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UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA
INSTITUTO DE QUÍMICA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA
SINTESE E CARACTERIZAÇÃO DE POLÍMEROS DERIVADOS
DO ÁCIDO 2–HIDROXIFENILACÉTICO E DO ÁCIDO 2–
HIDROXIBENZÓICO
HEDEN DA COSTA E SILVA ALVES
Uberlândia – MG
ii
UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA
INSTITUTO DE QUÍMICA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA
SINTESE E CARACTERIZAÇÃO DE POLÍMEROS DERIVADOS
DO ÁCIDO 2 – HIDROXIFENILACÉTICO E DO ÁCIDO 2 –
HIDROXIBENZÓICO
HEDEN DA COSTA E SILVA ALVES
Dissertação apresentada ao
Programa de Pós-Graduação em Química
do Instituto de Química da Universidade
Federal de Uberlândia, como requisito
para a obtenção do título de MESTRE EM
QUÍMICA.
Orientação: Prof. Dr. João Marcos Madurro
Co-Orientação: Profª. Drª. Ana Graci Brito-Madurro
Uberlândia – MG
iv
Dedico
A Jesus Cristo, Senhor e Salvador da minha vida e
minha alma.
...e a todos aqueles que apoiaram de alguma forma esse trabalho.
v
Agradecimentos
Agradeço a Deus não somente pelo milagre da vida que me foi concedido, mas
por me guiar, guardar e suprir todas minhas necessidades durante essa longa e
árdua caminhada, também por me considerar seu filho através do sacrifício de
Jesus cristo, e pela oportunidade de viver para glorificar e exaltar Seu nome.
Agradeço a minha família, minha mãe Celma, meu pai José Dorival e ao meu
irmão Hermes, que sempre me apoiaram e estiveram do meu lado em todos os
momentos da minha vida.
Agradeço a minha segunda família que se encontra na igreja Metodista
Wesleyana de Uberlândia sede, aos amigos e irmãos que lá se encontram, onde
servimos ao Deus altíssimo em comunhão.
Aos meus orientadores João Marcos e Ana Graci, pelo companheirismo,
incentivos e auxílios, por tornarem este período um momento de tranqüilidade,
condição primordial para o desenvolvimento de um trabalho de qualidade e pela
compreensão durante momentos que estive ausente.
Ao meu amigo e companheiro de trabalho Lucas Ferreira de Paula, que me
auxiliou no aprendizado e no meu crescimento como pesquisador e como químico.
A família LAFIP e agregados, Diego, Sabrina, Lara, Miquéias, Pâmela, Lucas
F, Ronald, Deusmaque, Luciano, Ana Cristina, Leandro, Alberth, Erick, José
Flauzino, Vinícius, Renata, Richard, Marina, Drielly, Bruno, Heliane, Lívia, Lídia,
Jusara, Rodrigo, Rafael Wilson e Hudson. Pelo excelente ambiente de trabalho e
momentos de descontração.
À amiga Mayta Peixoto, secretária do Programa de Pós-Graduação em
Química, pela paciência, colaboração e grande demonstração de amizade;
Aos membros da Banca pelo aceite na participação e as valiosas contribuições
no aprimoramento deste trabalho;
Ao CNPq e FAPEMIG pelo fomento à pesquisa e a CAPES pela bolsa.
