apostila de introdução a poíimeros

apostila de introdução a poíimeros

(Parte 1 de 14)

POLÍMEROS

FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS E TECNOLÓGICOS

FRANCISCO SÁVIO GOMES PEREIRA

RECIFE, OUTUBRO DE 2009

SUMÁRIO

Capítulo

CONTEÚDO

Pág.

1

FUNDAMENTOS DOS POLÍMEROS .........................................................................................

4

Introdução ...................................................................................................................................

4

Breve história dos polímeros ......................................................................................................

5

Um pouco da história da borracha .............................................................................................

6

A borracha natural – NR .............................................................................................................

7

A borracha sintética ....................................................................................................................

9

Classificação dos polímeros .......................................................................................................

10

Polímeros naturais ......................................................................................................................

11

Polímeros sintéticos ...................................................................................................................

11

Reações de polimerização .........................................................................................................

12

Nomenclatura dos polímeros .....................................................................................................

14

Referências ................................................................................................................................

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2

PROCESSOS DE PREPARAÇÃO DE MONÔMEROS E POLÍMEROS ....................................

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Introdução ...................................................................................................................................

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Monômeros ................................................................................................................................

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Sigla dos Polímeros ..................................................................................................................

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Classificação dos Polímeros ......................................................................................................

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Propriedades dos Polímeros ......................................................................................................

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Reciclabilidade ...........................................................................................................................

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Preparação de Alguns Polímeros ..............................................................................................

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Considerações sobre Alguns Polímeros ...................................................................................

32

Referências ................................................................................................................................

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3

TÉCNICAS DE POLIMERIZAÇÃO ............................................................................................

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Introdução ...................................................................................................................................

38

Reações de Polimerização .........................................................................................................

38

Técnicas de Polimerização .........................................................................................................

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Polimerização em massa ...........................................................................................................

42

Polimerização em solução .........................................................................................................

42

Polimerização em emulsão ........................................................................................................

42

Polimerização em suspensão ..................................................................................................

43

Referências ................................................................................................................................

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4

PROCESSOS DE TRANSFORMAÇÕES DE POLÍMEROS COMPÓSITOS ............................

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Introdução ..................................................................................................................................

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Polímeros Termoplásticos e Termofixos ....................................................................................

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Elastômeros ...............................................................................................................................

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Propriedades dos Polímeros ....................................................................................................

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Processamento de Polímeros Compósitos ................................................................................

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Produtos de Plástico ..................................................................................................................

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Processamento de Polímeros Termofixos .................................................................................

51

Técnicas de Processamento ......................................................................................................

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Processamento de plásticos: extrusão .......................................................................................

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Processamento de plásticos: moldagem por injeção ................................................................

53

Processamento de plásticos: moldagem de termofixos .............................................................

55

Processamento de plásticos: moldagem por sopro ...................................................................

56

Processamento de plásticos: extrusão-moldagem por sopro ....................................................

56

Processamento de plásticos: injeção-moldagem por sopro .......................................................

57

Processamento de plásticos: alongamento-moldagem por sopro..............................................

57

Processamento de plásticos: moldagem por termoenformação ...............................................

58

Processamento de plásticos: moldagem por compressão .........................................................

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Processamento de plásticos: moldagem por transferência .......................................................

60

Referências ................................................................................................................................

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5

POLÍMEROS DE INTERESSE INDUSTRIAL ............................................................................

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Introdução ...................................................................................................................................

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Plásticos .....................................................................................................................................

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Polietileno (PE) ...........................................................................................................................

61

Polipropileno (PP) .......................................................................................................................

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Poliestireno (PS) .........................................................................................................................

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Policloreto de Vinila (PVC) .........................................................................................................

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Policarbonato (PC) .....................................................................................................................

71

Resina Fenólica (PR) .................................................................................................................

72

Borrachas ...................................................................................................................................

74

Polibutadieno (BR) .....................................................................................................................

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Copolímero de Polibutadieno e Estireno (SBR) .........................................................................

75

Fibras ..........................................................................................................................................

