Tecnologia dos Polímeros - Aula 11 - IFAL 2024 PDF

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Alagoas – IFAL Curso Técnico em Química - integrado Disciplina: Tecnologia Química 3 / Tecnologia Química 3 Profª. Dra. Iara Barros Valentim Maceió, 2024 Tecnologia dos Polímeros POLÍMEROS Polímero é qualquer...

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Alagoas – IFAL Curso Técnico em Química - integrado Disciplina: Tecnologia Química 3 / Tecnologia Química 3 Profª. Dra. Iara Barros Valentim Maceió, 2024 Tecnologia dos Polímeros POLÍMEROS Polímero é qualquer material orgânico ou inorgânico, sintético ou natural, que tenha um alto peso molecular e com variedades estruturais repetitivas, sendo que normalmente esta unidade que se repete é de baixo peso molecular. Macromoléculas são moléculas grandes, de elevado peso molecular, o qual decorre de A palavra POLÍMERO vem do grego sua complexidade química, Poli, cujo significado é muito, e de podendo ou não ter unidades Mero, que quer dizer “parte” ou químicas repetidas. “unidade” (que se repete). Os meros (que são macromoléculas), Sendo assim, todos os para formarem um polímero, são polímeros são ligados entre si através de ligações macromoléculas, porém Encontram-se macromoléculas tanto como produtos de origem natural, quanto de síntese.  Polissacarídeos, poli- hidrocarbonetos, proteínas e ácidos Representação da estrutura secundária de uma proteína nucléicos, todos constituem exemplos de macromoléculas naturais orgânicas.  Incluem, assim, amido, algodão, madeira, lã, cabelo, couro, seda, chifre, unha, borracha natural etc.. Amido - estrutura molecular  Poliestireno e nylon são macromoléculas sintéticas orgânicas.  Diamante, grafite, sílica e asbesto, são produtos macromoleculares naturais, inorgânicos. Ácido Polímero Náilon polifosfórico e policloreto de Partindo de moléculas fosforinitrila são macromoléculas de benzeno, a equipe sintetizou os cristais de sintéticas inorgânicas. diamante em formato de longas fibras - autênticas nanocordas de diamante. Fios de diamante https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php? artigo=fios-de-diamante&id=010160140922#.Y0x7m3bMI2w A matéria-prima para a produção de um polímero é o monômero, isto é, uma molécula com uma (mono) unidade de repetição. Dependendo do tipo de monômero (estrutura química), do número médio de meros por cadeia e do tipo de ligação covalente, pode-se DIVIDIR OS POLÍMEROS EM TRÊS GRANDES CLASSES: Plásticos, Borrachas e Fibras. A polimerização dos polímeros polimerização por pode ser efetuada por diversas adição e técnicas e processos distintos, polimerização por onde os mais comuns são: condensação. a partir do ponto de vista de sua As formas mais estrutura química, do método de comuns de preparação, das características classificação são: tecnológicas e do comportamento mecânico. Os plásticos, que tem seu nome Os materiais plásticos são originário do grego “plastikos” utilizados em grande escala que significa - capaz de ser em diversas áreas da moldado, são materiais indústria e, é comum observar sintéticos ou derivados de que peças inicialmente substância naturais, geralmente produzidas com outros orgânicas, obtidas, atualmente, materiais, particularmente em sua maioria, a partir dos metal, vidro ou madeira, têm derivados de petróleo. baixo custo, peso por sido substituídos reduzido, outras Esta expansão se deve, elevada resistência, de plásticos. principalmente, pelas suas variação de formas e cores, principais características, além de apresentar, muitas que são: vezes, um desempenho superior ao do material antes utilizado. O plástico pode ser moldado em uma variedade quase infinita de formatos e pode ser encontrado em brinquedos, xícaras, garrafas, utensílios, fios, carros, e até nos alimentos e medicamentos. Se o polímero tem um só tipo de mero que se repete é chamado homopolímero, se dois meros diferentes aparecerem na cadeia, é chamado copolímero e se aparecerem três meros ou mais diferentes na mesma cadeia, é chamado terpolímero. CLASSIFICAÇÃO DOS POLÍMEROS Os polímeros foram classificados de acordo com suas estruturas químicas, tipo de monômeros, solubilidade, comportamentos mecânicos, tipos de aplicações e escala de produção, etc. A seguir, um resumo dessas classificações: Classificações baseadas em diversos critérios: A polimerização é uma reação em que as pequenas moléculas, denominadas monômeros, se combinam quimicamente para formar estruturas mais longas Os polímeros podem apresentar várias FORMAS DE CADEIAS MOLECULARES, devido ao modo como os monômeros se ligam uns aos outros. Os polímeros podem ter suas cadeias sem ramificações (polímeros lineares, PE, PP, PVC) ou podem apresentar ramificações, cujo grau de complexidade pode ir até o extremo da formação de retículos, resultando então o que se denomina de polímeros