, voltam a apresentar as mesmas
propriedades iniciais.

Classificação
• Estrutura final do polímero
• Polímero tridimensional - Quando a
macromolécula se desenvolve em todas as
direções, isto é, há ligações entre cadeias
adjacentes, através de átomos localizados ao
longo da cadeia. Esses polímeros dão origem a
materiais termofixos ou materiais
termoendurecentes.

Reações de polimerização
• Polímeros de adição
• Polímeros vinílicos - Quando o monômero inicial
tem o esqueleto C=C, que lembra o radical vinila.
• Polietileno: É obtido a partir do etileno (eteno). Possui
alta resistência à umidade e ao ataque químico, mas
tem baixa resistência mecânica. Empregado na
fabricação de folhas (toalhas, cortinas, envólucros,
embalagens etc), recipientes (sacos, garrafas, baldes
etc), canos plásticos, brinquedos infantis, no isolamento
de fios elétricos etc.

• Polímeros vinílicos
• Polipropileno: É obtido a partir do propileno (propeno),
sendo mais duro e resistente ao calor, quando
comparado com o polietileno. É muito usado na
fabricação de artigos moldados e fibras.

• Poliisobuteno: É obtido a partir do isobuteno
(isobutileno). Constitui um tipo de borracha sintética
denominada borracha butílica, muito usada na
fabricação de "câmaras de ar" para pneus.

• Poliestireno: É obtido a partir do estireno (vinil-
benzeno). Esse polímero também se presta muito bem
à fabricação de artigos moldados como pratos, copos,
xícaras etc. É bastante transparente, bom isolante
elétrico e resistente a ataques químicos, embora
amoleça pela ação de hidrocarbonetos. Com a injeção
de gases no sistema, a quente, durante a produção do
polímero, ele se expande e dá origem ao isopor.

• Cloreto de Polivinila (PVC): É obtido a partir do cloreto
de vinila. O PVC é duro e tem boa resistência térmica e
elétrica. Com ele são fabricadas caixas, telhas etc. Com
plastificantes, o PVC torna-se mais mole, prestando-se
então para a fabricação de tubos flexíveis, luvas,
sapatos, "couro-plástico" (usado no revestimento de
estofados, automóveis etc), fitas de vedação etc.

• Acetato de Polivinila (PVA): É obtido a partir do acetato
de vinila. É muito usado na produção de tintas à base
de água (tintas vinílicas), de adesivos e de gomas de
mascar.

• Politetrafluoretileno ou Teflon: É obtido a partir do
tetrafluoretileno. É o plástico que melhor resiste ao calor
e à corrosão por agentes químicos; por isso, apesar de
ser caro, ele é muito utilizado em encanamentos,
válvulas, registros, panelas domésticas, próteses,
isolamentos elétricos, antenas parabólicas,
revestimentos para equipamentos químicos etc.

Polímeros acrílicos - Quando o monômero inicial
tem o esqueleto do ácido acrílico: H2C=C(CH3)-
COOCH3.
Polimetacrilato: É obtido a partir do metacrilato de metila
(metil-acrilato de metila). Este plástico é muito resistente e
possui ótimas qualidades óticas, e por isso é muito usado
como "vidro plástico", conhecido como plexiglas ou lucite. É
muito empregado na fabricação de lentes para óculos
infantis, frente às telas dos televisores, em parabrisas de
aviões, nos "vidros-bolhas" de automóveis etc.

• Polímeros acrílicos
• Poliacrilonitrila: É obtido a partir da nitrila do ácido
acrílico (acrilonitrila). É usado essencialmente como
fibra têxtil - sua fiação com algodão, lã ou seda produz
vários tecidos conhecidos comercialmente como orlon,
acrilan e dralon, respectivamente, muito empregados
especialmente para roupas de inverno.

• Polímeros diênicos - Quando o monômero inicial tem
o esqueleto de um dieno conjugado, C=C-C=C.
• Polibutadieno ou Buna: É obtido a partir do 1,3-butadieno
(eritreno), por adições 1,4. Este polímero constitui uma
borracha sintética não totalmente satisfatória, e por esse
motivo o 1,3-butadieno costuma ser copolimerizado com
outras substâncias.

• Polímeros diênicos
• Poliisopreno: É obtido a partir do metil-butadieno-1,3
(isopreno). Este polímero possui a mesma fórmula da
borracha natural (látex) e é muito empregado na
fabricação de carcaças de pneus.

• Polímeros diênicos
• Policloropreno ou Neopreno: É obtido a partir do 2-cloro-
butadieno-1,3 (cloropreno). O neopreno é uma borracha
sintética de ótima qualidade: resiste muito bem a
tensões mecânicas, aos agentes atmosféricos e aos
solventes orgânicos. É também empregado na
fabricação de juntas, tubos flexíveis e no revestimento
de materiais elétricos.

• Copolímeros: formados a partir de dois ou mais
monômeros diferentes.
• Saran: É obtido a partir do cloroetano (cloreto de vinila)
e do 1,1-dicloroeteno. É um polímero muito resistente
aos agentes atmosféricos e aos solventes orgânicos,
sendo empregado na fabricação de tubos plásticos para
estofados de automóveis, folhas para envólucros de
alimentos etc.