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Processo produtivo das fibras artificiais .....................................................................................

76

Processo produtivo das fibras sintéticas ...................................................................................

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Poli(hexametileno-adipamida) – (PA 6.6)...................................................................................

77

Poliacrilonitrila (PAN) ..................................................................................................................

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Poli(tereftalato de etileno) – (PET) .............................................................................................

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Referências ................................................................................................................................

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6

RECICLAGEM DE POLÍMEROS ...............................................................................................

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Introdução ...................................................................................................................................

83

As fontes de solução para evitar poluição ..................................................................................

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Coleta seletiva do lixo ................................................................................................................

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Classificação do descarte de polímeros .....................................................................................

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Simbologia para plásticos (ABNT) ..............................................................................................

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Principais plásticos recicláveis ...................................................................................................

85

Identificação prática dos plásticos .............................................................................................

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Processo de reciclagem de polímeros .......................................................................................

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Reciclagem primária ..................................................................................................................

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Reciclagem secundária ..............................................................................................................

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Reciclagem terciária ...................................................................................................................

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Reciclagem quaternária .............................................................................................................

89

Produtos com plásticos reciclados .............................................................................................

89

Referências ................................................................................................................................

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7

EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO DA APRENDIZAGEM ...................................................................

91

.......................................................... CAPÍTULO 1 .........................................................

........................................... FUNDAMENTOS DOS POLÍMEROS .......................................

INTRODUÇÃO

A palavra polímero origina-se do grego poli(muitos) e mero(unidade de repetição). Assim, um polímero é uma macromolécula composta por muitas (dezenas a milhares) unidades de repetição denominadas meros, ligados por ligação covalente. 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.

Os plásticos, que tem seu nome originário do grego “plastikos” que significa - capaz de ser moldado, são materiais sintéticos ou derivados de substância naturais, geralmente orgânicas, obtidas, atualmente, em sua maioria, a partir dos derivados de petróleo.

 Os materiais plásticos estão sendo são utilizados em grande escala em diversas áreas da indústria e, é comum observar que peças inicialmente produzidas com outros materiais, particularmente metal, vidro ou madeira, têm sido substituídos por outras de plásticos.

 Esta expansão se deve, principalmente, pelas suas principais características, que são: baixo custo, peso reduzido, elevada resistência, variação de formas e cores, além de apresentar, muitas vezes, um desempenho superior ao do material antes utilizado.

 Tecnicamente os plásticos são substâncias formadas por grandes cadeias de macromoléculas que contém em suas estrutura, principalmente, carbono e hidrogênio.

 Os plásticos fazem parte da família dos Polímeros, que se constitui de moléculas caracterizadas pela repetição múltipla de uma ou mais espécies de átomos ou grupo de átomos, formando macromoléculas, estruturadas a partir de unidades menores, os monômeros, que se ligam através de reações químicas.

 Os tipos de polímeros mais consumidos atualmente são os polietilenos, polipropilenos, poliestirenos, poliésteres e poliuretanos, que, devido à sua grande produção e utilização, são chamados de polímeros commodities. Outras classes de polímeros, como os poliacrilatos, policabornatos e fluorpolímeros, têm tido uso crescente. Vários outros polímeros são produzidos em menor escala, por terem uma aplicação muito específica ou devido ao seu custo ainda ser alto e, por isso, são chamados de plásticos de engenharia ou especialidades.

Os plásticos são feitos a partir do petróleo que é uma matéria-prima rica em carbono. Os químicos combinam vários tipos de monômeros de maneiras diferentes para fazer uma variedade quase infinita de plásticos com propriedades químicas diferentes. A maioria dos plásticos é quimicamente inerte e incapaz de sofrer reações químicas com outras substâncias. Pode-se armazenar álcool, sabão, água, ácido ou gasolina em um recipiente plástico sem dissolvê-lo. 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 no chiclete. Os plásticos revolucionaram o mundo. Como não reage quimicamente com a maioria das outras substâncias, o plástico e difícil de desintegrar. Portanto, o ato do descarte do plástico representa um problema ambiental difícil e importante. O plástico permanece no ambiente por séculos, então a reciclagem é o melhor método. Porém, estão sendo desenvolvidas novas tecnologias para fabricar plástico a partir de substâncias biológicas, como óleo de milho. Esses tipos de plásticos seriam biodegradáveis e melhores para o meio-ambiente.

