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ASSOCIAÇÃO EDUCACIONAL DE VITÓRIA
FACULDADES INTEGRADAS ESPÍRITO-SANTENSES
UNIDADE DE CONHECIMENTO DE ENGENHARIAS E CIÊNCIAS AGRONÔMICAS
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
FLAINI PEREIRA RAMOS - 1040354
IGOR ESTRADA ACHÁ - 1040207
PEDRO HENRIQUE GRADIM - 1040260
RODRIGO COFFLER BATISTA - 1040312
POLÍMEROS/PLÁSTICOS
VITÓRIA
2010
FLAINI PEREIRA RAMOS - 1040354
IGOR ESTRADA ACHÁ - 1040207
PEDRO HENRIQUE GRADIM - 1040260
RODRIGO COFFLER BATISTA - 1040312
POLÍMEROS/PLÁSTICOS
Trabalho de pesquisa entregue à
Associação Educacional de Vitória, como
requisito parcial para avaliação da
disciplina Introdução à Engenharia, sob
a orientação do professor Samir Aride.
VITÓRIA
2010
1. INTRODUÇÃO
Os materiais poliméricos, nos últimos anos, vêem ganhando espaço nas
construções civis. Incalculáveis são as possibilidades de seu uso como
material de construção. Os primeiros polímeros sintéticos resultaram da
procura de substâncias que reproduzissem as propriedades encontradas nos
polímeros naturais. Assim, a falta de borracha natural, no período da
Segunda Guerra Mundial, motivou a pesquisa para obtenção de borracha
Sintética (Buna S). Na tentativa de substituir a seda, descobriu-se a fibra
de nylon (New York London, em referência aos dois maiores mercados
consumidores da época). Posteriormente, surgiram vários tipos de polímeros,
que permitiram uma modificação muito grande nos costumes do mundo atual.
A palavra polímero é utilizada para classificar moléculas orgânicas
formadas por um grande número de unidades moleculares repetidas,
denominadas meros. Mero significa partes e poli, muitos. Então o
significado oriundo da palavra polímeros é muitas partes.
Quando começaram a ser usados na construção civil, os materiais poliméricos
apresentaram inúmeros casos de insucessos devido a deficiências de
resistência às intempéries, estabilidade e durabilidade. No entanto essas
dificuldades estão sendo rapidamente superadas. A construção civil tem se
constituído, nos últimos anos, como o mais importante mercado dentre todos
os atendidos pela industria de polímeros. Esse aumento da demanda é
decorrente de algumas de suas características, tais como baixa densidade,
alta resistência elétrica, baixa condutividade térmica, ductibilidade e
elevada resistência à corrosão.
Nesse contexto pretende-se estudar os polímeros de uma forma mais ampla,
destacando: sua definição, formas de obtenção, principais tipos e seus usos
como materiais de engenharia.
2. OQUE SÃO POLÍMEROS
Os polímeros são constituídos de macromoléculas orgânicas, sintéticas ou
naturais. Os plásticos e borrachas são exemplos de polímeros sintéticos,
enquanto o couro, a seda, o chifre, o algodão, a lã, a madeira e a borracha
natural são constituídas de macromoléculas orgânicas naturais.
Os polímeros são baseados nos átomos de carbono, hidrogênio, nitrogênio,
oxigênio, flúor e em outros elementos não metálicos. A ligação química
entre átomos da cadeia é covalente, enquanto a ligação intercadeias é
fraca, secundária, geralmente dipolar.
Os materiais poliméricos são geralmente leves, isolantes elétricos e
térmicos, flexíveis e apresentam boa resistência à corrosão e baixa
resistência ao calor. Por outro lado, o desenvolvimento dos plásticos
modernos ocorreu principalmente depois de 1930. Para que os plásticos
modernos pudessem ser desenvolvidos, a química orgânica teve que ser
criada.
Os polímeros podem ser classificados em quatro grupos principais:
Termoplásticos: Podem ser repetidamente conformados mecanicamente desde que
reaquecidos. Portanto, não só a conformação a quente de componentes é
possível, mas também a reutilização de restos de produção, que podem ser
reintroduzidos no processo de fabricação (reciclagem).
Muitos termoplásticos são parcialmente cristalinos e alguns são totalmente
amorfos. Exemplos típicos de termoplásticos são: polietileno, policloreto
de vinila (PVC), polipropileno e poliestireno.
Termorrígidos: São conformáveis plasticamente apenas em um estágio
intermediário de sua fabricação. O produto final é duro e não amolece mais
com o aumento da temperatura. Uma conformação plástica posterior não é,
portanto possível. Não são atualmente recicláveis.
Os termorrígidos: são completamente amorfos, isto é, não apresentam
estrutura cristalina. Exemplos típicos de termorrígidos são: baquelite,
resinas epoxídicas, poliésteres e poliuretanos.
