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Tecnologia dos

Materiais

POLÍMEROS

Ipojuca julho/

Tecnologia dos

Materiais

Aluna : Graziele Ferreira Curso : Automação Industrial Módulo : 3º - Manhã

Ipojuca Julho/

Introdução

Esta pesquisa tem por fundamento, expor com clareza a definição de Polímeros, que são substâncias químicas formadas por muitas partes. Quanto à seus tipos e aplicações dentre outras características.

POLÍMEROS

Definição

Polímeros são, substâncias químicas formadas por muitas partes. A estrutura molecular de um polímero consiste na repetição de pequenas unidades, ligadas por covalência originando uma molécula bastante longa, de alta massa molar, ou seja, uma macromolécula. Estas pequenas unidades são chamadas de monômeros (do grego, uma parte). A reação que promove a união dos monômeros para formar um polímero é chamada de polimerização.

Os polímeros sempre fizeram parte do cotidiano humano. Desde os tempos mais remotos o homem tem usado polímeros naturais como amido, celulose e seda, entre outros. Além disso, cerca de 18% do nosso organismo é constituído por proteínas, que são polímeros naturais. A partir da primeira metade do século XX, quando o Químico alemão Hermann Staudinger (1881-1963, pioneiro no estudo da química dos polímeros, galardoado com o Prêmio Nobel da Química em 1953) descobriu o processo de polimerização, a síntese de polímeros deixou de ser apenas um fenômeno natural. Desde então, o estudo dos polímeros naturais e principalmente dos sintéticos desenvolveu-se rapidamente. Atualmente, é difícil imaginar a vida humana sem a utilização de polímeros. Assim, a indústria de polímeros constitui um dos pilares do estilo de vida contemporâneo. É enorme a quantidade de bens que nos cercam, produzidos a partir de materiais poliméricos, uma vez que eles são utilizados em quase todas as áreas das atividades humanas, principalmente nas indústrias de automóvel, de embalagens, de revestimentos e de vestuário, e incorporam-se de forma permanente ao cotidiano das nossas vidas. Isto deve-se também ao fato dos polímeros sintéticos terem vindo a conquistar muitos mercados através da substituição de outros materiais, como papel, madeira e metais.

Os polímeros podem dividir-se em :

• Termoplásticos: São os chamados plásticos, constituindo a maior parte dos polímeros comerciais. A principal característica desses polímeros é poder ser fundido diversas vezes. Dependendo do tipo do plástico, também podem dissolver-se em vários solventes. Logo, a sua reciclagem é possível, uma característica bastante desejável nos dias de hoje. As propriedades mecânicas variam conforme o plástico: sob temperatura ambiente, podem ser maleáveis, rígidos ou mesmo frágeis.
• Termorrígidos: São rígidos e frágeis, sendo muito estáveis a variações de temperatura. O aquecimento do polímero acabado a altas temperaturas promove a decomposição do material antes de sua fusão. Logo, a sua reciclagem é complicada.
• Elastómeros (Borrachas) : Classe intermediária entre os termoplásticos e os termorrígidos: apresentam alta elasticidade. Analogamente ao verificado para os termorrígidos o processo de reciclagem é complicado devido à incapacidade de fusão. em temperaturas acima de 310ºC o cobre começa a se oxidar e próximo de 400ºC, oxida-se rapidamente,com certas precauções e devidamente calibrado, pode ser utilizado até - 2620C.

Exemplos da presença dos materiais poliméricos importantes no nosso quotidiano assim como as suas principais aplicações podem ser observados na tabela 1.

Quanto ao comportamento à temperatura:

• Termoplásticos: podem ser amolecidos e remoldados repetidamente. Industrialmente, podem ser reaproveitados para produção de novos artigos. Exemplos: poliestireno, polietileno, PVC, PVA, polimetacrilato de metila.
• (^) Termofixos ou Termorrígidos: não podem ser amolecidos pelo calor após terem sido produzidos, Normalmente sua produção e moldagem devem ser feitas numa única etapa. Exemplos: baquelite, fórmica, poliuretanas, etc.

Quanto ao tipo de monômero:

• Homopolímeros: somente uma espécie de monômero está presente na estrutura do polímero.
• Copolímeros: espécies diferentes de monômeros são empregadas.