vii
Índice
AGRADECIMENTOS ............................................................................................................................V
ÍNDICE............ .................................................................................................................................... VII
ÍNDICE DE FIGURAS ...........................................................................................................................X
ÍNDICE DE TABELAS ......................................................................................................................XIII
RESUMO. .......................................................................................................................................... XIV
ABSTRACT ......................................................................................................................................... XV
1. INTRODUÇÃO. .................................................................................................................... 1
1.1. POLÍMEROS. .............................................................................................................................. 1
1.2. TIPOS DE POLIMERIZAÇÃO DE REAÇÃO EM CADEIA.............................................................................. 6
1.2.1. Polimerização radicalar. ............................................................................................... 7 1.2.2. Polimerização iônica..................................................................................................... 8 1.2.3. Polimerização com catalisador de Ziegler-Natta. ........................................................ 9 1.3. POLÍMEROS CONDUTORES. ......................................................................................................... 11 1.4. ELETROPOLIMERIZAÇÃO. ............................................................................................................ 13 1.5. MONÔMEROS UTILIZADOS. ......................................................................................................... 14
- OBJETIVOS. ....................................................................................................................... 15
- PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL. .............................................................................. 15
3.1. SOLUÇÕES UTILIZADAS: .............................................................................................................. 15 3.2. POLIMERIZAÇÃO QUÍMICA DO ÁCIDO 2-HIDROXIBENZÓICO. ............................................................... 16 3.3. POLIMERIZAÇÃO QUÍMICA DO ÁCIDO 2-HIDROXIFENILACÉTICO ........................................................... 17 3.4. MATERIAIS PARA OS ESTUDOS ELETROQUIMICOS ............................................................................. 18 3.4.1. Eletrodos utilizados .................................................................................................... 18 3.4.1.1. Preparação do eletrodo de trabalho de disco de grafite ........................................... 18 3.4.1.2. Preparação do eletrodo de referência. ....................................................................... 19 3.4.1.3. Eletrodos auxiliares utilizados .................................................................................... 20 3.5. ENSAIOS DE ELETROPOLIMERIZAÇÃO. ............................................................................................ 20 3.5.1. Eletropolimerização do ácido 2-hidroxibenzóico ou ácido 2-hidroxifenilacético........ 21 3.6. PROCEDIMENTOS PARA CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS. ................................................................ 22 3.6.1. Procedimento Para análise espectroscópica na região do infravermelho. ................ 22 3.6.2. Procedimento Para análise espectroscópica na região do Uv e do visível. ................ 22
viii
3.6.3. Procedimento para análise de difração de raios-X. .................................................... 22 3.6.4. Procedimento para análises térmicas. ....................................................................... 23