BREVE HISTÓRIA DOS POLÍMEROS

Antes da invenção do plástico, as únicas substâncias que podiam ser moldadas eram a argila (cerâmica) e o vidro. Argila e vidro endurecidos eram utilizados para armazenar, mas eram pesados e frágeis. Algumas substâncias naturais, como látex de seringueira e borracha, eram viscosas e moldáveis. A borracha não era muito útil para armazenar, pois acabava perdendo a capacidade de voltar ao formato original e ficava viscosa quando aquecida.

Em 1839, Charles Goodyear descobriu acidentalmente um processo no qual o enxofre reagia com a borracha bruta durante o aquecimento e resfriamento em seguida. A borracha se tornava elástica com o resfriamento: podia esticar, mas voltava à forma original. Também manteve a elasticidade com o aquecimento. Agora sabemos que o enxofre forma ligações químicas entre as fibras adjacentes de polímero de borracha. Ocorrem ligações cruzadas nas fibras de polímero, permitindo que elas "voltem” para o formato original quando esticadas. Charles Goodyear havia descoberto o processo conhecido atualmente como vulcanização, que torna a borracha mais durável.

Em 1846, Charles Schonbein, químico suíço, descobriu acidentalmente outro polímero ao derramar uma mistura de ácido sulfúrico e nítrico em um pedaço de algodão. Ocorreu uma reação química em que os grupos de hidroxila das fibras de celulose do algodão se converteram em grupos de nitrato catalisados pelo enxofre. O polímero resultante, a nitrocelulose, era capaz de explodir em uma chama sem fumaça e foi utilizado pelos militares como substituto da pólvora. Em 1870, o químico John Hyatt fez a nitrocelulose reagir com cânfora, gerando o celulóide, polímero plástico que foi utilizado em filmes fotográficos, bolas de sinuca, placas dentárias e bolas de pingue-pongue.

Em 1909, um químico chamado Leo Baekeland sintetizou a baquelite, primeiro polímero realmente sintético, misturando fenol e formaldeído. A reação de condensação entre esses monômeros permite ao formaldeído unir os anéis de fenol em três polímeros rígidos tridimensionais. Então, a baquelite quente pode ser moldada e solidificada em um plástico rígido, que pode ser utilizado para fabricar maçanetas, telefones, peças de automóveis, móveis e até jóias. A baquelite é dura, resistente ao calor e à eletricidade e, quando esfria, não derrete nem queima facilmente. A invenção da baquelite desencadeou uma classe completa de plásticos com propriedades semelhantes, conhecidos como resinas de fenol.

Na década de 30, um químico de Dupont chamado Wallace Carruthers inventou um polímero de plástico feito a partir da condensação de ácido adípico e certo tipo de monômero diaminohexano que podia se tornar em uma fibra forte, como a seda. Esse plástico ficou conhecido como náilon. O náilon é leve, forte e durável e se tornou a base de muitos tipos de roupas, coberturas (barracas), bagagens, bolsas e cordas.

O uso desses polímeros antigos foi difundido após a Segunda Guerra Mundial e continua até os dias de hoje. Eles levaram à criação de muitos outros plásticos, tais como dácron, isopor, poliestireno, polietileno e vinil.

UM POUCO DA HISTÓRIA DA BORRACHA

A borracha já era conhecida dos índios antes do descobrimento da América. Em 1525, P. d'Anghieria relatou ter visto os índios mexicanos jogarem com bolas elásticas. Charles de la Condamine foi o primeiro a fazer um estudo científico sobre a borracha, que ele conhecera durante viagem ao Peru, em 1735. Um engenheiro francês, Fresnau, que la Condamine havia encontrado na Guiana, estudara a borracha no local e concluíra que esta não era senão "uma espécie de óleo resinoso condensado".

