O que são Polímeros

Os materiais poliméricos são macromoléculas formadas pela reunião de unidades fundamentais (os “meros”) repetidamente que dão origem a longas cadeias. O tamanho das cadeias formadas principalmente por átomos de carbono, ou seja a massa molar, é o aspecto principal que confere à este grupo de materiais uma série de características à eles associadas. Materiais poliméricos apresentam usualmente baixa densidade, pequena resistência à temperatura, baixas condutividades elétrica e térmica, etc. Polímeros são sintetizadas por reações de polimerização a partir de dos reagentes monômeros. Vários polímeros se tornam fluidos viscosos a temperaturas elevadas (100-300°C) e são ainda processados através de procedimentos termomecânicos que permitem a fabricação de peças em grande quantidade e diversidade.

Materiais metálicos são aqueles que, em geral, apresentam altas condutividades térmicas e elétricas, grande ductilidade, entre outras propriedades. Os metais são formados por átomos dotados de grande número elétrons suficientemente livres para se movimentarem a partir de baixos potenciais elétricos ou térmicos. Quando, em metais puros, são adicionados outros elementos, tem-se a formação das ligas. Assim, tem-se ligas de alumínio, de titânio, de magnésio, etc. O aço é formado pela introdução até 0,6% em peso de carbono no ferro. Os metais são produzidos basicamente através de fundição (vazamento do material líquido em moldes) e através de processos termomecânicos (forjamento, laminação, trefilação, etc.).

Já, materiais cerâmicos são geralmente carbonatos, óxidos, cloretos, fluoretos, carbetos, entre outros que apresentam propriedades como alta dureza, baixa ductilidade, baixas condutividades térmica e elétrica e elevada resistência à temperatura. Os materiais cerâmicos são usualmente formados pela associação de íons positivos (cátions) como íons negativos (ânions). Exemplos de cerâmicas incluem o cloreto de sódio, óxido de alumínio (ou alumina), óxido de silício (ou sílica), etc. Como apresentam em geral elevadas temperaturas de fusão, os materiais cerâmicos são usualmente produzidos via sinterização de pós.

Polímeros denominados termoplásticos podem ser amolecidos, o que permite a deformação desses a partir da aplicação de pressão. Quando resfriados, tais polímeros retomam a sua rigidez inicial. O comportamento desse tipo de polímero viabiliza a produção em larga escala de artefatos através de meios como a extrusão e a moldagem por injeção. Outro importante aspecto desses polímeros é que eles podem ser reciclados a partir de rejeitos e refugos, já que são facilmente remodelados através da aplicação combinada de pressão e temperatura. Exemplos desse tipo de polímero são o polietileno, polipropileno, PMMA [poli(metacrilato de metila)], politetrafluoretileno (Teflon®), Nylon®, etc.

Por outro lado, polímeros termorrígidos são aqueles que não amolecem com o aumento da temperatura e por isso, uma vez produzidos, não podem ser re-deformados ou re-processados. Para esse tipo de polímero, uma elevação contínua da temperatura leva à degradação do material (queima) antes de que qualquer alteração mais dramática nas propriedades mecânicas ocorra. Sendo assim, tais materiais são de difícil reciclagem e após terem adquirido sua forma final, apenas etapas de processamento via usinagem são possíveis. Exemplos desse tipo de material englobam as borrachas vulcanizadas, os hidrogéis, as resinas epoxidícas e fenólicas, entre outras.

Polímeros termoplásticos são caracterizados por possuir ligações químicas fracas (van der Waals) entre as cadeias que assim podem ser facilmente rompidas com a introdução de energia. Dessa forma, quando tais materiais são aquecidos, a ligação de van der Waals são quebradas, permitindo que haja uma maior facilidade para a movimentação de cadeias polimérica umas em relação às outras. A capacidade das cadeias de fluir com a aplicação de temperatura garante à esses materiais suas características fundamentais de fácil re-processabilidade.

