POLÍMEROS TERMOPLÁSTICOS

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POLÍMEROS TERMOPLÁSTICOS

ÍNDICE

1 – INTRODUÇÃO ... 3

2 – ALGUNS CONCEITOS BÁSICOS ... 5

3 – CLASSIFICAÇÃO ... 6

• PLA (Poliácido lático) ... 8

• Polihidroxialcanoato (PHA), Polihidroxibutirato (PHB), Polihidroxivalerato (PHV) ... 8

4 – PRINCIPAIS TIPOS DE MATERIAIS PLÁSTICOS E PROPRIEDADES

• Polietileno de baixa densidade PEBD (LDPE) e Polietileno de baixa densidade linear PEBDL (LLDPE) ... 9

• Polietileno de alta densidade PEAD (HDPE) ... 9

• Polietileno de ultra alto peso molecular PEUAPM (UHWM) ... 10

4.2 - POLIPROPILENOS – PP ... 10

• Polipropileno Homopolímero – PP Homo ... 10

• Polipropileno Copolímero – PP Copo ... 11

4.3 - POLIESTIRENOS – PS e seus derivados ... 12

• Poliestireno Cristal ... 12

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• Poliestireno Alto Impacto – PSAI (HIPS) ... 13

• Copolímeros estirênicos ... 13

• Copolímeros de Estireno Acrilonitrila – SAN ... 13

• Copolímero de Acrilonitrila Butadieno Estireno – ABS ... 14

• Copolímero de Acrilonitrila Estireno Acrilato – ASA ... 14

4.4 – POLICLORETO DE VINILA – PVC ... 15

• PVC não plastificado - PVC-U (rígido) ... 15

• PVC plastificado - PVC-P (flexível) ... 16

4.5 - POLIMETACRILATO DE METILA – PMMA ... 16

4.6 - POLIETILENO TEREFTALATO – PET ... 17

4.7 - POLIBUTILENO TEREFTALATO – PBT ... 17 4.8 - POLIAMIDAS – PA ... 17 • PA 6:6 • PA 6 • PA 6:10 e 6:12 • PA 11 • PA 12 4.9 - POLICARBONATOS – PC ... 18

4.10 - POLIOXIMETILENOS (POLIACETAIS) – POM ... 19

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CONCEITOS BÁSICOS SOBRE MATERIAIS PLÁSTICOS

1 – INTRODUÇÃO

Este texto tem o objetivo de informar sobre conceitos da ciência dos polímeros e algumas propriedades e aplicações dos principais tipos de materiais plásticos.

Os polímeros são oriundos de hidrocarbonetos derivados do petróleo obtidos das águas oceânicas mais profundas. No Brasil, a Bacia de Campos no Rio de Janeiro responde atualmente por 85% da produção de petróleo brasileiro.

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O petróleo cru vai para a Refinaria onde são separadas as principais frações do petróleo pelo processo da destilação que consiste em separar fluídos com pontos de ebulição diferentes através do aquecimento dos mesmos. Assim obtemos:

• Gasolina • óleo diesel • nafta • solvente • querosene • GLP (gás de cozinha)

A nafta segue depois para o craqueamento, na chamada 1ª geração na cadeia petroquímica de produção dos polímeros onde é transformada em produtos petroquímicos básicos:

• Olefinas : eteno, propeno e butadieno.

• Aromáticos: xileno e tolueno

Os produtos petroquímicos básicos seguem depois para as indústrias da 2ª geração onde são transformados em polímeros.

Página 5 de 19 Exemplo: polipropileno e polietileno

Os polímeros já na forma granulada são vendidos às indústrias de

transformação considerados como 3ª geração, de onde são modificados por meio de aditivos e conformados nos produtos de consumo:

Exemplo: embalagens brinquedos, tubulações, pneus, tintas entre outros.

2 – ALGUNS CONCEITOS BÁSICOS

Os plásticos são polímeros formados pela união de grandes cadeias moleculares chamadas macromoléculas que por sua vez são formadas por moléculas menores chamadas de monômeros.

Os polímeros são produzidos por um processo químico conhecido por polimerização, sendo a reação que une quimicamente as moléculas de monômero.