O primeiro emprego da borracha foi como apagador. Foi Magellan, descendente de célebre navegador, quem propôs este uso. Priestley, na Inglaterra, difundiu-o e a borracha recebeu em inglês o nome de "India Rubber", que significa "Raspador da Índia". A palavra borracha teve sua origem numa das primeiras aplicações úteis deste produto, dada pelos portugueses, quando foi utilizada para a fabricação de botijas, em substituição às chamadas borrachas de couro que os portugueses usavam no transporte de vinhos.

Macquer, retomando os trabalhos de la Condamine, pela primeira vez indicou o modo de fabricação de tubos flexíveis de borracha. Desde então numerosos artesãos se interessaram pela borracha: o ourives Bernard, o boticário Winch, Grossart, Landolles, e outros. Em 1820 um industrial inglês, Nadier, fabricou fios de borracha e procurou utilizá-los em acessórios de vestuário. Por essa época começou a reinar na América a febre da borracha: os calçados impermeáveis dos índios faziam sucesso. Produziam-se tecidos impermeáveis e botas de neve na Nova Inglaterra.

Em 1832 foi criada a fábrica de Rosburg. Infelizmente, as alterações que os artefatos de borracha natural não vulcanizada sofriam sob a influência do frio, tornando-se quebradiços, e o inconveniente de aderirem-se uns aos outros se ficassem expostos aos raios de sol, desinteressaram os consumidores. Após tentar desenvolver por longo tempo um processo para o melhoramento das qualidades da borracha (incorporação de ácido nítrico, por exemplo) e ser levado à ruína, Goodyear descobriu acidentalmente, em 1840, a vulcanização.

Um fato curioso: em 1815, Hancock, modesto serralheiro, tornou-se um dos maiores fabricantes do Reino Unido. Ele havia inventado um colchão de borracha e, associado a Mac Intosh, fabricava as famosas capas impermeáveis "mac intosh". Além disso, havia descoberto e realizava industrialmente o corte, a laminação e a prensagem da borracha. Tinha verificado a importância do calor na prensagem e construído uma máquina para este fim.

Mac Intosh descobriu o emprego da benzina como solvente e Hancock preconizou a prévia "mastigação" e aquecimento, para obter uma perfeita dissolução da borracha. Hancock descobriu também a fabricação de bolas elásticas. Por fim, Hancock, em 1842, de posse da borracha vulcanizada de Goodyear, procurou e encontrou o segredo da vulcanização, fazendo enorme fortuna.

Em 1845 R.W. Thomson inventou o pneumático, a câmara de ar e até a banda de rodagem ferrada. Em 1850 fabricavam-se brinquedos de borracha, bolas ocas e maciças (para golfe e tênis). A invenção do velocípede por Michaux, em 1869, conduziu à invenção da borracha maciça, depois da borracha oca e, por último, à reinvenção do pneu, pois a invenção de Thomson havia caído no esquecimento. Payen estudou as propriedades físicas da borracha, do mesmo modo que Graham, Wiesner e Gérard.

Finalmente, Bouchardt realizou a polimerização do isopreno, entre 1879 e 1882, obtendo produtos de propriedades semelhantes à borracha. O primeiro pneumático para bicicleta data de 1830. Em 1895 Michelin teve a idéia audaciosa de adaptar o pneu ao automóvel. Desde então a borracha passou a ocupar um lugar preponderante no mercado mundial.

Sendo a borracha importante matéria-prima e dado o papel que vem desempenhando na civilização moderna, cedo foi despertada a curiosidade dos químicos para conhecer sua composição e, posteriormente, sua síntese. Desde o século XIX vêm sendo feitos trabalhos com esse objetivo, logo se esclarecendo que a borracha é um polímero do isopreno.

Os russos e os alemães foram os pioneiros nos trabalhos de síntese da borracha. Mas os produtos obtidos não suportaram a concorrência da borracha natural. Somente com a Primeira Guerra Mundial a Alemanha, premida pelas circunstâncias, teve de desenvolver a industrialização de seu produto sintético. Foi o marco inicial do grande desenvolvimento da indústria de borrachas sintéticas, ou elastômeros, no mundo.