Quanto à estrutura molecular:

• Polímeros lineares e ramificados; podem ser mais ou menos cristalinos e incluem alguns dos materiais também usados como fibras: o náilon, por exemplo. Incluem também, os vários polialcenos: polietileno, policloreto de vinila, poliestireno, etc. Ao serem aquecidos, estes polímeros amolecem e por esta razão são chamados de termoplásticos.
• Polímeros de rede tridimensional (ou resinas): são altamente reticulados para formar uma estrutura tridimensional rígida, mas irregular, como nas resinas fenolformaldeído. Uma amostra de tal material é essencialmente uma molécula gigante; por aquecimento não amolece, visto que o aquecimento exigiria a ruptura de ligações covalentes. Na realidade, o aquecimento pode causar formação de mais ligações reticulantes e tornar o material ainda mais duro. Por esta razão, estes polímeros chamados termofixos.

Quanto á morfologia no estado sólido:

• Amorfos: as moléculas são orientadas aleatoriamente e estão entrelaçadas (lembram um prato de spagheti cozido). Os polímeros amorfos são, geralmente transparentes.
• (^) Semicristalinos: as moléculas exibem um empacotamento regular, ordenado, em determinadas regiões. Como pode ser previsto, este comportamento é mais comum em polímeros lineares, devido a sua estrutura regular. Devido às fortes interações intermoleculares, os polímeros semicristalinos são mais duros e resistentes; como as regiões cristalinas espalham a luz, estes polímeros são mais opacos. O surgimento de regiões cristalinas pode, ainda, ser induzido por um “esticamento” das fibras, no sentido de alinhar as moléculas.

POLIETILENO

O polietileno (ou polieteno, de acordo com a denominação oficial da IUPAC) é quimicamente o polímero mais simples. É representado pela cadeia: (CH2-CH2)n. Devido à sua alta produção mundial, é também o mais barato, sendo um dos tipos de plástico mais

Um produto muito comum mas com certeza sua origem é muito pouco conhecida, é o Poliprop ileno expandido (isopor®). A expansão acontece quando as cápsulas de estireno são aquecidas e, estando herméticamente fechadas, aplica-se o vácuo. Elas vão se expandir e se amoldar ao recepiente onde estiverem, produzindo-se desta forma vários tipos de produtos, desde objetos de dimensões reduzidas até volumes de alguns metros cúbicos. É muito utilizado para fabricação de recepientes de armazenagem líquida, e objetos em geral, dada a sua grande transparência.

POLIURETANO

É um polímero que compreende uma cadeia de unidades orgânicas unidas por ligações uretânicas. É amplamente usado em espumas rígidas e flexíveis, em elastômeros duráveis e em adesivos de alto desempenho,em selantes, em fibras, vedações, gaxetas, preservativos, carpetes, peças de plástico rígido e tintas. Poliuretanos tem este nome porque são formados por unidades de uretano. Os produtos do poliuretano têm muitos usos. Mais de três quartos do consumo global de poliuretano são na forma de espumas, com os tipos flexível e rígido grosseiramente iguais quanto ao tamanho de mercado. Em ambos os casos, a espuma está geralmente escondida por trás de outros materiais: as espumas rígidas estão dentro das paredes metálicas ou plásticas da maioria dos refrigeradores e freezers, ou atrás de paredes de alvenaria, caso sejam usadas como isolação térmica na construção civil; as espumas flexíveis, dentro do estofamento dos móveis domésticos, por exemplo. O poliuretano é usado como adesivo, especialmente como uma cola para trabalhos em madeira. Sua principal vantagem sobre as colas mais tradicionais para madeira é a resistência à água. Também é difundido no segmento automotivo para a montagem de vidros frontais e traseiros do automóvel. O poliuretano também é usado na fabricação de pneus rígidos. Os patins do tipo roller blading e as rodas de skate só tornaram-se econômicas e resistentes graças à introdução de peças poliuretânicas fortes e resistentes à abrasão. Outros produtos foram desenvolvidos para pneumáticos, e variantes feitas de espuma microcelular são muito usadas nos pneus para cadeiras de roda, bicicletas, entre outros. Tais espumas também são muito encontradas nos volantes de automóveis, entre outras peças para veículos automotivos, inclusive pára-choques e pára-lamas.

Metalúrgica O poliuretano é utilizado em larga escala e em diversas aplicações, além de revestir cilindros ele também é utilizado no revestimento de tamboreadores, utilizado em anéis separadores para máquinas slitter, as molas dos moldes de estamparia também podem ser feitas com poliuretano, entre outras aplicações.

Siderúrgica Nesta indústria o poliuretano é altamente utilizado em cilindros da laminação a frio, onde estes recebem revestimentos para proteção do material a ser laminado. Estes cilindros normalmente tem a função de tracionar a linha.

