O que são polímeros?

Os polímeros são macromoléculas formadas pela repetição de unidades estruturais menores chamadas monômeros. Eles apresentam propriedades únicas, como resistência e leveza.
Pequenas partículas de plástico, um dos polímeros mais conhecidos, nas cores azul, verde e amarela esparramadas.
O plástico é um dos polímeros mais comuns do nosso dia a dia.
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Você sabe o que são polímeros? Os polímeros são macromoléculas formadas pela repetição de unidades estruturais menores, os monômeros, e podem ser encontrados em materiais naturais, como proteínas e celulose, ou ser produzidos sinteticamente, como os plásticos. Nesse sentido, sua capacidade de serem moldados em diferentes formas, aliada à resistência e leveza, torna-os fundamentais em setores como embalagens, construção civil, medicina e eletrônica. Além disso, há os polímeros biodegradáveis, que surgem como uma alternativa sustentável aos plásticos convencionais, contribuindo para a redução da poluição ambiental.

Leia também: O que são os polímeros de condensação?

Resumo sobre os polímeros

  • Polímeros são macromoléculas formadas pela repetição de monômeros.

  • Podem ser naturais (proteínas, celulose) ou sintéticos (plásticos, polímeros condutores).

  • São utilizados na produção de plásticos, na construção civil, medicina, eletrônica, entre outros.

  • São formados pelo processo de polimerização, que pode ser por adição e por condensação.

  • Sua estrutura geral pode ser dividida em três partes: a cadeia principal, as ramificações e os grupos laterais.

  • Suas propriedades variam de acordo com a estrutura molecular e o processo de polimerização.

  • A estrutura e as propriedades dos polímeros podem ser alteradas por meio de aditivos, como plastificantes, cargas, corantes e estabilizantes.

  • Os polímeros são assim classificados:

    • quanto à origem dos monômeros: polímeros naturais e polímeros sintéticos;

    • quanto à reação de polimerização: polímeros de adição e polímeros de condensação;

    • quanto às propriedades mecânicas: plásticos, fibras (sintéticas) e elastômeros (borrachas);

    • quanto aos polímeros plásticos: polímeros termoplásticos e polímeros termorrígidos.

  • Polímeros biodegradáveis são uma alternativa mais sustentável aos plásticos convencionais.

  • A importância dos polímeros está na sua versatilidade e variedade de aplicações, contribuindo para a eficiência, durabilidade, segurança e sustentabilidade de muitos produtos e processos.

Afinal, o que são os polímeros?

Os polímeros são macromoléculas formadas pela repetição dos monômeros, unidades estruturais menores. Eles podem ser encontrados em materiais naturais, como proteínas e celulose, ou ser produzidos sinteticamente, como os plásticos e os polímeros condutores.

Para que servem os polímeros?

Os polímeros sevem para diversas aplicações no que tange à diversidade de materiais, pois são amplamente utilizados na produção de plásticos, sendo leves, resistentes, flexíveis e moldáveis, ideais para uma variedade de aplicações, como embalagens, utensílios domésticos e peças automotivas.

Além disso, polímeros como poliéster e nylon são usados na fabricação de fibras sintéticas, amplamente empregadas em roupas, tecidos para móveis e carpetes devido à sua resistência, durabilidade e facilidade de manutenção.

Imagem aproximada de uma etiqueta de roupa indicando que o tecido é poliéster, um exemplo de polímero sintético.
O poliéster é um polímero sintético amplamente utilizado na fabricação de tecidos e vestuário.

Já na construção civil, polímeros como o PVC (policloreto de vinila) são utilizados na fabricação de tubos, janelas, portas e outros materiais devido à sua resistência ao desgaste e à corrosão, e à sua facilidade de limpeza.

Sem contar que, na medicina, são usados na fabricação de dispositivos médicos, implantes, embalagens de medicamentos e materiais de sutura devido à sua biocompatibilidade e capacidade de moldagem em formas complexas.

Por fim, na eletrônica, são utilizados na fabricação de telas sensíveis ao toque, sensores e baterias devido às suas propriedades elétricas e mecânicas.

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Formação dos polímeros

A formação dos polímeros ocorre por um processo chamado polimerização, que pode ser classificado em duas categorias principais: polimerização por adição e polimerização por condensação. Sendo assim, vejamos um pouco sobre cada um desses processos:

  • Polimerização por adição: os monômeros se ligam entre si sem a eliminação de qualquer subproduto. Isso ocorre quando os monômeros têm ligações duplas (insaturações), que podem ser quebradas para formar novas ligações com outros monômeros. Um exemplo comum é a polimerização do etileno para formar o polietileno, em que as ligações duplas do etileno são quebradas e os monômeros se ligam, formando uma cadeia longa de polímero.

