Tecnologia dos Polímeros 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 material o...

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 sua complexidade A palavra POLÍMERO vem do grego Poli, cujo química, podendo ou não ter unidades significado é muito, e de Mero, que quer dizer químicas repetidas. “parte” ou “unidade” (que se repete). Os meros (que são macromoléculas), para formarem um Sendo assim, todos os polímeros são polímero, são ligados entre si através de macromoléculas, porém nem todas as ligações covalentes (estáveis). macromoléculas são polímeros. Encontram-se macromoléculas tanto como produtos de origem natural, quanto de síntese.  Polissacarídeos, poli-hidrocarbonetos, proteínas e ácidos nucléicos, todos constituem exemplos de macromoléculas naturais Representação da estrutura secundária de uma proteína orgânicas.  Incluem, assim, amido, algodão, madeira, lã, cabelo, couro, seda, chifre, unha, borracha natural etc..  Poliestireno e nylon são macromoléculas sintéticas orgânicas. Amido - estrutura molecular  Diamante, grafite, sílica e asbesto, são produtos macromoleculares naturais, inorgânicos. Ácido polifosfórico e policloreto de fosforinitrila são macromoléculas sintéticas inorgânicas. Polímero Náilon Partindo de moléculas de benzeno, a equipe sintetizou os cristais de 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 pode ser polimerização por adição efetuada por diversas técnicas e processos e polimerização por distintos, onde os mais comuns são: condensação. a partir do ponto de vista de sua estrutura química, do método de preparação, das As formas mais comuns de características tecnológicas e do classificação são: comportamento mecânico. Os plásticos, que tem seu nome originário Os materiais plásticos são utilizados em do grego “plastikos” que significa - capaz grande escala em diversas áreas da de ser moldado, são materiais sintéticos indústria e, é comum observar que peças ou derivados de substância naturais, inicialmente produzidas com outros geralmente orgânicas, obtidas, materiais, particularmente metal, vidro atualmente, em sua maioria, a partir dos ou madeira, têm sido substituídos por derivados de petróleo. outras de plásticos. baixo custo, peso reduzido, elevada Esta expansão se deve, resistência, variação de formas e cores, principalmente, pelas suas além de apresentar, muitas vezes, um principais características, que desempenho superior ao do material são: 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 (macromoléculas). 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 polímero tridimensional. Classificação 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. E 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. PET 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 do composto. 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 sintéticos Polipropileno (PP), Poliamidas (PA’s), disponíveis no mercado e Poliuretanos (PU’s), Polimetilmetacrilato consequentemente a gama de aplicação (PMMA), Policarbonato (PC), Poli-isopreno, desses materiais. Podem ser materiais Neoprene, Aramida (Kevlar®), Resina rígidos, flexíveis, amorfos ou Fenólica, Policloreto de Vinila (PVC), Etil semicristalinos, transparentes ou opacos, Cloreto de Vinila (EVA), Poliestireno (PS), com maior ou menor temperatura de Poliésteres, Silicones, entre inúmeras processamento, resistências mecânicas outras resinas e materiais que são variadas, alguns polares e outros apolares, conhecidos e amplamente utilizadas em entre outras propriedades e diversos segmentos. características. 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 plásticos (PU) 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 epóxi e de fenol. Poliésteres. 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 plásticos fenólicos, dos quais a baquelite é um dos Baquelite 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 lâminas de alta resistência mecânica. Placa de Silicone 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 borrachas, plásticos e fibras. Em sua aplicação, estes termos envolvem a expressão resina. Termoplásticos, PET e o Polipropileno O polietileno, as resinas acrílicas, o vinil, o poliestireno e os polímeros de formaldeído constituem as principais variedades de polímeros de adição com propriedades termoplásticas. O cloreto de polivinila tem um grande número de aplicações, da fabricação de roupas e Polímero PVC (Policloreto de Vinila) 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 de vinila). Em 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 do que os polímeros. As resinas termoplásticas, são polímeros artificiais que 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/la stra-pmma-metacrilato- https://www.indac.org.br/a-producao-do-acrilico/ estruso-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 ópticas. 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 (geralmente um sabão), tamponadores de pH, colóides protetores, O emulsificante tem como objetivo formar micelas, reguladores de tensão de tamanho entre 1nm e 1mm, onde o monômero fica superficial, reguladores de contido. polimerização (modificadores) e ativadores (agentes de Algumas micelas são ativas, ou seja, a reação de polimerização se processa redução). dentro delas, enquanto outras são inativas (gotas de monômeros), constituindo apenas uma fonte de monômero. Nesta polimerização, o À medida que a reação ocorre, as micelas inativas suprem as ativas com monômero, que crescem até formarem gotas de polímeros, originando iniciador é solúvel em água, posteriormente os polímeros. enquanto o monômero é A figura abaixo representa o esquema de um sistema de polimerização em parcialmente solúvel. emulsão.  