Características do PET

O PET é um polímero que apresenta inúmeras propriedades como leveza, resistência mecânica alta, principalmente ao impacto, resistência química alta, suportando contato com agentes agressivos e possui propriedade de barreira excelente contra gases e odores, além de se apresentar no estado amorfo (transparente), parcialmente cristalino e orientado (translúcido) e altamente cristalino (opaco) (BRADY; CLAUSER; VACCARI, 2004).

O PET é um polímero insípido, inodoro, atóxico e inerte com facilidade de moldagem.

Na Tabela 4 são apresentadas algumas propriedades deste polímero.

Tabela 4 - Propriedades do PET (BRADY; CLAUSER; VACCARI, 2004).

CARACTERÍSTICAS DO POLÍMERO VALORES

Massa Molecular 15.000 – 42000 g/mol

Densidade 1,33 – 1,45 g/cm³

Índice de Refração 1,65 _{– 1,66}

Temperatura de Fusão 250 – 270 °C

Temperatura de Transição Vítrea 70 _{– 74 °C}

2.4.2 Fabricação do PET

O poli(tereftalato de etileno) é produzido por um processo de polimerização chamado de polimerização por condensação. Ocorre pela reação de dois monômeros difuncionais de massa molar baixa. Esta forma de polimerização é usada industrialmente para obter o PET, reagindo o éster dimetílico do ácido p-tereftálico com etilenodiol (etileno glicol).

O Esquema 6 ilustra o processo de polimerização por condensação do PET. Esquema 5 - Estrutura química do mero PET (MITCHELL, 2004).

2.5 POLIPROPILENO (PP)

2.5 POLIPROPILENO (PP)

O polipropileno em seus diferentes tipos e grades é usado em uma série de produtos e é obtido por meio da polimerização do propileno. Pertence a um grupo importante dos polímeros sintéticos desenvolvido em 1957 na Itália e Alemanha.

A capacidade de produção do polipropileno no Brasil em 2001 era de 1150 kton/ano e atualmente são de 1915 kton/ano. Desde a sua introdução, tornou-se uma das resinas poliméricas mais importantes da atualidade. Passou da terceira posição em meados da década de 1980 para a primeira posição em meados da década de 1990, no Brasil.

Em 2000, o polipropileno representou 2,7% da demanda mundial de termoplásticos, enquanto o PVC representou 20,6% (ABIQUIM, 2013).

No Brasil o polipropileno é o termoplástico mais consumido representando 29% da demanda total de 2009 (SIMPEP, 2010).

A produção nacional de PP tem certa importância estratégica, uma vez que sua produção gera um grande consumidor de propeno, o qual é gerado nas centrais petroquímicas que só utilizam nafta como insumo básico (BNDES, 1995).

O polipropileno foi um dos dez maiores produtos químicos brasileiros mais exportados durante o ano de 2012, chegando a 390 milhões de dólares (ABIQUIM, 2013).

2.5.1 Características do PP

Os homopolímeros lineares, cuja unidade repetitiva tem substituintes (como o polipropileno, por exemplo), podem ter diferentes propriedades estereoquímicas, denominadas: isotática, sindiotática ou atática. Na isotática o substituinte encontra-se sempre na mesma posição ao longo da cadeia polimérica. Na sindiotática eles encontram-se em posições alternadas e na atática os substituintes encontram-se em posições aleatoriamente localizadas ao longo da cadeia polimérica.

Estas propriedades estereoquímicas fazem com que o PP apresente diferentes propriedades como cristalinidade e ponto de fusão específico para cada uma das diferentes configurações.

O Esquema 7 ilustra a estrutura química do mero PP.

O polipropileno em muitas situações é carregado com talco, que aumenta sua rigidez e também com fibra de vidro, um reforço comum usado para aumentar além da rigidez a dureza (BRADY; CLAUSER; VACCARI, 2004).

Na Tabela 5 são apresentadas algumas propriedades deste polímero.

Tabela 5 - Propriedades do PP (CALLISTER, 2002).

CARACTERÍSTICAS DO POLÍMERO VALORES

Resistividade Elétrica Densidade Resistência à Tração Temperatura de Fusão Temperatura de Transição Vítrea

>1014 _ohms 0,905 g/cm³ 31,0 – 41,4MPa

175 °C -18 °C Esquema 7 - Estrutura química do mero PP (MITCHELL, 2004).

2.5.2 Fabricação do PP

O polipropileno é produzido pela polimerização catalítica do propileno. O propileno é o metil-etileno CH3CH=CH2, produzido pelo craqueamento do petróleo. Pertence a classe dos hidrocarbonetos insaturados conhecidos como oleofinas (BRADY; CLAUSER; VACCARI, 2004).

A polimerização usando catalisador estereoespecífico é mais recente e sofisticada, pois do ponto de vista químico permite um melhor controle estereoquímico da cadeia polimérica e da distribuição de massa molar do produto formado.

O catalisador metálico utilizado no processo é descartado depois da etapa de terminação. O exemplo clássico é a utilização do catalisador tipo Ziegler-Natta (TiCl3 associado a Al(C2H5)3) usado para a obtenção do polipropileno isotático (DE PAOLI, 2008).

O Esquema 8 ilustra o processo de iniciação da polimerização do propileno usando catalisador estereoespecífico.

Esquema 8 - Etapa de iniciação da polimerização do propileno usando catalisador estereoespecífico (DE PAOLI, 2008).

O Esquema 9 ilustra o mecanismo da etapa de propagação na polimerização do propileno usando catalisador estereoespecífico.

