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Linear Ramificado

SindiotáticoIsotático Atático

Alternado Grafitizado

Reticulado Bloco

1.3 ASPECTOS ESTRUTURAIS

Os polímeros podem ter suas cadeias sem ramificações, admitindo conformação em zigue-zague (≈ polímeros lineares) ou podem apresentar ramificações, cujo grau e complexidade pode ir até o extremo da formação de retículos, resultando então o que se denomina polímero reticulado, ou polímero com ligações cruzadas, ou polímero tridimensional. (exemplo Polibutadieno)

Como conseqüência imediata, surgem diferentes propriedades no produto, especialmente em relação à fusibilidade e solubilidade, Figura 4. Os polímeros laterais, dificultam a aproximação das cadeias poliméricas, isso faz com que diminua as interações moleculares, o que acarretam às propriedades mecânicas, 'plastificando'

Conhecendo Materiais Poliméricos internamente o polímero e formação de retículos, devido as ligações cruzadas entre moléculas.

Levando-se em conta a mobilidade relativa das moléculas (movimento

Browniano), é fácil compreender porque os polímeros lineares ou ramificados são, em princípio, solúveis em solventes adequados e passíveis de sofrer escoamento sob a ação de calor e pressão, enquanto que os polímeros com estrutura molecular tridimensional são insolúveis e infusíveis.

Nos plásticos, a linearidade molecular caracteriza os chamados plásticos termoplásticos, que podem ser moldados e reprocessados sucessivamente, como por exemplo o polietileno, poliestireno, PVC, etc. Por outro lado, os plásticos termorrígidos que ao serem colocados sob temperatura próxima a temperatura de fusão não possuem uma natureza de serem moldados e quando ultrapassam essa temperatura (PF) estes polímeros se fundem, exemplo: Celulose, borrachas, Amido, Buna S , etc.

Solúvel e fusível

Insolúvel e infusível

Funcionalidade (F) Estrutura Propriedades Linear

Ramificado

Reticulado

F = 2 F = 2 ou >2

F > 2

Parcialmente Solúvel e Fusível

Figura 4: Relação entre a funcionalidade (F), a estrutura e as propriedades dos polímeros

1.4 NOMENCLATURA

Com o advento da ciência dos materiais, o interesse pelos polímeros teve um aumento considerável. Como conseqüência, muitos novos polímeros foram sintetizados e essa diversidade exigia o uso de uma nomenclatura sistemática para facilitar a

Conhecendo Materiais Poliméricos comunicação entre os interessados em polímeros. Nesta sessão, pretende-se apresentar as diferentes formas de se nomear um polímero enfatizando as suas potencialidades e/ou limitações.

Existem três tipos de nomenclatura para polímeros: a que se baseia na origem do polímero (ou seja, no nome do monômero), na estrutura do mero e em siglas.

Quanto a origem do polímero. Esta nomenclatura estabelece que o nome do polímero deve ser derivado do nome do monômero que o originou. No caso de homopolímeros, basta acrescentar o prefixo poli ao nome do monômero. Por exemplo: o polímero formado a partir do butadieno (monômero) é chamado de polibutadieno. Outro exemplo é o poliestireno, que é um polímero formado a partir do monômero estireno. No entanto, se o nome do monômero é uma expressão, como em “cloreto de vinila”, este deverá vir entre parênteses e o nome do polímero será poli(cloreto de vinila).

A nomenclatura dos copolímeros difere um pouco da dos homopolímeros. Os copolímeros são originários de dois ou mais monômeros que podem ter um encadeamento regular ou irregular. Quando a natureza desse encadeamento, ou seja, sua sequência, não é conhecida, o polímero é classificado como aleatório. A sigla co significa uma abreviação da palavra copolímero. Por sua vez, ela é utilizada nos nomes dos copolímeros enfatizando a idéia de ter sido originado de dois ou mais monômeros. O exemplo mais clássico é o do poli[estireno-co-(metacrilato de metila)] que foi produzido à partir dos monômeros estireno e metacrilato de metila. Nos casos em que a proporção dos monômeros usados for conhecida, o nome do monômero em maior quantidade deve ser escrito primeiro. Portanto, no exemplo anterior, se o monômero metacrilato de metila estiver em maior quantidade, o nome correto do polímero seria: poli[(metacrilato de metila)-co-estireno]. Pode-se também ser usada o prefixo copoli seguido dos nomes dos monômeros. O nome dos monômeros deverá estar entre parênteses e ser separado por barras. Então, poli[(metacrilato de metila)-co-estireno] pode também ser designado por copoli[(metacrilato de metila)/estireno].

Quando existe regularidade no sequencionamento do encadeamento, o polímero pode ser alternado, graftizado ou em bloco. Estes tipos de polímeros recebem nomes semelhantes aos dos aleatórios, substituindo a sigla co por alt, se o polímero for alternado, por g, se for graftizado e por b, se for em bloco.