com ligações cruzadas (epóxi) ou Classificação polímero tridimensional. Estrutural O Polietileno de baixa densidade ou LDPE é um termoplástico à base de petróleo. Foi a primeira categoria de polietileno, produzida em 1933 pela Imperial Chemical Industries recorrendo a um processo de alta pressão por via de polimerização radical, método ainda em uso. Polietileno de Baixa Densidade (PEBD) P O polipropileno (PP) não é resistente a temperaturas abaixo de zero. MÉTODO DE PREPARAÇÃO Polímeros de adição: formados a partir de um único monômero, através de uma reação de adição. As substâncias usadas na geração de polímeros manifestam de forma obrigatória uma ligação dupla entre os carbonos. Ao momento que ocorre a polimerização, acontece a quebra da ligação π e também a geração de duas novas ligações simples. PE PVC PP  Polímeros de condensação: são gerados pela reação entre dois monômeros diferentes através de uma reação de condensação. Nessa reação ocorre a eliminação de outra molécula (HCl, H2O, KCl), geralmente a água. Nessa modalidade de polimerização, os monômeros não necessitam demonstrar ligações duplas por meio dos carbonos, no entanto, é extremamente necessária a presença de dois tipos de grupos funcionais distintos. PE T Em razão da sua alta transparência e da sua resistência mecânica, esses plásticos (policarbonatos) são usados na fabricação de visores de capacetes para motociclistas, em coberturas transparentes, nas janelas de aviões, em lentes de óculos de sol, em vidros à prova de bala, em bases para CDs, em equipamentos de raios X Ele é usado na fabricação de tintas, vernizes e colas para madeira. A reação, no entanto, pode prosseguir, dando origem à baquelite, que é um polímero tridimensional. A baquelite é o mais antigo polímero de uso industrial (1909) e se presta muito bem à fabricação de objetos moldados, tais como cabos de panelas, tomadas, plugues etc. Resultam da condensação de poliácidos (ou também seus anidridos e ésteres) com poliálcoois. Um dos poliésteres mais simples e mais importantes é obtido pela reação do éster metílico do ácido tereftálico com etileno-glicol. É usado como fibra têxtil e recebe os nomes de terilene ou dacron. Em mistura com outras fibras (algodão, lã, seda etc) constitui o tergal.  Estes polímeros são obtidos pela polimerização de diaminas com ácidos dicarboxílicos. Os nylons são plásticos duros e têm grande resistência mecânica. São moldados em forma de engrenagens e outras peças de máquinas, em forma de fios e também se prestam à fabricação de cordas, tecidos, garrafas, linhas de pesca etc. O mais comum é o nylon-66, resultante da reação entre a hexametilenodiamina (1,6-diamino-hexano) com o ácido adípico (ácido hexanodióico). Polímero de rearranjo Polímeros de rearranjo são aqueles formados por um ou mais monômeros que durante a sua polimerização sofrem rearranjo em suas estruturas. Formado pelo rearranjo molecular das estruturas químicas dos monômeros. O principal exemplo de um polímero de rearranjo é o poliuretano (PU), utilizado em produtos de espuma.  Polímeros Naturais: aqui Os polímeros naturais são: a borracha; os polissacarídeos, como celulose, amido e glicogênio; e as proteínas. A borracha natural é um polímero de adição, ao passo que os polissacarídeos e as proteínas são polímeros de condensação, obtidos, respectivamente, a partir de monossacarídeos e aminoácidos.  A borracha natural é obtida das árvores Hevea brasilienses (seringueira) através de incisão feita em seu caule, obtendo-se um líquido branco de aspecto leitoso, conhecido por látex. O látex da seringueira é por exemplo, é uma emulsão contendo por volta de 35% de poli-isopreno, o monômero da borracha. As cadeias que constituem a borracha natural apresentam um arranjo desordenado e, quando submetidas a uma tensão, podem ser estiradas, formando estruturas com comprimento maior que o original.  Processamento da borracha natural Aditivos: Antioxidantes Retardam o Envelhecimento do Artefato; Quanto maior a instauração maior a sensibilidade ao envelhecimento. Cargas Ajuste de propriedades físicas; Redução de custos. Plastificantes Reduz a tensão de ruptura; Atuam na resistência ás baixas temperaturas; Decresce a dureza; Aumento de resiliência. Auxiliares de processo Aumentam a fluidez do composto; Melhoram a dispersão das cargas; Reduzem a temperatura de processo; Não alteram as propriedades físicas Para melhorar a qualidade da borracha e deixá-la propicia para ser usada industrialmente para as mais diversas finalidades, ela precisa passar por um processo denominado vulcanização. A vulcanização da borracha é a adição de enxofre sob aquecimento e na presença de catalisadores. Durante esse processo, os átomos de enxofre quebram as ligações duplas e formam ligações unindo as moléculas da borracha, que são os poli- isoprenos.  