POLÍMEROS

Modernamente foi convencionado definir como Materiais Plásticos as substâncias químicas naturais, sintética e suas combinações, as quais analisadas por meios químicos específicos, apresentam grandes moléculas (macromoléculas), sendo estas formadas pela repetição de pequenas moléculas (monômero) e, assim sendo, pertencem a um conjunto de produtos classificados como POLÍMEROS.

Mas qual o significado da palavra POLÌMERO?
A palavra Polímero vem do grego e significa POLI = muito MERO = partes iguais.

Quanto às reações de obtenção dos polímeros (também chamados de RESINAS) sintéticos e/ou suas combinações com os naturais, são as mesmas chamadas de reação de Polimerização por Adição, por condensação, etc… Polímero é toda a substância formada por macromoléculas que apresentam unidades estruturais que se repetem sucessivamente. As substâncias que dão origem a essas unidades estruturais são chamadas de MONÔMEROS DO POLÍMERO.

POLÍMEROS NATURAIS.

A macromolécula forma-se pela ligação das moléculas do monômero, umas às outras, através da eliminação de outras moléculas, geralmente, moléculas de água.

Exemplo: Celulose, amido.

Figura 1 – Celulose
Figura 2 – Amido

Orgânicos: Algodão, Madeira (celulose), Lã, Couro, Seda, Látex, etc.

Inorgânicos: Grafite, Diamante, Silicatos, Asbesto, etc.

POLÍMEROS SINTÉTICOS.

A macromolécula forma-se pela simples ligação das moléculas do monômero, uma às outras.

Exemplo: Polietileno, PVC, Polipropileno, etc.

POLIETILENO:

Figura 3 – Polietino

PVC:

Figura 4 – PVC

Orgânicos: EPÓXI, Poliuretano, Polietileno, Policarbonato, Polipropileno, PVC, ABS, etc.

Inorgânicos: Silicato de Sódio, Ácido Polifosforico, etc.

POLÍMEROS DE ADIÇÃO

Esse tipo de polímero é formado pela adição de um só tipo de monômero.

Dentre as aplicações teremos:

– Polímeros Vinilicos – Quando o monômero inicia, sua cadeia apresenta C=C, lembrando o radical vinil.

Um bom exemplo é o POLIETILENO, obtido a partir do etileno (eteno). Este possui ótima resistência a umidade, com boa resistência química, porém tem baixa resistência mecânica. Este é um dos polímeros mais utilizados nas industrias, na fabricação de embalagens, cortinas, brinquedos, etc.

Figura 5 – Exemplo de polímero de adição

POLÍMEROS ACRÍLICOS

Ao iniciar a reação, os monômeros apresentam a estrutura do acido acrílico: H2C=C(CH3)-COOH3.

Um exemplo é o POLIMETACRILATO, obtido a partir do metacrilato de metila ( metil-acrilato de metila) Conhecido como plexiglass ou lucite, é um plástico resistente com ótima qualidade ótica. Industrialmente é utilizado na fabricação de lentes para óculos, telas de televisores, pára-brisas, entre outras aplicações.

Figura 6 – Exemplo de polímero acrílico

POLÍMEROS DIÊNICOS

São chamados assim, pois quando o monômero inicia a reação, a estrutura molecular apresenta dieno conjugado, C=C-C=C. Este polímero constitui as borrachas sintéticas, um exemplo é o POLIBUTA DIENTO ou BUNA, e é obtido a partir de 1,3-butadieno ou eritreno.

Figura 7 – Exemplo de polímero diênico

1.8 polímero de Condensação

São polímeros formados a partir de monômeros iguais ou diferentes. Se distingue, devido a liberação de moléculas pequenas geralmente água durante a reação. Um ótimo exemplo é o POLIFENOL ou BAQUELITE, obtido pela condensação do fenol com formaldeído ou metanal, É um dos polímeros mais antigos, parte simples da reação, teremos um composto muito utilizado como cola de madeira ou verniz, mas o avanço da reação nos proporciona o tão famoso baquelite, uma estrutura tridimensional de alta resistência, utilizado na fabricação de cabos de panelas, tomada, plugues, etc.

Figura 8 – Baquelite

Resina epóxi – Alvo dessa pesquisa. O epóxi também é obtida através da reação de condensação entre epicloridrina e bisfenol.

Figura 9 – Polimerização da Resina Epoxi

POLÍMEROS DE REARRANJO

Este tipo de polímero requer um ou mais monômeros que sofrerão um rearranjo em suas estruturas, na medida em que ocorrer a polimerização. Os dois polímeros de rearranjo mais comuns são:

-Poliuretanas (espuma, espuma rígida e lycra)
-Poliamidas

COPOLÍMEROS

É o polímero formado de dois ou mais monômeros diferentes. Pode ser de adição ou de condensação. Seus monômeros formam a borracha.

Buna N (Borracha sintética)

Figura 10 – Exemplo Borracha natural Buna

UM POUCO DE HISTÓRIA

A palavra Epóxi é de origem grega e é composta de dois termos [EPI] que significa FORA DE e [OXI] de OXIGÊNIO. São resinas sintéticas compostas por uma vasta gama de propriedades como viscosidade, que determina a velocidade de fluidez do material, densidade, que determina a massa volumétrica. Em geral, desde liquidadas de baixa viscosidade sem solventes até sólidas de alto ponto de fusão.