O Esquema 10 ilustra o processo de terminação da polimerização do propileno usando catalisador tipo Ziegler-Natta.

Esquema 9 - Mecanismo da etapa de propagação na polimerização do propileno usando catalisador (DE PAOLI, 2008).

Esquema 10 - Etapa de terminação da polimerização do propileno usando catalisador tipo Ziegler-Natta (DE PAOLI, 2008).

2.6 POLIESTIRENO (PS)

O poliestireno é uma resina termoplástica com aplicações típicas em brinquedos, painéis luminosos e uso residencial. Com propriedades elétrica e ótica excelentes, pode ser usado quando se quer um polímero em que a transparência é exigida.

2.6.1 Características do PS

Dentre os polímeros derivados do estireno, o poliestireno é considerado o mais importante devido ao baixo custo e boas propriedades mecânicas. Os principais copolímeros envolvendo o estireno são: copolímero de estireno-acrilonitrila (SAN), terpolímero de estireno-butadieno-acrilonitrila (ABS) e o copolímero aleatório de butadieno-estireno (SBR, borracha sintética). O poliestireno quando processado na forma expandida, produz uma espuma conhecida como isopor (CANEVAROLO JUNIOR, 2002).

O PS é notável por sua resistência a água e estabilidade dimensional alta. É também mais rígido e forte que outros polímeros a temperaturas baixas. Sua capacidade isolante alta o faz ser usado em filmes e cabos elétricos.

O Esquema 11 ilustra a estrutura química do mero PS.

Esquema 11 - Estrutura química do mero PS (MITCHELL, 2004).

Em razão de seu baixo custo e facilidade de processamento, o PS é bastante utilizado em materiais de consumo. Pode ser extrudado, injetado e termoformado. É disponibilizado em filmes e espumas (BRADY; CLAUSER; VACCARI, 2004).

Na Tabela 6 são apresentadas algumas propriedades deste polímero.

Tabela 6 - Propriedades do PS (CALLISTER, 2002).

CARACTERÍSTICAS DO POLÍMERO VALORES

Resistividade Elétrica Densidade Resistência à Tração Temperatura de Fusão >1014 _ohms 1,05 g/cm³ 35,9 – 51,7MPa 240 °C

Temperatura de Transição Vítrea 100 °C

2.6.2 Fabricação do PS

O PS é produzido pela polimerização radicalar de monômeros estirenos funcionalizados sem o controle da configuração da unidade repetitiva, por exemplo, mistura de isômeros cis e trans ou polimerização cabeça-cabeça. O estireno é um derivado insaturado do benzeno, e é formado por dois grupos –CH2 com um anel benzênico unido lateralmente.

A maneira comum de formar a cadeia polimérica é a polimerização cabeça- cauda, formando, por exemplo, um segmento –[CH2-CHX-CH2-CHX]- (em que X representa o substituinte). No entanto pode ocorrer a formação de defeitos, chamados de polimerização cabeça-cabeça, por exemplo, –[CH2-CHX-CHX-CH2]-. A presença destes defeitos originará uma energia mais baixa ao longo da cadeia polimérica.

Esquema 12 - Processo de polimerização radicalar (DE PAOLI, 2008).

3 MATERIAIS E MÉTODOS

Neste capítulo são apresentados os materiais e os métodos utilizados no desenvolvimento deste trabalho.

3.1 MATERIAIS

Neste trabalho foram utilizados os seguintes materiais: negro de fumo; PET, Premix PP e Premix PS.

3.1.1 Negro de fumo

Foi utilizado o negro de fumo fornecido pela Zanini, Curtis & Cia. Ltda, de alta estrutura N550 F.E.F, formando um agregado médio de partículas. Trata-se de um negro de fumo com tamanho de partícula média (350mesh), módulo alto, poder reforçante médio,

estabilidade dimensional boa, quando adicionado a polímeros apresenta fácil extrusão, resistência ao rasgamento boa e com resiliência relativamente elevada.

3.1.2 PET

Foi utilizado o PET fornecido pelo Gruppo Mossi & Ghisolfi, do tipo “normal”, com estado de agregação sólido a 20ºC e a 1013mBar, na forma granulada, sendo incolor e inodoro, com ponto de fusão entre 230ºC e 250ºC, densidade entre 1,33 g/cm3 e 1,40 g/cm3, sendo praticamente insolúvel em água e com temperatura de decomposição de 340ºC.

3.1.3 PREMIX PP

Foi utilizado o PREMIX – PRE-ELEC PP 1397, material fornecido e utilizado pela Empresa Waco em embalagens do tipo ESD, na forma granulada e de cor preta, estado de agregação sólido a 20ºC, ponto de fusão 230ºC, densidade de 0,97g/cm3 _{(0,035 lb/in³) e} insolúvel em água. Indicado para aplicações que necessite resistividade elétrica baixa onde a condutividade é alcançada graças à adição de negro de fumo a massa polimérica, com propriedades excelentes e de extrusão fácil. Indicado para embalagens termoformadas, pallets e corrugados.

3.1.4 PREMIX PS

Foi utilizado o PREMIX – PRE-ELEC PS 1324, material fornecido e utilizado pela Empresa Waco em embalagens do tipo ESD, na forma granulada e de cor preta, estado de agregação sólido a 20ºC, ponto de fusão 220ºC, densidade de 1,08g/cm³ (0,039 lb/in³) e insolúvel em água. É um composto termoplástico condutivo carregado com negro de fumo com propriedades mecânicas excelentes e de extrusão fácil, indicado para aplicações que necessite resistividade elétrica baixa. É indicado para embalagens de vaccum formed.