Polímeros Sintéticos: Os polímeros sintéticos são produzidos quimicamente, em geral, de produtos derivados de petróleo. Eles podem oferecer uma infinidade de aplicações. São produzidos para atender cada aplicação requerida. O tamanho e composição química podem ser manipulados a fim de criar propriedades para quase todas as funções dos fluidos. Frequentemente, polímeros sintéticos são preparados em substituição no etileno. O processo de polimerização ocorre através de uma reação adicional onde o etileno é substituído no final da cadeia de polímero. São inúmeros os polímeros Polipropileno (PP), Poliamidas sintéticos disponíveis no (PA’s), Poliuretanos (PU’s), mercado e consequentemente a Polimetilmetacrilato (PMMA), gama de aplicação desses Policarbonato (PC), Poli-isopreno, materiais. Podem ser materiais Neoprene, Aramida (Kevlar®), rígidos, flexíveis, amorfos ou Resina Fenólica, Policloreto de semicristalinos, transparentes ou Vinila (PVC), Etil Cloreto de Vinila opacos, com maior ou menor (EVA), Poliestireno (PS), temperatura de processamento, Poliésteres, Silicones, entre resistências mecânicas variadas, inúmeras outras resinas e alguns polares e outros apolares, materiais que são conhecidos e As características tecnológicas, que impõe diferentes processos tecnológicos, são à base da CLASSIFICAÇÃO DOS POLÍMEROS TERMOPLÁSTICOS E TERMORRÍGIDOS. PLÁSTICOS TERMORRÍGIDOS (termofixos): Os polímeros que, por aquecimento ou outra forma de tratamento, assumem estrutura tridimensional, reticulada, com ligações cruzadas, tornando-se insolúveis e infusíveis, são chamados termorrígidos (thermoset). Após o resfriamento e Poliuretano endurecimento, esses (PU) plásticos mantêm o formato e não conseguem voltar à sua forma original. São rígidos e duráveis. Os plásticos termorrígidos podem ser utilizados em peças de automóveis, de aeronaves e de pneus. Alguns exemplos são: poliuretano, poliéster insaturado, resinas Poliéstere Se aquecidos em excesso, se carbonizam antes de recuperar a maleabilidade (degradação de sua estrutura química). As poliuretanas, reduzidas a lâminas, são usadas como isolantes térmicos e espumas de recheio em almofadas. Os aminoplásticos, como as resinas de uréia, são transparentes e resistem a pressões externas. Já os Baquelite plásticos fenólicos, dos quais a baquelite é um dos tipos principais, derivam do fenol ou álcool de benzeno. Os poliésteres são fabricados habitualmente a partir de ácidos e alcoóis não saturados e são usados na fabricação de tintas, fibras têxteis e películas. Quanto aos silicones, cadeias moleculares que usam átomos de silício em vez de carbono, são usados na fabricação de Placa de lâminas de alta resistência Silicone mecânica. TERMOFIXOS PLÁSTICOS TERMOPLÁSTICOS: Os polímeros lineares ou ramificados, que permitem fusão por aquecimento e solidificação por resfriamento. Os termoplásticos são menos rígidos do que os termorrígidos, e podem ficar amaciados com o aquecimento, voltando à sua forma original. São facilmente maleáveis para produzir filmes, fibras e embalagens. Alguns exemplos são: polietileno (PE), polipropileno (PP) e cloreto de polivinila (PVC). De acordo com seu COMPORTAMENTO MECÂNICO, os polímeros são divididos em três grandes grupos: elastômeros ou Termoplásticos, PET e o borrachas, plásticos e Polipropileno fibras. Em sua aplicação, estes termos envolvem a O polietileno, expressão as resinas acrílicas, o vinil, o poliestireno e os resina. polímeros de formaldeído constituem as principais variedades de polímeros de adição com propriedades termoplásticas. O cloreto de polivinila tem um grande número de Polímero PVC (Policloreto de Vinila aplicações, da fabricação de roupas e brinquedos a isolantes elétricos e móveis. As resinas acrílicas são obtidas do ácido acrílico e entre elas sobressai o metilmetacrilato, substância altamente transparente utilizada nas janelas de aeronaves e cujo uso na fabricação de móveis e objetos decorativos Entre os polímeros de condensação se destacam os policarbonatos e as poliamidas, como o náilon, muito usadas na indústria têxtil. 200d Nylon fios de baixo ponto de fusão 85 Celsius para a indústria têxtil e vestuário Resina é uma substância amorfa ou uma mistura, de peso molecular intermediário ou alto, insolúvel em água, mas solúvel em alguns solventes orgânicos, e que, a temperatura ordinária, é sólida ou um liquido muito viscoso, que amolece gradualmente por aquecimentos. Todas as resinas naturais são solúveis e fusíveis, e todos os polímeros sintéticos que obedecem as condições acima apontadas são também chamados de resinas sintéticas. Tipos de resinas termoplásticas, como o PP, o PS, o PE e o EVA (etileno acetato Em de vinila). termos químicos, resinas e polímeros são diferentes porque as resinas são compostos, enquanto os polímeros são macromoléculas. Os pesos moleculares das resinas e polímeros são também