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POLÍMEROS – PLÁSTICOS, BORRACHAS E FIBRAS

Utilizamos em nossos produtos, vários materiais e esta explicação é útil para que o cliente compreenda a diferença entre esses materiais.

Vamos falar sobre polímeros

Os polímeros são materiais formados por moléculas de diferentes tamanhos que são unidas por reações de polimerização. Essas moléculas maiores são chamadas de macromoléculas. Todo polímero é uma macromolécula, mas nem toda macromolécula é um polímero.

Os seres vivos possuem diversos polímeros naturais em sua constituição, como os carboidratos, as proteínas e os ácidos nucleicos que formam o DNA e o RNA.

A borracha é um polímero natural formado pela coagulação do látex da seringueira.

O primeiro relato de síntese de um polímero data de 1835, quando o físico e químico Henri Victor Regnault conseguiu produzir pela primeira vez o cloreto de vinila e 3 anos depois teve êxito na primeira síntese do policloreto de vinila (PVC).

Os Polímeros podem ser:

  • Polímeros Naturais

São os materiais poliméricos encontrados na natureza, que não são sintetizados em indústrias. O corpo humano é composto de diversos polímeros naturais, como por exemplo, as proteínas e polissacarídeos. A borracha natural é proveniente do látex, obtido da seiva da árvore Seringueira. Exemplos: Celulose: Acetato de celulose e nitrato de celulose, Caseína: galactite e Amônia: ureia.

  • Polímeros Sintéticos

São os materiais poliméricos obtidos por reações de sintetização, em indústrias de polimerização, através de matérias primas diversas, provenientes de fontes renováveis ou não renováveis. O tamanho das macromoléculas e sua composição podem ser controlados para obter uma infinidade de compostos poliméricos e atender às propriedades desejadas. Os polímeros de interesse comercial apresentam normalmente massa molecular acima de 10.000 g/mol. Exemplos: Etileno: Polietileno (PE), Cloreto de Vinila: Policloreto de Vinila (PVC) e Propeno: Polipropileno (PP).

Ao realizar uma reação de polimerização controlando duas condições, é possível obter polímeros sintéticos, que podem ser moléculas maiores ou menores, dependendo da quantidade de monômeros utilizada. O exemplo mais simples de polímero é o polietileno, que é constituído por moléculas de eteno (CH2=CH2).

Os polímeros são denominados de plásticos, borrachas ou fibras:

  • Plasticos: são polímeros formados por monômeros unidos entre si por reações químicas chamadas de reações de polimerização, formando macromoléculas caracterizadas pela repetição múltipla de uma ou mais unidades químicas simples de monômero.

Plásticos termorrígidos ou termoendurecidos: São plásticos cuja rigidez não se altera com a temperatura. Tem estrutura mais rígida devido as ligações cruzadas que unem os fios de polímeros. Estes polímeros, por não serem moldáveis a temperatura, são difíceis de serem reciclados.

Exemplos: silicone, poliuretano, resina, borracha vulcanizada e baquelite.

Termoplásticos: Podem ser remoldados quando submetidos à aquecimento devido a sua estrutura menos rígida formada por interações de van der Waals ou ligações de hidrogênio, que se quebram sob aquecimento e se restabelecem ao serem resfriadas. Estes polímeros são facilmente recicláveis, no entanto perdem um pouco de suas propriedades a cada reciclagem feita.

Exemplos: polipropileno, o polietileno, o polimetil-metacrilato (ou acrílico) e o policloreto de vinila (PVC).

  • Borrachas: também são polímeros que pode ser Borracha Natural e Borracha Sintética

– borracha natural  – produzida através da coagulação do látex da seringueira – Hevea brasiliensis L., conhecida também pelo nome de árvore-da-borracha (em 1942 o governo brasileiro fez um acordo com o governo dos Estados Unidos (Acordos de Washington), que desencadeou uma operação em larga escala de extração de látex na Amazônia – operação que ficou conhecida como a Batalha da borracha.)

– borracha sintética – produzida a partir de derivados de petróleo.

  • Fibras: também como os anteriores, são constituídas por macromoléculas, os polímeros, que, por sua vez, são compostos por uma sequência de monómeros (unidade que se repete num polímero). São elementos filiformes que apresentam um elevado comprimento em relação à dimensão transversal máxima, sendo caracterizadas pelas suas flexibilidade e finura.

As fibras podem ser naturais e não-naturais.

De acordo com sua constituição os polímeros são classificados como:

  • POLÍMEROS DE ADIÇÃO
  • POLÍMEROS DE CONDENSAÇÃO
  • COPOLÍMEROS

(ABAIXO CONSULTAR AS FORMULAS)

POLÍMEROS DE ADIÇÃO  são formados pela adição de moléculas de um só monômero.

 A) 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. O polietileno é um dos polímeros mais usados pela indústria, sendo muito 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.
  • 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. A pressão necessária para produzir o teflon é de cerca de 50 000 atmosferas.

B) 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. Normalmente o plexiglas é transparente, mas pode ser colorido pela adição de outras substâncias.
  • 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.

