Polímeros 1

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Polímeros 
 
Introdução à polímeros 
 
Professora Gisela Kloc Lopes 
 
 
 
 
Os polímeros na tabela periódica 
3 
Bibliografia 
1- Stille, J. K. - Introduction to Polymer Chemistry – 3rd ed, 1967. 
2-Odian, G. –Principles of Polymerization, 1970. 
3-Krevelen, D. W. Van, Hoftyzer, P. J. -Properties of Polymers, 1972. 
4-Morrison e Boyd – Química Orgânica – 7º ed – 1973. 
5- Billmeyer, Jr. F. W. -Ciencia de los Polímeros, 1975. 
6-Mano, E.B. e Mendes, L. C.– Introdução a Polímeros, 1985. 
7-Mano, E.B. - Polímeros como materiais de Engenharia, 1990. 
8-Michaeli, W. Greif, H. Kaufmann, H. e Vossebürger, F. J. -Tecnologia dos Plásticos, 1995. 
9-Lehninger, A. L., Nelson, D. L. e Cox, M. M. -Princípios de Bioquímica, 1995. 
10-Fried, J. R. -Polymer Science and Technology, 1995. 
11-Stevens, M. P. - Polymer Chemistry – An introduction, 1999. 
12-Toma, H. E., Araki, K. e Rocha, R. C. - Química Inorgânica 5º ed, 1999. 
13-Gazeta Mercantil - Análise Setorial – O Mercado de Plástico, Vol I, 2000. 
14-Mano, E.B., Pacheco, E. B. A. V., Bonelli, C. M. C. – Meio Ambiente, Poluição e Reciclagem, 1ª ed, 2005. 
15-Hoechst do Brasil Química e Farmacêuticos S/A. -Guia de Seleção de Plásticos de Engenharia. 
Pesquisa Bibliográfica on line 
www.ima.ufrj.br 
www.periodicos.capes.gov.br 
1.Textos completos Scielo (Scientific Eletronic Library) 
 ACS (American Chemical Society) 
Ou 2. Resumos 
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 Histórico 
Antes de 1800 – Gomas, âmbar, fibras naturais; 
1830 - Charles Goodyear descobriu a vulcanização da borracha natural com enxofre; 
1846 – Christian F. Schönbein sintetizou a nitrocelulose por meio da nitração da celulose; 
1862 – Alexander Parker sintetizou a parkesina a partir do tratamento de resíduos de algodão com ácido nítrico, ácido sulfúrico e 
óleo de rícino; 
1868 – John W. Hyatt o celulóide ao substituir o óleo de rícino pela cânfora no processo desenvolvido por Parker; 
1871- Hlasiwetz e Habermann –carboidratos e proteínas foram descritos como espécies isoméricas e polimérica 
1877 – Friedrich A. Kekulé propôs a existência das macromoléculas; 
1880 – Hilaire de Chardonnete produziu fibras de nitrocelulose; 
1892 – C. F. Ross e E. J. Beven produziram celofane e o raion-viscose a aprtir da celulose regenerada; 
1893 – Emil Fisher sugeriu a estrutura da celulose a partir de cadeias de glicose; 
1897- Galalite - obtido pelo aquecimento da caseína (polímero natural obtido do leite) e formol; 
1907 – Leo H. Baekeland sintetizou a resina fenol-formaldeído (baquelite) – primeira resina comercial 
1920 - H. Staudinger propôs fórmulas para o poliestireno (i) e poli(óxido de metileno) (ii); 
1924 – H.Staudinger responsável pelo desenvolvimento da química macromolecular; 
1927 – Síntese do (policloreto de vinila) e de celulose; 
1928 – W. H. Carothers (Du Pont) estuda a síntese de polímeros de condensação,ex PMMA e se preocupa com a estrutura 
polímérica dos produtos obtidos a partir de moléculas pequenas; 
1929 - Síntese da resina uréia-formaldeído; 
1930 - Síntese do copolímero de estireno-butadieno (SBR); 
1936 – Síntese da poliacrilonitrila, poliacrilatos, poli(acetato de vinila) e copolímero de estireno-acrilonitrila (SAN); 
1937 – Síntese do poliuretano (PU); 
1938 – Síntese do poliestireno e poli(tetraflúor -etileno). Carothers sintetizou o náilon 6,6; 
(i) 
(ii) 
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1939-1945-período durante a Segunda Guerra Mundial, a indústria química americana foi forçada a desenvolver e 
aperfeiçoar os polímeros sintéticos. Os USA foram forçados a produzir elastômeros sintéticos 
1939 – P. Schlack obteve o náilon 6 a partir da caprolactama; 
1942 – Síntese de fibras de poliacrilonitrila e de poliésteres insaturados; 
1947 – Síntese de resinas epoxídicas; 
1948 – Obtenção do ABS e desenvolvimento do PU, 
1950 a 1959 – Síntese do polietileno linear, polipropileno, poliacetal, policarbonato, poli(óxido de fenileno), 
1953 – K. Ziegler e G. Natta descobrem catalisadores estereoespecíficos para produção de polímeros estereorregulares – 
Nobel em 1963 (as reações de polimerização têm sido aperfeiçoadas pelo uso de catalisadores); 
1960 a 1969 – Substituição do papelão e do vidro pelo plástico; 
1970 a 1979 – Plásticos substituem algumas ligas metálicas leves; 
1980 a 1989 – Intensificação e diversificação da produção mundial de plástico; 
1990 a 2000– Destaque na indústria de produção e transformação de polímeros com geração de empregos e preocupação 
com o Desenvolvimento Sustentável visando a preservação ambiental. 
 