diferentes; resinas são menores As resinas do que os são polímeros artificiais que termoplásticas, polímeros. podem ser remoldados, quando submetidos à aquecimento. Na prática, isso se dá pelos PROCESSOS de injeção, sopro, extrusão de perfis, extrusão de chapas para termoformagem e rotomoldagem e extrusão de filmes TERMOPLÁSTICO TÉCNICAS DE POLIMERIZAÇÃO Existem quatro técnicas industriais empregadas na polimerização de um monômero: a polimerização em massa, em solução, em suspensão e em emulsão. Cada uma destas técnicas possui condições específicas, originando polímeros com características diferentes. POLIMERIZAÇÃO EM MASSA: A polimerização em massa é uma técnica simples, homogênea, onde só o monômero e o iniciador estão presentes no sistema. Caso a polimerização seja iniciada termicamente ou por radiação, só haverá monômero no meio reacional. Técnica é econômica e produz polímeros com um alto grau de pureza. Esta polimerização é altamente exotérmica, ocorrendo dificuldades no controle da temperatura e da agitação do meio reacional, que rapidamente se torna viscoso desde o início da polimerização. A agitação durante a polimerização deve ser vigorosa para que haja a dispersão do calor de formação do polímero, evitando-se pontos superaquecidos, que dão uma cor amarelada ao produto. A polimerização em massa, é amplamente praticada na fabricação de polímeros de condensação. Polimerização em massa é muito usada na fabricação de lentes plásticas amorfas, devido às excelentes qualidades ópticas obtidas pelas peças moldadas, sem pressão, como no caso do poli(metacrilato de metila). A técnica de polimerização em massa possibilita a obtenção direta do produto desejado. Um exemplo típico da utilização desta técnica seria a fabricação das chapas fundidas ou “cast”. POLIMERIZAÇÃO DO MONÔMERO (MMA)  Produção de Chapas pelo Processo de Fundição ou “Cast” O xarope acrílico é vazado entre duas placas de vidro e polimerizado em autoclaves, tanques de água quente ou estufas. Em autoclaves, a polimerização se dá a uma temperatura de 90 °C, com pressão de 5 Kgf /cm2, enquanto que nos tanques e estufas a temperatura atinge 70 °C a pressão atmosférica. https://www.plastx.it/ product/lastra-pmma- https://www.indac.org.br/a-producao-do- metacrilato-estruso- acrilico/ trasparente/ A obtenção de chapas Fundidas ou “Cast” se faz pelo processo de batelada, utilizando lâminas de vidro de alta qualidade superficial como moldes. A polimerização pode ser feita dentro de autoclaves, estufas ou banhos de água quente. Assim, obtém-se chapas com alta transparência, grande resistência mecânica, mínimas tensões térmicas e distorções POLIMERIZAÇÃO EM EMULSÃO: A polimerização em emulsão é uma polimerização heterogênea em meio aquoso, que requer uma série de aditivos com funções específicas como: emulsificante O emulsificante tem como objetivo (geralmente um formar micelas, de tamanho entre 1nm sabão), tamponadores e 1mm, onde o monômero fica de pH, colóides contido. protetores, reguladores Algumas micelas são ativas, ou seja, a reação de polimerização se processa dentro delas, enquanto outras de tensão superficial, são inativas (gotas de monômeros), constituindo apenas uma reguladores de fonte de monômero. polimerização À medida que a reação ocorre, as micelas inativas suprem as (modificadores) e ativas com monômero, que crescem até formarem gotas de polímeros, originando posteriormente os polímeros. ativadores (agentes de redução). A figura abaixo representa o esquema de um sistema de polimerização em emulsão. Nesta polimerização, o  A polimerização em emulsão tem uma alta velocidade de reação e conversão, sendo de fácil controle de agitação e temperatura.  Os polímeros obtidos por esta técnica possuem altas massas moleculares, mas são de difícil purificação devido aos aditivos adicionados.  Esta técnica é muito empregada em poliadições. A polimerização em emulsão ocorre via radical livre e deixa resíduo do emulsificante no polímero. POLIMERIZAÇÃO EM SUSPENSÃO: A polimerização em A polimerização se passa em suspensão, também partículas em suspensão no conhecida como solvente, com um tamanho polimerização por pérolas médio entre 1 a 10 mm, onde se ou contas, pela forma como os encontram o monômero e o polímeros são obtidos, é uma iniciador. A agitação do polimerização heterogênea, sistema é um fator muito onde o monômero e o importante nesta técnica, pois, iniciador são insolúveis no dependendo da velocidade de meio dispersante, em geral, a agitação empregada, o tamanho água. da partícula varia.  Isopor: poliestire no expansíve l Além do monômero, iniciador e solvente, também são adicionados ao meio reacional surfactantes, substâncias químicas que auxiliam na suspensão do polímero formado, evitando a coalisão das partículas e, consequentemente, a precipitação do polímero, sem a formação das pérolas. A precipitação do polímero também pode ser evitada pela adição ao meio reacional de um polímero hidrossolúvel de elevada massa molecular, que aumente a viscosidade do meio.  