C) POLÍMEROS DIÊNICOS – QUANDO O MONÔMERO INICIAL TEM O ESQUELETO DE UM DIENO CONJUGADO, C=C-C=C. ESSES POLÍMEROS CONSTITUEM AS BORRACHAS SINTÉTICAS.

  • 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, como veremos mais adiante.
  • 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.
  • 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.

POLÍMEROS DE CONDENSAÇÃO – são 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). No primeiro estágio da reação, forma-se um polímero predominantemente linear, de massa molecular relativamente baixa, conhecido como novolae. Ele é usado na fabricação de tintas, vernizes e colas para madeira. A reação, no entanto, pode prosseguir, dando origem à baquelite, que é um polímero tridimensional. A baquelite é o mais antigo polímero de uso industrial (1909) e se presta muito bem à fabricação de objetos moldados, tais como cabos de panelas, tomadas, plugues etc.
  • 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 (veja a estrutura abaixo). 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. São moldados em forma de engrenagens e outras peças de máquinas, em forma de fios e também se prestam à fabricação de cordas, tecidos, garrafas, linhas de pesca etc. O mais comum é o nylon-66, resultante da reação entre a hexametilenodiamina (1,6-diamino-hexano) com o ácido adípico (ácido hexanodióico). Outros importantes são o nylon-6 ou perlon, obtido por aquecimento da caprolactama, e o nylon-10, obtido pela condensação de um aminoácido, o ácido 11-amino undecanóico.

COPOLÍMEROS – são 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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. Veja o mecanismo da síntese da poliuretana e como efetuar essa reação em laboratório.

FINALIZANDO: Os plásticos são materiais poliméricos com aplicação comercial, sólidos à temperatura ambiente e geralmente moldáveis com temperatura, podendo ser classificados quanto a suas propriedades mecânicas e capacidade de moldagem.

Abaixo estão listados alguns plásticos, suas características e aplicações:

Tipo de material Características Aplicações
Acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS) – termoplásticos Excepcional resistência e tenacidade, resistente a distorção térmica e inflamável. Revestimento de refrigeradores, brinquedos, dispositivos de segurança em auto-estradas.
Acrílicos (polimetacrilatos) – termoplásticos Excepcional transmissão da luz e resistência a intempéries. Lentes, recipientes transparentes de aeronaves e cartazes de rua.
Fluorocarbonos (teflon) Quimicamente inertes em quase todos os ambientes, excelente propriedade elétrica. Vedações anticorrosivas, revestimentos antiadesivos e peças.
Poliamidas (náilons) – termoplásticos. Boa resistência mecânica, baixo coeficiente de atrito, absorve água e alguns outros líquidos. Revestimentos para fios e cabos, cabos e puxadores.
Polietileno – termoplástico. Quimicamente resistente, e isolante elétrico, duro. Garrafas flexíveis, peças de baterias, bandejas de gelo.
Poliéster – termoplástico Uma das películas plásticas mais resistentes, resistência a umidade, ácidos, graxas e solventes. Fitas de gravação magnética, vestimentas, cordões de pneus de automóveis, recipiente de bebidas.
Epóxi – termofixos Excelente combinação de propriedades mecânicas e resistência à corrosão, relativamente barato, boa propriedades elétricas. Moldes elétricos, ralos, adesivos, usados com laminado de fibra de vidro.
Poliésteres – termofixos. Excelentes propriedades elétricas e baixo custo; pode ser formulada para uso a temperatura ambiente ou a altas temperaturas. Capacetes, barcos em fibras de vidro, componentes de carroceria de carros, cadeiras e ventiladores.

Bibliografia consultada:

Santos W.L.P. e Mól G.S. Química e Sociedade, Volume único, São Paulo: Nova Geração, 2005.

Arquivado em: Compostos QuímicosMateriais

NBR 10622, Luvas Isolantes de Borracha, ABNT, Rio de Janeiro, 1989.

Manual de Instruções Técnicas COPEL, Manutenção de Ferramentas e Equipamentos de Trabalho, Módulo – Ensaio de tensão aplicada em ferramentas de linha viva, COPEL, 1999.

NBR 10623, Mangas Isolantes de Borracha, ABNT, Rio de Janeiro, 1989.

ASTM D 120-95, Standard Specification for Rubber Insulating Gloves, ASTM, Philadelphia,1995.

ASTM D 178- Standard Specification for Rubber Insulating Matting, ASTM, Philadelphia,1995.

IEC 60903 – Live working. Gloves of insulating material, 2002.

Budemberg.E.R, Fundamentos à Formulação da Borracha, Módulos I e II,

M J R Loadman. The Exploitation of Natural Rubber. Malaysian Rubber

Yasuyuki Tanaka. Structural Characterization of Natural Polyisoprenes: Solve the mistery of Natural Rubber Based on Structural Study. Rubber Chemistry and Technology,v.74,3; pp: 335-375;jul/aug, 2001.

Naunton, W.J.S. Applied Science of Rubber. Edward Arnold Publishers LTD, London, 1961.

Sites para consulta:

https://www.plastico.com.br

https://www.web.fibrenamics.com

https://www.web.fibrenamics.com/pt/conhecimento/as-fibras/

 

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