Poliéster

Poliéster

Orgânica C – Profª Márcia Nascimento

Experimento 10: Síntese do Poliéster

Universidade Federal de Pernambuco. .Departamento de Engenharia Química.

Alunos: André Teodósio; Kássio Kramer; Laise Maia

Introdução Teórica

Uma molécula de polímero pode ser definida como um agregado de unidades repetitivas (meros), unidas por ligações covalentes.

A polimerização é um tipo particular de reação química, na qual se partindo de um ou mais tipos de moléculas (monômeros) ocorre a formação de uma molécula de alto peso molecular (polímero).

Para que a reação de polimerização ocorra é necessário que as moléculas dos monômeros tenham no mínimo dois grupos reativos (ou funcionais).

O processo de polimerização conduz a formação de cadeias poliméricas de diferentes tamanhos, e conseqüentemente de pesos moleculares diferentes.

A polidispersão é um fator que indica a distribuição de pesos moleculares dos polímeros. Por exemplo, se todas as cadeias poliméricas tiverem o mesmo peso molecular a polidispersão será igual a um. Todavia, a polidispersão da maioria dos polímeros comerciais é próxima de dois. As propriedades dos polímeros dependem de diversos fatores, como natureza química, estrutura e peso molecular, polidispersão, por exemplo.

O poliéster (C10H8O4)n é uma categoria de polímeros o qual contém o grupo funcional éster em sua cadeia principal. Os poliésteres existem na natureza, mesmo assim o seu nome é usado para se referir a produtos sintéticos, como o plástico. Desses sintéticos pode-se destacar o policarbonato e especialmente o politereftalato de etila (PET).

O poliéster caracteriza-se comercialmente como um tipo de plástico com diversas aplicações industriais, em especial na produção de tecidos para fabricação de roupas.

Parte Experimental

Pesou-se 2g de anidrido ftálico e 0,1 g de acetato de sódio em dois tubos de ensaio. Em um deles adicionou-se 0,8 mL de etileno glicol e no outro 0,8 mL de glicerol. Aqueceu-se levemente os tubos em um bico de Bunsen, até a solução ferver e continuou-se o aquecimento por mais 5 min. Esperou-se os tubos atingirem a temperatura ambiente. Retirou-se uma amostra de cada polímero e testou-se a sua solubilidade em água, etanol e clorofórmio.

Resultados e Discussões

A pesagem dos reagentes foi realizada de modo natural visto que nenhum dos reagentes era higroscópico ou instável. Entretanto, a adição de etileno glicol e de glicerol foi realizada sob capela, não por perigo de inalação de gases tóxicos, mas talvez para a eliminação de um odor característico.

O aquecimento foi realizado diretamente sobre a chama do bico de Bünsen, logo, tomou-se os devidos cuidados para que a vidraria não se estilhaçasse ou o produto fosse aquecido indevidamente, havendo comprometimento da reação. Sendo assim, manteve-se ambos tubos de ensaios levemente afastados da chama, e sob constante agitação, até completa dissolução.

Durante o aquecimento, notou-se mudança de coloração para ambos reagentes, havendo sempre uma mudança de coloração característica, em relação à cor inicial. O etileno-glicol, por exemplo, passou de marrom escuro para um tom mais claro, levemente acaramelado.

Após o aquecimento, a síntese já encontrava-se realizada, visto que a reação de polimerização visa, de um modo geral, a quebra das ligações sob aquecimento, para então haver o encadeamento dos monômeros. O polímero formado a partir do etileno glicol com o anidrido ftálico foi o poliéster linear, segundo o mecanismo proposto na Figura 1 (anexos). Bem como, o polímero formado a partir do glicerol com o mesmo anidrido, foi um poliéster ramificado, segundo o mecanismo proposto na Figura 2 (anexos). A diferença de estrutura entre as cadeia poliméricas se dá a partir da quantidade de grupos funcionais dos monômeros. Quando são utilizados monômeros difuncionais, obtêm-se uma estrutura polimérica linear. No caso de pelo menos um dos monômeros ter mais de dois grupos funcionais, obtêm-se uma estrutura polimérica com ligações cruzadas e, pois, uma estrutura ramificada

Notou-se que ao se deixar os polímeros resfriarem à temperatura ambiente, para serem realizados os testes de solubilidade, o poliéster linear diminuía sua maleabilidade sempre que em contato com as paredes do tubo, de tal forma que a retirada de uma amostra para os posteriores testes foi bastante dificultada. O mesmo não acontecia tão rapidamente para o poliéster ramificado, de tal modo que uma amostra desse produto pôde ser retirada facilmente do meio reacional. Tendo conhecimento da dificuldade em questão, as amostras foram recolhidas com os polímeros ainda quentes e realizadas sob essa temperatura. Os resultados obtidos foram os que se seguem na tabela abaixo:

Tabela 1 – Solubilidade dos poliésteres

Polímero/Solvente

Clorofórmio

Água

Etanol

Poliester linear

Solúvel

Insoluvel

Pouco solúvel

Poliester ramificado

Moderadamente solúvel

Insoluvel

Soluvel

Algumas das dissoluções foram consideradas como moderadamente solúveis, ou pouco solúveis, entretanto, as mesmas só ocorriam após agitação do sistema com o auxílio de um bastão de vidro. Note que a dissolução poderia ser julgada também pela turvação ou não da solução, pois soluções turvas caracterizam soluções insolúveis (NASCIMENTO, M. S.).

Conclusões

A produção de polímeros em escala industrial percebe-se como uma produção facilitada, a partir da realização desse experimento, pois tal reação depende apenas de um apropriado aquecimento dos reagentes. O processo de síntese do poliéster não apresenta pois, dificuldades que comprometam seu rendimento, o que viabiliza a comercialização e utilização industrial-têxtil de tal polímero, seja de cadeia ramificado ou seja de cadeia linear.

As solubilidades obtidas convêm com as disponíveis na literatura, corroborando a facilidade e viabilidade, sem perdas de propriedades, da síntese.

A temperatura da reação deve ser monitorada a fim de evitar degradações das moléculas, bem como deve haver um cuidado especial na forma de aquecimento, evitando um contato direto do meio reacional com, no caso do experimento, a chama.

Notas e Referências

1 “Correlações entre estrutura e propriedades.”. Disponível em: < http://www.poliuretanos.com.br/Cap1/17Correlacoes.htm >. Acesso em 26 de junho de 2010.

2 “Introdução à polímeros”. Por NOGUEIRA, J. S., et AL. Disponível em:

< http://issuu.com/crispassinato/docs/minicurso_polimero >.

Acesso em 26 de junho de 2010.

Anexos

Figura 1 – Mecanismo para a formação do poliester linear

Figura 2 – Mecanismo para a formação do poliéster ramificado

2

Comentários