Processo de Polimerização em Suspensão - FLUXOGRAMA → No processo de polimerização em suspensão, o MVC é disperso na forma de gotas Monômero cloreto de de diâmetro vinila entre 30 e 150 mm, em meio a uma fase aquosa contínua, por agitação vigorosa e na presença de um colóide protetor, também chamado dispersante ou agente de → Plantas suspensão. comerciais de polimerização em suspensão utilizam reatores de → Uma vez que a reação é iniciada, o reator deixa de ser aquecido e batelada passa a ser resfriado, pois a reação é exotérmica. → O carregamento → Sendo a conversão da reação atingida, geralmente na faixa dos 75 do reator aos 95%, a reação é encerrada e o monômero remanescente é geralmente é recuperado. iniciado com, aditivos de → A resina seca é então peneirada para retenção de partículas polimerização, extremamente grosseiras e armazenada em silos. dispersantes (na É possível obter polímeros com propriedades e características tecnológicas preestabelecidas através do controle sistemático das reações de polimerização. Fatores como condições de reação (temperatura, pressão, catalisadores etc.), introdução de substâncias capazes de promover reticulações e/ou copolimerizações, são determinantes. NOMENCLATURA DOS POLÍMEROS As normas internacionais publicadas pela IUPAC indicam que o princípio geral para nomear os polímeros é utilizar o prefixo poli seguido da unidade estrutural repetitiva que define o polímero, escrito entre parênteses. A unidade estrutural repetitiva deve ser nomeada seguindo as normas convencionais da IUPAC para moléculas simples. Ex: Poli(tio-1,4-fenileno). PREFIXO POLI + UNIDADE ESTRUTURAL REPETITIVA Ex: Poli(tio-1,4-fenileno) Não são utilizadas para os polímeros de estrutura mais simples e de uso comum principalmente porque estes polímeros foram inventados antes da publicação das primeiras normas IUPAC, em 1952, e portanto, seus nomes “comuns” ou “tradicionais” já se tornaram populares. Na prática, os polímeros de uso comum são nomeados segundo alguma das seguintes opções: PREFIXO POLI + MONÔMERO DE QUE FOI OBTIDO O POLÍMERO Esta convenção é diferente da IUPAC porque o monômero nem sempre coincide com a unidade estrutural repetitiva. Exemplos: polietileno frente a poli(metileno); poliestireno frente a poli(1-feniletileno) A IUPAC reconhece que os nomes tradicionais estão firmemente fortalecidos pelo seu uso e não pretende aboli-los, mas ir gradativamente substituindo e evitando em publicações científicas. Para COPOLÍMEROS pode listar simplesmente os monômeros que os formam, às vezes precedidos da palavra borracha quando tratar-se de um elastômero ou resina se tratar de um plástico. Exemplos: ABS (acrilonitrilo butadieno estireno); borracha SBR (estireno-butadieno) ; resina fenol- formaldehído. É frequente também o uso indevido de MARCAS COMERCIAIS como sinônimos de polímeros (bases empíricas tradicionais), independente da empresa que o fabrica. Exemplos: Nylon para poliamida; Teflon para politetrafluoretileno; Neopreno para policloropreno. PROPRIEDADES DOS POLÍMEROS As propriedades especiais tão peculiares aos polímeros são consequências principalmente de sua alta massa molecular. Polímeros de interesse comercial apresentam geralmente massas moleculares médias superiores a 10.000. Propriedades dos Considerações particulares polímeros Densidade Os polímeros apresentam uma densidade relativamente baixa na faixa de variação de aproximadamente 0,9 g/cm3 até 2,3 g/cm3. Motivação para uso na indústria de transportes, embalagens e equipamentos esportivos. O PE é 3 vezes mais leve que o alumínio e 8 vezes mais leve que o aço. Condutividade Baixa condutibilidade térmica destes térmica materiais é a falta de elétrons livres no material. Cerca de mil vezes menor que a dos metais. Condutividade Baixa condutibilidade em comparação a elétrica outros materiais devido também a falta de Entre os polímeros condutores mais conhecidos destacam-se o poliacetileno, elétrons livres e são altamente indicados o polipirrol, o politiofeno e a polianilina. Devido à alta aplicabilidade dos para aplicações onde se requeira isolamento  Propriedades dos Considerações particulares polímeros Permeabilidade a luz Os termoplásticos amorfos, como o PC, PMMA, PVC bem como a resina PU, não se diferenciam consideravelmente em sua transparência do vidro que chega a 90%, isto corresponde a um nível de transmissão de 0,9. Resistência à corrosão Maior resistência à corrosão por oxigênio ou produtos químicos do que no caso dos metais (ligação metálica). Os polímeros são atacados por solventes orgânicos que apresentam estrutura similar a eles. Porosidade Esses materiais apresentam alta permeabilidade a gases, que varia conforme o tipo de plástico. A principal consequência deste fato é a limitação dos plásticos como material de embalagem. Cerveja é o mais crítico. Propriedades mecânicas - Alta flexibilidade conforme o tipo de polímero e os aditivos. - Alta resistência ao impacto. - Baixas Temperaturas de Processamento - Conformação de peças requer aquecimento alguns plásticos especiais requerem até 400 ºC. Disso decorre baixo consumo de energia para conformação.  