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Polímero
Os polímeros são compostos químicos de elevada massa molecular relativa, resultantes de reações
químicas de polimerização. Estes contêm os mesmos elementos nas mesmas proporções relativas, mas em
maior quantidade absoluta. Os polímeros são macromoléculas formadas a partir de unidades estruturais
menores (os monómeros). O número de unidades estruturais repetidas numa macromolécula é chamado
grau de polimerização.
História
Polímeros são compostos orgânicos e reações de difícil execução em laboratório, tanto que, até a primeira
metade do século XIX acreditava-se na chamada Teoria da Força Vital enunciada por Berzelius. Até o século
XIX somente era possível utilizar polímeros produzidos naturalmente, pois não havia tecnologia disponível
para promover reações entre os compostos de carbono. Isso caracteriza a 1ª fase da história dos polímeros.
Na 2ª fase Friedrich Wöhler, discípulo de Berzelius, derruba a teoria da Força Vital. Com essa derrubada as
pesquisas sobre química orgânica se multiplicam. Em 1883 Charles Goodyear descobre a vulcanização da
borracha natural. Por volta de 1860 já havia a moldagem industrial de plásticos naturais reforçados com
fibras, como a goma-laca e a gutta-percha. Em 1910 começa a funcionar a primeira fábrica de rayon nos
EUA e em 1924 surgem as fibras de acetato de celulose.
Na 3ª Fase, Henri Victor Regnault polimeriza o cloreto de vinila com auxílio da luz do sol, EINHORN &
BISCHOFF descobrem o policarbonato. Esse material só voltou a ser desenvolvido em 1950 e finalmente em
[1970]], BAEKELAND sintetiza resinas de fenol-formaldeído. É o primeiro plástico totalmente sintético que
surge em escala comercial.
O período entre 1920 e 1950 foi decisivo para o surgimento dos polímeros modernos. Durante a década de
1960 surgem os plásticos de engenharia. Na década de 1980 observa-se um certo amadurecimento da
Tecnologia dos Polímeros: o ritmo dos desenvolvimentos diminui, enquanto se procura aumentar a escala
comercial dos avanços conseguidos.
Finalmente na década de 1990 os catalisadores de metaloceno, reciclagem em grande escala de garrafas de
PE e PET, biopolímeros, uso em larga escala dos elastômeros termoplásticos e plásticos de engenharia. A
preocupação com a reciclagem torna-se quase uma obsessão, pois dela depende a viabilização comercial
dos polímeros.
A partir do final da década de 1990, novas técnicas de polimerização começam a ser investigadas, onde se
consegue ter um grande controle da massa molecular e do índice de polidispersividade do polímero.
Assim, começam a ser conhecidas as técnicas de polimerização radicalar controlada, como a RAFT, a NMP e
a ATRP.
Polimerização
A polimerização é uma reação em que as moléculas menores (monómeros) se combinam quimicamente
(por valências principais) para formar moléculas longas, mais ou menos ramificadas com a mesma
composição centesimal. Estes podem formar-se por reação em cadeia ou por meio de reações de
poliadição ou policondensação. A polimerização pode ser reversível ou não e pode ser espontânea ou
provocada (por calor ou reagentes).[1]
Exemplo: O etileno é um gás que pode polimerizar-se por reação em cadeia, a temperatura e pressão
elevadas e em presença de pequenas quantidades de oxigênio gasoso resultando uma substância sólida, o
polietileno. A polimerização do etileno e outros monómeros pode efetuar-se à pressão normal e baixa
temperatura mediante catalisadores. Assim, é possível obter polímeros com cadeias moleculares de
estrutura muito uniforme.
Na indústria química, muitos polímeros são produzidos através de reações em cadeia. Nestas reações de
polimerização, os radicais livres necessários para iniciar a reação são produzidos por um iniciador que é
uma molécula capaz de formar radicais livres a temperaturas relativamente baixas. Um exemplo de um
iniciador é o peróxido de benzoíla que se decompõe com facilidade em radicais fenilo. Os radicais assim
formados vão atacar as moléculas do monómero dando origem à reação de polimerização.
Características
Uma das principais e mais importantes características dos polímeros são as mecânicas. Segundo ela os
polímeros podem ser divididos em termoplásticos, termoendurecíveis (termofixos) e elastômeros
(borrachas).
Termoplásticos
São também chamados plásticos, e são os mais encontrados no mercado. Pode ser fundido diversas vezes,
alguns podem até dissolver-se em vários solventes. Logo, sua reciclagem é possível, característica bastante
desejável atualmente.
Termoendurecíveis (Termofixos)
São rígidos e frágeis, sendo muito estáveis a variações de temperatura. Uma vez prontos, não mais se
fundem. O aquecimento do polímero acabado promove decomposição do material antes de sua fusão,
tornando sua reciclagem complicada.
Elastômeros (Borrachas)
Classe intermediária entre os termoplásticos e os termorrígidos: não são fusíveis, mas apresentam alta
elasticidade, não sendo rígidos como os termofixos. Reciclagem complicada pela incapacidade de fusão.
Aplicações
O plástico é um dos materiais que pertence à família dos polímeros, e provavelmente o mais popular. É um
material cada vez mais dominante em nossa era e o encontramos frequentemente em nosso dia a dia.
Por exemplo: Na maioria das vezes não se faz uma polimerização direta, mas com terminais de
extremidades para a descaregação de energia total. Mesmo que o polímero não se decomponha facilmente
( geralmente levam décadas para isso), os polímeros são bastante usados nos afazeres de casa, nas
construções, nas indústrias e etc.
