POLÍMEROS
Polímeros são macromoléculas formadas a partir de moléculas menores - os monômeros. O processo de transformação desses monômeros, formando o polímero, é chamado polimerização. A massa molecular de um polímero varia muito, sendo que em uma porção de material polimerizado existem moléculas maiores e menores.
Na fabricação de um polímero, a substância inicial constitui o monômero, e sua repetição 2, 3, ..., n vezes dá origem ao dímero, trímero, ..., polímero. Teoricamente a reação de polimerização pode prosseguir infinitamente, dando origem a uma molécula de massa molecular infinita. Fatores práticos, no entanto, limitam a continuação da reação. A ligação entre os monômeros é feita através de pontos reativos, isto é, átomos ou grupos de átomos do monômero, capazes de efetuar uma nova ligação química, seja pelo rompimento de insaturações ou pela eliminação de moléculas simples (H2O, NH3 etc).
Homopolímero é o polímero formado por um único monômero e Copolímero é formado por mais de um monômero.
Os polímeros possuem muitas utilidades e propriedades e características importantes para a produção de novos materiais, por isso ele encontra-se muito presente em nosso dia a dia, principalmente na forma de plásticos.
Na natureza existem alguns polímeros: celulose, proteínas, látex. Os químicos também criaram polímeros sintéticos, "copiando" os polímeros naturais.
POLÍMEROS SINTÉTICOS
Os polímeros sintéticos podem ser classificados basicamente em três grupos: de adição, de condensação e de rearranjo.
POLÍMEROS DE ADIÇÃO
As substâncias utilizadas na produção desses polímeros apresentam obrigatoriamente pelo menos uma dupla ligação entre carbonos. Durante a polimerização, ocorre a ruptura da ligação e a formação de duas novas ligações simples, como mostra o esquema:
O quadro a seguir apresenta alguns monômeros e os respectivos polímeros e objetos obtidos a partir deles: Monômeros P, T polímero catalisador
Objetos
C C H H H H n Etileno C C H H H H n polietilenoRecipientes para líquidos e capas para fios elétricos.
C C H CH3 H H n propileno C C H CH3 H H n
polipropileno Tubos de canetas esferográficas.
C C H H H n estireno C C H H H n
C C H Cl H H n cloreto de vinila C C H Cl H H n policloreto de vinila
(PVC) Canos para água e discos.
C C F F F F n tetrafluoretileno C C F F F F n Politetrafluoretileno
(PTFE) teflon Películas antiaderentes para panelas e fita vedante.
C C H CN H H n cianeto de vinila acrilonitrila C C H CN H H n policianeto de vinila
poliacrilonitrila Roupas e mantas para o inverno.
C C H O H H C O CH3 n acetato de vinila C C H O H H C O CH3 n poliacetato de vinila
C C H C H H C H H H n eritreno C C C H C H H H H H n polieritreno borracha sintética
Mangueiras de bombas de combustível, correias e artigos de vedação. C C Cl C H H C H H H n cloropreno C C C H C Cl H H H H n policloropreno borracha sintética
As borrachas sintéticas, quando comparadas às naturais, são mais resistentes às variações de temperatura e ao ataque de produtos químicos, sendo utilizadas para a produção de mangueiras, correias e artigos para vedação.
Existem outros tipos de borrachas sintéticas formadas pela adição de dois tipos diferentes de monômeros. Essas borrachas são classificadas como copolímeros.
A mais importante dessas borrachas é formada pela copolimerização do eritreno com o estireno, que é conhecida pelas siglas GRS (government rubber styrene) ou SBR (styrene butadiene rubber), cuja principal aplicação é a fabricação de pneus.
C C H C H H C H H H n C C H H H n + C H H C C H H C H H C H H C H n eritreno estireno GRS ou SBR
As tintas do tipo látex são misturas parcialmente polimerizadas de estirenos e dienos em água. Essa mistura também contém agentes emulsificantes, com sabão, que mantêm as partículas dos monômeros dispersas na água. Após a aplicação desse tipo de tinta, a água evapora, permitindo a copolimerização e a formação de uma película que reveste a superfície.
POLÍMEROS DE CONDENSAÇÃO
Esses polímeros são formados, geralmente, pela reação entre dois monômeros diferentes, com a eliminação de moléculas pequenas — por exemplo, água. Nesse tipo de polimerização, os monômeros não precisam apresentar duplas ligações entre carbonos, mas é necessária a existência de dois tipos de grupos funcionais diferentes.
Veja, a seguir, alguns polímeros de condensação e suas aplicações.