PRINCIPAIS PLÁSTICOS RECICLÁVEIS O sistema de símbolos foi desenvolvido para auxiliar na identificação e separação manual de plásticos, já que PVC não existe até o momento nenhum sistema automático de separação com esta finalidade. Se eventualmente, um destes símbolos não estiver presente no artefato a ser Esta identificação é reciclado, há vários outros métodos representada por um simples para a sua identificação triângulo e um número (densidade, teste da chama, correspondente. temperatura de fusão e solubilidade). O plástico selecionado é derretido e moldado em uma nova forma ou cortado em pequenos grânulos (chamados de granulados) que serão posteriormente utilizados como matéria prima para praticamente qualquer finalidade, nos quais são excluídos o hospitalar e o alimentar. 20 empresas responsáveis por metade do plástico descartável do mundo Transparente e inquebrável o PET é uma material extremamente leve. Usado principalmente na fabricação de embalagens de bebidas carbonatadas (refrigerantes), além da Indústria alimentícia. Está presente também nos setores hospitalar, cosméticos, têxteis etc. Material leve, inquebrável, rígido e com excelente resistência química. Muito usado em embalagens de produtos para uso domiciliar tais como: Detergentes, amaciantes, sacos e sacolas de supermercado, potes, utilidades domesticas, etc. Seu uso em outros setores também é muito grande tais como: Embalagens de óleo, bombonas para produtos químicos, tambores de tinta, peças técnicas etc. Material transparente, leve, resistente a temperatura, inquebrável. Normalmente usado em embalagens para água mineral, óleos comestíveis etc. Além da indústria alimentícia é muito encontrado nos setores farmacêuticos em bolsas de soro, sangue, material hospitalar, etc. Uma forte presença também no setor de construção civil, principalmente em tubos e esquadrias. Material flexível, leve, transparente e impermeável. Pelas suas qualidades é muito usado em embalagens flexíveis tais como: Sacolas e saquinhos para supermercados, leites e iogurtes, sacaria industrial, sacos de lixo, mudas de plantas, embalagens têxteis etc. Material rígido, brilhante com capacidade de conservar o aroma e resistente às mudanças de temperatura. Normalmente é encontrado em peças técnicas, caixarias em geral, utilidades domésticas, fios e cabos etc. Potes e embalagens mais resistentes. Material impermeável, leve, transparente, rígido e brilhante. Usado em potes para iogurtes, sorvetes, doces, pratos, tampas, aparelhos de barbear descartáveis, revestimento interno de geladeiras etc. Neste grupo estão classificados os outros tipos de plásticos. Entre eles: ABS/SAN, EVA, PA etc. Normalmente são encontrados em peças técnicas e de engenharia, solados de calçados, material esportivo, corpos de computadores e telefones, CD'S etc. PROCESSOS DE PREPARAÇÃO E OBTENÇÃO No esquema abaixo, pode-se observar a participação de cada produto fabricado a partir do petróleo no total desta matéria- prima. Apenas 4% deste total são utilizado para a produção de polímeros, especialmente os plásticos. PROCESSAMENTO DE TERMOPLÁSTICOS O polímero termoplástico é aquecido, próximo ou acima da temperatura de fusão, de modo que ele se comporte como borracha ou líquido, é então introduzido em um molde ou em uma matriz, para se produzir a forma desejada. Elastômeros termoplásticos podem ser conformados do mesmo modo. Nesses processos, as rebarbas e sobras podem ser recicladas e o desperdício é No processamento de termoplásticos, geralmente utiliza- minimizado. se: 1) Extrusão 2) Injeção 3) Termoformação 4) Rotomoldagem 5) Fiação 6) Compressão EXTRUSÃO As matérias-primas (pellets ou pó) são transportadas, passam de um estado sólido a um estado fundido e são forçadas a passar por uma matriz que molda a forma do produto final. São produzidos perfis (tubos, chapas, lâminas, filmes, calhas etc) ou revestimento de fios. → O processo de produção de tubos rígidos de PVC inicia-se na extrusora, responsável pela gelificação, plastificação e homogeneização do composto originalmente na forma de pó. → Uma vez fundido, o composto alimenta a matriz, responsável pela conformação do material na forma do produto final. À saída da matriz encontra-se um calibrador a vácuo, o qual resfria o material fundido. FLUXOGRAMA DA PRODUÇÃO DE POLIETILENO (PE) EXTRUSÃO- A extrusão-sopro é um processo especial que SOPRO utiliza a extrusão para formar o Parison (tubo de polímero em “fusão”) que em seguida é soprado. → O princípio geral de moldagem por extrusão-sopro consiste em extrudar verticalmente o composto de PVC fundido na forma de um tubo ou mangueira, expandindo-o no interior de um molde oco bipartido por meio da injeção de ar comprimido e forçando-o a assumir o formato interior do molde. → Uma vez resfriado o produto é extraído do molde e tem início um novo ciclo de moldagem.  