Carta da Terra – 
síntese de propostas para o desenvolvimento sustentável aprovada pela 
UNESCO em 2000, afirma que a humanidade já possui conhecimento e 
tecnologia para reduzir os impactos ambientais, mas para isso é preciso 
a atuação conjunta de governos, instituições, empresas e indivíduos. 
Macromoléculas 
 São compostos orgânicos ou inorgânicos de massa 
molar elevada e constituídos, em sua maioria, por 
átomos, como o carbono, o nitrogênio e o silício. 
 Marinho, J.R.D., Macromoléculas e polímeros 
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• Macromoléculas naturais inorgânicas 
Ex: diamante (a), grafite (b), sílica. 
Estrutura de uma camada de grafite Estrutura do α-grafite 
Estrutura do diamante 
Polímero 
É uma macromolécula composta por muitas (dezenas 
de milhares) de unidades repetitivas denominadas de 
mero, associadas por ligação covalente. 
Canevarolo Jr. S. V., Ciências dos polímeros 
 
Oligômero (poucas partes) 
polímero de baixo peso molecular, por 
isso é um produto viscoso, de PM =103 
Características 
1. Os polímeros mostram longos 
segmentos moleculares entre 102 a 
105 Å que propiciam 
entrelaçamentos, emaranhamentos 
e elevados pesos moleculares 
(massas molares MM - somatório 
das massas atômicas). PM -103 – 
106. 
2. Uma solução polimérica apresenta 
duas etapas para dissolução: o 
inchamento e à dissolução 
(viscosidade alta e a difusão lenta 
– fatores devido a diferença de 
tamanho entre o soluto e o 
solvente). 
3. Polímeros formam filmes ao 
evaporar o solvente. 
Polímeros (muitos meros - muitas partes) - elevado peso molecular (PM) – 103 - 106 
Polímero Natural 
Madeira, algodão (celulose) 
 
Amido (amilose e amilopectina) 
Látex - poli (isopreno) 
Polímeros – Sintéticos 
Polímero Sintético – 
macromoléculas sintetizadas 
Os monômeros são compostos químicos que reagem para formar 
os polímeros. A reação que conduz a formação de um polímero é 
chamada de polimerização. 
Canevarolo Jr. S. V., Ciências dos polímeros 
 
Polímero - Síntese 
Síntese - polimerização por adição 
• Monômeros – moléculas insaturadas (cadeias carbônicas 
com ligação dupla); 
• Reação ocorre na presença de iniciador e aquecimento 
apenas inicial ( 60ºC), a temperatura da reação é conduzida 
a 70ºC – 76ºC. 
• Reação que ocorre em três estágios, iniciação, propagação 
(etapa de crescimento da cadeia) e terminação; 
• Não ocorre a formação de subproduto. 
• Em geral, obtém-se polímeros que podem ser lineares ou 
ramificados (polímeros termoplásticos). 
• Obtenção de vários plásticos industriais e borrachas. 
Síntese - polimerização por adição 
Síntese - polimerização por adição 
As ramificações ocorrem devido a reações durante a etapa de propagação, tal 
como a reação de transferência de cadeia 
Pontos de ramificações 
Estrutura molecular – Produtos 
 
Estrutura molecular – Produtos 
 
Borrachas – SínteseSíntese de 
Vulcanização 
 
 
A borracha não vulcanizada é macia, pegajosa e possui baixa resistência 
à abrasão. 
A reação é realizada por uma reação irreversível, conduzida a 
temperatura elevada e adição de compostos de enxofre. 
O módulo de elasticidade, o limite de resistência à tração e resistência à 
degradação são propriedades melhoradas pelo processo de vulcanização. 
Um aumento representativo no teor de enxofre endurece a borracha e 
também reduz a sua capacidade de alongamento. 
Aplicação: em pneus pequeno e grande porte, peças com grande 
elasticidade como elásticos e luvas cirúrgicas. 
 