O epóxi reagindo com seus catalisadores promove um polímero termorrigido, com ótima resistência química e mecânica além de ser muito utilizado como um perfeito isolante elétrico. Devido à grande gama de suas propriedades, hoje o epóxi abrange diversas áreas, Pisos industriais, Elétrica, Eletro-eletrônico, Adesivos, Compósitos, e até a produção de brindes e bijuterias. De acordo com suas propriedades do epóxi reagindo com os diversos agentes catalisadores, podemos adquirir diversos materiais com propriedades diferentes, tais como flexibilidade e rigidez, resistência química ou mecânica, e até resistência à ácidos.

O epóxi começou a ser produzido em 1936, quando um químico chamado Pierre Castan desenvolveu uma resina de baixo ponto de amolecimento que reagia com anidrido ftálico, gerando assim um termofixo. Inicialmente o interesse era em desenvolver resina para a área odontológica, na produção de dentaduras e próteses. Mais tarde a empresa de Castan vendeu a patente, dando inicio a uma minuciosa pesquisa sobre o epóxi, utilizando-o inicialmente como adesivo industrial. Mais tarde, 1939 a empresa americana Devoe Reynolds desenvolveu a síntese para a utilização do epóxi em revestimentos. Finalmente a empresa Shell adquiriu a licença Na forma líquida, a síntese do epóxi é creditada ao cientista citado acima, e outro renomado Dr. S.º Greenlee, funcionário da Devoe Reynolds. Porém, tudo começou com as pesquisas de McIntosh e Wolford em 1920, Eisleb, que pesquisou a reação de epicloridrina com aminas secundárias, e Blumer (1930) que formou compostos pela reação de aldeído fenólico e epicloridrina.

 

RESINA EPOXI – O AVANÇO TECNOLÓGICO

Os compostos de resinas epóxi têm ampla aceitação no mercado global, e seu uso é estendido às aplicações onde se requer muito desempenho no requisito, resistência mecânica. São materiais que reagem com seus catalisadores se tornando um termofixo, duro e de alta resistência. Estes componentes são um grupo de éteres cíclicos, um oxido de alqueno, que possuem um átomo de oxigênio unido a dois átomos de carbono (Estrutura oxirano). Estes éteres reagem com grupos aminas, hidroxilas e carboxílicos, (endurecedores que agem com os ácidos inorgânicos, para dar compostos relativamente estáveis. Devido aos avanços da ciência, a grande gama de aplicações e o elevado numero de distintas resinas básicas, é difícil imaginar alguma área tecnológica onde as resinas epóxi não estão sendo usadas, ou que não cabe o seu uso. O endurecedor, ou agente de cura é um produto que quando se arranja a uma substância macromolecular determinada, reagem produzindo um polímero irreversível com características perfeitamente definidas, Entre os sistemas industriais, que utilizam endurecedores pode encontrar o ponto alvo do nosso trabalho, as resinas epóxi. A tensão do anel oxirano é muito elevada, sendo por elo de uma alta reatividade tanto química quanto bioquímica, podendo ser atacado pela maioria dos compostos de adição.

O epóxi se divide em cinco grupos fundamentais, segundo sua origem o grupo oxirano divide-se em:

– Éteres glicéricos
– Aminas glicéricos
– Cicloalifáticas
– Ésteres glicéricos
– Alifáticas lineales

Comercialmente os éteres são os mais importantes, dentre eles 95% utilizados são glicidil-éteres, obtidos na reação entre epicloridrina e bisfenol A, com o nome técnico de “2-2-bis(p-hidroxifenil)propano”, com uma molécula de glicidil éter e bisfenol. O principal motivo do uso dessas matérias primas, é que a epicloridrina reage com quase todas as moléculas que têm hidrogênio ativo, além da fácil obtenção na petroquímica. O bisfenol A é relativamente barato, assim como os produtos de partidas para sua reação, acetona ou fenol. Variando as reações estequiométricas entre epicloridrina e bisfenol A podemos obter uma molécula como esta:

 

Figura 11 – Cadeia estruturada de resina epoxi

A primeira reação que acontece é que o NaOH, faz uma pequena troca com o bisfenol A formando sal sódico de bisfenol A. O grau de polimerização (n) pode variar de 1 a 12 vezes. Seguindo a proporção dos reagentes, formaremos reagente alto e baixo peso molecular, a parte repetida da molecular é de 284, sucessivamente teremos:

Para n = 0 o peso molecular é de 340
Para n = 1 o peso molecular é de 624
Para n = 2 o peso molecular é de 908
Etc…

Sendo assim, as resinas com peso molecular maior que 908 são sólidas e abaixo disso são líquidas ou semi-sólidas. As comercializadas são misturas de resinas de diferentes pesos moleculares. E além do peso, existem outras características que distinguem as resinas epóxidas.

– Equivalente epóxi, peso de resina que contém um grama de epóxi, por muitos considerados como o peso molecular.

– índice de hidroxilas, peso de resina que contem um grama de hidroxilas.

– Teor de cloro reativo, é o cloro presente em forma de cloro hidrolisável, obtido através de vestígios de cloro na síntese do processo.

– Cor, Os grupos fenólicos livres e por oxidação formam moléculas amareladas ou vermelhadas.

– Ponto de fusão, É a obtenção de um grau de fluidez da misturas através do aquecimento em estreito intervalo de tempo.