- RESULTADOS E DISCUSSÕES. ...................................................................................... 23 4.1. CARACTERIZAÇÃO DO ÁCIDO 2- HIDROXIFENILACÉTICO. .................................................................... 23 4.1.1. Eletrodeposição do ácido 2-hidroxifenilacético .......................................................... 23 4.1.2. Estudo de troca iônica do poli(ácido 2-hidroxifenilacético). ....................................... 25 4.1.3. Análise espectroscópica de infravermelho do poli (ácido 2-hidroxifenilacético) formado eletroquimicamente. ................................................................................................................ 28 4.1.4. Estudo da reação química de polimerização do ácido 2-hidroxifenilacético. ............. 30 4.1.4.1. Análise espectroscópica na região do infravermelho com transformada de Fourier do poli ácido 2- hidroxifenilacético produzido quimicamente. .................................................................... 30 4.1.4.2. Proposta de mecanismo de polimerização química para o ácido 2–hidroxifenilacético. 31 4.1.4.3. Análises por difração de raios x. ................................................................................. 34 4.1.4.4. Análise espectroscópica na região do Uv-visivel do ácido 2-hidroxifenilacético e do polímero sintetizado quimicamente. ...................................................................................................... 36 4.1.4.5. Análise termogravimétrica do ácido 2-hidroxifenilacético e o produto de sua polimerização química. ........................................................................................................................... 37 4.2. CARACTERIZAÇÃO DO ÁCIDO 2- HIDROXIBENZÓICO. ......................................................................... 39 4.2.1. Eletro deposição do ácido 2- hidroxibenzóico. ........................................................... 39 4.2.1.1. Estudo de troca iônica do poli(ácido 2-hidroxibenzóico) produzido eletroquimicamente. ............................................................................................................................... 41 4.2.2. Análise espectroscópica de infravermelho do poli (ácido 2-hidroxibenzóico) formado eletroquimicamente. ............................................................................................................................... 43 4.2.3. Estudo da reação química de polimerização do ácido 2-hidroxibenzóico. ................. 45 4.2.3.1. Análise na região do infravermelho do ácido 2 – hidroxibenzóico e o produto de sua polimerização química. ........................................................................................................................... 46 4.2.3.2. Proposta de mecanismo de polimerização do ácido 2 - hidroxibenzóico ................... 47 4.2.3.3. Análises por difração de raios X. ................................................................................ 50 4.2.3.4. Análise espectroscópica na região do Uv-visivel do ácido 2-hidroxibenzóico e do polímero sintetizado quimicamente. ...................................................................................................... 51 4.2.3.5. Análise termogravimétrica do ácido 2-hidroxibenzóico e o polímero derivado de sua reação química. 52 4.2.3.6. Avaliação do perfil eletroquímico dos polímeros derivados do ácido 2 hidroxibenzóico. 54
x
Índice de figuras
FIGURA 1 – EXEMPLOS DE POLÍMEROS ORGÂNICOS E SUAS APLICAÇÕES ( ELABORADA PELO AUTOR). .................. 2
FIGURA 2 – EXEMPLOS DE POLÍMEROS INORGÂNICOS E SUAS APLICAÇÕES ( ELABORADA PELO AUTOR). ............... 2
FIGURA 3 – ESQUEMA REPRESENTATIVO DA REAÇÃO DE FORMAÇÃO DO NYLON ( ELABORADA PELO AUTOR). ...... 3
FIGURA 4 – TIPOS DE MOLÉCULAS POLIMÉRICAS: A) LINEAR; B) RAMIFICADO; C) COM RAMIFICAÇÕES EM
ESTRELA; D) ESCALAR; E) GRAFTIZADO OU ENXERTADO; F) SEMI ESCALAR; G) COM LIGAÇÕES CRUZADAS
OU RETICULADO (MANO, 1999). ................................................................................................................. 4
FIGURA 5 – REPRESENTAÇÃO DE FORMAÇÃO DE COPOLÍMEROS E HOMOPOLÍMEROS ( ELABORADA PELO AUTOR). 5
FIGURA 6 – REPRESENTAÇÃO DA CLASSIFICAÇÃO DE DISPOSIÇÃO DE COPOLÍMEROS ( ELABORADA PELO AUTOR). 6
FIGURA 7 – REPRESENTAÇÃO DA POLIMERIZAÇÃO DO ETILENO ( ELABORADA PELO AUTOR). ............................... 6
FIGURA 8 – MECANISMO DE UMA POLIMERIZAÇÃO CATIÔNICA ........................................................................... 8
FIGURA 9 – PRIMEIRA ETAPA DO MECANISMO DE POLIMERIZAÇÃO ANIÔNICA DO ESTIRENO ............................... 8
FIGURA 10 – SEGUNDA ETAPA DO MECANISMO DE POLIMERIZAÇÃO ANIÔNICA DO ESTIRENO ............................. 9
FIGURA 11 – REPRESENTAÇÃO DO COMPLEXO FORMADO PELA SOBREPOSIÇÃO DOS ELÉTRONS Π DO PROPILENO
NO ORBITAL LIVRE DO TITÂNIO (ZIEGLER-NATTA VINYL POLYMERIZATION, 2005). ................................. 9
FIGURA 12 – MECANISMO DE REARRANJO ESTRUTURAL DO COMPLEXO ORGANOMETÁLICO (ZIEGLER-NATTA
VINYL POLYMERIZATION, 2005). ............................................................................................................. 10
FIGURA 13 – REPRESENTAÇÃO DA ETAPA DE PROPAGAÇÃO DA POLIMERIZAÇÃO DO PROPILENO (ZIEGLER-
NATTA VINYL POLYMERIZATION, 2005). ................................................................................................. 10
FIGURA 14 – ESTRUTURA DOS PRINCIPAIS POLÍMEROS INTRINSECAMENTE CONDUTORES (FAEZ R. ET AL. , 2000).