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Quanto a estrutura do mero. Este sistema de nomenclatura leva em consideração o nome da estrutura química do mero e não o nome do(s) monômero(s) que deram origem ao polímero. A Figura 5 mostra a estrutura de um polímero cujo nome é polietileno, de acordo com esse sistema de nomenclatura. Se o critério utilizado para denominá-lo fosse o baseado na sua origem, seu nome seria polieteno.

mero: etileno mero polímero: polietileno Figura 5: Polietileno

Existe também a nomenclatura baseada em siglas, muito utilizado como linguagem técnica industrial pela sua economia de palavras. Essa nomenclatura utiliza as abreviações dos nomes mais comuns dos polímeros na língua inglesa. Esta nomenclatura tem aumentado devido a sua praticidade.

No caso da polietileno de baixa densidade, a nomenclatura pelo sistema de siglas seria LDPE que são iniciais da tradução em inglês: Low Density Poliethylene. Quando se trata de borrachas, as siglas devem ter referência a sua natureza elastomérica. Por exemplo: CR significa borracha do policloropreno (em inglês: Chloroprene rubber). Existe ainda uma nomenclatura não sistemática usada para as poliamidas. Ela é baseada na marca Nylon, que se tornou um nome comercial de grande popularidade. Escreve o termo náilon seguido de um número em referência ao número de átomos de carbono do aminoácido que deu origem a poliamida. Um exemplo clássico é o náilon 6 cujo nome sistemático seria policaprolactama. Para se nomear o poli(hexametilenoadipamida) por esse sistema, deve-se levar em consideração o fato dessa poliamida ser originária de um diácido e de uma diamina. Nesses casos, o número refere-se ao número de átomos de carbono da diamina seguida de um ponto e do número de átomos de carbono do diácido. Portanto o nome seria náilon 6.6.

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1.5 CLASSIFICAÇÃO

Para facilitar os estudo, os polímeros podem ser classificados de diferentes formas. Cada um do critério utilizado para essa classificação enfoca um determinado aspecto dos polímeros. As principais classificações são as que se baseiam:

• Na fusibilidade e/ou solubilidade do polímero;

• No número de monômeros;

• Na configuração dos átomos da cadeia polimérica;

De acordo com a origem do polímero, este pode ser natural ou sintético.

Apesar da quantidade de polímeros naturais exceder de longe a produção de polímeros sintéticos da industria moderna, os polímeros naturais perderam sua importância econômica com o advento da tecnologia dos polímeros. No entanto, os polímeros naturais estão retomando a sua importância econômica com a mudança de atitude da humanidade através da conscientização ecológica. Os polímeros naturais mais conhecidos e utilizados são: a borracha natural (cis-poliisopreno), a celulose e as proteínas. Entre os polímeros sintéticos temos o polietileno, o polipropileno, o PET, como alguns exemplos.

Um tipo de classificação muito utilizado pelas industrias é a que se baseia na solubilidade e/ou fusibilidade do polímero. Estas duas propriedades são muito importantes do ponto de vista tecnológico. Os polímeros que podem ser fundidos sob aquecimento e solidificado por resfriamento, sem que ocorra decomposição generalizada, são chamados termoplásticos. Neste grupo, estão inseridos também os polímeros solúveis em solventes adequados. Do ponto de vista estrutural, isso ocorre porque os polímeros deste grupo possuem cadeia linear, ramificada ou não. O outro grupo desse tipo de classificação é o dos termorrígidos, polímeros infusíveis e

Conhecendo Materiais Poliméricos insolúveis. Sob aquecimento, os polímeros termorrígidos acabam se decompondo sem fundir. Esses polímeros possuem cadeias com ligações cruzadas.

Do ponto de vista tecnológico, a classificação que se baseia no comportamento mecânico do polímero é muito importante, uma vez que elas determinam a utilidade do material. Eles podem ser divididos em três grupos: borrachas, plásticos e fibras. O pneu, a garrafa descartável de PET e os tecidos sintéticos, estão classificados, respectivamente, como borracha, plástico e fibras.

Quanto ao número de monômeros usados na produção do polímero, este pode ser homopolímero, se foram usados apenas um monômero, ou copolímero, se foram usados dois ou mais monômeros.

Quando se considera o método de preparação do polímero, eles podem ser classificados em polímeros de adição, quando ocorre uma reação de adição comum, ou polímeros de condensação, quando ocorre uma reação de polimerização com formação de subprodutos. Esses subprodutos constumam ser micromoléculas como H2O, HCl ou KCl. Existe uma outra classificação muito importante que leva em consideração os grupos funcionais presentes na macromolécula. É a classificação de acordo com a estrutura química da cadeia polimérica. Os polímeros podem então ser classificados em poli-hidrocarbonetos, poliuretanas, poliamidas, entre outras.

Quando o polímero é um dieno, existe a classificação que leva em conta a configuração dos átomos da cadeia polimérica, podendo os polímeros serem dividos em cis ou trans. De acordo com o encadeamento da cadeia polimérica, o polímero pode ser do tipo cabeça-cauda, quando os meros são incorporados na cadeia de maneira regular, ou do tipo cabeça-cabeça, cauda-cauda.

Os polímeros podem ser ainda isotáticos, atáticos ou sindiotáticos quando são classificados de acordo com a taticidade da cadeia polimérica.

Conhecendo Materiais Poliméricos

• Mano, E. B. Polímeros como materiais de engenharia. Edição 2. São Paulo– SP: Edgard Blucher Ltda. 1991. P. 193.

• Mano, E. B. Polímeros Como Materiais de Engenharia. São Paulo: Edgard Blucher, 1996.

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