ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
POLÍMEROS
CONCEITO
Macromoléculas constituídas de unidades
repetitivas, ligadas através de ligações
covalentes.
Moléculas são eletricamente neutras com
ligações secundárias.
ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Classificação
Naturais: Madeira, borracha, proteínas.
Sintéticos: PVC, poliestireno, poli(metacrilato
de metila)
celulose
ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Exemplos de fontes de monômeros
para obtenção de alguns polímeros
sintéticos
ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Natureza das ligações
Fatores de influência:
• Número de ligações entre átomos.
• Comprimento da ligação.
• Intensidade das ligações.
ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Número de ligações
Responsáveis pelo
número de ligações
Elétrons de valência
Grupo da tabela periódica
4A
5A
6A
7A
C
N
O
F
Si
P
S
Cl
Ge
Br
I
ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Comprimento e intensidade
das ligações
Número de ligações
Muitas ligações
Influência sobre
comprimento e
intensidade
Átomos próximos
Menor comprimento de
ligação
ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Exemplos
Tipo de
ligação
Comprimento da
ligação (nm)
Energia de ligação
(Kcal/mol)
C-C
0,154
88
C=C
0,130
162
C≡C
0,120
213
C=O
0,120
128
C-Cl
0,180
81
C-N
0,150
73
ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Configuração física
Linear
Ramificada
Reticulada (Ligação
cruzada)
ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Polímeros lineares
ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Polímeros ramificados
ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Polímeros em rede
ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Estrutura do Estado Agregado
Aglomeração das moléculas depende:
• Estrutura molecular.
• Atração entre as moléculas.
• Capacidade de ordenação.
• Capacidade de orientação.
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Estados de agregação
A aglomeração das moléculas define
características que afetam diretamente as
propriedades dos polímeros.
Dois estados:
Sólido e líquido
ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Comportamento frente a temperatura
Amorfo
1)
2)
3)
Transição vítrea
Zona de transição
Decomposição térmica
Semi cristalino
1)
2)
3)
4)
Transição vítrea
Ponto de fusão
Zona de transição
Decomposição térmica
ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Classificação dos polímeros
Termoplásticos: são polímeros que podem ser
repetidamente processados sob aquecimento.
Possuem cadeias lineares e ramificadas, com
forças de interação relativamente fracas.
Ex: polietileno, PVC, poli(metacrilato de metila)
ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Classificação dos polímeros
Termofixos: não podem ser amolecidos com o
aquecimento, mantendo-se permanentemente
rígidos com o aumento da temperatura. Cadeias
com alta densidade de ligações cruzadas.
Ex: Resinas epóxi, resinas de poliésteres.
ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Classificação dos polímeros
Elastômeros: São conhecidos como borrachas,
apresentam grande elasticidade, voltando a
forma anterior após estiramento. São elásticos
porque
possuem
pequena
quantidade
ligações cruzadas.
Ex: borracha natural, polibutadieno, silicone.
de
ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Processos de polimerização
Polimerização: reação química que conduz a
formação de polímeros.
Polimerização por adição
Formam polímeros com unidades repetitivas
de fórmula molecular idêntica ao monômero
de partida.
ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Processos de polimerização
Etapas polimerização por adição
• Iniciação: rompimento das ligações duplas.
• Propagação: início do processo de
formação das cadeias poliméricas pelos
pontos reativos.
• Término: eliminação dos pontos reativos,
encerrando a polimerização.
ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Processos de polimerização
Exemplo adição
ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Processos de polimerização
Polimerização por condensação
• Reação acontece entre dois monôneros, di ou
tri funcionais, com eliminação de uma pequena
molécula, como água ou HCl.
• Monômeros bifuncionais: cadeias lineares
• Monômeros
tridimensionais.
trifuncionais:
cadeias
ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Processos de polimerização
Exemplo de condensação
Ácido tereftálico
Etileno glicol
Tereftalato de etilenoo - poliéster
ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Processos industriais de polimerização
Polimerização em massa.
• Apenas o monômero
presentes.
• Econômica.
e
o
iniciador
estão
• Polímeros com alto grau de pureza.
• Exotérmica, difícil controle de temperatura e
agitação.
• Utilizada na fabricação de lentes plásticas.
ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Processos industriais de polimerização
Polimerização em solução:
• Monômero, iniciador e um solvente para formação
de sistema homogêneo.
• Polímero formado pode ser solúvel ou insolúvel.
• Sistema
de
fácil
superaquecimento.
agitação,
evitando
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Processos industriais de polimerização
Polimerização em suspensão:
• Monômero e iniciador são insolúveis no meio
dispersante.
• Agitação é fator importante para evitar a
coalescência das gotículas de monômeropolímero.
ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Processos industriais de polimerização
Polimerização em emulsão:
Este processo envolve uma emulsão
estável de água, monômeros do
polímeros, e um surfactante (sabão ou
detergente)
como
o
agente
emulsificante. Os surfactantes formam
micelas, que dissolvem os monômeros,
geralmente hidrofóbicos. Os iniciadores
de radicais livres, quando jogados na
fase aquosa, também migram para a
fase micelar, iniciando a polimerização.
ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Comparação entre os processos
TIPO
VANTAGENS
DESVANTAGENS
Massa
# Alto grau de pureza
# Requer equipamentos simples
# Difícil controle de temperatura
# Distribuição de peso molecular larga
Solução
# Fácil controle da temperatura
# A solução polimérica formada pode
ser diretamente utilizada
# O solvente reduz o peso molecular e a
velocidade da reação
# Dificuldades na remoção dos solventes
Emulsão
Suspensão
# Polimerização rápida
# Obtenção de polímeros com alto peso
molecular
# Fácil controle da temperatura
# Fácil controle da temperatura
# Obtenção do polímero na forma de
pérolas
# Contaminação do polímero com
agentes emulsificantes e água
# Contaminação do polímero com
agentes estabilizantes e água
# Requer agitação contínua
ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Polimerização interfacial
A polimerização ocorre na interface de dois
solventes imiscíveis, cada um contendo um
monômero.
A renovação da interface é feita por remoção
lenta e contínua do polímero.