Aula 01 - Falando de Química

Polímeros
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Definição :
Polímeros
• Origem da palavra;
– polu (πολυ) ou poli;
– meres (μέρος) ou meros.
Portanto, são substâncias
formadas por muitas partes.
químicas
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• Obtenção;
– Origem natural
– Polimerização.
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Moléculas de hidrocarbonetos
 Muito polímeros
hidrocarbonetos;
são
orgânicos
e
formados
por
moléculas
de
 Cada átomo de C tem 4 e- que podem estabelecer ligações atômicas com
átomos vizinhos e cada H tem 1 e- na mesma condição.
ligações saturadas
ligações insaturadas
etileno
metano
etano
propano
acetileno
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Peso Molecular
 O peso molecular final de um polímero depende do crescimento
de suas cadeias poliméricas;
 O peso molecular médio de um polímero pode ser obtido pelo
cálculo do número ou do peso das moléculas.
Uma maneira alternativa para expressar o tamanho médio da cadeia
de um polímero é pelo grau de polimerização:
Nº de moléculas
Peso das moléculas
= Peso molecular do mero
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•Fontes de Matéria Prima
•
•
•
•
•
•
•
Celulose;
Lignina;
Borracha natural (poli-cis-isopreno –CH2C(CH3)CHCH2-);
Óleo de mamona;
Óleo de soja;
Carvão de mineral ou hulha (gás etileno);
Petróleo (nafta);
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Planta Petroquímica
•
Etilieno  PE
•
Propileno  PP
• + cloro  PVC
• + benzeno OS
• + oxigênio  poliésteres e poliéteres
•
•
•
•
•
+ amônia PAN resina acrílica
+ benzeno fenol  resina fenólica
+ HCN  PMMA
+ oxigênio óxido de propileno  PU
Butadieno  PB
• + amônia  hexametileno diamina PA6,6
• + cloro  cloropreno  neopreno
• Estireno   SBR
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Configuração física
Linear
Ramificada
Reticulada (Ligação cruzada)
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PORQUE ALGUNS POLÍMEROS SÃO CRISTALINOS E
OUTROS AMORFOS??
Dois fatores são importantes:
estrutura polimérica
forças intermoleculares
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Se o polímero é regular e ordenado, ele empacota em cristais facilmente.
poliestireno sindiotático
ordenado
CRISTALINO
poliestireno atático
sem ordem
AMORFO
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POLARIDADE E CRISTALINIDADE
ORDENAÇÃO
FIBRAS
LIGAÇÕES DE H
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NYLON 6,6
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O que mantem as macromoléculas juntas?
FORÇAS INTERMOLECULARES
FORÇAS DE DISPERSÃO LONDON
LIGAÇÕES DE HIDROGÊNIO (H)
ATRAÇÃO ELETROSTÁTICA
INTERAÇÕES DE V.
DER WAALS
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DISPERSÃO DE LONDON
MOLÉCULAS APOLARES
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Interação dipolo-dipolo
δ+ δδ+ δH Cl ----- H Cl
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LIGAÇÕES de H ou PONTES de H
Este tipo de ligação é um caso especial de ligação
dipolo-dipolo, só ocorrendo entre moléculas polares.
H2O
HF
NH3
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Polietileno (PEAD ou PEBD)
É o polímero de maior aplicação
comercial.
Suas características são:
-Grande resistência a agentes químicos;
-Boa Flexibilidade;
O Polietileno rígido (PEAD) é utilizado, por exemplo, na fabricação de
recipientes, baldes, garrafas.
O Polietileno flexível (PEBD) é utilizado na fabricação de sacolas plásticas em
geral.
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Polipropileno (PP)
• Suas características são:
-Alta dureza;
-Resistente à tração;
Utilizado na confecção de capas, cordas, tubos, pára-choques
e equipamentos médicos.
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Poliestireno (PS)
Utiliza-se na produção de objetos que
devem ser moldados, como pratos, xícaras,
copos.
Possui elevado índice de refração podendo
ser utilizado em iluminação.
Se no processo de produção for expandido
por gases origina o isopor, de baixa
densidade, servindo para produção de
geladeiras portáteis, baldes de gelo,
bandejas descartáveis etc.
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O PVC possui às mesmas características
dos metais, podendo ser serrado ou
moldado.
Com isso, pode ser utilizado na
produção de tubos, filmes plásticos,
bolsas, toalhas, couros artificiais,
cortinas entre outros.
Restrições: O monômero é um potente
cancerígeno; deve haver controle do
teor residual que permanece no
polímero, particularmente em
aplicações em que o polímero vai
entrar em contato com alimentos.
Policloreto de vinila (PVC)
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O Teflon possui várias utilidades e
aplicações dentre as quais destacamos:
O Teflon apresenta baixo coeficiente de
atrito, podendo ser utilizado em mancais.