A Borracha Natural – NR

A Borracha Natural é o produto sólido obtido pela coagulação de látices de determinados vegetais, sendo o principal a Hevea brasiliensis. Essa matéria-prima vegetal, proveniente da planta conhecida vulgarmente como seringueira, é nativa da Amazônia. Embora seja grande o número de espécies que por uma incisão na casca exsudam secreção de aspecto semelhante ao látex, somente algumas produzem quantidade e qualidade suficientes para exploração em bases econômicas.

A história da borracha natural no Brasil é um enredo que pouco fica a dever à corrida do ouro americana. Por quase cinqüenta anos, da segunda metade do século XIX até a segunda década do século XX, a borracha natural sustentou um dos mais importantes ciclos de desenvolvimento do Brasil. Naquela época, a revolução industrial se expandia velozmente e o mundo vivia período histórico de prosperidade e descobertas que se refletiam em todos os setores. Automóvel, bonde, telefone, luz elétrica e outras inovações mudavam paisagem e costumes nas cidades. Novos mercados se abriam. Era a belle époque, cujo esplendor a literatura e o cinema se encarregaram de retratar para as gerações seguintes.

Devido a suas múltiplas aplicações, principalmente na indústria automobilística em expansão, a borracha obtida a partir do látex das seringueiras tornou-se produto mundialmente valorizado. E seringueiras não faltavam na Amazônia brasileira. Isso levou a região Norte do Brasil, uma das mais pobres e desabitadas do país, a experimentar período de grande prosperidade. Interessadas na exploração dos seringais amazônicos, grandes empresas e bancos estrangeiros instalam-se nas cidades de Belém e Manaus.

A capital amazonense torna-se o centro econômico do país. Ganha sistemas de abastecimento d'água, luz elétrica, telefone, grandes construções, como o Teatro Amazonas, até hoje símbolo da riqueza advinda da borracha. Milhares de imigrantes, principalmente nordestinos fugidos da seca da década de 1870, invadem a floresta para recolher o látex e transformá-lo em borracha.

A produção amazônica chega a 42 mil toneladas anuais e o Brasil domina o mercado mundial de borracha natural. Esse clima de euforia dura até 1910, quando a situação começa a mudar: a partir daquele ano entram no mercado as exportações de borracha a partir das colônias britânicas e o Brasil não suporta a feroz concorrência que lhe é imposta.

Em 1876, os ingleses haviam contrabandeado sementes de hevea brasiliensis da Amazônia para o Jardim Botânico de Londres. Lá, por meio de enxertos, desenvolvem variedades mais resistentes, que posteriormente são enviadas para suas colônias na Ásia - Malásia, Ceilão e Cingapura - onde tem início uma exploração intensiva da borracha natural.

A diferença técnica de plantio e extração do látex no Brasil e na Ásia foi determinante para os resultados da exploração como negócio. Enquanto a distância entre as seringueiras na Ásia era de apenas quatro metros, na Amazônia caminhavam-se às vezes quilômetros entre uma árvore e outra, o que prejudicava e encarecia a coleta. Obviamente, as plantações racionalizadas do Extremo Oriente proporcionaram significativo aumento da produtividade e se tornaram mais competitivas.

No Brasil, o governo resistia a mudar os métodos. Acreditava que a exploração da maneira que era feita assegurava a presença de brasileiros e garantia a soberania nacional sobre a despovoada região amazônica. Privilegiava-se a geopolítica, representada pela ocupação, em detrimento da geoeconomia, que poderia render melhores frutos.

A relativa imobilidade custou caro para o país: as exportações brasileiras perderam mercado. Não suportaram a concorrência da borracha extraída na Ásia, muito mais barata. Como conseqüência, a produção entrou em declínio. Ali chegava ao fim o período de prosperidade vivido pela extensa região Norte do Brasil. As empresas que haviam se instalado em Manaus e Belém saíram em busca de outras regiões mais produtivas. Os imigrantes voltaram para suas terras. Os grandes nomes das artes mundiais já não se apresentavam no Teatro Amazonas. A opulência cristalizara-se em História.

