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ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
POLÍMEROSCONCEITOMacromoléculas constituídas de unidades repetitivas, ligadas através de ligações covalentes.Moléculas são eletricamente neutras com ligações secundárias.
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ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Classificação
Naturais: Madeira, borracha, proteínas.
Sintéticos: PVC, poliestireno, poli(metacrilato de metila)
celulose
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ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Exemplos de fontes de monômeros para obtenção de alguns polímeros sintéticos
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ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Natureza das ligações
Fatores de influência:
• Número de ligações entre átomos.• Comprimento da ligação.
• Intensidade das ligações.
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ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Número de ligações
Elétrons de valência Responsáveis pelo número de
ligaçõesGrupo da tabela periódica
4A 5A 6A 7A
C N O F
Si P S Cl
Ge Br I
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ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Comprimento e intensidade das
ligações
Número de ligaçõesInfluência sobre comprimento e
intensidade
Muitas ligações Átomos próximos
Menor comprimento de ligação
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ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Exemplos
Tipo de ligação
Comprimento da ligação (nm)
Energia de ligação (Kcal/mol)
C-C 0,154 88
C=C 0,130 162
C≡C 0,120 213
C=O 0,120 128
C-Cl 0,180 81
C-N 0,150 73
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ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Configuração física
Linear
Ramificada
Reticulada (Ligação cruzada)
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ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Polímeros lineares
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ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Polímeros ramificados
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ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Polímeros em rede
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ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Estrutura do Estado Agregado
Aglomeração das moléculas depende:
• Estrutura molecular.• Atração entre as moléculas.• Capacidade de ordenação.
• Capacidade de orientação.
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ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Estados de agregação
A aglomeração das moléculas define características que afetam diretamente as propriedades dos polímeros.
Dois estados:
Sólido e líquido
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ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Comportamento frente a temperatura
1) Transição vítrea2) Zona de transição3) Decomposição térmica
Amorfo
1) Transição vítrea2) Ponto de fusão3) Zona de transição4) Decomposição térmica
Semi cristalino
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ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Classificação dos polímeros
Termoplásticos: são polímeros que podem ser repetidamente processados sob aquecimento. Possuem cadeias lineares e ramificadas, com forças de interação relativamente fracas.Ex: polietileno, PVC, poli(metacrilato de metila)
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ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Classificação dos polímeros
Termofixos: não podem ser amolecidos
com o aquecimento, mantendo-se
permanentemente rígidos com o aumento
da temperatura. Cadeias com alta
densidade de ligações cruzadas.
Ex: Resinas epóxi, resinas de poliésteres.
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ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Classificação dos polímeros
Elastômeros: São conhecidos como
borrachas, apresentam grande
elasticidade, voltando a forma anterior
após estiramento. São elásticos porque
possuem pequena quantidade de ligações
cruzadas.
Ex: borracha natural, polibutadieno,
silicone.
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ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Processos de polimerização
Polimerização: reação química que conduz a formação de polímeros.
Polimerização por adição
Formam polímeros com unidades repetitivas de fórmula molecular idêntica ao monômero de partida.
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ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Processos de polimerização
Etapas polimerização por adição
• Iniciação: rompimento das ligações duplas.• Propagação: início do processo de formação das cadeias poliméricas pelos pontos reativos.• Término: eliminação dos pontos reativos, encerrando a polimerização.
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ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Processos de polimerização
Exemplo adição
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ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Processos de polimerização
Polimerização por condensação
• Reação acontece entre dois monôneros,
di ou tri funcionais, com eliminação de uma
pequena molécula, como água ou HCl.
• Monômeros bifuncionais: cadeias lineares
• Monômeros trifuncionais: cadeias
tridimensionais.
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ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Processos de polimerização
Exemplo de condensação
Ácido tereftálico Etileno glicol
Tereftalato de etilenoo - poliéster
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ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Processos industriais de polimerização
Polimerização em massa.
• Apenas o monômero e o iniciador estão presentes.• Econômica.
• Polímeros com alto grau de pureza.• Exotérmica, difícil controle de temperatura e agitação.
• Utilizada na fabricação de lentes plásticas.
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ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Processos industriais de polimerização
Polimerização em solução:
• Monômero, iniciador e um solvente para formação de sistema homogêneo.
• Polímero formado pode ser solúvel ou insolúvel.
• Sistema de fácil agitação, evitando superaquecimento.
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ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Processos industriais de polimerização
Polimerização em suspensão:
• Monômero e iniciador são insolúveis no meio dispersante.
• Agitação é fator importante para evitar a coalescência das gotículas de monômero-polímero.
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ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Processos industriais de polimerização
Polimerização em emulsão:
Este processo envolve uma emulsão estável de água, monômeros do polímeros, e um surfactante (sabão ou detergente) como o agente emulsificante. Os surfactantes formam micelas, que dissolvem os monômeros, geralmente hidrofóbicos. Os iniciadores de radicais livres, quando jogados na fase aquosa, também migram para a fase micelar, iniciando a polimerização.
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ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Comparação entre os processos
TIPO VANTAGENS DESVANTAGENS
Massa # Alto grau de pureza # Requer equipamentos simples
# Difícil controle de temperatura # Distribuição de peso molecular larga
Solução # Fácil controle da temperatura # A solução polimérica formada pode ser diretamente utilizada
# O solvente reduz o peso molecular e a velocidade da reação # Dificuldades na remoção dos solventes
Emulsão # Polimerização rápida # Obtenção de polímeros com alto peso molecular # Fácil controle da temperatura
# Contaminação do polímero com agentes emulsificantes e água
Suspensão # Fácil controle da temperatura# Obtenção do polímero na forma de pérolas
# Contaminação do polímero com agentes estabilizantes e água# Requer agitação contínua
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ESTRUTURAS POLIMÉRICAS
Polimerização interfacial
A polimerização ocorre na interface de dois solventes imiscíveis, cada um contendo um monômero.
A renovação da interface é feita por remoção lenta e contínua do polímero.