É resistente a solventes e ao calor,
utilizado em revestimento de
panelas.
É também um isolante elétrico, por
isso é utilizado também em peças
eletroeletrônicas.
Teflon (PTFE)
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Poliacrilonitrila (PAN)
Lã sintética, conhecidas no comércio pelos nomes: Orlon, Drálon e
Acrilã.
Utilizada na confecção de cobertores e carpetes.
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Polimetacrilato de metila (Acrílico®)
É o vidro plástico, é utilizado em anúncios luminosos, óculos, lustres e
objetos transparentes.
É utilizado em tintas a base de látex, com a função de impermeabilizar e
dar brilho à superfície pintada.
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Vulcanização da Borracha
A borracha natural é resultado da
polimerização do isopreno, feita na
própria planta, a seringueira Hevea
brasiliensis. Este produto é mole e
não apresenta resistência mecânica.
Para que possa ser utilizada
comercialmente ela é submetida ao
processo de vulcanização (adição de
enxofre às duas ligações), fazendo
com que a borracha natural se
transforme na borracha vulcanizada
tridimensional.
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Foi muito utilizada na 2ª Guerra Mundial para substituir a borracha
natural, sendo utilizada atualmente nas bandas de rodagem dos pneus.
Conhecida por SBR (Styrene Butadiene Rubber).
Buna-S
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Buna-N
Outro tipo de borracha sintética,
conhecida pelos nomes Perbunan e
Chemipol.
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Poliuretano
Utilizado como isolante termo-acústico.
Pode ser expandido por gases, formando
uma espuma utilizada na fabricação de
colchões e travesseiros.
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Poliamida (Nylon®)
-Apresenta elevada dureza, é utilizado na fabricação de engrenagens e em
outras peças de maquinaria;
-Possui baixo coeficiente de atrito podendo ser utilizado em rolamentos não
lubrificados;
-Pode ser transformado em finos filamentos, empregados principalmente na
confecção de roupas e até pára-quedas.
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Prof. Delmárcio Gomes
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Polímeros Naturais
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POLÍMEROS NATURAIS
QUITINA – é uma molécula complexa encontrada nos crustáceos:
caranguejos, siris, lagostas, camarões.
Também existe em insetos, fungos, cogumelos e minhocas.
Quitina
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CELULOSE
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Hidroxietilcelulose
Usado como laxante e espessante de shampoos e para limpar
melhor o cabelo, devido a formação de colóides ao redor da
sujeira.
Hidroxietilcelulose (HEC)
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•Os polímeros naturais são: a borracha; os polissacarídeos, como celulose,
amido e glicogênio; e as proteínas.
•A borracha natural é um polímero de adição, ao passo que os polissacarídeos e
as proteínas são polímeros de condensação, obtidos, respectivamente, a partir
de monossacarídeos e aminoácidos.
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Polímeros Sintéticos:
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Os polímeros sintéticos são produzidos quimicamente, em geral, de
produtos derivados de petróleo. Eles podem oferecer uma infinidade de aplicações.
São produzidos para atender cada aplicação requerida. O tamanho e composição
química podem ser manipulados a fim de criar propriedades para quase todas as
funções dos fluidos.
Freqüentemente, polímeros sintéticos são preparados em substituição no
etileno. O processo de polimerização ocorre através de uma reação adicional onde o
etileno é substituído no final da cadeia de polímero. Na estrutura seguinte, o
substituinte A pode ser algum grupo ativo:
CH2 = CH - A
Observe a ligação C-C e a enorme possibilidade de substituições. A ligação
C-C é mais estável do que a união C-O encontrada em polímeros a base de celulose e
amido. O C-C é resistente a bactérias e tem estabilidade de temperatura acima de
371°C. Mesmos os grupos de substituição vão degradar antes da união C-C nestas
condições.
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Classificação de Polímeros
São normalmente classificados quanto:
•
•
•
•
Estrutura química;
Método de Preparação;
Características Tecnológicas;
Comportamento Mecânico.
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1) Quanto à estrutura química
Os grupos funcionais presentes são a base
de classificação: poliamidas, poliésteres,
poliéter, poliuretanas, etc.
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2) Quanto ao método de preparação
De um modo geral são divididos em polímeros de adição e
polímeros de condensação, conforme ocorra uma simples
adição, sem subprodutos, ou uma reação em que moléculas
pequenas como H2O, HCl sejam eliminadas.
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3) Quanto às características tecnológicas
Dois grupos podem ser caracterizados: os
termoplásticos e os termorrígidos.
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4) Quanto ao comportamento mecânico
Dividem-se em três grandes grupos:
borrachas ou elastômeros, plásticos e fibras.
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