No final dos anos 20, o Brasil ainda tentaria uma reação com a ajuda de um parceiro inusitado: o industrial norte-americano Henry Ford, idealizador de uma nova forma de produzir que marcaria a indústria para sempre - a linha de montagem - e responsável, na época, por 50% da produção mundial de veículos. Com a intenção de acabar com o controle do mercado de borracha - a preciosa matéria prima dos pneus - pelas colônias inglesas do Sudeste Asiático, Ford plantou nada menos que 70 milhões de mudas de seringueira numa área de um milhão de hectares no Pará.

O ambicioso projeto foi logo batizado pelos moradores da região como Fordlândia. Pretendia produzir 300 mil toneladas anuais de borracha natural, quantidade que representava a metade do consumo mundial. Mas Ford sucumbiu às adversidades e ao ambiente hostil da floresta amazônica. Abandonou tudo, amargando enorme prejuízo.

Neste contexto a Ásia dominou o suprimento mundial de borracha natural, com mais de 90% da produção. Mudanças importantes, no entanto, têm redistribuído a produção entre os principais concorrentes. A Malásia, que em 1985 respondia por 1/3 da produção mundial, reduziu sua participação. Isso decorreu da mudança no seu perfil de produção, que passou a dar ênfase em investimentos não-agrícolas. A Tailândia ocupou o lugar de maior produtor mundial de NR. A Indonésia - com vantagens de área e mão-de-obra disponíveis - tem mantido participação relevante na produção mundial desde a década de 80.

Outros países que vêm se valendo, com sucesso, do potencial de mão-de-obra barata e disponibilidade de terras para crescimento nesse setor são a Índia e a China. O consumo de borracha natural representou, em 2001, cerca de 40% do total de borrachas consumidas no mundo.

A Borracha Sintética

A importância que ganhou a indústria da borracha desde seu surgimento e o papel decisivo que assumiu no descortinar da civilização moderna, despertou o interesse pela descoberta da sua composição química e, depois, pela síntese. A indústria de pneumáticos via, nas pesquisas, a possibilidade de se independer das plantações mundiais de borracha natural.

O declínio da produção de borracha natural no Brasil coincide com o período da Primeira Guerra Mundial (1914-1918) e com a necessidade de se obter produto mais barato, com suprimento mais seguro para a fabricação de pneus. A pressão decorrente da tomada das plantações asiáticas pelos japoneses levou ao desenvolvimento de uma borracha que, embora de estrutura diferente da natural, satisfazia extraordinariamente a alta demanda requerida pelas tropas na época.

Foi assim que surgiu a GR-S, Buna S, Hycar OS ou SBR, um copolímero de estireno e butadieno. Foi o marco inicial do grande desenvolvimento da indústria de borrachas sintéticas. O produto desenvolvido era facilmente vulcanizável e acabou se transformando no carro-chefe da indústria da borracha mundial, apesar de suas propriedades não corresponderem a todas as qualidades da natural. Mas o custo e as características principais foram determinantes para que se tornasse concorrente imbatível. Apesar da borracha sintética já ser conhecida desde 1875, sua produção até este momento era cara e inexpressiva.

Episódio histórico importante, durante a Segunda Guerra Mundial, mudou o cenário desse mercado. Na manhã do dia 7 de dezembro de 1941 os Estados Unidos entraram na guerra. Três meses após o ataque a Pearl Harbor, os japoneses, desesperados para controlar a produção de borracha natural, assim como os aliados, tomaram a Malásia e as Índias Orientais holandesas. Assumiram o controle de 95% do suprimento mundial do produto e mergulharam os EUA numa crise.

