Técnicas de Polimerização

Técnicas de Polimerização

Bárbara Ferreira de Oliveira

Márcia Almeida Silva

Mariana Soares de Freitas

Universidade Estadual do Norte FluminenseCentro de Ciência e Tecnologia - CCT

Laboratório de Materiais Avançados - LAMAV

12/04/2023

IntroduçãoAs principais técnicas empregadas em

reações de polimerização podem ser distribuídas em dois grupos. Essa divisão reflete condições operacionais bem distintas, tanto a nível de laboratório quanto em escala industrial.

Sistemas homogêneos polimerização em massa (bulk polymerization)polimerização em solução (solution

polymerization).

Sistemas heterogêneospolimerização em emulsão (emulsion

polymarization)polimerização em suspensão (suspension

polymarization).

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Polimerização em Massa

Utiliza apenas o monômero e o iniciador.Não há formação de subprodutos no meio

reacional.A reação é altamente exotérmica.Heterogeneidade no tamanho das

macromoléculas formadas. O peso molecular do polímero pode

atingir valores muito elevados.

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• Vantagens: Polímero com poucos contaminantes residuais; Polímero com excelentes qualidades óticas e

elétricas; Facilidade e baixo custo de moldagem para poucas

peças.

• Desvantagens: Exige monômero com alta reatividade; Dificuldade de remoção de monômero e iniciador.

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• Produtos

Essa técnica permite a obtenção de peças moldadas diretamente a partir do monômero, sem pressão, a temperaturas relativamente baixas, e os produtos apresentam excelentes qualidades óticas e elétricas. Tem amplo emprego na fabricação de PMMA.

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Figura 1: Aplicações do PMMA. Fonte ww.coolgoal.com.cn/pmma_app.htm

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http://www.coolgoal.com.cn/pmma_app.htm

Polimerização em Solução • Participantes: monômero, iniciador e solvente;

• Características de um solvente ideal: Deve ser barato; Deve ter baixo ponto de ebulição; Deve ser facilmente removido do polímero.

• O polímero formado pode ser solúvel ou não no solvente:

Caso o polímero seja insolúvel no solvente, é obtido em lama, sendo facilmente separado do meio reacional por filtração. (polimerização em lama); Se o polímero for solúvel, utiliza-se um não-solvente para precipitá-lo sob a forma de fibras ou pó (polimerização por precipitação).

• Os solventes fazem diminuir o efeito “gel”;12/04/2023

Polimerização em Solução

• Vantagens: Fácil controle da temperatura; A solução polimérica formada pode ser diretamente utilizada

(algumas tintas e adesivos); A obtenção de polímero no estado sólido (eventualmente na

forma de pó) não necessitando ser “peletizado”.

• Desvantagens: Os solventes são caros, diminuem o peso molecular devido a

transferência de cadeias ao solvente e a velocidade da reação; Dificuldades da remoção e recuperação dos solventes. Aplicação restrita devido à toxidade e/ou inflamabilidade do

solvente Taxa de reação baixa devido a menor concentração de monômero

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-Monômeros são aquosos e imiscíveis nos solventes;

-Iniciadores: - Tipo radical livre; - Devem ser solúveis no monômero;

-Solventes orgânicos;

-Usada para produção de PS, PVC, PTFE.

Polimerização em Dispersão (suspensão)

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- Os monômeros são dispersos na forma de pequenas gotas através da ação de agentes de suspensão;

- Cada gota atua como micro reatores de polimerização em massa resfriados por água:

- o que permite uma rápida remoção do calor de reação;

- A polimerização é iniciada nas gotas de monômero pelos iniciadores;

- As gotas de monômero são transformadas em glóbulos;


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• Vantagens:- Reação é facilmente controlada;- Produto é obtido na forma de glóbulos;- Fácil recuperação do produto (pérolas).

• Desvantagens:- Necessidade do tratamento da água residual;- Presença de agentes de suspensão no polímero

final: -Difíceis de remover e podem afetar as propriedades do material.


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Polimerização em Emulsão

Utiliza monômero, iniciador, solvente e emulsificante.

Apresenta menor toxidade e perigo ao meio ambiente.

Resulta em um produto sob a forma de partículas muito pequenas.

Processo comercial amplamente utilizado.

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Polimerização em Emulsão• Vantagens:

Obtenção de polímeros com alta viscosidade em processos de alta velocidade de polimerização;

Fácil controle da temperatura; Vantagens ambientais e econômicas.

• Desvantagens: Maior dificuldade de modelagem,

monitoramento e controle ; Dificuldade da completa remoção dos

resíduos dos componentes do meio reacional. 12/04/2023


• Produtos

Essa técnica permite a obtenção de polímeros com ampla aplicação, seja na área médica com aplicação como membrana em comprimidos ou na purificação de águas industriais.

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Figura 2: Aplicações da polimerização em emulsão. Polímero utilizado na purificação de águas. Fonte: http://www.meiofiltrante.com.br/imagens

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Quadro das TécnicasTécnicas de Polimerização em Meio Homogêneo

Técnica Em massa Em solução

Composição do Meio Reacional

Monômero Iniciador

Monômero IniciadorSolvente

Exemplo PMMA, PU BR, PR

Vantagens

Polímeros com poucos contaminantes residuaisFacilidade e baixo custo de moldagem para poucas peças

Fácil controle da temperatura;A solução polimérica formada pode ser diretamente utilizada (algumas tintas e adesivos);A obtenção de polímero no estado sólido (eventualmente na forma de pó) não necessitando

Desvantagens

Exige monômero com alta reatividade Facilidade remoção de monômero e iniciador

Os solventes são caros, diminuem o peso molecular e a velocidade da reação;Dificuldades da remoção e recuperação dos solventes.

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Técnicas de Polimerização em Meio Heterogêneo

Técnica Em suspensão Em emulsão

Composição do Meio Reacional

Monômero IniciadorÁgua Espessante

Monômero IniciadorÁguaEmulsificante

Exemplo PS, PVC SBR, PVC

Vantagens

Reação é facilmente controlada;

Produto é obtido na forma de glóbulos;

Fácil recuperação do produto (pérolas).

Água como meio dispersante Facilidade de homogeinizaçãoAgitação moderadaPoucas reações lateraisPolímero de alto peso molecular

Desvantagens

Necessidade do tratamento da água residual;

Presença de agentes de suspensão no polímero final: Difíceis de remover e podem afetar as propriedades do material.

Necessidade de iniciador hidrossolúvelNecessidade de coagulante para precipitar o polímeroDificuldade da completa remoção dos resíduos dos componentes do meio reacional.

Quadro das Técnicas

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Referências Bibliográficas

[1] MANO, E.B.;MENDES, L.C.. Introdução a Polímeros. 2ª ed. Edgard Blücher. Sao Paulo, 1999.

[2]http://www.jornaldeplasticos.com.br/secoes/aulas-5.htm#2%C2%AA

[3]http://dequi.faenquil.br/domingos/tecpol.pdf . Acessado em 02/10/2009.

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