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Polímeros
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Aula 01
Definição :
Polímeros
• Origem da palavra;
– polu (πολυ) ou poli;
– meres (μέρος) ou meros.
Portanto, são substâncias químicas formadas por muitas partes.
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Aula 01
• Obtenção;
– Origem natural
– Polimerização.
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Aula 01
4
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Aula 01
5
Moléculas de hidrocarbonetos
Muito polímeros são orgânicos e formados por moléculas de hidrocarbonetos;
Cada átomo de C tem 4 e- que podem estabelecer ligações atômicas com átomos vizinhos e cada H tem 1 e- na mesma condição.
metano etano propano
ligações saturadas ligações insaturadas
etileno acetileno
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Aula 01
6
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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Aula 01
7
•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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Aula 01
8
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Aula 01
9
Planta Petroquímica
• Etilieno PE • + cloro PVC • + benzeno OS • + oxigênio poliésteres e poliéteres
• Propileno PP
• + 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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Aula 01
10
Configuração física
Linear
Ramificada
Reticulada (Ligação cruzada)
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Aula 01
PORQUE ALGUNS POLÍMEROS SÃO CRISTALINOS E OUTROS AMORFOS??
Dois fatores são importantes:
estrutura polimérica forças intermoleculares
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Aula 01
12
Se o polímero é regular e ordenado, ele empacota em cristais facilmente.
poliestireno sindiotático poliestireno atático ordenado sem ordem
CRISTALINO AMORFO
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Aula 01
13
POLARIDADE E CRISTALINIDADE
LIGAÇÕES DE H
NYLON 6,6
ORDENAÇÃO
FIBRAS
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Aula 01
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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Aula 01
15
DISPERSÃO DE LONDON
MOLÉCULAS APOLARES
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Aula 01
16
Interação dipolo-dipolo δ+ δ- δ+ δ- H Cl ----- H Cl
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Aula 01
17
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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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.
Polietileno (PEAD ou PEBD)
Aula 01
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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.
Aula 01
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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.
Aula 01
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Policloreto de vinila (PVC) 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.
Aula 01
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Teflon (PTFE) 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.
Aula 01
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Poliacrilonitrila (PAN) Lã sintética, conhecidas no comércio pelos nomes: Orlon, Drálon e Acrilã. Utilizada na confecção de cobertores e carpetes.
Aula 01
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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.
Aula 01
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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.
Aula 01
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Buna-S
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).
Aula 01
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Buna-N
Outro tipo de borracha sintética, conhecida pelos nomes Perbunan e
Chemipol.
Aula 01
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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.
Aula 01
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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.
Aula 01
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Aula 01
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Aula 01
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Aula 01
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Aula 01
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Prof. Delmárcio Gomes
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Aula 01
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Aula 01
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Aula 01
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Aula 01
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Aula 01
Polímeros Naturais
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Aula 01
77
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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Aula 01
78
CELULOSE
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Aula 01
79
Usado como laxante e espessante de shampoos e para limpar melhor o cabelo, devido a formação de colóides ao redor da sujeira.
Hidroxietilcelulose (HEC)
Hidroxietilcelulose
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Aula 01
•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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Aula 01
Polímeros Sintéticos:
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Aula 01
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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Aula 01
Classificação de Polímeros
São normalmente classificados quanto:
• Estrutura química;
• Método de Preparação;
• Características Tecnológicas;
• Comportamento Mecânico.
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Aula 01
1) Quanto à estrutura química
Os grupos funcionais presentes são a base de classificação: poliamidas, poliésteres, poliéter, poliuretanas, etc.
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Aula 01
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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Aula 01
3) Quanto às características tecnológicas
Dois grupos podem ser caracterizados: os termoplásticos e os termorrígidos.
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Aula 01
4) Quanto ao comportamento mecânico
Dividem-se em três grandes grupos:
borrachas ou elastômeros, plásticos e fibras.
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Aula 01
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Aula 01
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Aula 01
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Aula 01
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