Propriedades dos polímeros

Os materiais poliméricos tem sido alvo de um desenvolvimento constante, o que tem levado a um melhoramento contínuo das suas propriedades iniciais e, por esta razão, têm vindo a substituir outros materiais como o metal, a cerâmica, entre outros materiais. Existem diferentes tipos de matérias poliméricas, tais como os plásticos, borrachas, fibras, adesivos, espumas e filmes. Cada um destes tipos de materiais tem propriedades específicas e inúmeras aplicações, dependendo das suas características químicas e físicas [20].

As principais propriedades físicas dos polímeros são:

a) Elevada processabilidade – são facilmente moldáveis, isto é, são fáceis de converter num material com uma forma específica, são resistêntes à ruptura, ao desgaste, à acção dos agentes atmosféricos, não quebram, não formam pontes e não estilhaçam, são elásticos [23];

b) Baixas Temperaturas de Processamento – a conformação de peças requer o aquecimento entre a temperatura ambiente e 250ºC. Alguns plásticos especiais requerem temperaturas de 400ºC. O consumo de energia para conformação é mais baixo, sendo

possível a de utilização de equipamentos mais simples e não tão caros quanto os que são necessários para o processamento dos metais ou cerâmicas [24, 25];

c) Condutividade Eléctrica – os polímeros são por natureza os mais indicados para aplicações onde é necessário isolamento eléctrico, pois os polímeros não contêm electrões livres, responsáveis pela condução de electricidade nos metais. No entanto, a adição de cargas condutoras (ex. limalha de ferro, negro de fumo) pode tornar os polímeros fracamente condutores, evitando a acumulação de electricidade estática, muito perigosa em certas aplicações. No extremo oposto, há polímeros especiais, ainda a nível laboratorial, que são bons condutores. O Prémio Nobel de Química do ano 2000 foi concedido a cientistas que sintetizaram polímeros com elevada condutividade eléctrica [25];

d) Peso reduzido – os polímeros são mais leves que os metais e que o vidro (3 vezes mais leves que o alumínio) [23];

e) Maior Resistência à Corrosão - as ligações químicas presentes nos plásticos (covalentes/Van-der-Walls) conferem-lhe maior resistência à corrosão por oxigénio ou produtos químicos do que no caso dos metais (ligação metálica). No entanto, os plásticos apresentam limites a este nível: por exemplo um CD não pode ser limpo com terebintina, que danificaria a sua superfície. De maneira geral, os polímeros são atacados por solventes orgânicos que apresentam uma estrutura similar à sua [24,25];

f) Porosidade - o espaço entre as macromoléculas do polímero é relativamente grande, o que confere uma baixa densidade ao polímero, o que é uma vantagem em alguns aspectos. O espaço livre entre moléculas faz com que a difusão de gases através dos polímeros possa ser elevada. Em outras palavras, esses materiais apresentam alta permeabilidade a gases (que varia conforme o tipo de plásticos). A principal consequência deste facto é a limitação dos polímeros a serem utilizados como material de embalagem, que fica patente no prazo de validade mais curto, de bebidas acondicionadas em garrafas de PET. Por exemplo, o caso da cerveja é o mais crítico. No entanto, essa permeabilidade, pode ser uma propriedade com interesse, como no caso de aplicação em membranas poliméricas para remoção de sal da água do mar [24, 25].

g) Lubrificações - são materiais de baixo atrito e em alguns casos auto- lubrificantes.

h) Isolamento térmico e acústico - tem excelentes propriedades ao nível de isolamento térmico e acústico;

i) Baixo custo de produção;

j) Possibilidade de serem usados no fabrico de peças com as mais variadas formas, tamanhos e cores [23].

k) Reciclabilidade - por fim, mas não menos importante, a possibilidade de muitos materiais poliméricos serem reciclados. No entanto, existem inúmeros polímeros, como os termorrígidos e as borrachas, que não podem ser reciclados de forma directa (não há como os refundir ou os despolimerizar). A reciclagem de polímeros termoplásticos é tecnicamente possível, mas muitas vezes não é economicamente viável devido ao seu baixo preço e baixa densidade. Por comparação com os metais (ex. alumínio), somente os plásticos consumidos em massa (ex. PE, PET, entre outros) apresentam elevado potencial económico para reciclagem. Mas existem sempre alguns problemas tais como por exemplo, o plástico reciclado ser encarado como material de segunda classe, ao contrário do que ocorre com o aço ou mesmo o alumínio. Nos casos em que a reciclagem do polímero não for possível, é sempre possível queimá-lo, obtendo-se assim energia (em incineradores ou nos altos-fornos). Esta última saída é a mais favorável, pois o carbono do polímero pode ser depois usado na redução do minério. Contudo os plásticos que contêm halogéneos (ex. PVC e PTFE, entre outros), geram gases tóxicos durante a queima. Uma possível solução para isso é a sua identificação e separação, para posterior encaminhamento para a desgalogenação antes da queima [24, 25, 26].

A caracterização dos polímeros relativamente às suas propriedades químicas, é ainda mais complexa, fundamentalmente devido à enorme variação de possibilidades na formação destas macromoleculas. No entanto, algumas propriedades mais ou menos gerais para todos os polímeros são possíveis de apresentar. Os polímeros demonstram elevada resistência a reagentes inorgânicos e alguma para os orgânicos. Em geral, todos os polímeros são instáveis em ambientes com presença de fortes oxidantes. Mas, entre os polímeros há alguns que demonstram maior resistência química que o ouro ou a platina [28]. Alguns, são solúveis em hidrocarbonetos, não são molhados por água, não reagem com ácidos e bases, ardem, podem conter cloretos, brometos, nitratos e sulfunatos [27].

Esta maior complexidade em termos de propriedades químicas resulta da sequente complexidade das interacções químicas entre as macromoléculas, tais como o cross- linking, a vulcanização da borracha, decomposição das macromoléculas em fragmentos mais curtos, reacções dos grupos funcionais com substâncias de baixo peso molecular que não afectem a cadeia principal, as reacções intermoleculares que ocorre entre grupos funcionais de uma mesma macromolecula, como ciclisação de própria molécula [27].