FIGURA 15 – ESTRUTURA DOS MONÔMEROS, (I) ÁCIDO 2-HIDROXIFENILACÉTICO E (II) ÁCIDO 2 –
HIDROXIBENZÓICO.................................................................................................................................... 14
FIGURA 16 – ELETRODOS DE TRABALHO UTILIZADOS: (A) ELETRODO DE DISCO DE GRAFITE, (B) ELETRODO DE
BARRA DE GRAFITE. .................................................................................................................................. 19
FIGURA 17 – ELETRODO DE REFERÊNCIA AG/AGCL UTILIZADOS ...................................................................... 20
FIGURA 18 – ELETRODO AUXILIARES UTILIZADOS (DA ESQUERDA PARA A DIREITA): ELETRODO DE PLACA DE
PLATINA E TELA DE AÇO INOXIDÁVEL. ...................................................................................................... 20
FIGURA 19 – CÉLULAS ELETROQUÍMICAS UTILIZADAS: (A) CÉLULA ELETROQUÍMICA DE TRÊS COMPARTIMENTOS
E (B) CÉLULA ELETROQUÍMICA UTILIZADA PARA PRODUÇÃO DE MAIORES QUANTIDADES DO POLÍMERO
ELETROGERADO. ....................................................................................................................................... 21
FIGURA 20 – 100 VOLTAMOGRAMAS CÍCLICOS DE ELETRODO DE GRAFITE CONTENDO ÁCIDO 2-
HIDROXIFENILACÉTICO 2,50 X 10 -3^ MOL.L-1^ EM SOLUÇÃO DE ÁCIDO PERCLÓRICO 0,5 MOL L-1, PH 0,30; 50
MV.S-1. ..................................................................................................................................................... 24
xi
FIGURA 21 – VOLTAMETRIA CÍCLICA DE ELETRODO DE GRAFITE, EM SOLUÇÃO DE ÁCIDO PERCLÓRICO PH 0,30 ,
(-) ANTES E (--) DEPOIS DA MODIFICAÇÃO COM POLI(ÁCIDO 2-HIDROXIFENILACÉTICO). ........................... 25
FIGURA 22 – VOLTAMETRIA CÍCLICA DE ELETRODO DE GRAFITE, EM SOLUÇÃO DE FERRICIANETO DE
POTÁSSIO/FERROCIANETO DE POTÁSSIO COM CLORETO DE POTÁSSIO PH 7,0 , (-) ANTES E (--) DEPOIS DA
MODIFICAÇÃO COM POLI(ÁCIDO 2-HIDROXIFENILACÉTICO). ..................................................................... 26
FIGURA 23 – VOLTAMETRIA CÍCLICA DE ELETRODO DE GRAFITE, EM SOLUÇÃO DE CLORETO DE
HEXAAMINRUTÊNIO (II) COM CLORETO DE POTÁSSIO PH 7,0 , A 100 MV S-1, (-) ANTES E (--) DEPOIS DA
MODIFICAÇÃO COM POLI(ÁCIDO 2-HIDROXIFENILACÉTICO). ..................................................................... 27
FIGURA 24 – ESPECTROS NA REGIÃO DO INFRAVERMELHO OBTIDOS EM PASTILHA DE KBR PARA O (A) ÁCIDO 2
HIDROXIFENILACÉTICO E (B) O PRODUTO DA ELETROOXIDAÇÃO DO ÁCIDO 2 HIDROXIFENILACÉTICO....... 28
FIGURA 25 – ESPECTROS NA REGIÃO DO INFRAVERMELHO OBTIDOS EM PASTILHA DE KBR PARA O (A) ÁCIDO 2
HIDROXIFENILACÉTICO E (B) O PRODUTO DA POLIMERIZAÇÃO POR VIA QUÍMICA. .................................... 31
FIGURA 26 – ETAPA 1 DO MECANISMO DE POLIMERIZAÇÃO DO ÁCIDO 2 – HIDROXIFENILACÉTICO. .................... 32
FIGURA 27 – ETAPA 2 DO MECANISMO DE POLIMERIZAÇÃO DO ÁCIDO 2 – HIDROXIFENILACÉTICO.................... 32
FIGURA 28 – ETAPA 3 DO MECANISMO DE POLIMERIZAÇÃO DO ÁCIDO 2 – HIDROXIFENILACÉTICO.................... 33
FIGURA 29 – ETAPA 4 DO MECANISMO DE POLIMERIZAÇÃO DO ÁCIDO 2 – HIDROXIFENILACÉTICO. ................... 33