Cada tanque Sherman continha 20 toneladas de aço e meia tonelada de borracha. Cada navio de guerra era constituído de 20 mil partes de borracha. A borracha era usada para recapear cada centímetro de fio em todas as fábricas, lares, escritórios e instalações militares na América. Não havia alternativa sintética. Levando-se em conta todas as fontes possíveis, a nação tinha, mantidos os níveis normais de consumo, estoques para cerca de um ano. Essa reserva tinha ainda de alimentar a maior e mais crítica indústria em fase de expansão da história mundial: a indústria bélica.

A resposta de Washington foi rápida e dramática. Quatro dias depois de Pearl Harbor, o uso da borracha em qualquer produto não essencial para a guerra foi proibido. O limite de velocidade nas estradas americanas caiu para 35 milhas por hora, para diminuir o desgaste dos pneus em todo o País. As raspas de borracha eram vendidas a um penny ou mais por libra peso em mais de 400 mil depósitos em todo o país. Até Fala, o cão do presidente Franklin Roosevelt, teve seus brinquedos de borracha derretidos. Foi a maior campanha de reciclagem registrada na história e assegurou o êxito dos aliados até 1942.

Nessas circunstâncias, foi emitida uma ordem a todos os químicos e engenheiros para que desenvolvessem uma indústria de borracha sintética. Em 1941, a produção total de borracha sintética era de pouco mais de 8 mil toneladas, principalmente produtos que não serviam para a fabricação de pneus.

A sobrevivência da nação dependia da sua capacidade de manufaturar mais de 800 mil toneladas de produtos que mal haviam começado a ser desenvolvidos. Não havia muitas instruções detalhadas de como as fábricas deveriam se organizar para produzir essa gigantesca quantidade. Não haviam sido construídas instalações nem sequer para produzir a matéria-prima necessária à produção de borracha.

A indústria americana nunca havia sido convocada a assumir tarefa como essa. Conseguir tanto em tão pouco tempo. Os engenheiros tinham dois anos para alcançar a meta. Se o programa da borracha sintética não obtivesse êxito, a capacidade dos americanos para prosseguir na guerra estaria ameaçada. O esforço americano ajudaria a disseminar a borracha sintética nos mercados mundiais, inclusive no Brasil, que após a Guerra tratava de consolidar o seu parque industrial.

CLASSIFICAÇÃO DOS POLÍMEROS

As classificações mais comuns envolvem a estrutura química, o método de preparação, as características tecnológicas e o comportamento mecânico.

Segundo a estrutura química, conforme os grupos funcionais presentes nas macromoléculas, estas serão classificadas em poliamidas, poliésteres, etc.

Quanto ao método de preparação, são divididos, em linhas gerais, em polímeros de adição e polímeros de condensação, conforme ocorra uma simples adição, sem subproduto, ou uma reação em que são abstraídas dos monômeros pequenas moléculas, como HCl, H2O, KCl.

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.

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, 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.

As características tecnológicas, que impõe diferentes processos tecnológicos, são à base da classificação dos polímeros termoplásticos e termorrígidos. Os polímeros lineares ou ramificados, que permitem fusão por aquecimento e solidificação por resfriamento, são chamados termoplásticos. 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).

Plásticos termorrígidos. Após o resfriamento e endurecimento, esses 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, resinas epóxi e de fenol.

­Termoplásticos. 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. 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. Borracha ou elastômero é um material macromolecular exibindo elasticidade em longa faixa, à temperatura ambiente. O termo plástico vem do grego, e significa “adequado à moldagem”. Plásticos são materiais que contém, como componente principal, um polímero orgânico sintético e se caracterizam porque, embora sólidos à temperatura ambiente em seu estado final, em alguns estágios a de seu processamento, tornam-se fluídos e possíveis de serem moldados, por ação isolada ou conjunta de calor e pressão. Esse ingrediente polimérico é chamado de resina sintética. Fibra é um corpo que tem uma elevada razão entre o comprimento e as dimensões laterais, e é composto principalmente de macromoléculas lineares, orientadas longitudinalmente.

POLÍMEROS NATURAIS

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. 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.

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. Freqüentemente, 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. Na estrutura seguinte, o substituinte A pode ser algum grupo ativo:

CH2 = CH - A

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