Polímeros

1. Propriedades dos Materiais Poliméricos

1.1. Propriedades Mecânicas e Dinâmicas

1.2. Módulo Elástico (Módulo de Young)

1.3. Elastômeros (Borrachas)

1.4. Termoplásticos

1.5. Termorrígidos

1.6. Fibras

1.7. Forças e Ensaios Mecânicos

1.8. Tração

1.9. Compressão

1.10. Flexão

1.11. Cisalhamento

1.12. Torção

1.13. Impacto

1.14. Corpo de Prova Charpy

1.15. Corpo de Prova Izod

1.16. Diferenças entre Charpy e Izod

1.17. Estabilidade Dimensional

1.17.1. Efeito Térmico

1.17.2. Efeito da Ação de Carga

1.17.3. Crazing - Microfibrilamento ou Microfissuramento

1.17.4. Efeitos Ambientais

1.18. Propriedades Térmicas e Termodinâmicas

1.18.1. Propriedades Reológicas

1.18.1.1. Tipos de Deformação

1.18.1.2. Tipos de Fluidos

1.18.1.3. Índice de Fluidez (Melt Flow Index)

1.18.2. Propriedades de Solubilidade

1.18.2.1. Solubilidade é a quantidade máxima que uma substância pode dissolver-se em um líquido, e expressa-se em mols por litro, gramas por litro ou em porcentagem de soluto/solvente. Esse conceito também se estende para solventes sólidos.

1.18.2.2. Moléculas x Macromoléculas

1.18.2.3. Dissolução de Macromoléculas

1.18.2.4. Estado de Fases

1.18.2.4.1. Sólido parcialmente Cristalino ou Sólido amorfo vítreo Viscoelástico Altamente Elástico

1.18.2.5. Inchamento

1.18.2.6. Inchamento Ilimitado

1.18.2.7. Inchamento Limitado

1.18.2.8. Grau de Inchamento (Sweeling degree)

1.18.2.9. Fatores que afetam a dissolução dos polímeros

1.18.2.10. Parâmetro de Hildebrand

1.18.2.11. Obtenção experimental

1.18.2.12. Parâmetro de Hansen

1.18.3. Propriedades Óticas

1.18.3.1. Vantagens Moldagem mais fácil; Melhor resistência ao impacto que vidros; Menor perigo ao fraturar; Menor massa específica; Em algumas plásticos, maior transmissão de radiação infravermelho ou partes da região de UV; Filmes finos flexíveis. Limitações Baixa resistência à abrasão; Baixa resistência térmica; Dificuldade de adição de metais (controle do índice de refração).

1.18.3.2. Principais Propriedades Óticas

1.18.3.2.1. Dentre as principais propriedades óticas dos polímeros, podemos destacar: reflexão, absorção, espalhamento e refração.

1.18.3.2.2. Reflexão

1.18.3.2.3. Absorvância e Transmitância

1.18.3.2.4. Características Óticas

1.18.3.2.5. Espalhamento de Luz

1.18.3.2.6. Fatores que afetam o Espalhamento de Luz

1.18.3.2.7. Como reduzir o Espalhamento de Luz?

1.18.3.2.8. Refração

1.18.3.2.9. Birrefringência (Dupla Refração)

1.18.4. Propriedades de Resistência Química

1.18.4.1. Se referem a resistência a determinadas substâncias químicas que reagem com a cadeia macromolecular, produzindo ruptura de ligações.

1.18.4.2. Solvente

1.18.4.3. Inchamento

1.18.4.3.1. Ocorre tipicamente em materiais amorfos, porém pode ocorrer em polímeros cristalinos.

2. Biodegradação

2.1. A reciclagem dos polímeros

2.1.1. Para serem reciclados, os polímeros precisam ser separados. A primeira separação se dá entre os termoplásticos e os termorrígidos (ou termofixos). Os termoplásticos são aqueles que, quando aquecidos, ficam moldáveis e fluidos, podendo ser reciclados. Já os termofixos não podem ser reciclados, pois não é possível amolecê-los e remodelá-los pelo calor.

2.1.2. Tereftalato de polietileno (PET): garrafas de refrigerantes, água, vinagre, detergentes e sucos. Polietileno de alta densidade (PEAD): baldes, recipientes de condicionadores, xampus, tanques de combustível, tampas de garrafa e engradados de bebidas. Cloreto de polivinila (PVC): cortinas de banheiros, bandejas de refeições, capas, canos, assoalhos, forros, tubos de conexão, sandália Melissa. Polietileno de baixa densidade (PEBD): filmes, sacolas de supermercado, embalagens flexíveis, sacos de lixo. Polipropileno (PP): recipientes para guardar alimentos (tupperware), carpetes, embalagens de biscoitos, de iogurtes e de água mineral, seringas, cadeiras. Poliestireno (PS): copos descartáveis, isopor, chapas coloridas, protetor de cartuchos de impressora, circuladores de ar, gavetas de geladeira, grades de ar condicionado. Policarbonato (PC): mamadeiras, lentes de óculos, escudo anti-balas. Poliuretano (PU): solados, rodas, para-choques. Acrilonitrila butadieno-estireno (ABS): maçanetas, carcaças de aparelhos, tubulações de produtos químicos corrosivos, brinquedos, teclados e monitores de computador.

