POLÍMEROS
Profª Ricardo Junior
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
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.
Reações de polimerização
 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.
Reações de polimerização
 Polímeros vinílicos
 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.
Reações de polimerização
 Polímeros vinílicos
 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.
Reações de polimerização
 Polímeros vinílicos
 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.
Reações de polimerização
 Polímeros vinílicos
 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.
Reações de polimerização
 Polímeros vinílicos
 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.
Reações de polimerização
 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.
Reações de polimerização
 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.
Reações de polimerização
 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 1,3butadieno costuma ser copolimerizado com outras substâncias.
Reações de polimerização
 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.
Reações de polimerização
 Polímeros diênicos
 Policloropreno ou Neopreno: É obtido a partir do 2-clorobutadieno-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.
Reações de polimerização
 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.
Reações de polimerização
 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.
Reações de polimerização
 Copolímeros
 Buna-N ou Perbunam: É obtido a partir da acrilonitrila e do 1,3butadieno. 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.
Reações de polimerização
 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.
Reações de polimerização
 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.
Reações de polimerização
 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 uréiaformaldeído são usadas na fabricação da fórmica.
Reações de polimerização
Reações de polimerização
 Polímeros de condensação
 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.
Reações de polimerização
 Polímeros de condensação
 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.
Reações de polimerização
 Polímeros de condensação
 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.
Reações de polimerização
 Polímeros de condensação
 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.
Propriedades mecânicas
 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.
Propriedades mecânicas
 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.
Propriedades mecânicas
Propriedades mecânicas
 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
Propriedades mecânicas
 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.
Propriedades mecânicas
CAIU NO VESTIBULAR