Poliéster
Um dos tipos de poliéster mais comuns é o dracon, obtido pela reação entre ácido tereftálico e o etileno-glicol (etanodiol):
C
O
HO
C
O
OH
ácido tereftálico
HO
CH
2CH
2OH
etilenoglicol
ou etanodiol
A reação pode ser representada pela equação:
HO CH2 CH2 OH C O HO C O OH C O HO C O OH HO CH2 CH2 OH H2O H2O H2O C O O C O O C O C O O CH2 CH2 CH2 CH2 O
Esse polímero é conhecido por polietileno tereftalato (PET) e costuma ser comercializado com os nomes de dracon e terilene. Empregado na fabricação de tecidos, cordas, filmes fotográficos, fitas de áudio e vídeo, guarda-chuvas, embalagens e garrafas plásticas, gabinetes de forno etc.
Poliamidas
Estes polímeros são obtidos pela polimerização de diaminas com ácidos dicarboxílicos. Os nylons são plásticos duros e têm grande resistência mecânica. São moldados em forma de engrenagens e outras peças de máquinas, em forma de fios e também se prestam à fabricação de cordas, tecidos, garrafas, linhas de pesca etc. O mais comum é o nylon-66, resultante da reação entre a hexametilenodiamina (1,6-diamino-hexano) com o ácido adípico (ácido hexanodióico).
H2N (CH2)6 NH2 H2O H2O C O HO (CH2)4 C O OH C O HO (CH2)4 C O OH C O (CH2)4 C O C O (CH2)4 C O N (CH2)6 N H H n + (n-1) H2O
Na bioquímica, a ligação amídica é denominada ligação peptídica, pois é encontrada nas proteínas. Seu grupo funcional pode ser representado por:
C
O
N
H
Polifenol
É obtido pela condensação do fenol com o formaldeído (metanal). No primeiro estágio da reação, forma-se um polímero predominantemente linear, de massa molecular relativamente baixa, conhecido como novolae. Ele é usado na fabricação de tintas, vernizes e colas para madeira. A reação, no entanto, pode prosseguir, dando origem à baquelite, que é um polímero tridimensional. A baquelite é o mais antigo polímero de uso industrial (1909) e se presta muito bem à fabricação de objetos moldados, tais como cabos de panelas, tomadas, plugues etc.
H
OH
H
C
O
H
H
H
OH
H
CH
2OH
H
2O
OH
Policarbonatos
Apresentam alta resistência ao impacto, são transparentes e têm baixo custo, pois seus monômeros são baratos.
Geralmente, são comercializados com os nomes de Lexan, Makrolon ou Duralon e podem ser usados para substituir o vidro em janelas de prédios, residências e carros e na fabricação de placas transparentes a choques.
Sua obtenção é representada pela seguinte reação:
HO
C
CH
3CH
3OH
Cl C
O
Cl
HO
C
CH
3CH
3OH
C
O
O
O
n
grupo característico
difenilpropano
fosgênio
Silicones
Uma das variedades de silicone é obtida pela condensação do dimetilsiloxana, e sua polimerização pode ser representada pela seguinte equação:
Si
CH
3OH
CH
3HO
Si
CH
3HO
H
3C
OH
Si
CH
3O
CH
3O
n
grupo característico
POLIMEROS DE REARRANJO
Esse tipo de polímero requer um ou mais monômeros sofram rearranjo em suas estruturas à medida que ocorrer a polimerização. O polímero de rearranjo mais comum é o poliuretana.
O
C
N
N
C
O
HO
CH
2CH
2OH
diisocianato de parafenileno
etilenoglicol
O
C
N
N
H
C
O
O
CH
2CH
2OH
Sua estrutura pode ser representada por:
C
N
N
H
C
O
O
CH
2CH
2O
O
O
H
C
O
N
H
N
H
C
O
O
n
As poliuretanas podem ser rígidas, flexíveis ou ainda, ter a forma de espumas, dependendo das condições em que ocorre a reação. Na produção de espuma, por exemplo, a um dos reagentes é misturado o gás freon, que durante a reação tende a se desprender, provocando a expansão do polímero.
PROPRIEDADES E CARACTERÍSTICAS DOS POLÍMEROS
Dependendo do seu comportamento ao serem aquecidos, os polímeros podem ser classificados em
termoplásticos e termofixos. Termoplásticos
Polímeros de cadeias lineares que, quando aquecidos “amolecem”, permitindo a sua moldagem e quando resfriados endurecem. Isso ocorre porque as ligações intermoleculares são fracas e podem ser rompidas como aquecimento.
Não apresentam ligações cruzadas. moldados com formatos diferentes.Quando aquecidos, podem ser
Termofixos
Polímeros com uma grande cadeia cruzada. Durante o aquecimento, não “amolecem” e com aquecimento mais intenso se decompõem.
Estrutura com várias ligações cruzadas.
As ligações covalentes, responsáveis pelas ligações cruzadas, não
são quebradas facilmente.
CALOR
Observando os símbolos das embalagens ou dos objetos produzidos de polímeros, podemos identificar o polímero que o constitui. Além disso, dessa maneira pode-se saber se ele é reciclável.
