NOÇÕES DE POLÍMEROS

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Seu uso foi bastante restringido até o descobrimento da vulcanização por Charles Goodyear, em 1839 conferindo elasticidade, não-pegajosidade e durabilidade. Em 1846, Christian Schónbien, químico alemão, reagiu o algodão com ácido nítrico, formando a nitrocelulose, primeiro polímero semissintético. Em 1862, o inglês Alexander Parker aprendeu completamente essa técnica, patenteando a nitrocelulose (ainda é comum a cera Parquetina, nome derivado de Parker). Em 1897, Krishe e Spittller, na Alemanha, reagiram formaldeído e caseína, obtendo uma proteína constituinte do leite desnatado.1

No início do século XX, comprovou-se que alguns materiais, produzidos pela química incipiente do final do século e que eram avaliados como coloides, eram moléculas gigantescas, que podiam resultar do encadeamento de 10.000 ou mais átomos de carbono, as chamadas macromoléculas. Os grandes trabalhos de Staudinger, considerado pai dos polímeros, aliados a outras investigações, como Mark e Marvel, confirmaram que a natureza dessas macromoléculas era análoga a das moléculas pequenas, já notórias, e permitiram o incremento dos materiais poliméricos de modo muito acentuado.7

O primeiro polímero sintético foi sintetizado por Leo Baekeland em 1912, advindo da reação entre fenol e formaldeído. Essa reação produzia um produto sólido (resina fenólica), hoje nomeado de baquelite, derivando-se do nome de seu inventor.1 Muitos dos plásticos, borrachas e materiais fibrosos que são empregados na atualidade consistem em polímeros sintéticos. É fato que desde o fim da Segunda Guerra Mundial, o campo dos materiais foi potencialmente revolucionado pelo surgimento dos polímeros sintéticos. Os materiais sintéticos podem ser produzidos a baixo custo, e, as suas características podem ser manipuladas a um patamar em que muitas delas são superiores às suas contrapartes naturais.9

- CONCEITO:

Etimologicamente a palavra polímero origina-se do grego poli (muitos) e mero (unidade de repetição). Portanto, um polímero é uma macromolécula constituída de várias (10 a 100 mil) unidades de repetição denominadas meros, ligadas por ligações covalentes, onde ocorre o compartilhamento de elétrons entre os átomos ligantes. Os monômeros são a matéria-prima para a produção de um polímero, ou seja, molécula com uma (mono) unidade de repetição.1

De modo usual o termo “plástico” é pronunciado para caracterizar os materiais poliméricos. No entanto, essa utilização de forma genérica não é adequada no âmbito conceitual. Esse termo corresponde à capacidade de ser moldado, apesar desses materiais, assim nomeados, não possuírem essa propriedade continuamente, mas manifestarem-na em algum momento de sua formação, quando então foram moldados.2

Em relação ao âmbito químico os polímeros podem ser materiais que provém da natureza (naturais) ou, provenientes da sintetização humana (sintéticos). São compostos de alto peso molecular, devido à sua grande cadeia atômica.2

- FONTES DE MATÉRIA PRIMA:

O custo de um polímero depende de sua forma de polimerização e da disponibilidade monomérica, dos quais as principais fontes de matéria-prima podem ser divididas em três grupos: produtos naturais, hulha ou carvão mineral e petróleo. 3

- Produtos naturais:

Os mais importantes são a celulose, carboidrato presente em grande parte dos vegetais e a borracha natural, obtida através do látex da seringueira, como emulsão de borracha em água. Outros produtos de menor importância também são produtores de polímeros, como exemplo, o óleo de mamona (para a produção de Nylon 11 e poliuretano) e o óleo de soja (Nylon 9).3

3.2. Hulha ou carvão mineral:

O esquema a seguir exemplifica a obtenção de alguns polímeros a partir do processo de destilação do carvão mineral.1

Figura 1 – Esquema de obtenção de alguns polímeros a partir da destilação do carvão mineral 1

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3.3. Petróleo:

É a principal fonte de matéria prima polimérica na atualidade, pois colabora com praticamente toda a petroquímica industrial e de utilização de polímeros. Possui algumas desvantagens nos quesitos de sustentabilidade e preço, entretanto nas questões relacionadas à qualidade do produto se torna comercialmente viável. Segue abaixo um modelo de obtenção polimérica por meio do petróleo.4

Figura 2 – Obtenção de materiais poliméricos4

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O esquema a seguir exemplifica a obtenção de alguns polímeros a partir do processo de destilação do óleo cru.1

Figura 3 – Produtos da destilação do petróleo1

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- CLASSIFICAÇÃO:

Os polímeros possuem 5 tipos principais de classificação relacionados: à natureza de origem, à estrutura química, ao método de preparação, ao comportamento mecânico e ao desempenho mecânico.1

- Natureza de origem:

4.1.1. Polímeros orgânicos: são polímeros naturais, derivados em grande parte, de plantas e animais, exemplos: celulose, lignina, poliamida, DNA, entre outros.5

4.1.2. Polímeros sintéticos: são obtidos a partir de moléculas orgânicas menores, exemplos: polipropeno, polietileno, poliestireno, resinas epóxi, fenólicas, entre outros.6

- Estrutura química:

A estrutura química é o ponto crucial da estrutura polimérica, pois é através dela que ocorre a formação de longas cadeias de átomos com ligações covalentes, combinando estruturas de forma quase ilimitada, permitindo-se obter diversos materiais distintos. A variedade desses materiais está associada à tretravalência do carbono, ou seja, a capacidade de compartilhar elétrons com 4 átomos.7

4.2.1. Polímeros de cadeia carbônica: apenas átomos de carbono estão presentes na cadeia principal. São estes: poliolefinas, polímeros de dienos, estirênicos, clorados, fluorados, acrílicos, polivinil ésteres e poli(fenol-formaldeído).1

4.2.2. Polímeros de cadeia heterogênea: não possuem somente átomos de carbono na cadeia principal. Exemplos: poliéteres, poliésteres, policarbonato,