FIGURA 30 – ETAPA 5 DO MECANISMO DE POLIMERIZAÇÃO DO ÁCIDO 2 – HIDROXIFENILACÉTICO. ................... 34
FIGURA 31 – DIFRATOGRAMAS DO (A) MONÔMERO (ÁCIDO 2- HIDROXIFENILACÉTICO) E DO (B) POLÍMERO
OBTIDO PELA REAÇÃO QUÍMICA. ............................................................................................................... 35
FIGURA 32 – ESPECTROS NO ULTRAVIOLETA AO VISÍVEL DO ÁCIDO 2-HIDROXIFENILACÉTICO E DE SEU
POLÍMERO DERIVADO DISSOLVIDOS EM ETILENOGLICOL. ......................................................................... 36
FIGURA 33 – CURVAS TERMOGRAVIMÉTRICAS COMPARATIVAS DO MONÔMERO (ÁCIDO 2-
HIDROXIFENILACÉTICO) E DO POLÍMERO RESULTANTE DA REAÇÃO QUÍMICA DE POLIMERIZAÇÃO............ 37
FIGURA 34 – CURVAS DA ANÁLISE DIFERENCIAL TÉRMICA COMPARATIVA DO MONÔMERO (ÁCIDO 2-
HIDROXIFENILACÉTICO) E DO POLÍMERO RESULTANTE DA REAÇÃO QUÍMICA DE POLIMERIZAÇÃO............ 38
FIGURA 35 – 100 VOLTAMOGRAMAS CÍCLICOS DE ELETRODO DE GRAFITE CONTENDO ÁCIDO 2-
HIDROXIBENZÓICO 2,50 X10-3 MOL.L-1 EM SOLUÇÃO DE ÁCIDO PERCLÓRICO 0,5 MOL L-1, PH 0,30; 50
MV.S-1.^ ...................................................................................................................................................... 39
FIGURA 36 – VOLTAMETRIA CÍCLICA DE ELETRODO DE GRAFITE, EM SOLUÇÃO DE ÁCIDO PERCLÓRICO, (-) ANTES
E (--) DEPOIS DA MODIFICAÇÃO COM POLI(ÁCIDO 2-HIDROXIBENZÓICO). ................................................. 40
FIGURA 37 – VOLTAMETRIA CÍCLICA DE UM ELETRODO DE GRAFITE, EM SOLUÇÃO DE FERRICIANETO DE
POTÁSSIO/FERROCIANETO DE POTÁSSIO, (-) ANTES E (--) DEPOIS DA MODIFICAÇÃO COM POLI (ÁCIDO 2-
HIDROXIBENZÓICO). ................................................................................................................................. 41
FIGURA 38 – VOLTAMETRIA CÍCLICA DE ELETRODO DE GRAFITE, EM SOLUÇÃO DE CLORETO DE
HEXAAMINRUTÊNIO (II) A 100 MV S-1, (-) ANTES E (--) DEPOIS DA MODIFICAÇÃO COM POLI(ÁCIDO 2-
HIDROXIBENZÓICO). ................................................................................................................................. 42
FIGURA 39 – ESPECTROS NA REGIÃO DO INFRAVERMELHO OBTIDOS EM PASTILHA DE KBR PARA O (A) ÁCIDO 2-
HIDROXIBENZÓICO E (B) O PRODUTO DA ELETROOXIDAÇÃO DO ÁCIDO 2-HIDROXIBENZÓICO. .................. 44
xiii
Índice de tabelas
TABELA 1 – CLASSIFICAÇÃO DE POLÍMEROS. ...................................................................................................... 6
TABELA 2 – MATERIAIS E EQUIPAMENTOS UTILIZADOS PARA CONSTRUÇÃO E PREPARAÇÃO DOS ELETRODOS DE
GRAFITE .................................................................................................................................................... 18
TABELA 3 – MATERIAIS UTILIZADOS NA CONSTRUÇÃO DO ELETRODO DE REFERÊNCIA. .................................... 19
TABELA 4 – PICOS E BANDAS ENCONTRADOS NO ESPECTRO NA REGIÃO DO INFRAVERMELHO, PARA O ÀCIDO 2 –
HIDROXIFENILACÉTICO E O POLÍMERO ELETROGERADO. ........................................................................... 29
TABELA 5 – PICOS E BANDAS ENCONTRADOS NO ESPECTRO NA REGIÃO DO INFRAVERMELHO, PARA O ÀCIDO 2 –