Por outro lado, polímeros termorrígidos apresentam cadeias conectadas entre si por ramificações ou braços compartilhados. Assim, ligações químicas primárias (covalentes) são responsáveis pelas ligações cruzadas entre cadeias, as quais só são rompidas com a introdução de elevadas quantidades de energia que usualmente levam também ao rompimento das ligações constituidoras das cadeias poliméricas (com a conseqüente degradação - queima - do polímero). Assim sendo, percebe-se que o tipo de ligação entre cadeias, nesse caso, é responsável pelo comportamento característico dos termorrígidos de não serem facilmente conformados e reprocessados através apenas da ação conjunta de pressão e temperatura.

SÍNTESE

Polímeros são moléculas gigantes que apresentam unidades que se repetem. A substância inicial é chamada de monômero e sua repetição 2x, 3x .... nx dá origem ao:

( 2x ) dímero, ......... ( 3x ) trímero ......... ( nx ) polímero - mais de 100 unidades,

Exemplo de dímero: repetição de duas moléculas do etino (acetileno) produz o butenino.

Exemplo de trímero: repetição de três moléculas do etino (acetileno) produz o benzeno.

Exemplo de polímero: repetição de n moléculas do eteno (etileno) produz o polietileno.

Classificação dos Polímeros

1. Quanto à ocorrência:a) polímeros naturais (os que existem na natureza). Ex.: proteína, celulose, amido, borracha, etc... b) polímeros artificiais (obtidos em laboratório). Ex.: polietileno, isopor (poliestireno insuflado com ar quente), etc ...

2. Quanto ao método de obtenção: a) polímeros de adição: obtidos pela adição de um único monômero.

Ex.:

b) copolímeros: obtidos pela adição de dois monômeros diferentes.

c) condensação: obtidos pela adição de dois monômeros diferentes com eliminação de substância inorgânica (geralmente água ou gás amoníaco).

Outros polímeros

Polímeros naturais:.

Borracha natural: polímero de adição do isopreno (metil-butadieno-1,3). Amido: polímero de condensação da alfa-glicose (com eliminação de água). Celulose: polímero de condensação da beta-glicose (com eliminação de água). Proteina: polímero de condensação de alfa-aminoácidos (com eliminação de água).

Polímeros artificiais:

Plásticos: Isopor (poliestireno): polímero de adição do estireno / vinil-benzeno (insuflado com ar). Isolante térmico. Quando não expandido é utilizado na fabricação de pratos, copos, etc... PVC (cloreto de polivinila): polímero de adição do cloreto de vinila / cloro-eteno. Isolante térmico e material usado em estofamentos. Teflon: polímero de adição do tetraflúor-eteno. Material usado em revestimento de utensílios domésticos.             

Plásticos: Poliisobutileno: polímero de adição do isobutileno (metil-propeno ou isobuteno). Empregado na fabricação de câmaras de ar. Buna-N: copolímero do acrilonitrila(o) e butadieno-1,3 (eritreno). Empregado na fabricação de pneus.

Fibras: Poliéster: copolímero de ácidos dicarboxílicos. Empregado na fabricação de tecidos. Nylon: copolímero de diaminas com ácidos dicarboxílicos. Empregado na fabricação. Dacron: polímero de condensação entre éster de ácido orgânico com poliálcool do tipo glicol. Empregado na fabricação de velas de embarcações, etc...

3. Quanto às aplicações industriais: a) elastômeros: possuem propriedades elásticas. Ex.: borrachas (naturais ou sintéticas).

b) plásticos: são sólidos mais ou menos rígidos. Ex.: PVC, poliuretano, polietileno, etc...

c) fibras: quando se prestam à fabricação de fios. Ex.: nylon, poliéster, etc...

OBS.: Os plásticos que sofrem fusão sem decomposição, são chamados de termoplásticos, isto é, podem ser remoldados sucessivamente. Ex.: poletileno, etc ... Os plásticos que sofrem decomposição por aquecimento, antes que ocorra a fusão, são chamados de termoestáveis (termofixos), isto é, não podem ser remoldados. Ex.: epóxidos, etc...

4. Quanto à estrutura:

a) polímeros lineares: são, geralmente, termoplásticos.

Os polímeros lineares podem ser transformados em tridimensionais pelo aquecimento.

b) polímeros tridimensionais: são, geralmente, termoestáveis (termofixos).

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