Peças moldadas por injeção: Interior dos automóveis, INJEÇÃO gabinetes eletrônicos, aparelhos domésticos, equipamentos médicos, CDs pallets, brinquedos, cestos e baldes, xícaras promocionais, tampas em geral e tampas para garrafas de leite. O processo de moldagem por injeção consiste essencialmente no amolecimento do material num cilindro aquecido e sua consequente injeção em alta pressão para o interior de um molde relativamente frio, onde endurece e toma a forma final. O artigo moldado é então expelido do molde por meio dos pinos ejetores, ar comprimido, prato de arranque ou outros equipamentos auxiliares.  Termoformagem é o processo de CONFORMAÇÃO TÉRMICA produção a partir de aquecimento de uma folha termoplástica plana proveniente da extrusão polimérica, com ajuda de pressão e temperatura. - Entrada do material na máquina. - Aquecimento. - A bomba de vácuo (ou ar comprimido) é acionada e a sucção causada pelo vácuo através do molde (com furos) força o material a tomar a forma do molde. - Resfriamento até alcançar rigidez suficiente. - Desmoldagem. FIAÇÃO O processo de fiação, muito próximo ao método de extrusão utilizado na maioria dos plásticos, consiste basicamente em bombear o polímero fundido através de pequenos orifícios de uma fieira. Comercialmente sua maior aplicação é na indústria têxtil, produção de nylon e fibras acrílicas. Perfil de fieira O fio estirado é então coletado em uma nova bobina. O aquecimento dos rolos visa uma melhor orientação molecular das fibras. Enrugar levemente A estiragem de fibras sintéticas consiste, essencialmente, de dois pares de rolos aquecidos. O primeiro par alimenta o fio de bobinas vindas do processo de fiação e o segundo par (com velocidade próxima a 4 vezes o primeiro par) estira o fio. PROCESSAMENTO DE TERMOFIXOS Um menor número de técnicas é utilizado para os termofixos, uma vez que a reticulação tenha ocorrido eles não podem mais ser moldados. Para este geralmente utiliza-se: 1) Moldagem por Compressão 2) Moldagem por Transferência 3) Moldagem por Injeção  MOLDAGEM POR COMPRESSÃO A resina termofixa, que pode ser pré-aquecida, é introduzida num molde quente contendo uma ou mais cavidades. A parte superior do molde desce e comprime a resina plástica; a pressão aplicada e o calor amolece e o plástico liquefeito é forçado a encher a cavidade ou cavidades do molde. A continuação do processo é necessária para completar a formação de ligações cruzadas na resina termofixa, e finalmente a peça é injetada. O material em excesso é posteriormente cortado da peça. Ex.: pára-lamas e painéis de automóveis Ver vídeo Moldagem por Compressão - EMTSA https://www.youtube.com/watch?v=O5Ez3Am2mi4 Ver vídeo https://www.youtube.com/watch?v=HlrVmmemJys ADITIVOS São Líquidos, sólidos ou borrachosos, orgânicos ou inorgânicos presentes, normalmente, em pequena concentração com as mais diversas finalidades. São usados para alterar a propriedade do material e conferir estabilidade durante o serviço ou processamento. BIOPLÁSTI Polímeros Biodegradáveis? COS Os polímeros biodegradáveis são materiais que se degradam pela ação de micro- organismos naturais como bactérias, fungos e algas, se estiverem em condições favoráveis de bidegradação podem ser consumidos em semanas ou meses. Eles podem ser derivados de diversas fontes renováveis Não biodegradáveis são os como: Milho, celulose, batata e polímeros que não se cana de açúcar. decompõem naturalmente, Bioplásticos biodegradáveis podendo levar centenas de são empregados em itens anos para desaparecerem descartáveis, como em embalagens e em restauração de itens (ornamentos, talheres, panelas, tigelas, canudos). Assim como em malas, bandejas, recipiente para frutas, vegetais, ovos e carne, Em meio à preocupação com as consequências da poluição por plásticos, uma indústria ganha holofotes: a dos biopolímeros. Com propriedades e aplicações muitas vezes similares ou idênticas às dos plásticos convencionais derivados de petróleo. Já há tecnologia madura para a fabricação de produtos a partir de biopolímeros, mas o custo mais elevado da matéria-prima, que pode chegar ao triplo da do plástico convencional, é um obstáculo a ser vencido. Outros desafios precisam ser superados pelos fabricantes de bioplásticos: - a necessidade de mudanças em um parque industrial já instalado - a conquista do consumidor para aceitar novos produtos, - a falta de políticas públicas que