As Estruturas químicas e a massa molar do polímero determinam suas propriedades físico-químicas

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anos, a cada dia, novos polímeros surgem oriundos das pesquisas científicas e tecnológicas desenvolvidas em todo o mundo. Logo, devido à grande variedade de materiais poliméricos existentes, torna-se necessário selecioná-los em grupos que possuam características comuns, que facilitem a compreensão e estudo das propriedades desses materiais. Portanto, com este objetivo, os polímeros foram classificados de acordo com suas estruturas químicas, tipo de monômeros, solubilidade, comportamentos mecânicos, tipos de aplicações e escala de produção, etc.

Classificações baseadas em diversos critérios

Classificação dos polímeros. Fonte: Introdução a Polímeros; Mano e Mendes; Ed. Bluncher 1999.

As classificações mais comuns envolvem a estrutura química, o método de preparação, as características tecnológicas e o comportamento mecânico. Segundo a estrutura química, conforme os grupos funcionais presentes nas macromoléculas, estas serão classificadas em poliamidas, poliésteres, etc. Os polímeros podem apresentar várias formas de cadeias moleculares, devido ao modo como os monômeros se ligam uns aos outros.

Os polímeros podem ter suas cadeias sem ramificações (polímeros lineares) ou podem apresentar ramificações, cujo grau de complexidade pode ir até o extremo da formação de retículos, resultando então o que se denomina de polímeros com ligações cruzadas ou polímero tridimensional.

Quanto ao método de preparação, são divididos, em linhas gerais, em polímeros de adição e polímeros de condensação, conforme ocorra uma simples adição, sem subproduto, ou uma reação em que são abstraídas dos monômeros pequenas moléculas como HCl, H2O, KCl.

Polímeros de adição: são formados a partir de um único monômero, através de uma reação de adição. As substâncias usadas na geração de polímeros manifestam de forma obrigatória uma ligação dupla entre os carbonos. Ao momento que ocorre a polimerização, acontece a quebra da ligação π e também a geração de duas novas ligações simples.

Polímeros de condensação: são gerados pela reação entre dois monômeros diferentes através de uma reação de condensação. Nessa reação ocorre a eliminação de outra molécula, geralmente a água. Nessa modalidade de polimerização, os monômeros não necessitam demonstrar ligações duplas por meio dos carbonos, no entanto, é extremamente necessária a presença de dois tipos de grupos funcionais distintos.

As características tecnológicas, que impõe diferentes processos tecnológicos, são à base da classificação dos polímeros termoplásticos e termorrígidos.

Plásticos termorrígidos (termofísicos): Os polímeros que, por aquecimento ou outra forma de tratamento, assumem estrutura tridimensional, reticulada, com ligações cruzadas, tornando-se insolúveis e infusíveis, são chamados termorrígidos (thermoset). Após o resfriamento e endurecimento, esses plásticos mantêm o formato e não conseguem voltar à sua forma original. São rígidos e duráveis. Os plásticos termorrígidos podem ser utilizados em peças de automóveis, de aeronaves e de pneus. Alguns exemplos são: poliuretano, poliéster, resinas epóxi e de fenol.

Plásticos termoplásticos: os polímeros lineares ou ramificados, que permitem fusão por aquecimento e solidificação por resfriamento. Os termoplásticos são menos rígidos do que os termorrígidos, e podem ficar amaciados com o aquecimento, voltando à sua forma original. São facilmente maleáveis para produzir filmes, fibras e embalagens. Alguns exemplos são: polietileno (PE), polipropileno (PP) e cloreto de polivinila (PVC). De acordo com seu comportamento mecânico, os polímeros são divididos em três grandes grupos: elastômeros ou borrachas, plásticos e fibras. Em sua aplicação, estes termos envolvem a expressão resina. Resina é uma substância amorfa ou uma mistura, de peso molecular intermediário ou alto, insolúvel em água, mas solúvel em alguns solventes orgânicos, e que, a temperatura ordinária, é sólida ou um liquido muito viscoso, que amolece gradualmente por aquecimentos. Todas as resinas naturais são solúveis e fusíveis, e todos os polímeros sintéticos que obedecem as condições acima apontadas são também chamados de resinas sintéticas.

Polímeros Naturais: 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. A borracha natural é obtida das árvores Hevea brasilienses (seringueira) através de incisão feita em seu caule, obtendo-se um líquido branco de aspecto leitoso, conhecido por látex. As cadeias que constituem a borracha natural apresentam um arranjo desordenado e, quando submetidas a uma tensão, podem ser estiradas, formando estruturas com comprimento maior que o original.

Polímeros Sintéticos: 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

3. Reações de Polimerização

A reação química que conduz a formação de polímeros é a POLIMERIZAÇÃO. Grau de polimerização é o número de meros da cadeia polimérica. Quando há mais de um tipo de mero na composição do polímero, este é designado por copolímero, e os monômeros que lhe dão origem comonômeros. Em reação de polimerização, tal como ocorre na Química Orgânica em geral, o encadeamento das unidades monoméricas pode ser feito na forma regular, cabeça-cauda, ou na forma cabeça-cabeça, cauda-cauda, ou mista.

Os polímeros podem ter suas cadeias sem ramificações, admitindo conformação em ziguezague (polímeros lineares) ou podem apresentar ramificações, cujo então ao que se denomina polímero reticulado, ou polímero com ligações cruzadas ou polímero tridimensional. Como consequência imediata, surgem propriedades diferentes do produto, especialmente em relação à fusibilidade e solubilidade.