OS POLÍMEROS

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UNIVERSIDADE FUMEC

FACULDADE DE ENGENHARIA E ARQUITETURA

POLÍMEROS

Carolina Rodrigues

Carlo Macri

George Lucas

Júlia Ribas

JUNHO – 2016

BELO HORIZONTE

1. RESUMO

Os polímeros naturais, aqueles que são derivados de plantas e de animais tem sido usados há muitos séculos; esses materiais incluem a madeira, a borracha, o algodão, a lã, o couro e a seda. Outros polímeros naturais tais como as proteínas, enzimas, amidos e a celulose, são importantes em processos biológicos e fisiológicos nas plantas e nos animais. Nos dias de hoje os polímeros são frequentemente utilizados em compósitos, tanto na forma de fibras quanto como matriz. Telas de cristais liquido e lentes fotocromáticas são baseadas em materiais polimétricos. Os plásticos são também frequentemente empregados na produção de componentes eletrônicos entre outros. Os polímeros têm sido cada vez mais solicitados na construção civil, e de forma mais rotineira, a eficiência desses materiais está invadindo os projetos de edifícios, buscando substituir materiais que são considerados mais importantes e indispensáveis em uma construção. Os materiais plásticos tem um leque de aplicações como o revestimento de pavimentos, acabamento interior de paredes, canalização de artigos sanitários, colas e maquetes, etc.

        

POLÍMEROS

1. INTRODUÇÃO

No início do século XX, ficou provado que alguns materiais produzidos pelas químicas constituíam na verdade, as moléculas gigantescas que poderiam resultar em um grande encadeamento de átomos de carbono. Quando suas estruturas químicas não apresentavam unidades estruturais regulamente repetidas, essas moléculas foram chamadas de macromoléculas. Por curiosidade, o primeiro polímero sintético foi produzido por Leo Backeland em 1912, obtido pela reação entre o fenol e formaldeído. Sabendo que essa reação resultou em um sólido muito conhecido e que foi batizado como “Baquelite” termo derivado do nome que o inventou.  

        Os polímeros podem ser classificados em diversas formas, pelo processo como as moléculas são sintetizadas, por sua estrutura molecular ou por sua família química. Deste modo, uma possibilidade de classificação é estabelecer se um polímero é um Polímero Lineas ou Ramificado. Um polímero linear apresenta as cadeias poliméricas principais e ramificações secundárias na forma de cadeias menores que se originam a partir das cadeias principais. Os polímeros podem ser classificados em dois grupos: Os TERMOPLÁSTICOS e os TERMOFIXOS. Os termoplásticos amolecem quando são levados a uma temperatura muito alta e endurecem em baixas temperaturas. Em uma escala molecular, conforme a temperatura é elevada, as forras de ligação secundárias diminuem tal que o movimento relativo de cadeias adjacentes é facilitado quando uma tensão é aplicada.

        Os termoplásticos são compostos de cadeias longas produzidas pela união de monômeros; eles têm comportamentos mecânicos plásticos e dúcteis. As cadeias podem ou não ter ramificações, e cadeias individuais estão entrelaçadas (nos físicos). Há ligações relativamente fracas do tipo Wan der Waals entre átomos de diferentes cadeias. A estrutura assemelha-se a árvores que crescem emaranhadas. Ainda empregando esta analogia, as árvores podem ter ou não ramos, e, apesar de emaranhadas, nenhuma árvore está presa á outra.  

Os polímeros termofixos são compostos por longas cadeias (lineares ou ramificadas) de moléculas muito ligadas umas ás outras (reticulação) para formar estruturas de rede tridimensional. Polímeros termofixos são diversos barbantes amarrados uns aos outros em vários pontos.

Polimerização por adição e por condensação são as duas principais maneiras de se realizar a “polimerização” que é a criação de um polímero.

Polímeros de adição são aqueles em que durante a sua formação (reação dos monômeros) não há perda de massa na forma de compostos de baixo peso molecular. A formação do polímero mais comum, o polietileno (PE), a partir de moléculas de etileno, é um exemplo de polimerização por adição ou por crescimento de cadeia.

Polímeros de condensação são originados de reação de dois grupos funcionais reativos com eliminação de moléculas de baixo peso molecular (H₂O, NH₃...). Na condição apropriada de calor, pressão e catalizador, a dupla ligação entre os átomos de carbono é quebrada, e substituída por uma ligação covalente simples. A dupla ligação é uma ligação insaturada. Após mudanças, os átomos de carbono ainda continuam ligados, mas tornam-se ativos; outras unidades repetitivas, ou menos, podem ser adicionadas para produzir a cadeia de polímero.  Os polímeros devem ter massa molecular média e a distribuição de massa molecular controlada. Cadeias de polímeros também podem ser formadas por reações de condensação ou polimerização por etapas, produzindo estruturas com propriedades similares aos polímeros de adição. Na polimerização por condensação uma molécula relativamente pequena como água, etanol ou metanol resulta da reação de polimerização. Muitas vezes, esse mecanismo envolve diferentes monômios como moléculas iniciadoras ou percursoras.  

Suas ligações consistem em Primárias e Secundárias. Nas ligações primárias ocorre à ligação covalente que é a mais comum em polímeros (- C – C -), nelas ocorre o compartilhamento de elétrons, alta energia de ligação, baixo comprimento de ligação, ligação covalente coordenada: ocorre em polímeros inorgânicos.

Ligação Iônica: Ocorre a união de cátions e ânions, policátions e poliânions.

Ligação metálica: íons metálicos incorporados ao polímero.

Ligações Secundárias: Responsáveis pela união das cadeias poliméricas: aumente com a presença de grupos polares, diminui com a distancia entre as cadeias poliméricas é da ordem de 3 Ǻ.

        As propriedades mecânicas dos termoplásticos, seja no estado liquido ou solido, apresentam um comportamento não newtoniano e visco elástico. O comportamento não newtoniano quando a relação entre a tensão cisalhante e a taxa de deformação cisalhante não é linear. O comportamento visco-elástico, por sua vez, significa que quando uma tensão externa é aplicada ao polímero termo plástico, ocorre uma deformação elástica e plástica (viscosa) ao mesmo tempo. Esse comportamento mecânico está associado á maneira em que as cadelas de polímeros se movem umas em relação às outras, sob carregamento mecânico. A análise de deformação é mais complexa em termoplásticos, uma vez que o processo depende tanto do tempo quanto da velocidade co9m a qual a sua carga é aplicada ao polímero.