Elastômeros (borrachas): São também materiais conformáveis plasticamente,
que se alongam elasticamente de maneira acentuada até a temperatura de
decomposição e mantém estas características em baixas temperaturas. Os
elastômeros são estruturalmente similares aos termoplásticos, isto é, eles
são parcialmente cristalinos. Exemplos típicos de elastômeros são: borracha
natural, neopreno, borracha de estireno, borracha de butila e borracha de
nitrila.
3. COMO SÃO OBTIDOS
Os sintéticos são oriundos do petróleo; os biotecnológicos, produzidos por
microrganismos (o mais conhecido do Brasil é o polihidroxibutirato ou PHB),
e os polímeros naturais são obtidos em cultivos agrícolas. Estes têm
importância crescente, pois são utilizados em blendas com materiais
sintéticos, principalmente no caso de celulose, amido e quitosana.
Esses materiais são tratados mediante processos de craqueamento, ou ruptura
química das cadeias moleculares de que são formados, na presença de
catalisadores. Posteriormente, são submetidos à polimerização e outros
processos de transformação. Nos processos de tratamento dos plásticos
acrescenta-se a sua estrutura determinadas substâncias com a finalidade de
manter suas características. Entre elas estão corpos plastificantes, que
consistem normalmente de ésteres de elevado ponto de ebulição e baixa
volatilidade, que melhoram sua flexibilidade ao incrustar-se nas correntes
moleculares dos polímeros. Outros aditivos freqüentes são os
estabilizadores e os antioxidantes cujo uso depende do tipo de polímero que
se quer obter. Também são adicionados corantes de origem mineral ou
orgânica, substâncias anticombustão e elementos de recheio e reforço das
cadeias de polímeros
A fabricação dos plásticos sintéticos teve início com a produção da
baquelita, no início do século XX, e registrou um desenvolvimento acelerado
a partir da década de 1920. O progresso da indústria acompanhou a evolução
da química orgânica que, principalmente na Alemanha, permitiu o
descobrimento de muitas substâncias novas. Hermann Standinger comprovou em
1922 que a borracha se compunha de unidades moleculares repetidas, de
grande tamanho, que passaram a ser chamadas de macromoléculas. Essa
comprovação abriu caminho para a descoberta, antes da metade do século, dos
poliestirenos, do vinil, das borrachas sintéticas e das poliuretanas e
silicones, todos de amplo uso e obtidos a partir de matérias-primas
vegetais e minerais
Uma das causas do sucesso dos polímeros sintéticos, a sua inércia química e
resistência a biodegradação, ao contrário dos polímeros naturais como amido
ou celulose, é hoje em dia uma das suas principais desvantagens. Na
realidade, nos primórdios da era dos plásticos, os polímeros eram
desenhados de forma a retardar e prevenir o ataque por fungos, bactérias e
outros organismos vivos. Em particular, os polímeros obtidos de
hidrocarbonetos como o etileno ou o propileno, são resistentes ao ataque
químico e biológico, o que assegura a sua longevidade, mas transforma numa
dor de cabeça a tarefa de quem tem de dar destino aos resíduos sólidos
desta era que além de plástica é também descartável.
Uma solução compatível com os frenéticos tempos modernos passa pela
utilização de polímeros biodegradáveis e nos últimos anos vários destes
produtos foram disponibilizados no mercado, por exemplo, o Ecoflex da BASF
AG, Eastar Bio da Eastman Co., Bionelle da Showa Co., USA (mas fabricados
na Showa Highpolymer Co., Japão e SK Chemicals Co., Coréia do Sul), Sky
Green BDP da SK Chemicals; Biomax da Dupont Co. etc. Todos eles são
produtos do que se designa indústria petroquímica de terceira geração e são
poliésteres alifático-aromáticos, polímeros que do ponto de vista químico
são análogos ao PET, polietileno tereftalato, um termoplástico reciclável
muito utilizado, mas que ao contrário deste último se degradam em semanas e
não séculos no meio ambiente.
Embora biodegradáveis, estes polímeros obtidos de derivados do petróleo não
são biopolímeros, designação consagrada para polímeros biodegradáveis
obtidos a partir de fontes renováveis e que muito recentemente têm
conhecido uma enorme expansão.
4. PRINCIPAIS TIPOS DE POLÍMEROS E PLÁSTICOS
Abaixo alguns exemplos de Polímeros e Plásticos e suas principais
características e aplicações
4.1) TERMOPLÁSTICOS
4.1.1) Acrílicos (polimetacrilato de metilo)
Características: Excelente transmissão da luz, resistência à degradação
ambiental, propriedades mecânicas regulares.
Aplicações: Lentes, janelas de avião, material para desenho, letreiros
exteriores, isolamento acústico.
4.1.2) Fluorocarbono (PTFE ou TFE)
Características: Quimicamente inertes à maioria dos ambientes, excelentes
propriedades elétricas, baixo coeficiente de fricção, podem ser utilizados
até 260°C, nula ou desprezível fluência a temperatura ambiente.