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As matérias-primas principais para a produção dos materiais plásticos são o petróleo e o gás natural e também podem ser obtidos a partir de fontes renováveis como por exemplo, do etanol (álcool etílico) proveniente da cana-de-açúcar.

3 – CLASSIFICAÇÃO

3.1 – Naturais (vide 3.6): os polímeros naturais são aqueles existentes na natureza na forma polimérica.

Exemplo: algodão, madeira (celulose), cabelo, látex, caseína (leite).

celulose

3.2 – Sintéticos: os polímeros sintéticos são aqueles obtidos por meio de reações químicas,

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3.3 – Termoplásticos: são polímeros que não sofrem alterações na sua estrutura química durante o aquecimento/amolecimento e, portanto, podem novamente ser fundidos após o resfriamento. São recicláveis.

Exemplo: PE, PP, PVC, PA, PC, PET, etc.

3.4 – Termofixos: são polímeros que quando aquecidos uma vez, mudam sua estrutura química e não podem ser fundidos novamente.

Exemplo: Poliuretano (alguns tipos são termofixos),Fenol-formaldeído (baquelite), Melamina-formaldeído, resina poliéster e etc.

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3.5 – Elastômeros: são conhecidos como borrachas, uma vez moldados não podem ser fundidos novamente, porém podem ser reaproveitados como cargas/enchimentos em outros produtos.

Exemplo: borracha natural (látex) e borrachas sintéticas (SBR).

SBR látex

3.6 - Biopolímeros: Polímeros obtidos a partir de fontes de matérias-primas renováveis. Os biopolímeros podem ou não ser compostáveis (biodegradáveis). 3.6.1 -Tipos de Biopolímeros

• PE “verde”: polímero produzido por reação de polimerização convencional utilizando matérias-primas de origem renovável (sustentável) como o etanol da cana-de-açúcar. Possui as mesmas propriedades que o material obtido de fontes convencionais (petróleo), e não é biodegradável.

• PLA (Poliácido lático): polímero obtido a partir do ácido lático produzido pela fermentação do milho, este material é biodegradável (compostável).

• Polihidroxialcanoato (PHA), Polihidroxibutirato (PHB), Polihidroxivalerato (PHV): polímeros produzidos por micro-organismos ou bactérias modificadas geneticamente. Estes micro-organismos sintetizam polímeros que são extraídos e usados como plásticos. Estes materiais são biodegradáveis.

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–

PRINCIPAIS

TIPOS

DE

MATERIAIS

PLÁSTICOS:

PROPRIEDADES

4.1 – POLIETILENOS – PE

A - Polietileno de baixa densidade PEBD (LDPE)

e Polietileno de baixa densidade linear PEBDL (LLDPE)

Material com baixas condutividades elétrica e térmica. É resistente ao ataque de produtos químicos. É atóxico. Flexível, leve e transparente (quando em baixas espessuras). Muito utilizado em embalagens para alimentos e produtos de higiene pessoal, tubos para irrigação, isolamento de fios, etc.

O PEBDL é principalmente utilizado na produção de embalagens flexíveis para alimentos.

PEBDL – embalagens para alimentos

B - Polietileno de alta densidade PEAD (HDPE).

Material opaco devido à sua maior densidade e alto grau de cristalinidade. Possui maiores propriedades mecânicas que o PEBD e PEBDL. É resistente às baixas temperaturas, leve, impermeável, rígido, com ótimas resistências química e mecânica.

Muito resistente quimicamente o que permite sua aplicação em embalagens de produtos de limpeza e produtos químicos. Utilizado também na fabricação de autopeças.

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Frascos

C - Polietileno de ultra alto peso molecular PEUAPM (UHWM)

Material extremamente difícil de ser processado pelos métodos convencionais devido ao seu elevado peso molecular, sendo assim, é processado por compressão e extrusão com pistão hidráulico.

Suas propriedades são mantidas mesmo sob temperaturas muito baixas. Possui alta resistência ao desgaste por abrasão, alta resistência ao impacto, baixo coeficiente de atrito sendo assim, auto lubrificante. Possui elevada resistência química e não absorve água.

Utilizado em peças de alta performance para indústrias alimentícia e naval, para equipamentos agrícolas, esporte e lazer, usinagem de peças técnicas, etc.

4.2 - POLIPROPILENOS – PP

A – Polipropileno Homopolímero – PP Homo

Material resistente a altas temperaturas podendo ser esterilizado.

