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POLÍMEROS

POLÍMEROS - DEFINIÇÃO E CARACTERÍSTICAS


Se dissermos que os polímeros são plásticos toda a gente sabe do que estamos a falar. Mas os polímeros não são apenas os plásticos, eles também entram na constituição do nosso corpo. Por exemplo, o ADN, que contém o código genético que define as características das pessoas e outros seres vivos, é um polímero. Também são polímeros as proteínas e o amido nos alimentos. Assim, existem polímeros naturais e polímeros sintéticos.
Se aprendermos coisas sobre os polímeros que são tão habituais no nosso dia podemos perceber como utilizá-los melhor e como reciclá-los melhorando o ambiente.
Os polímeros são compostos químicos de elevada massa molecular, resultantes de reações químicas de polimerização.
Trata-se de macromoléculas formadas a partir de unidades estruturais menores (os monômeros). O número de unidades estruturais repetidas numa macromolécula é chamado grau de polimerização. Em geral, os polímeros contêm os mesmos elementos nas mesmas proporções relativas que seus monômeros, mas em maior quantidade absoluta.
As normas internacionais publicadas pela IUPAC indicam que o princípio geral para nomear os polímeros é utilizando-se o prefixo poli-, seguido da unidade estrutural repetitiva que define ao polímero, escrita entre parênteses. Por exemplo: Poli (tio-1,4-fenileno).
As normas da IUPAC são geralmente usadas para dar nome aos polímeros de estrutura complexa, uma vez que permitem identificá-los sem produzir ambiguidades nas bases de dados de artigos científicos. Porém, não costumam ser usadas para polímeros de estrutura mais simples e de uso comum, principalmente porque esses polímeros foram inventados antes que se publicassem as primeiras normas da IUPAC, em 1952, e por isso seus nomes tradicionais já haviam sido popularizados.
Na prática, os polímeros de uso comum costumam ser denominados da seguinte forma:
  • Prefixo poli- seguido do monômero de onde se obtém o polímero. Esta convenção utiliza uma denominação sem uso de parênteses e, em muitos casos, seguindo uma nomenclatura "tradicional". Exemplo: polietileno em vez de "poli(metileno)"; poliestireno em vez de "poli(1-feniletileno)".
  • Para co-polímeros, costumam-se listar simplesmente os monômeros que os formam, precedidos da palavra "goma", se é um elastômero, ou "resina", se é um plástico. Exemplos: goma estireno-butadieno; resina fenol-formaldeído.
  • É frequente também o uso indevido de marcas comerciais como sinônimos de polímeros, independentemente da empresa que o fabrique. Exemplos: Nylon para poliamida, Teflon para politetrafluoeretileno, Neopreno para policloropreno, Isopor para poliestireno.
A IUPAC reconhece que os nomes tradicionais estão firmemente fixados por seu uso e não pretende aboli-los, apenas reduzindo-os gradativamente em suas utilizações nas publicações científicas.

HISTÓRIA
Até à primeira metade do século XIX acreditava-se na chamada Teoria da Força Vital enunciada por Berzelius. Até ao século XIX somente era possível utilizar polímeros produzidos naturalmente, pois não havia tecnologia disponível para promover reações entre os compostos de carbono.
Posteriormente, Friedrich Wöhler, discípulo de Berzelius, prova que a teoria da Força Vital não pode ser aplicada. Após este revés, as pesquisas sobre química orgânica multiplicam-se. Em 1883 Charles Goodyear descobre a vulcanização da borracha natural. Por volta de 1860 já havia a moldagem industrial de plásticos naturais reforçados com fibras, como a goma-laca e a gutta-percha. Em 1910 começa a funcionar a primeira fábrica de rayon nos EUA e em 1924 surgem as fibras de acetato de celulose.
Henri Victor Regnault polimeriza o cloreto de vinila com auxílio da luz do sol, Einhorn & Bischoff descobrem o policarbonato. Esse material só voltou a ser desenvolvido em 1950 e finalmente em 1970 Bakeland sintetiza resinas de fenol-formaldeído. É o primeiro plástico totalmente sintético que surge em escala comercial.
O período entre 1920 e 1950 foi decisivo para o aparecimento dos polímeros modernos. Durante a década de 1960 surgem os plásticos de engenharia. Na década de 1980 observa-se um certo amadurecimento da Tecnologia dos Polímeros: o ritmo dos desenvolvimentos diminui, enquanto se procura aumentar a escala comercial dos avanços conseguidos.
Finalmente na década de 1990 os catalisadores de metaloceno, reciclagem em grande escala de garrafas de PE e PET, biopolímeros, uso em larga escala dos elastômeros termoplásticos e plásticos de engenharia. A preocupação com a reciclagem torna-se quase uma obsessão, pois dela depende a viabilização comercial dos polímeros.
A partir do final da década de 1990, novas técnicas de polimerização começam a ser investigadas, onde se consegue ter um grande controlo da massa molecular e do índice de polidispersividade do polímero. Assim, começam a ser conhecidas as técnicas de polimerização radicalar controlada.