Petróleo Este é o mercado onde os maiores volumes de poliuretano são utilizados competindo de igual para igual com o mercado de mineração, e neste mercado o poliuretano é utilizado em restritores de curvatura, enrijecedores de curvatura, proteções anti-abrasivas, entre outros

protetores. Em uma plataforma de petróleo podemos chegar a ter mais de 20 toneladas de poliuretano distribuídos nas peças descritas acima.

POLIÉSTER

Um poliéster é um plástico sintético que se obtém por policondensação de ácidos orgânicos e álcoois que no mínimo tenham, respetivamente, dois grupos carboxílicos e dois grupos hidroxilos na sua molécula. O poliéster politereftalato de etileno obtém-se a partir de ácido tereftálico e do etilenoglicol e utiliza-se para o fabrico de fibras sintéticas (diolen, trevira) e de películas (mylar). Também as resinas alquídicas são poliésteres.

são usados para fabricar fibras sintéticas resistentes e que não enrugam, folhas transparentes que não encolhem, pó de modelagem, pranchas onduladas, vernizes e coberturas protetoras. Também são usados em eletrotecnia e no fabrico de carroçarias, planadores e barcos. As placas de poliéster reforçado com fibra de vidro utilizam-se como placas translúcidas e como revestimentos. As fibras e filamentos de poliéster obtêm-se a partir do produto de policondensação do etilenoglicol e do ácido tereftálico, por fusão, fiação através de fieiras e, estiramento e corte. São elásticas e não enrugáveis, têm boa resistência aos agentes químicos, biológicos, climáticos e à luz. São utilizadas simples ou misturadas com outros tipos de fibras, na indústria do vestuário, assim como em artigos técnicos, como filtros, cordas, isolantes, fibras de reforço para pneus, entre outras aplicações.

Os poliésteres, como materiais termoplásticos que são mudam de forma após a aplicação de calor. Apesar de ser um material combustível a altas temperaturas,eles têm tendência a encolher para longe da chama e a auto-extinguir-se após a ignição. As fibras de poliéster possuem uma elevada tenacidade e módulo de Young, bem como baixa taxa de absorção de humidade e Encolhimento mínimo quando comparada com outras fibras industriais.

NYLON

É um nome genérico para a família das poliamida,sintetizada pelo químico chamado Wallace Hume Carothers em 1935.[1] Foi a primeira fibra têxtil sintética produzida. Dos fios desse polímero fabricam-se o velcro e os tecidos usados em meias femininas,roupas íntimas, maiôs, biquínis, bermudas, shorts e outras roupas esportivas .Várias são as histórias que explicam a etimologia dessa palavra. A mais famosa (ainda que não seja provada) conta que ele é assim chamado, pois a fábrica que inicialmente o produziu tinha sede tanto nos Estados Unidos (em New York) quanto na Inglaterra (em London). Os criadores dessa fibra, diante da necessidade de dar-lhe um nome, decidiram juntar as iniciais de New York, com as três primeiras letras de London, dando origem à palavra nylon. Outra possível explicação para o termo seria a de que durante a 2ª Guerra Mundial os EUA usaram o tecido nos pára-quedas.

O nylon consiste, também, no mais conhecido representante de uma categoria de materiais chamados poliamidas, que apresentam ótima resistência ao desgaste e ao tracionamento. Esta

É uma resina sintética,quimicamente estável e resistente ao calor, que foi o primeiro produto plástico. Trata-se do polioxibenzimetilenglicolanhidrido, ou seja, é a junção do fenol com o formaldeído (aldeído fórmico), formando um polímero chamado polifenol.

Foi inventada cerca de 1909 por Leo Baekeland,químico americano de origem belga, que empreendeu suas pesquisas entre 1907 a 1909 e criou, em 1910, a General Bakelite Company para a exploração industrial de suas descobertas. É formada pela combinação por polimerização de fenol (C6H5OH) e formaldeído ou aldeído fórmico (HCHO), produtos sintéticos, sob calor e pressão. Rádios, telefones e artigos elétricos como interruptores e casquilhos de lâmpadas eram formados por baquelite por causa das propriedades de resistência ao calor e isolamento. É resistente ao calor, infusível, forte, arde lentamente, podendo ser laminado e moldado na fase inicial da sua manufatura, de baixo custo e podendo ser incorporado em vernizes e lacas. A baquelite é pouco usada atualmente em produtos de consumo corrente. Antigos produtos deste material, especialmente artigos de cozinha e brinquedos, tornaram-se artigos de coleção muito apreciados.