Boa resistência química e poucos solventes orgânicos podem solubilizá-lo à temperatura ambiente. Em comparação ao PEAD possui menor densidade, maior ponto de amolecimento, maior dureza superficial, maior rigidez, menor resistência ao impacto, maior sensibilidade à oxidação, melhor resistência ao stress cracking e maior fragilidade a baixas temperaturas.

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Material muito usado na fabricação de peças com dobradiças, autopeças, embalagens para alimentos, fibras e monofilamentos, etc.

Tampas flip-top Caixa de baterias para automóveis

B – Polipropileno Copolímero – PP Copo

Material transparente, mais flexível e resistente (exceto resistência química) que o homopolímero.

Quando modificado com elastômeros, torna-se mais resistente ao impacto. Possui alta resistência mecânica a baixas temperaturas.

Página 12 de 19 4.3 - POLIESTIRENOS – PS e seus derivados A – Poliestireno Cristal

Material rígido, leve, transparente e brilhante. Possui baixas resistências química, térmica e às intempéries. Possui baixa resistência mecânica (rígido e quebradiço).

Utilizado em copos, pratos e talheres descartáveis, brinquedos, produtos para escritório etc.

B – Poliestireno Expandido – EPS (Isopor®)

Consiste na incorporação de um agente de expansão ao PS (geralmente o pentano) o que torna o material uma espuma com excelentes propriedades acústica e térmica e dependendo da espessura e densidade, boa resistência mecânica. Possui baixa absorção de água.

Utilizado em embalagens para alimentos, em lajes e isolamento acústico/térmico para construção civil, em boias etc.

Página 13 de 19 C – Poliestireno Alto Impacto – PSAI (HIPS)

Material translúcido podendo ser opaco, é muito sensível à radiação ultravioleta, possui baixa resistência química, é mais resistente ao impacto que o PS cristal e absorve pouca umidade.

Utilizado em produtos descartáveis, brinquedos, autopeças, eletroeletrônicos.

D – Copolímeros estirênicos

Os copolímeros estirênicos possuem propriedades superiores às do PS cristal e elas variam de acordo com o tipo e quantidade do comonômero utilizado conforme o quadro.

• D1 – Copolímeros de Estireno Acrilonitrila – SAN

Transparente e brilhante, possui maiores resistências química e térmica que o PS.

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Utilizado em eletrodomésticos nas tigelas para batedeiras e processadores, copos de liquidificador e em alguns tipos de autopeças.

• D2 – Copolímero de Acrilonitrila Butadieno Estireno – ABS

Possui boa resistência ao impacto devido ao butadieno, sua dureza depende das quantidades de butadieno e acrilonitrila, possui boa resistência à tração (menor que PA e POM), pode ser usado sob temperaturas de até 80ºC, possui baixa resistência às intempéries e maior resistência química que o PS (devido à acrilonitrila).

As blendas ( mistura de dois ou mais polímeros diferentes) com PC (policarbonato) resultam em materiais com excelentes resistências ao impacto e à oxidação.

Utilizado em autopeças, eletrodomésticos e eletroeletrônicos.

• D3 – Copolímero de Acrilonitrila Estireno Acrilato – ASA

Possui alta resistência à tração, alta resistência às intempéries, não amarela, alta resistência química, alto brilho, alta rigidez e alta estabilidade térmica (até 108°C) devido ao comonômero acrilato.

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As blendas com PC resultam em maiores resistências ao impacto, ao desgaste e ao calor. Utilizado em eletrodomésticos e autopeças.

4.4 – POLICLORETO DE VINILA – PVC

Este material plástico possui grande importância devido à sua grande versatilidade, ou seja, com a adição de aditivos como plastificantes, lubrificantes, estabilizantes, pigmentos e corantes, cargas entre outros aditivos, é possível obter uma infinidade de “grades” com propriedades muito diferentes para diversas aplicações.

O PVC é utilizado em embalagens de alimentos, cosméticos e medicamentos; em mangueiras em geral; na construção civil em tubos e conexões, em conduites, em recobrimento de fios e cabos, em forração, em revestimento de pisos, em esquadrias e janelas; como “couro sintético” para indústria de calçados, bolsas e estofados; acessórios médico-hospitalares, dentre outras diversas aplicações.