REAÇÕES DE POLIMERIZAÇÃO

A polimerização é uma reação em que as moléculas menores (monômeros) se combinam quimicamente (por valências principais) para formar moléculas longas, mais ou menos ramificadas com a mesma composição centesimal. Estes podem formar-se por reação em cadeia ou por meio de reações de poliadição ou policondensação. A polimerização pode ser reversível ou não e pode ser espontânea ou provocada (por calor ou reagentes).
Exemplo: O etileno é um gás que pode polimerizar-se por reação em cadeia, a temperatura e pressão elevadas e em presença de pequenas quantidades de oxigênio gasoso resultando uma substância sólida, o polietileno. A polimerização do etileno e outros monômeros pode efetuar-se à pressão normal e baixa temperatura mediante catalisadores. Assim, é possível obter polímeros com cadeias moleculares de estrutura muito uniforme.
   Na indústria química, muitos polímeros são produzidos através de reações em cadeia. Nestas reações de polimerização, os radicais livres necessários para iniciar a reação são produzidos por um iniciador que é uma molécula capaz de formar radicais livres a temperaturas relativamente baixas. Um exemplo de um iniciador é o peróxido de benzoíla que se decompõe com facilidade em radicais fenilo. Os radicais assim formados vão atacar as moléculas do monômero dando origem à reação de polimerização.

CARACTERÍSTICAS
Uma das principais e mais importantes características dos polímeros são as mecânicas. Segundo ela os polímeros podem ser divididos em termoplásticos, termoendurecíveis (termofixos) e elastômeros (borrachas).
Termoplásticos
Termoplástico é um dos tipos de plásticos mais encontrados no mercado. Pode ser fundido diversas vezes, alguns podem até dissolver-se em vários solventes. Assim, a sua reciclagem é possível, uma característica bastante desejável atualmente.

EXEMPLOS:

PC - Policarbonato - Utilizado em: Cd´s, garrafas, recipientes para filtros, componentes de interiores de aviões, coberturas translúcidas, divisórias, vitrines, etc.
PU – Poliuretano - Utilizado para: Esquadrias, chapas, revestimentos, molduras, filmes, estofamento de automóveis, em móveis, isolamento térmico em roupas impermeáveis, isolamento em refrigeradores industriais e domésticos, polias e correias.
PVC - Policloreto de vinilo ou cloreto de polivinilo - Utilizado em: Telhas translúcidas, portas sanfonadas, divisórias, persianas, perfis, tubos e conexões para água, esgoto e ventilação, esquadrias, molduras para teto e parede.
PS - Poliestireno - Aplicações: Grades de ar condicionado, gaiútas de barcos (imitação de vidro), peças de máquinas e de automóveis, fabricação de gavetas de frigoríficos, brinquedos, isolante térmico.
PP - Polipropileno - Aplicações: brinquedos, recipientes para alimentos, remédios, produtos químicos, carcaças para eletrodomésticos, fibras, sacarias (ráfia), filmes orientados, tubos para cargas de canetas esferográficas, carpetes, seringas de injeção, material hospitalar esterilizável, autopeças (pára-choques, pedais, carcaças de baterias, lanternas, ventoinhas, ventiladores, peças diversas no habitáculo), peças para máquinas de lavar, etc.
Polietileno Tereftalato (PET) - Aplicações: Embalagens para bebidas, refrigerantes, água mineral, alimentos, produtos de limpeza, condimentos; reciclado, presta-se a inúmeras finalidades: tecidos, fios, sacarias, vassouras.
Plexiglas - é conhecido como vidro plástico.
Termorrígidos (Termofixos)
Elastômeros (Borrachas)
São rígidos e frágeis, sendo muito estáveis a variações de temperatura. Uma vez prontos, não se podem fundir novamente. O aquecimento do polímero acabado promove decomposição do material antes de sua fusão, tornando a sua reciclagem complicada.
Exemplos
Baquelite: usada em tomadas, telefones antigos e no embutimento de amostras metalográficas.
Poliéster: usado em carrocerias, caixas d'água, piscinas, entre outros, na forma de plástico reforçado (fiberglass).
Classe intermediária entre os termoplásticos e os termorrígidos: não se podem fundir, depois de sintetizados, mas apresentam alta elasticidade, não sendo rígidos como os termofixos. A reciclagem é complicada pela incapacidade de fusão.