2.2. Tipos de reciclagem

2.2.1. Depois de separados, os polímeros podem ser submetidos a 4 tipos de reciclagem:

2.2.1.1. Reciclagem primária: reaproveitamento dos materiais para outras finalidades. Reciclagem secundária ou mecânica: transformação de resíduos plásticos em pedacinhos que podem ser reutilizados na fabricação de outros materiais de menor qualidade, como pisos, sacos de lixo, solados, etc. Essa reciclagem possibilita a obtenção de produtos compostos por um único tipo de plástico ou a partir de misturas de diferentes plásticos em determinadas proporções. No Brasil, cerca de 15% dos resíduos plásticos são reciclados mecanicamente . Reciclagem terciária ou química: reprocessa os plásticos, transformando-os em monômeros ou misturas de hidrocarbonetos que poderão ser reutilizados como matéria-prima para a produção de novos plásticos de alta qualidade ou produtos químicos. Essa reciclagem permite tratar mistura de plásticos, reduzindo custos de pré-tratamento, custos de coleta e seleção. Reciclagem quaternária ou energética: tecnologia que utiliza o resíduo plástico como combustível para a obtenção de energia elétrica e térmica. Esse tipo de reciclagem já é utilizada em muitos países, sendo inclusive recomendada pelo IPCC (Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas da ONU) como solução para a destinação do lixo urbano não-reciclável. Porém, no Brasil, ainda não é empregada, e muitas vezes é confundida com a simples incineração dos resíduos.

2.2.1.2. Bioplásticos

2.2.1.2.1. Além da reciclagem, os cientistas estão buscando uma outra solução para reduzir o impacto ambiental do lixo plástico: o desenvolvimento de plásticos biodegradáveis. Já foram descobertas maneiras de fabricar bioplásticos a partir do amido da mandioca, do milho, da soja, etc. – são os chamados amidos termoplásticos. No entanto, esse material ainda não resolveu completamente o problema, pois necessita de temperaturas muito altas para se decompor e, em um ambiente com pouco oxigênio, como nos aterros sanitários, libera gás metano, prejudicial à atmosfera.

3. Definição

3.1. São macromoléculas formadas a partir de unidades estruturais menores (os monômeros). Os monômeros são moléculas de baixa massa molecular os quais, a partir das reações de polimerização, vêm a gerar a macromolécula polimérica. As unidades repetitivas, chamadas de mero, provem da estrutura do monômero. O número de unidades estruturais repetidas, ou seja, o número de meros que podem se verificar na estrutura de uma macromolécula, é chamado grau de polimerização. Em geral, os polímeros contêm os mesmos elementos nas mesmas proporções relativas que seus monômeros, mas em maior quantidade absoluta.

4. Nomenclatura

4.1. As normas internacionais publicadas pela IUPAC indicam que o princípio geral para nomear os polímeros é utilizando-se o prefixo poli-, seguido da unidade estrutural repetitiva que define ao polímero, escrita entre parênteses. Por exemplo: Poli (tio-1,4-fenileno)

5. Reações de polimerização

5.1. 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).

5.2. EXEMPLOS DE POLÍMEROS E APLICAÇÕES

5.2.1. Polímeros termoplásticos

5.2.1.1. PC - Policarbonato Aplicações: Cd´s, garrafas, recipientes para filtros, componentes de interiores de aviões, coberturas translúcidas, divisórias, vitrines, etc.

5.2.1.2. 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.

5.2.1.3. PVC - Policloreto de vinilo ou cloreto de polivinila Aplicações: Telhas translúcidas, portas sanfonadas, divisórias, persianas, perfis, tubos e conexões para água, esgoto e ventilação, esquadrias, molduras para teto e parede.

5.2.1.4. 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.

5.2.1.5. 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.

5.2.1.6. PET - Polietileno Tereftalato Aplicações: Embalagens para bebidas, refrigerantes, água mineral, alimentos, produtos de limpeza, condimentos; reciclado, presta-se a inúmeras finalidades: tecidos, fios, sacarias, vassouras.

5.2.1.7. PMMA - Plexiglas Aplicações: envidraçamento e nas indústrias de construção civil, automotiva e de comunicações. Muito aplicado na fabricação de fibra óptica , lentes ópticas , placas difusoras para ecrãs de cristal líquido (LCDs) e substratos de discos ópticos.

5.2.1.8. Polímeros sensíveis à luz Aplicações: Podem ser usados como tinta invisível: quando expostos ao comprimento de onda apropriado, seus monômeros são transformados e a sequência se torna legível. A mensagem aparece apenas se estiver sujeita à fonte de luz correta. Este é o primeiro exemplo de uma mensagem secreta armazenada em uma molécula.

5.2.2. Polímeros termorrígidos, termofixos ou termoendurecível

5.2.2.1. Baquelite: usada em tomadas, telefones antigos e no embutimento de amostras metalográficas. Epóxis: usado na Indústria química, Indústria elétrica e tecnológica, Industria aeronáutica, Industria da construção civil e Pintura de pisos. Poliéster: usado em carrocerias, caixas d'água, piscinas, dentre outros, na forma de plástico reforçado (fiberglass).

5.2.3. Elastômeros (borrachas)

5.2.3.1. Poliisopreno: borracha semelhante à natural Bunas S Aplicações: pneus, câmaras de ar, vedações, mangueiras de borracha. Buna N ou perbúnan Neopreno ou poli cloropreno