Tipos de PVC:

• PVC não plastificado - PVC-U (rígido) •alta resistência mecânica, rigidez e dureza •baixa resistência ao impacto

•translúcido ou transparente •alta resistência química

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• PVC plastificado - PVC-P (flexível) •flexibilidade ajustável em grande faixa •tenacidade dependente da temperatura •resistência química depende da formulação •translúcido ou transparente

4.5 – POLIMETACRILATO DE METILA – PMMA

Comumente conhecido como “acrílico” é um tipo de material plástico com alta transparência, alta resistência ao impacto, alta resistência às intempéries, alto brilho, é duro e rígido.

Possui média resistência química, podendo sofrer reações de esterificação que fragilizam o produto.

É utilizado em aplicações como luminosos (propaganda), telhas transparentes, lanternas de automóveis, luzes de estacionamento, janelas de inspeção, lentes de óculos, olhos artificiais, lentes de contato, dentaduras/próteses, peças decorativas, maquetes, entre outras.

Página 17 de 19 4.6 – POLIETILENO TEREFTALATO – PET

Material rígido e transparente sofre lenta cristalização, é amorfo, absorve muita umidade (por ser um éster) funde sob temperaturas próximas a 265ºC. Possui excelente resistência ao impacto, baixa permeabilidade aos gases (CO2).

Algumas aplicações do PET são: filamentos (fios para tecelagem), fitas magnéticas, filmes para radiografias, laminados para impressão, embalagens para cozimento de alimentos, garrafas para bebidas carbonatadas, frascos para alimentos, cosméticos e produtos de limpeza.

Pré-formas

4.7 – POLIBUTILENO TEREFTALATO – PBT

Polímero cristalino (opaco), mais flexível que o PET, funde com menores temperaturas, absorve umidade (requer desumidificação anterior ao processamento),

O PBT é utilizado nas indústrias automobilística, eletroeletrônica e de eletrodomésticos.

4.8 – POLIAMIDAS – PA

Polímeros cristalinos com alta rigidez, alto ponto de fusão, alta resistência química.

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Alta absorção de umidade (requer estufagem/ desumidificação anterior ao processamento). Requer tratamento de umidificação posterior ao processamento a fim de estabilizar as dimensões. Fácil oxidação, alta viscosidade no estado fundido (requer bicos valvulados no processo por injeção)

Algumas aplicações das PAs são: para indústria alimentícia, automobilística, eletroeletrônica, têxtil, eletrodomésticos, química etc.

Engrenagens cordas de alpinismo

Características dos diferentes tipos de PA

• PA 6:6 - maiores dureza, rigidez, resistência à abrasão e temperatura máxima de trabalho (HDT)

• PA 6 - muito dura e resistente

• PA 6:10 e 6:12 - baixa absorção de umidade, portanto peças com boa estabilidade dimensional

• PA 11 - muito baixa absorção de umidade; menor dureza e rigidez que PA6; maior resistência ao impacto dentre as PAs

• PA 12 - menor absorção de umidade que a PA11; maior resistência à corrosão

4.9 – POLICARBONATOS – PC

Material transparente, rígido com boa resistência à oxidação (não amarela), possui boa resistência química, não resiste a solventes aromáticos.

Possui excelente resistência ao impacto (praticamente não quebra) e boa resistência térmica.

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Material utilizado nas indústrias eletroeletrônica, automobilística, médica e hospitalar, aérea (janelas de avião, luzes de posição), lentes de semáforos etc.

Coberturas lentes de semáforos faróis de automóveis

4.10 – POLIOXIMETILENOS (POLIACETAIS) – POM

Material plástico com alta cristalinidade (opaco), possui alta temperatura de

fusão e dureza. Sua resistência química é boa, resiste a vários produtos químicos. Material autolubrificante (propriedade de deslizamento resistente ao desgaste)

Conhecido por Poliacetal ou ainda pelo nome comercial de Delrin® (Du Pont). Existe na forma de homopolímero e copolímero. O copolímero possui maiores estabilidades térmica e química.

Material utilizado em engrenagens, peças de cintos de segurança, fieiras para extrusão de macarrão, carcaças de isqueiros, bombas de gasolina etc.