estimulem a fabricação de produtos mais sustentáveis e questões de cunho regulatório, entre elas as relacionadas à https://revistapesquisa.fapesp.br/wp-content/uploads/2020/04/073- 076_bioplastico_290.pdf certificação e destinação final dos bioplásticos. Há no mercado pelo menos 10 grupos de diferentes tipos de bioplástico, sendo os mais comuns o ácido polilático (PLA), o polibutileno adipato co-tereftalato (PBAT), o politereftalato de etileno (PET), o polietileno (PE) e o polisuccinato de butileno (PBS). Filamento de impressora 3D PLA (Ácido PoliLático) – fabricado com o biopolímero Greenliving PLA É geralmente comercializado como uma alternativa totalmente biodegradável ao polietileno de baixa densidade, tendo muitas propriedades semelhantes, incluindo flexibilidade e resistência, permitindo que seja usado para muitos usos Adipato de polibutileno tereftalato de etileno/PBAT semelhantes, como sacos e embalagens plásticas. https://revistapesquisa.fapesp.br/wp-content/uploads/2020/04/073- 076_bioplastico_290.pdf Polietileno verde I’m green, da Braskem O conceito adotado pela European Bioplastics para a classificação dos bioplásticos, abrange duas vertentes: uma com relação à origem do material e outra associada à sua degradação. Um material é considerado bioplástico se for parcial ou totalmente de fonte renovável, ou seja, derivado de biomassa, como milho, cana-de-açúcar, celulose etc. Nesse caso, ele não precisa ser NECESSARIAMENTE BIODEGRADÁVEL PARA SER CONSIDERADO UM BIOPOLÍMERO. “Ou seja, pode ocorrer o famoso greenwashing – ou MAQUIAGEM VERDE.” O polietileno verde I’m green, da Se o polímero tiver 5% Braskem, é um exemplo de ou 10% de fonte biopolímero feito com material renovável, ele já renovável, mas que não é promove resgate de biodegradável. A vantagem CO2 da natureza. É ambiental está na redução da melhor do que o plástico quantidade de emissões de gases com 100% de fonte de efeito estufa na produção do fóssil.” https://revistapesquisa.fapesp.br/wp-content/uploads/2020/04/073-076_bioplastico_290.pdf A poliamida (PA) é um bioplástico produzido a partir de biomassa, mas que também pode ser feito com base em petróleo. Ela é vantajosa porque pode ser produzida utilizando fontes renováveis, como o óleo de mamona. No entanto, a poliamida, também chamada de nylon, não é biodegradável, mesmo em sua versão produzida a partir da biomassa. Outro problema é que Um plástico o nylon biodegradável ainda não é reciclável. tem de ser apto a passar por um processo de transformação química em que micro- organismos do ambiente o convertem em produtos atóxicos, como água e dióxido de carbono. Em termos de estrutura química, a resina da Braskem é igual à do plástico convencional e pode demorar séculos para se decompor. Em geral, ele se fragmenta em partículas menores, podendo gerar os chamados MICROPLÁSTICOS, que poluem rios e oceanos. Também são chamados de bioplásticos aqueles que são biodegradáveis, sejam eles feitos a partir de fontes renováveis ou não. Dessa forma, um material pode ser 100% de origem fóssil, mas, se for biodegradável, é Um exemplo é o plástico biodegradável ECOFLEX da Basf, cuja matéria-prima é o PBAT. Em 2019, segundo a European Bioplastics, 55,5% da capacidade global de produção de bioplásticos era de biodegradáveis, enquanto 44,5% eram de fonte renovável (bio-based), mas não biodegradável. “Se o bioplástico for destinado a aterro sanitário, por exemplo, não há como garantir o tempo adequado de degradação, de até 180 dias”, afirma. A destinação adequada dos plásticos biodegradáveis são as USINAS DE COMPOSTAGEM, ainda em número limitado no país. No Brasil faltam empresas certificadoras que garantam que determinado produto plástico seja mesmo biodegradável. “Não importa se é de fonte fóssil ou renovável; ele tem que ser certificado de acordo com as normas já existentes”. Há também os materiais que são 100% de origem renovável e, ao mesmo tempo, biodegradáveis. O PLA, destaque do mercado, está nesse grupo e pode ser feito, por exemplo, de amido de milho e cana-de-açúcar. É usado na fabricação de sacolas, talheres, pratos e filamentos de impressoras 3D. O que diferencia um do outro é a Outro bioplástico origem da matéria-prima e se é produzido ou não biodegradável? exclusivamente de fonte renovável e biodegradável é o poli-hidroxibutirato (PHB), vendido sob a marca BIOCYCLE. Feito a partir de um processo em que o açúcar da cana é metabolizado por bactérias e transformado na resina plástica, o Biocycle se assemelha a alguns polímeros tradicionais, como o E sua patente pertence à PHB Industrial, empresa de Serrana (SP), que o produz em pequena escala e sob demanda. “Trata-se de um produto de nicho, de valor superior ao dos polímeros convencionais. Infelizmente, o mercado não tem absorvido essa diferença de preço” REFERÊNCIAS Prof. Claudio Roberto Passatore