HIDROXIFENILACÉTICO E O POLÍMERO SINTETIZADO VIA OXIDAÇÃO QUÍMICA.......................................... 31
TABELA 6 – PICOS E BANDAS ENCONTRADOS NO ESPECTRO NA REGIÃO DO INFRAVERMELHO, PARA O ÀCIDO 2 –
HIDROXIBENZÓICO E O POLÍMERO ELETROGERADO................................................................................... 45
TABELA 7 – PICOS E BANDAS ENCONTRADOS NO ESPECTRO NA REGIÃO DO INFRAVERMELHO, PARA O ÀCIDO 2 –
HIDROXIBENZÓICO E O POLÍMERO SINTETIZADO VIA OXIDAÇÃO QUÍMICA. ............................................... 47
xiv
Resumo
Polímeros condutores apresentam dupla ligação conjugada em sua estrutura, tendo
uma grande variedade de aplicações como, biossensores, sensores, dispositivos
eletrocrômicos e baterias. Neste trabalho foram sintetizados polímeros derivados do ácido
2-hidroxibenzóico (2-HBA) e do ácido 2-hidroxifenilacético (2-HFA) por via química e
eletroquímica. Através da polimerização química foi obtida uma quantidade significativa
do material, se comparado à via eletroquímica, que produz filmes sobre a superfície de um
eletrodo e esse filme é de difícil remoção. Este material foi caracterizado via análises
espectroscópicas na região do infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR) e na
região do ultravioleta ao visível (UV-Vis), difração de raios X (DRX), por análises térmicas
análise termogravimétrica (TGA) e análise diferencial térmica (DTA) e análises
eletroquímicas, esses resultados indicaram a estrutura dos polímeros formados, os quais
apontam o aparecimento de grupos característicos de grupamentos éter e carboxílico na
cadeia polimérica. Com base no procedimento experimental e nos resultados de
caracterização dos polímeros formados foi proposto um mecanismo para a polimerização
por via química.
Palavras Chave : polimerização química; eletropolimerização; acido 2-hidroxibenzóico;
persulfato de amônio.
1. Introdução.
Eletrodos quimicamente modificados estão sendo amplamente utilizados na
construção de biossensores (D'orazio, 2011), sensores biomiméticos (Shahinpoor, 2003) e
células a bicombustível (Davis e Higson, 2007). Este termo, eletrodos quimicamente
modificados, foi introduzido por Murray e colaboradores em 1975, indicando modificação
na superfície do eletrodo a qual é utilizada para estabelecer e controlar a natureza físico-
química da interface eletrodo solução, como forma de alterar sua reatividade e seletividade
(Pereira et al. , 2002). A modificação pode ser feita por meio de técnicas como:
Ligação covalente , onde o modificador é ligado covalentemente ao substrato;
Adsorção , onde o eletrodo é exposto a uma solução contendo o agente
modificador;
Imobilização por oclusão , imobilizando o agente modificador através da
oclusão em gel;
Materiais compósitos , que são formados pela combinação de duas ou mais
fases de diferentes naturezas;
Filmes poliméricos , os quais são eletrogerados na superfície do eletrodo, e
apresentando diferentes características (Alegret, 1996; Garcia et al. , 1998;
Skotheim et al. , 1998; Albareda-Sirvent et al. , 2000; Downard, 2000). Podem
ser produzidos quimicamente e incorporados por alguma das técnicas acima
citadas.