Aplicações: Isolamentos anticorrosivos, tubulações e válvulas quimicamente
resistentes, recobrimentos antiaderentes, componentes elétricos expostos a
altas temperaturas.
4.1.3) Nylon
Características: Boa resistência mecânica e à abrasão, boa tenacidade,
baixo coeficiente de fricção, absorventes de água e outros líquidos.
Aplicações: Engrenagens, recobrimentos de alambrados e cabos.
4.1.4) Vinil
Características: Materiais para aplicações gerais e econômicas,
ordinariamente rígidos, embora com plastificantes voltem a ser flexíveis e
susceptíveis à distorção térmica.
Aplicações: Recobrimentos de solos, tubulações, recobrimentos isolantes de
fios elétricos.
4.1.5) Poliéster
Características: Excelente resistência à fadiga, à torção, à umidade, aos
ácidos, aos óleos e aos solventes.
Aplicações: Cintas magnetofônicas, tecidos.
4.2) POLÍMEROS TERMOESTÁVEIS
4.2.1) Poliésteres
Características: Excelentes propriedades elétricas e barato, pode-se
utilizar tanto a temperatura ambiente como a temperaturas elevadas, pode
ser reforçado com fibras.
Aplicações: Cascos, pequenos barcos, ventiladores, peças de automóvel.
4.2.2) Silicones
Características: Excelentes propriedades elétricas, quimicamente inertes,
porém atacável pelo vapor, extraordinária resistência ao calor,
relativamente econômico.
Aplicações: Lâminas e fitas isolantes a elevadas temperaturas.
Tabela dos principais polímeros e suas siglas
5. USOS COMO MATERIAIS DE ENGENHARIA
Os materiais poliméricos ocupam, atualmente, lugar de destaque entre os
materiais de construção civil. A seguir, estão listadas as principais
aplicações desses materiais. Dependendo de suas propriedades, um
determinado polímero pode ser usado em uma ou mais dessas categorias de
aplicações.
5.1) Tintas, Vernizes, Lacas e Esmaltes
Freqüentemente, são aplicadas pinturas às superfícies dos materiais no
intuito de proteger o material, melhorar a aparência, proporcionar
isolamento elétrico.
5.2) Impermeabilização
É a proteção das construções contra a infiltração de água na forma liquida
ou na de vapor, e são utilizados em concretos e argamassas, membranas
acrílicas e poliméricas e mantas poliméricas.
5.3) Adesivos
É uma substancia utilizada para colar superfícies de dois materiais sólidos
com o objetivo de produzir uma junta com elevada resistência ao
cisalhamento.
5.4) Películas
Muito espessas tem sido muito empregadas na proteção a embalagens de
produtos da construção civil, em forma de "lona plástica".
5.5) Isolamento Térmico
Conhecido como isopor, trata-se de um isolante térmico por possuir grande
quantidade de bolhas de ar em seu interior.
5.6) Fios e Fibras Poliméricas
Atribuem aos compósitos maior aos maior resistência à tração.
5.7) Aditivos Químicos
São utilizados nos concretos e argamassas para modificar certas
propriedades dos materiais frescos ou endurecidos.
5.8) Mastiques ou Selantes
São composições pastosas utilizadas para calafetar (vedar) juntas de
dilatação, fissuras e furos.
5.8) Materiais para Reabilitação de Estruturas de Concreto
Utilizados para recuperar, reparar e reforçar estruturas de concreto
5.9) Eletrodutos e Materiais Elétricos
Utilizados na fabricação de eletrodutos e materiais elétricos devido a sua
alta resistência elétrica, que os torna isolantes térmicos.
5.10) Tubulações e Conexões Hidrosanitarias
O polímero mais utilizado é o PVC (Policloreto de Vinila), possui vantagens
como o baixo preço, facilidade de manutenção, imunidade a ferrugem e a
economia de mão-de-obra.
5.11) Espumas
São estruturadas em vários perfis, usadas principalmente em substituição à
madeira.
5.12) Cobertura
São telhas onduladas de poliéster, são chapas de poliéster reforçados por
fibra de vidro.
6. REFERÊNCIAS
CONCEITOS SOBRE POLÍMEROS – UFMG. On-line.
Disponível em: . Acesso
em 30 Abril 2010.
PADILHA, A.F. Materiais de Engenharia – Microestrutura e Propriedades. São
Paulo, 1997. 343 p.
PLÁSTICO E POLÍMEROS BIODEGRADÁVEIS. On-line.
Disponível em: .
Acesso em 30 Abril 2010.
DE ONDE VEM O PLÁSTICO. On-line.
Disponível em: . Acesso em 30 Abril 2010.
BIOPLÁSTICOS. On-line.
Disponível em: . Acesso em 30 Abril 2010.
POLÍMEROS. On-line.
Disponível em:
.Acesso em 30 Abril 2010.
Isaia, Geraldo Cochella. Materiais de Construção Civil e Princípios de
Ciência e Engenharia de Materiais. Ed. G. C. Isaia. – São Paulo: IBRACON,
2007. 2v
