Polímeros Sintéticos: Propriedades, Tipos e Exemplos

Os polímeros sintéticos são todos aqueles feitos pela mão humana em laboratórios ou balanças industriais. Estruturalmente, consistem na união de pequenas unidades, chamadas monômeros, que são ligadas para formar o que é conhecido como cadeia ou rede de polímeros.

A estrutura polimérica do tipo "espaguete" é ilustrada na parte inferior superior. Cada ponto preto representa um monômero, ligado a outro por uma ligação covalente. A sucessão de pontos resulta no crescimento das cadeias poliméricas, cuja identidade dependerá da natureza do monômero.

Além disso, a grande maioria de seus monômeros é derivada do petróleo. Isto é conseguido através de uma série de processos que consistem na redução do tamanho de hidrocarbonetos e outras espécies orgânicas para obter moléculas pequenas e sinteticamente versáteis.

Propriedades

Assim como as possíveis estruturas dos polímeros são diversas, suas propriedades também são. Estes andam de mãos dadas com linearidade, ramificação (ausente na imagem das cadeias), as ligações e os pesos moleculares dos monómeros.

No entanto, embora existam padrões estruturais que definem a propriedade de um polímero e, portanto, seu tipo, a maioria tem em comum algumas propriedades e características. Alguns destes são:

- Eles têm custos de produção relativamente baixos, mas altos custos de reciclagem.

- Devido ao grande volume que pode ocupar suas estruturas, eles não são materiais muito densos e, além disso, mecanicamente muito resistentes.

- Eles são quimicamente inertes, ou o suficiente para resistir ao ataque de ácido (HF) e substâncias básicas (NaOH).

- falta de bandas de direção; portanto, eles são maus condutores de eletricidade.

Tipos

Polímeros podem ser classificados de acordo com seus monômeros, seu mecanismo de polimerização e suas propriedades.

Um homopolímero é aquele que consiste em unidades monoméricas de um único tipo:

100A => AAAAAAA ...

Considerando que um copolímero é aquele que é composto de duas ou mais unidades monoméricas diferentes:

20A + 20B + 20C => ABCABCABC ...

As equações químicas acima correspondem a polímeros sintetizados via adição. Nestes, a cadeia ou rede de polímeros está crescendo, pois estão ligados a isso mais monômeros.

Em contraste, para polímeros via condensação, a ligação do monômero é acompanhada pela liberação de uma pequena molécula que "condensa":

A + A => AA + p

AA + A => AAA + p ...

Em muitas polimerizações p = H2O, como com os polifenóis sintetizados com formaldeído (HC ₂ = O).

De acordo com suas propriedades, os polímeros sintéticos podem ser classificados como:

Termoplásticos

São polímeros lineares ou pouco ramificados, cujas interações intermoleculares podem ser superadas pelo efeito da temperatura. Isso acarreta seu amolecimento e moldagem e facilita a reciclagem.

Termoestável

Ao contrário dos termoplásticos, os polímeros termoendurecíveis têm muitas ramificações nas suas estruturas poliméricas. Isso permite que eles suportem altas temperaturas sem deformar ou derreter, como resultado de suas fortes interações intermoleculares.

Elastômeros

Eles são aqueles polímeros capazes de resistir a uma pressão externa sem quebrar, deformando, mas retornando à sua forma original.

Isso ocorre porque suas cadeias poliméricas estão conectadas, mas as interações intermoleculares entre elas são fracas o suficiente para gerar pressão.

Quando isso acontece, o material distorcido tende a ordenar suas correntes em um arranjo cristalino, "retardando" o movimento causado pela pressão. Então, quando desaparece, o polímero retorna ao seu arranjo amorfo original.

Fibras

São polímeros de baixa elasticidade e extensibilidade graças à simetria de suas cadeias poliméricas e à grande afinidade entre elas. Essa afinidade permite que eles interajam fortemente, formando um arranjo cristalino linear resistente ao trabalho mecânico.

Este tipo de polímero encontra uso na fabricação de tecidos como algodão, seda, lã, nylon, etc.

Exemplos

Nailon

O nylon é um exemplo perfeito do polímero do tipo fibroso, que encontra muitos usos na indústria têxtil. Sua cadeia polimérica consiste de uma poliamida com a seguinte estrutura:

Essa corrente corresponde à estrutura de nylon 6, 6. Se você contar os átomos de carbono (cinza) começando e terminando com aqueles ligados à esfera vermelha, haverá seis.

Além disso, existem seis carbonos que separam as esferas azuis. Por outro lado, as esferas azul e vermelha correspondem ao grupo amida (C = ONH).

Este grupo é capaz de interagir por meio de pontes de hidrogênio com outras cadeias, que também podem adotar um arranjo cristalino graças às suas regularidades e simetrias.

Em outras palavras, o nylon tem todas as propriedades necessárias para ser classificado como fibra.

Policarbonato

É um polímero plástico (principalmente termoplástico) transparente com o qual são feitas janelas, lentes, tetos, paredes, etc. A imagem superior mostra uma estufa feita com policarbonatos.

Como é a sua estrutura de polímero e de onde vem o nome policarbonato? Neste caso, não se refere estritamente ao ânion CO ₃ 2, mas a este grupo que participa em ligações covalentes dentro de uma cadeia molecular:

Assim, R pode ser qualquer tipo de molécula (saturada, insaturada, aromática, etc.), resultando em uma ampla família de polímeros de policarbonato.

Poliestireno

É um dos polímeros mais comuns da vida diária. Os copos de plástico, brinquedos, computador e elementos de TV, e a cabeça do manequim na imagem superior (assim como outros objetos) são feitos de poliestireno.

Sua estrutura polimérica consiste na união de n estirenos, formando uma cadeia com alto componente aromático (os anéis hexagonais):

O poliestireno pode ser usado para sintetizar outros copolímeros, como o SBS (Poli (estireno-butadieno-estireno)), que é usado naquelas aplicações que exigem uma borracha resistente.

Politetrafluoroetileno

Também conhecido como Teflon, é um polímero presente em muitos utensílios de cozinha com ação antiaderente (panelas negras). Isso permite fritar alimentos sem a necessidade de adicionar manteiga ou outras gorduras.

Sua estrutura consiste de uma cadeia polimérica "revestida" por átomos de F em ambos os lados. Esses F interagem muito fracamente com outras partículas, como as gordurosas, impedindo-as de aderir à superfície da panela.