1.1.Polímeros.
Polímeros são materiais que apresentam em sua estrutura molecular unidades
relativamente simples que se repetem, ligadas entre si por ligações covalentes formando
longas cadeias e, portanto, resultando em compostos de elevada massa molecular. A palavra
polímero ("poly"+"mer", muitas partes), vem do Grego e foi criada por Berzelius, em 1830
(Berzelius, 1830),para designar compostos de massas moleculares variáveis (Mano, 1999).
Existem polímeros orgânicos os mais habituais derivados do petróleo (exemplo: poli
estireno, cloreto de polivinila, baquelite e o politereftalato de etileno) e inorgânicos
(exemplo: polifosfatos, polisilanos, sílica e silicatos, alumina e aluminossilicatos; argilas e
zeólitas). A Figura 1 mostra algumas utilizações de polímeros orgânicos.
Figura 1 – Exemplos de polímeros orgânicos e suas aplicações ( Elaborada pelo
autor).
A Figura 2 mostra polímeros inorgânicos. O polifosfato é usado na descalcificação de
águas e a argila usada principalmente por sua modelagem.
Figura 2 – Exemplos de polímeros inorgânicos e suas aplicações ( Elaborada pelo
autor).
Entre os polímeros orgânicos incluem-se materiais como filmes que embalam
alimentos, fibras têxteis e borrachas, etc (Akcelrud, 2007).
Figura 4 – Tipos de moléculas poliméricas: a) linear; b) ramificado; c) com
ramificações em estrela; d) escalar; e) graftizado ou enxertado; f) semi escalar; g) com
ligações cruzadas ou reticulado (Mano, 1999).
A reação química que conduz à formação de polímeros é a polimerização. Carothers
(Carothers, 1931) acrescentava que a polimerização é uma reação funcional, capaz de
continuar indefinidamente. Ziegler, já em 1928, havia observado que, na polimerização de
estireno e de α-metilestireno iniciadas por sódio metálico, o grupo terminal ativo exibia um
tempo de vida indefinido. Realmente, há casos em que a reação prossegue indefinidamente,
desde que sejam mantidas certas condições, que preservem o centro ativo terminal,
evitando sua extinção. A espécie química em crescimento vai incorporando novas
moléculas de monômero ao seu centro ativo terminal, à medida que mais monômero é
adicionado ao sistema.Tais espécies ativas foram denominadas polímeros vivos por Szwarc
em 1956 (Mark, 1969), ao estudar polimerizações aniônicas de olefinas (Mano, 1999).
Quando o polímero tem apenas um tipo de mero, usa-se a expressão homopolímero.
Quando há mais de um tipo de mero, é designado copolímero e os monômeros que lhe dão
origem comonômeros. Por exemplo, elastômero SBR (styrene butadiene rubber) é um
copolímero de butadieno e estireno. O termo copolímero é geral; quando há três ou mais
monômeros na reação,pode-se particularizar este número,usando a expressão terpolímero,
tetrapolímero, etc.(Mano, 1999). A Figura 5 é um esquema utilizado para demonstrar a
diferença entre homopolímeros e copolímero.
Figura 5 – Representação de formação de copolímeros e homopolímeros ( Elaborada
pelo autor).
Os copolímeros cujas unidades químicas não seguem qualquer seqüência, dispondo-
se ao acaso, são chamados copolímeros aleatórios ou randômicos. No outro extremo,
quando há perfeita regularidade de seqüenciação, dispondo-se as unidades químicas
diferentes de modo alternado, são chamados de copolímeros alternados. Quando, ao invés
de uma unidade química de cada tipo, alternam-se seqüências de unidades químicas iguais,
o produto é denominado copolímero em bloco. No caso particular de esses blocos existirem
como ramificações poliméricas, partindo do esqueleto principal da macromolécula, o
copolímero é dito grafitizado ou enxertado. A Figura 6 mostra uma representação para
disposição de copolímeros.