Devido à dureza e durabilidade após arrefecimento, já que não pode voltar a ser moldado ou amolecido, foi considerado como material para fabrico de moeda (moedas de cêntimo de dólar) nos Estados Unidos da América durante a Segunda Guerra Mundial, já que o cobre era necessário para suportar o esforço de guerra. Serviu também para fabricação de armamentos, em grande escala. Atualmente já existem tecnologias desenvolvidas onde a baquelite pode ser pintada com diversas cores e ainda receber tratamentos de superfície melhorando o acabamento do produto. Discute-se a expansão de mercado devido a essas novas tecnologias e também a sua reciclagem, que até há pouco não era possível. Ainda é bastante usado em peças que necessitam de isolamento elétrico, isolamento térmico(suporte de lâmpadas, conectores tipo "Sindal (Bendal)", alça de panelas)

A baquelite é largamente utilizada no fabrico de telefones, equipamentos telefónicos, isoladores elétricos (como substituinte da porcelana) e numa grande variedade de objetos plásticos de uso corrente. É também usada para incorporar vernizes e lacas.

POLICLORETO DE VINILA

O cloreto de polivinila (também conhecido como policloreto de vinila ou policloreto de vinil; nome IUPAC policloroeteno) mais conhecido pelo acrónimo PVC (da sua designação em inglês Polyvinyl chloride) é um plástico não 100% originário do petróleo.

O PVC contém, em peso, 57% de cloro (derivado do cloreto de sódio - sal de cozinha) e 43% de eteno (derivado do petróleo). Como todo plástico, o vinil é feito a partir de repetidos processos de polimerização que convertem hidrocarbonetos, contidos em materiais como o petróleo, em um único composto chamado polímero. O vinil é formado basicamente por etileno e cloro.

Este dá ao vinil duas vantagens, a de não ser tão susceptivel às mudanças de preço no mercado de petróleo e de não ser um bom combustível como os derivados de petróleo. Por uma reação química, o etileno e o cloro combinam-se formando o dicloreto de etileno, que por sua vez é transformado em um gás chamado "VCM" (Vinyl chloride monomer, em português cloreto de vinila). O passo final é a polimerização, que converte o monómero num polímero de vinil, que é o PVC, ou simplesmente, vinil.

O processo de obtenção das resinas de PVC é o responsável por suas características únicas de processo. Enquanto que a maioria dos polímeros são obtidos por processos diversos de polimerização e fornecidos ao mercado consumidor na forma de grânulos regulares prontos para o processamento (geralmente aditivadas em alguma etapa de seu processo de produção), as resinas de PVC são comercializadas usualmente na forma de um pó branco e fino, ao qual deverão ser adicionados aditivos que tornam o PVC processável, além de conferir-lhe características especificas.

A maioria dos produtos de PVC (perfis de janelas, tubos de distribuição de água e de saneamento, revestimento de cabos entre outros) tem uma vida útil muito longa. Por outro lado, as embalagens de PVC têm curto tempo de utilização, por serem descartáveis. No entanto, a proporção dos plásticos nos aterros sanitários é baixa (em média, 6% do peso total), sendo que o PVC, que é reciclável, representa apenas, em média, 0,8% desse total.

O ciclo de vida útil dos produtos à base de PVC é:

De 15 a 100 anos em 64% dos produtos; De 2 a 15 anos em 24%; Até 2 anos em 12% dos produtos.

Após o uso dos produtos fabricados à base de PVC, os processos de reciclagem mecânica e a energética são duas maneiras eficientes de reaproveitá-lo. Leia mais a respeito do reaproveitamento e reciclagem do PVC na seção 'meio ambiente', no menu principal.

Onde ele é utilizado:

Calhas; eletrodutos; Esquadrias, portas e janelas; Recobrimentos de fios, cabos elétricos; Forros e divisórias; Galpões infláveis e estruturados; Mantas de impermeabilização; Persianas e venezianas; Pisos; Revestimento de piscinas; Redes de distribuição de água potável domiciliar e pública; Redes de saneamento básico domiciliar e público; Revestimento de paredes (siding e papel de parede).

Essas combinações foram feitas de modo a se obter uma alta potência termoelétrica, aliando- se ainda as melhores características como homogeneidade dos fios e resistência à corrosão, na faixa de utilização, assim cada tipo de termopar tem uma faixa de temperatura ideal de trabalho, que deve ser respeitada, para que se tenha a maior vida útil do mesmo.

Bibliografia

• www.institutodopvc.org