• Copolímeros
• Buna-S, Borracha GRS ou Borracha SBR: É obtido a
partir do estireno e do 1,3-butadieno, tendo o sódio
metálico como catalisador. Essa borracha é muito
resistente ao atrito, e por isso é muito usada nas
"bandas de rodagem" dos pneus.

• Copolímeros
• Buna-N ou Perbunam: É obtido a partir da acrilonitrila e
do 1,3-butadieno. É uma borracha muito resistente aos
óleos minerais, e por isso é muito empregada na
fabricação de tubos para conduzir óleos lubrificantes em
máquinas, automóveis etc.

Copolímeros
Poliuretana: É obtido a partir do diisocianato de parafenileno
e do etilenoglicol (1,2-etanodiol). Possui rersistência à
abrasão e ao calor, sendo utilizado em isolamentos
revestimento interno de roupas, aglutinantes de combustível
de foguetes e em pranchas de surfe. Quando expandido a
quente por meio de injeção de gases, forma uma espuma
cuja dureza pode ser controlada conforme o uso que se
quiser dar a ela.

• Polímeros de condensação: formados a partir de
monômeros iguais ou diferentes, havendo
eliminação de moléculas simples (H2O, NH3 etc).
• Polifenol ou Baquelite: É obtido pela condensação do
fenol com o formaldeído (metanal). Usado na fabricação
de tintas, vernizes e colas para madeira.

• Polímeros de condensação
• Polímero uréia-formaldeído: É um polímero tridimensional
obtido a partir da uréia e do formaldeído. Quando puro é
transparente, e foi por isso usado como o primeiro tipo de
vidro plástico. No entanto, ele acaba se tornando opaco e
rachando com o tempo. Este defeito pode ser evitado pela
adição de celulose, mas ele perde sua transparência, sendo
então utilizado na fabricação de objetos translúcidos. Esse
polímero é também usado em vernizes e resinas, na
impregnação de papéis. As resinas fenol-formaldeído e uréia-
formaldeído são usadas na fabricação da fórmica.

• Polímero melamina-fomaldeído ou Melmae: É de
estrutura semelhante à anterior, porém, trocando-se a
uréia pela melamina. Foi muito utilizada na fabricação
dos discos musicais antigos.

• Poliésteres: Resultam da condensação de poliácidos
(ou também seus anidridos e ésteres) com poliálcoois.
Um dos poliésteres mais simples e mais importantes é
obtido pela reação do éster metílico do ácido tereftálico
com etileno-glicol. É usado como fibra têxtil e recebe os
nomes de terilene ou dacron. Em mistura com outras
fibras (algodão, lã, seda etc) constitui o tergal.

• Outro poliéster importante é o gliptal, obtido pela reação
entre o anidrido ftálico e a glicerina e muito usado na
fabricação de tintas secativas ou não. os poliésteres
também são utilizados na fabricação de linhas de
pesca, massas para reparos, laminados, filmes etc.

• Poliamidas ou Nylons: Estes polímeros são obtidos pela
polimerização de diaminas com ácidos dicarboxílicos.
Os nylons são plásticos duros e têm grande resistência
mecânica. Se prestam à fabricação de cordas, tecidos,
garrafas, linhas de pesca etc.

Propriedades mecânicas
• Dependentes do tamanho médio e da distribuição
de comprimentos das cadeias de polímero.
• Embora a estrutura química do polímero seja igual,
pesos moleculares diferentes podem mudar
completamente as propriedades do polímero
(propriedades físicas, mecânicas, térmicas, 5
reológicas, de processamento e outras), e por esta
razão, os polímeros são caracterizados
principalmente por seu peso molecular.

• Tanto o peso molecular quanto a distribuição de
pesos moleculares são determinadas pelas
condições operacionais da reação, sendo que
diferentes condições operacionais produzirão
polímeros com pesos moleculares médio
diferentes.
• Devido à grande competição industrial, são de
extrema importância: a habilidade de poder
controlar o peso molecular do polímero durante sua
produção; e o entendimento de como o peso
molecular influencia nas propriedades finais do
polímero.

• Peso molecular: Como uma cadeia de polímero é
formada pela adição de uma grande quantidade de
monômeros, durante a polimerização, cadeias com
diferentes comprimentos serão formadas, e
portanto, uma distribuição de comprimentos de
cadeia será obtida. Conseqüentemente, uma
distribuição de pesos moleculares também existirá,
não sendo possível obter um valor único e definido
para o peso molecular do polímero. Sendo que este
deve ser calculado baseado numa média dos
pesos moleculares da distribuição.

• Peso molecular:
• Mn – Peso Molecular Médio Numérico
• Mw – Peso Molecular Médio Ponderal
• ci à peso total das moléculas de comprimento de cadeia i
• Mi à peso do polímero de comprimento de cadeia i

• Arquitetura molecular:
• Polímero Linear: cada monômero é ligado somente a outros dois
monômeros, existindo a possibilidade de ramificações pequenas que
são parte da estrutura do próprio monômero.
• Polímero Ramificado: um monômero pode ser ligar a mais de dois
outros monômeros, sendo que as ramificações não são da estrutura
do próprio monômero.
• Polímero em Rede: as ramificações do polímero se interconectam
formando um polímero com peso molecular infinito. Um polímero é
considerado de peso molecular infinito quando seu valor é maior do
que o peso molecular que os equipamentos de análise conseguem
medir.

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