EXEMPLOS:

Poliisopropileno - borracha semelhante à natural
Buna S - Aplicações: pneus, câmaras de ar, vedações, mangueiras de borracha.
Buna N ou perbunan
Neopreno ou policloropreno
RECICLAGEMAlguns polímeros, como termofixos e borrachas, não podem ser reciclados de forma direta, pois não existe uma forma de refundí-los ou depolimerizá-los.
Na maioria das vezes a reciclagem de termoplásticos não é economicamente viável devido ao seu baixo preço e baixa densidade. Somente plásticos consumidos em massa, como o PE e PET, apresentam bom potencial econômico. Outro problema é o facto de os plásticos reciclados serem encarados como material de segunda classe.
Quando a reciclagem não é possível a alternativa é queimar os plásticos, transformando-os em energia. Porém os que apresentam halogênio como o PVC e o PTFE, geram gases tóxicos na queima. Para que isso não ocorra esse material deve ser encaminhado para dehalogenação antes da queima.


UTILIZAÇÃO



Os polímeros estão presentes na vida de qualquer pessoa por serem de grande utilidade (doméstica ou industrial). Assim, pode-se apontar algumas das suas variadas aplicações:


Produção de plásticos (poliestireno, PVC, Teflon);

Produção de fibras sintéticas (Nylon, Poliéster, Dacron);
Restauração de pneus;
Isolantes elétricos (borrachas);
Termoplásticos (fabricação de CD’s, garrafas PET, brinquedos, peças de automóveis);

Um dos grandes problemas dos polímeros é a dificuldade reciclagem porque nem todos podem ser decompostos (através de uma nova fusão) ou depolimerizados de forma direta. Além de que a reciclagem pode se tornar várias vezes mais caras do que uma nova produção, assim, deve ser de consciência geral o consumo responsável desses compostos.




POLÍMEROS E POLUIÇÃO:



A partir da década de 1960 iniciou-se o processo de modernização das embalagens para produtos industrializados. Foi a partir daí que começaram os problemas: antes dessa época as embalagens utilizadas para sólidos eram papéis e papelão, e para os líquidos eram as latas e vidros. 

Com a revolução das embalagens, surgiram as embalagens plásticas que são derivadas de polímeros, estas são mais usadas devido algumas vantagens que apresentam. Elas são obtidas a baixo custo, são impermeáveis, flexíveis e ao mesmo tempo são resistentes a impactos. Sendo assim, foram substituindo as antigas embalagens até serem usadas em larga escala como nos dias atuais. 


Durante muitos anos as embalagens plásticas estão sendo despejadas em aterros sanitários, mas o fato de não serem biodegradáveis faz com que se acumulem no ambiente conservando por muitos anos suas propriedades físicas, já que possuem elevada resistência. 


São necessários de 100 a 150 anos (aproximadamente) para que os polímeros sejam degradados no ambiente. Por isso a poluição causada pelos polímeros se tornou uma preocupação em escala mundial, além de poluir rios e lagos, polui também o solo de um modo geral. 


Os grandes vilões deste século são os materiais poliméricos como as garrafas PET de refrigerantes, que acarretam problemas ambientais pelas características de serem descartáveis. A poluição pelos polímeros poderia ser minimizada com a reciclagem dos plásticos ou o emprego de polímeros biodegradáveis.


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