 Callister , pag. 394 
Síntese - polimerização por 
condensação 
• Monômeros – moléculas saturadas (cadeias carbônicas 
com ligações simples e com grupos funcionais. 
• Reação ocorre em temperaturas variadas 30ºC – 
100ºC 
• Reação que ocorre em etapas, com a formação de 
produtos como dímeros, trímeros ..., polímeros. 
• Ocorre a formação de subproduto. 
• Obtém-se polímeros, que podem ser lineares ou 
ramificados (polímeros termoplásticos) ou na forma de 
rede (polímeros termorrígidos). 
 
Síntese - polimerização por 
condensação 
Síntese - polimerização por 
condensação 
+ nH2O 
Resina melamínica 
Características: 
Resistência mecânica, térmica e química. Boa resistência ao risco e abrasão. 
Antes da reticulação: 
Produtos oligoméricos 
Após reticulação: 
Polímero termorrígido 
Resina fenólica 
Síntese - polimerização por 
condensação 
Nomes Comerciais: Bakelite®, 
Fórmica®, Formiplac® 
Antes da reticulação: 
Produtos oligoméricos 
 
Após reticulação: 
Polímero termorrígido 
Características: 
Ao resistência mecânica e térmica 
Classificações - Estruturais 
 
 
Número de monômeros 
Homopolímeros 
Copolímeros 
aleatório 
alternado 
em bloco 
graftizado 
• Isotático 
 
 
• Sindiotático 
 
 
• Atático 
A configuração é definida durante a sua polimerização, não podendo ser alterada 
posteriormente. Para que haja mudança de configuração é necessário quebrar ligações químicas 
envolvendo a degradação do polímeros. 
Configuração – posição dos grupos substituintes 
 
 
Estrutura Molecular - Tipos de Cadeias 
Polímeros lineares, quando não possuem ramificações. Polímeros 
ramificados, quando apresentam cadeias ramificadas. Polímeros 
retículados, quando apresentam ligações cruzadas entre algumas cadeias. 
Polímeros em rede quando usado monômeros multifuncionais que contém 
três ou mais ligações covalentes, formando uma estrutura tridimensional. 
Conformação - Forma molecular 
 
Descreve arranjos geométricos espaciais pode adquirir através de simples 
rotação das ligações simples C-C, sendo portanto reversíveis. 
Segmentos retos 
Segmentos retorcidos 
Nomenclatura - Homopolímeros 
 
Nomenclatura 
 
Nomenclatura - Copolímeros 
 
Nomenclatura 
 
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Ex: baseada em abreviações do nome do s polímeros escritos em inglês. 
polietileno de alta densidade – HDPE 
polietileno de baixa densidade – LDPE 
polietileno linear de baixa densidade – LLDPE 
polietileno de altíssimo peso molecular – UHMWPE 
poliamida 6 – PA-6 
terpolímero de acrilonitrila, butadieno e estireno – ABS 
copolímero de etileno e (acetato de vinila) – EVA 
copolímero de estireno e acrilonitrila – SAN 
Ex:No caso de elastômeros diênicos. 
 poli-isopreno - IR 
polibutadieno – BR 
policloropreno – CR 
copolímero de butadieno e estireno – SBR 
copolímero de butadieno e acrilonitrila – NBR 
borracha natural – NR (seringueira Hevea brasiliensis) 
Ex:No caso de elastômeros não-diênicos. 
elastômero de polietileno cloro sulfonado – CSM 
elastômero de copolímero de etileno, propileno e (dieno não-conjugado) – EPDM 
elastômero de copolímero de fluoreto de vinilideno e hexaflúor-propileno – FPM 
borracha de poliuretano – PU 
borracha termoplástica - TPR 
 c)Siglas 
Ex: Para alguns polímeros. 
resina epoxídica – ER 
resina melamínica – MR 
resina fenólica – PR 
poliuretano – PU 
resina ureica – UR 
copolímero de ftalato de propileno e maleato de propileno – PPPM 
poliéster reforçado com vidro – GRP 
poliéster líquido cristalino – LCP 
Ex:Expressões originadas de nomes comerciais populares: 
náilon-6 = policaprolactama 
poliamidas = náilons (marca Nylon - se tornou um substantivo comum) 
 
náilon + número (número de C do aminoácido que originou o polímero) 
náilon 6.6 = [poli( hexametileno-adipamida)]; 
náilon 6.10 = [poli(hexametileno-sebacamida) 
poliamida (diamina + diácido) 
 Símbolos 
Nomenclatura 
 
butadieno 
polibutadieno 
butadieno