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 suspensão, A polimerização se passa em partículas em também conhecida como suspensão no solvente, com um tamanho polimerização por pérolas ou contas, médio entre 1 a 10 mm, onde se encontram pela forma como os polímeros são o monômero e o iniciador. A agitação do obtidos, é uma polimerização sistema é um fator muito importante heterogênea, onde o monômero e o nesta técnica, pois, dependendo da iniciador são insolúveis no meio velocidade de agitação empregada, o dispersante, em geral, a água. tamanho da partícula varia.  Isopor: poliestireno expansível 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 de diâmetro entre Monômero 30 e 150 mm, em meio a cloreto de uma fase aquosa vinila contínua, por agitação vigorosa e na presença de um colóide protetor, também chamado dispersante ou agente de suspensão. → Plantas comerciais de polimerização em suspensão utilizam reatores de batelada → Uma vez que a reação é iniciada, o reator deixa de ser aquecido e passa a ser resfriado, → O carregamento do pois a reação é exotérmica. reator geralmente é iniciado com, aditivos de → Sendo a conversão da reação atingida, geralmente na faixa dos 75 aos 95%, a reação é polimerização, encerrada e o monômero remanescente é recuperado. dispersantes (na forma de solução) e iniciadores. → A resina seca é então peneirada para retenção de partículas extremamente grosseiras e armazenada em silos. 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 Os polímeros apresentam uma densidade relativamente baixa na faixa de variação de aproximadamente 0,9 g/cm³ até 2,3 g/cm³. Motivação Densidade 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. Baixa condutibilidade térmica destes materiais é a Condutividade térmica falta de elétrons livres no material. Cerca de mil vezes menor que a dos metais. Condutividade elétrica Baixa condutibilidade em comparação a outros Entre os polímeros condutores mais conhecidos destacam-se o poliacetileno, o polipirrol, o politiofeno e a polianilina. Devido à alta materiais devido também a falta de elétrons livres e são aplicabilidade dos polímeros condutores, o desenvolvimento das pesquisas sobre esse altamente indicados para aplicações onde se requeira assunto é crescente. isolamento elétrico.  Propriedades dos Considerações particulares polímeros Os termoplásticos amorfos, como o PC, PMMA, PVC bem como a resina PU, não se diferenciam consideravelmente em sua Permeabilidade a luz transparência do vidro que chega a 90%, isto corresponde a um nível de transmissão de 0,9. Maior resistência à corrosão por oxigênio ou produtos químicos do que no caso dos metais (ligação metálica). Os polímeros são Resistência à corrosão atacados por solventes orgânicos que apresentam estrutura similar a eles. Esses materiais apresentam alta permeabilidade a gases, que varia conforme o tipo de plástico. A principal consequência deste Porosidade fato é a limitação dos plásticos como material de embalagem. Cerveja é o mais crítico. - Alta flexibilidade conforme o tipo de polímero e os aditivos. - Alta resistência ao impacto. - Baixas Temperaturas de Processamento - Conformação de Propriedades mecânicas 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 não existe até o momento nenhum sistema PV automático de separação com esta finalidade. C Se eventualmente, um destes símbolos não estiver presente no artefato a ser reciclado, há vários outros métodos simples para a sua identificação (densidade, teste da chama, temperatura de fusão e Esta identificação é representada solubilidade). por um triângulo e um número correspondente. 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 minimizado. No processamento de termoplásticos, geralmente utiliza-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 utiliza a SOPRO 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, gabinetes INJEÇÃO 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 produção a partir CONFORMAÇÃO TÉRMICA 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 Ver vídeo https://www.youtube.com/watch?v=HlrVmmemJys https://www.youtube.com/watch?v=O5Ez3Am2mi4  São Líquidos, sólidos ou borrachosos, orgânicos ou ADITIVOS 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. BIOPLÁSTICO Polímeros Biodegradáveis? S 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 como: Milho, Não biodegradáveis são os polímeros celulose, batata e cana de açúcar. que não se decompõem naturalmente, podendo levar centenas de anos para Bioplásticos biodegradáveis são desaparecerem empregados em itens 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, garrafas de refrigerante e de produtos de consumo diário. 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 certificação e destinação final dos bioplásticos. https://revistapesquisa.fapesp.br/wp-content/uploads/2020/04/073- 076_bioplastico_290.pdf 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) – Greenliving fabricado com o biopolímero 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 semelhantes, como sacos e embalagens plásticas. Adipato de polibutileno tereftalato de etileno/PBAT 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 Braskem, é um Se o polímero tiver 5% ou 10% exemplo de biopolímero feito com material de fonte renovável, ele já renovável, mas que não é biodegradável. A promove resgate de CO₂ da vantagem ambiental está na redução da natureza. É melhor do que o quantidade de emissões de gases de efeito plástico com 100% de fonte estufa na produção do plástico verde, que é fóssil.” reciclável. 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 o nylon ainda não é reciclável. Um plástico biodegradável 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 classificado como biopolímero. 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 origem da Outro bioplástico produzido matéria-prima e se é 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 polipropileno. Ele foi criado por pesquisadores paulistas, em estudos iniciados na década de 1990. 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