Por que há balde em plástico e não de chapa metálica ou madeira, como antigamente? Resposta: O
plástico é mais leve que os outros materiais. Os compósitos poliméricos são usados em aplicações
estruturais devido à uma combinação favorável de baixa massa específica e desempenho mecânico
elevado. Para que carregar um pesado balde metálico se o plástico torna o balde leve e estável o suficiente
para transportar água?
Por que os fios elétricos são revestidos de plástico e não mais de porcelana ou tecido isolante, como
antigamente? Resposta: O revestimento plástico é mais flexível que a porcelana. Também é bem mais
robusto e resistente às intempéries do que os tecidos. E tudo isso sem prejudicar o isolamento elétrico que
é absolutamente vital neste caso.
Por que as geladeiras são revestidas internamente com plástico? Resposta: O plástico é robusto o suficiente
e é um ótimo isolante térmico, exigindo menor esforço do compressor para manter os alimentos
congelados.
Por que o CD é feito de plástico? Resposta: O plástico utilizado neste caso – policarbonato (ou,
abreviadamente, PC) - é tão transparente quanto o vidro, ao mesmo tempo que é mais leve e é bem menos
frágil.
Exemplos
Polímeros termoplásticos (Polímeros de adiçao)
PC - Policarbonato
Aplicações: Cd´s, garrafas, recipientes para filtros, componentes de interiores de aviões, coberturas
translúcidas, divisórias, vitrines, etc.
PU – Poliuretano
Aplicações: Esquadrias, chapas, revestimentos, molduras, filmes, estofamento de automóveis, em móveis,
isolamento térmico em roupas impermeáveis, isolamento em refrigeradores industriais e domésticos, polias
e correias.
PVC - Poli Cloreto de Vinila
Aplicações: Telhas translúcidas, portas sanfonadas, divisórias, persianas, perfis, tubos e conexões para
esgoto e ventilação, esquadrias, molduras para teto e parede.
PS - Poliestireno
Aplicações: Grades de ar condicionado, gaiútas de barcos (imitação de vidro), peças de máquinas e de
automóveis, fabricação de gavetas de geladeira, brinquedos, isolante térmico, matéria prima do isopor.
PP - Polipropileno
Aplicações: Brinquedos;Recipientes para alimentos, remédios, produtos químicos; Carcaças para
eletrodomésticos; Fibras; Sacarias (ráfia); Filmes orientados; Tubos para cargas de canetas esferográficas;
Carpetes; Seringas de injeção; Material hospitalar esterilizável; Autopeças (pára-choques, pedais, carcaças
de baterias, lanternas, ventoinhas, ventiladores, peças diversas no habitáculo); Peças para máquinas de
lavar.
Polímeros termoendureciveis (termofixos) (polimeros de condensaçao)
Baquelite: usada em tomadas, telefones antigos e no embutimento de amostras metalográficas.
Poliéster: usado em carrocerias, caixas d'água, piscinas, etc., na forma de plástico reforçado
(fiberglass).
Elastômeros (borrachas)(Copolímeros)
Aplicações: pneus, vedações, mangueiras de borracha.
Reciclagem
Alguns polímeros, como termofixos e borrachas, não podem ser reciclados de forma direta, pois não existe
uma forma de refundí-los ou depolimerizá-los.
Na maioria das vezes a reciclagem de termoplásticos não é economicamente viável devido ao seu baixo
preço e baixa densidade. Somente plásticos consumidos em massa, como o PE e PET, apresentam bom
potencial econômico. Outro problema é o fato de os plásticos reciclados serem encarados como material
de segunda classe.
Quando a reciclagem não é possível a alternativa é queimar os plásticos, transformando-os em energia.
Porém os que apresentam halogênio, como o PVC e o PTFE, geram gases tóxicos na queima. Para que isso
não ocorra esse material deve ser encaminhado para dehalogenação antes da queima.
Fabricantes
Braskem
Centro de pesquisa e desenvolvimento. Atende as necessidades da planta de polietileno de ultra-alto peso
molecular (UTEC) plástico de engenharia de altíssima resistência.
Dupont
Maior empresa química e fabricante de Polímeros de Engenharia do mundo.
Riopol
Resinas de Polietileno de Alta Densidade (PEAD), Polietileno Linear de Baixa Densidade (PELBD), Polietileno
Linear de Média Densidade (PELMD) em base regular e Polietileno Metalocênico.
Joongbo
Produtora de polietileno de baixa densidade expandido.
Kehl
Fabricante de artefatos de borrachas especiais (NR, SBR, NBR, SI e EPDM) e poliuretanas de origem vegetal.
Poliois para espuma biodegradável, martelos de PU, cânulas veterinárias, resinas de PU mono e
bicomponente, adesivos bi e mono de PU vegetal, pesquisa e desenvolvimento em PU vegetal.
Ipiranga Petroquimica
Produtora de polietilenos de alta, média e baixa densidade linear (PEAD, PEMD e PEBDL), além do
polipropileno (PP).
Suzano Petroquímica
É a líder latino-americana na produção de polipropileno(PP) e a segunda maior produtora de resinas
termoplásticas do Brasil.
Referências
1. ↑ A polimerização é um tipo particular de reação química. Quando são utilizados monômeros
difuncionais obtêm-se uma estrutura linear. No caso de pelo menos um monômero ter mais de
dois grupos funcionais é obtido um polímero contendo ligações cruzadas e uma estrutura
ramificada.