Autor: Guilherme Soares
Ao longo do último século, nossa sociedade tornou-se altamente dependente de polímeros. Xícaras de café, garrafas de refrigerante, tecidos sintéticos, CDs e DVDs, sacos de lixo e peças de automóveis: todos fabricados a partir de polímeros.
Mas afinal… O que são polímeros?
Conceitos
Polímeros são compostos de elevada massa molecular (macromoléculas) formados pela repetição de unidades estruturais simples chamadas de monômeros. os quais são interligados por ligações covalentes. A reação que dá origem ao polímero é chamada polimerização:
Os polímeros são desenhados de forma mais eficiente colocando colchetes em torno da unidade repetitiva, onde o subscrito “n” indica que o polímero é construído a partir de um grande número de unidades repetitivas.
Reações de Polimerização
1. Polimerização por Adição:
Reações de adição envolvendo ligações π podem ocorrer por meio de uma variedade de
mecanismos. De maneira similar, monômeros podem se unir para formar polímeros por meio de adição catiônica, adição aniônica ou adição de radicais livres. Polímeros formados por qualquer um desses processos são chamados de polímeros de adição.
Adição por radicais livres:
Primeiro, um radical “iniciador” é formado (neste caso, a partir de um peróxido qualquer).
Este reage com o monômero, gerando um radical de carbono.
O processo de adição é repetido, agora entre o radical de carbono e o monômero, construindo a cadeia polimérica.
Em etapas de terminação, as reações de acoplamento destróem os radicais.
Adição por cátions:
A sequência das reações é bem similar à polimerização por radicais.
Aqui, a ligação π do monômero é protonada, gerando um intermediário carbocátion. Esse intermediário é então atacado pela ligação π de outro monômero, que age como nucleófilo. Este processo se repete construíndo a cadeia polímerica.
O processo de polimerização é interrompido quando uma base desprotona o carbocátion que promove a polimerização, ou quando o carbocátion é atacado por outro nucleófilo.
Adição por ânions:
Na iniciação da polimerização por ânions, um nucleófilo de carbono (neste caso, o n-butil-lítio) inicia o processo atacando a ligação π, gerando um carbanion intermediário.
Este carbânion age como nucleófilo e ataca outros monômeros, construindo a cadeia polimérica.
O processo de polimerização é interrompido quando o polímero em crescimento é tratado com um ácido fraco (como H2O) ou com um eletrófilo (como CO2).
2. Polimerização por Condensação:
Reações de condensação são aquelas nas quais ocorre a união dos monômeros com a perda de moléculas pequenas, como H2O, CO2 ou N2. Um exemplo é a esterificação de Fischer, entre um ácido carboxílico e um álcool:
Considere agora as reações de condensação que podem ocorrer quando um diácido reage com um diol. Cada composto é capaz de reagir duas vezes, possibilitando a formação de um polímero. Como exemplo, considere a formação do PET:
Como dito anteriormente, a pequena molécula que é perdida não precisa ser H2O:
Classificação de Polímeros
1. Quanto à ocorrência:
Polímeros naturais: Encontrados em fontes animais e vegetais. Os principais exemplos são os carboidratos, como a celulose: polímero cujo monômero é a D-glicose:
Polímeros sintéticos: São fabricados pelo homem a partir de matérias-primas como o petróleo e outras, como é o caso de polietileno, teflon, náilon, PVC, PVA e PET, entre muitos outros
Pollmeros artificiais: São polímeros naturais orgânicos modificados pelo homem por intermédio de reações químicas, como o nitrocelulose, raiom, etc:
2. Quanto à estrutura:
Polímeros ramificados: São aqueles que contêm um grande número de ramificações conectadas à cadeia principal do polímero:
Polímeros lineares: Por meio de catalisadores organometálicos, tornou-se possível o controle maior de ramificações e da estereoquímica dos polímeros, podendo garantir a linearização dos mesmos:
Estes podem, ainda, ser classificados em isotáticos, sindiotáticos e atáticos, dependendo da configuração dos centros quirais do polímero.
Polímeros de Ligação Cruzada: Polímeros nos quais as cadeias interagem entre si de forma lateral. Um exemplo é a borracha vulcanizada, que possui pontes dissulfeto entre as cadeias:
As pontes dissulfeto não são a única forma de as cadeias se interligarem. Por exemplo, as cadeias também podem ser interligadas por ramificações, a depender de suas naturezas:
Exemplos de Polímeros
Polietileno
Ê usado na fabricação de embalagens e recipientes diversos, cabos, tubos, brinquedos, utensílios domésticos e películas plásticas.
Polipropileno
Ê empregado ainda na fabricação do TNT (tecido não tecido), um material à base de polipropileno e viscose (uma fibra artificial de celulose).
Poliestireno
Se for expandido com gases a quente origina o isopor, o qual é utilizado como isolante térmico, elétrico e acústico
Policloreto de Vinila (PVC)
PVC flexível é usado na fabricação de cortinas, toalhas, bolsas e roupas de couro artificial; PVC rígido é usado na fabricação de encanamentos para água e esgoto e estruturas para construção civil (portas, forros etc.). Já foi utilizado na fabricação de discos de áudio.
Polimetacrilato de Metila (Acrílico)
Apresenta transparência cristalina semelhante ao vidro, sendo resistente à atmosfera, à umidade, ao choque mecc’.lnico e ao risco. Ê usado em decoração e na fabricação de utensílios domésticos, brinquedos e janelas.
Baquelite (resina Fenol-Formaldeído)
Possui boa resistência ao choque mecanico e ao ataque de substancias químicas. É isolante elétrico e térmico, sendo usado na fabricação de cabos de panelas, tomadas, interruptores elétricos e laminados (fórmica) .
Tereftalato de Polietileno (PET)
É um polímero com grande resistência térmica, mecanica e química. É usado em fibras têxteis, linhas para pesca, garrafas plásticas e válvulas cardíacas. Misturado ao algodão dá origem ao tecido chamado tergal.