Reação de polimerização por adição do polietileno, um dos polímeros de adição.
Reação de polimerização por adição do polietileno. Note que os monômeros são representados em colchetes.
  • Polimerização por condensação: os monômeros se ligam entre si, com a eliminação de um subproduto, como água, álcool ou ácido. Isso ocorre quando os monômeros têm grupos funcionais que reagem entre si para formar ligações covalentes. Um exemplo é a polimerização da glicose com a frutose para formar a sacarose, na qual ocorre a eliminação de água como subproduto da reação, conforme pode ser visto na reação abaixo:

Reação de polimerização por condensação para formar a sacarose, um dos polímeros de condensação.
Reação de polimerização por condensação para formar a sacarose.

Em ambos os processos, a polimerização pode ser iniciada por diversos métodos, como calor, radiação ou catalisadores. Diante disso, o tipo de monômero e as condições de polimerização determinam as propriedades do polímero resultante, como sua estrutura molecular, peso molecular, grau de ramificação e propriedades físicas e químicas.

Acesse também: Polietileno — detalhes sobre esse polímero formado da polimerização por adição

Estrutura e propriedade dos polímeros

A estrutura dos polímeros pode variar significativamente, dependendo dos monômeros e das condições de polimerização. No entanto, a estrutura geral pode ser dividida em três partes principais: a cadeia principal, as ramificações e os grupos laterais. Nesse sentido, a seguir, falaremos um pouco sobre cada uma delas.

  • Cadeia principal: é formada pela repetição dos monômeros ao longo da molécula, criando uma estrutura linear ou ramificada, que determina muitas das propriedades físicas e químicas do polímero. Em meio a isso, a estrutura da cadeia principal pode ser regular (homopolímeros), com unidades repetidas idênticas, ou irregular (copolímeros), com diferentes tipos de unidades.

Ilustração mostrando a diferença entre monômeros, homopolímeros e copolímeros, estruturas formadoras dos polímeros.
Os copolímeros diferem dos homopolímeros pela alternância de diferentes monômeros na cadeia.
  • Ramificações: ocorrem quando grupos laterais são ligados à cadeia principal do polímero, podendo afetar significativamente as propriedades do polímero, como a flexibilidade, a resistência e a temperatura de transição vítrea. Nesse caso, polímeros com muitas ramificações tendem a ter uma estrutura mais amorfa e menos cristalina.
  • Grupos laterais: são grupos químicos que estão ligados à cadeia principal do polímero, os quais podem afetar as propriedades do polímero, como sua solubilidade, reatividade química e capacidade de formar ligações intermoleculares. Nesse sentido, eles podem ser introduzidos durante a síntese do polímero ou podem ser grupos funcionais presentes nos monômeros.

Fórmula estrutural do ácido poliláctico, um dos polímeros biodegradáveis.
O ácido poliláctico é um exemplo de polímero que apresenta tanto uma ramificação (-CH3) quanto um grupo lateral (oxigênio da carbonila, C=O).

Em síntese, as propriedades dos polímeros são determinadas por sua estrutura molecular, que, por sua vez, é influenciada pela estrutura dos monômeros, a forma como os monômeros se ligam para formar a cadeia polimérica e as condições de polimerização. Dessa forma, algumas das propriedades mais importantes desses compostos incluem a massa molecular, o grau de cristalinidade, a temperatura de transição vítrea, a solubilidade, a resistência mecânica e a resistência química.

São essas propriedades que fazem dos polímeros materiais versáteis e amplamente utilizados em uma variedade de aplicações, desde embalagens e eletrônicos até medicina e construção civil.

Quais são os tipos de polímeros?

Os polímeros podem ser classificados de várias formas, com base em suas propriedades químicas, estruturais e de processamento. Sendo assim, vejamos, a seguir, quais são os tipos de polímero de acordo com suas propriedades.

Tipos de polímeros quanto à origem dos monômeros

  • Polímeros naturais: ocorrem naturalmente e são produzidos por organismos vivos. Exemplos incluem proteínas (como a queratina, encontrada no cabelo e nas unhas), polissacarídeos (como a celulose, encontrada em plantas) e polinucleotídeos (como o DNA e o RNA, encontrados em células).

  • Polímeros sintéticos: são polímeros produzidos por processos químicos com base em matérias-primas petroquímicas. Por exemplo, polietileno, polipropileno, PVC, poliestireno e poliuretano são amplamente utilizados na indústria de plásticos.

Tipos de polímeros quanto à reação de polimerização

  • Polímeros de adição: são formados pela adição de monômeros insaturados, como os alcenos, em que as ligações duplas são quebradas e novas ligações simples são formadas. Como exemplo, temos os materiais plásticos: polietileno e o polipropileno.

  • Polímeros de condensação: são formados pela condensação de monômeros que contêm grupos funcionais que reagem entre si, eliminando um subproduto, como água. Exemplos: poliésteres, náilons e policarbonatos.

Veja também: O que são os polímeros de adição 1,4?

Tipos de polímeros quanto às propriedades mecânicas

  • Plásticos: podem ser moldados quando aquecidos e solidificam quando resfriados.

  • Fibras (sintéticas): têm uma estrutura molecular longa e linear, o que lhes confere alta resistência e rigidez. Eles são usados na fabricação de tecidos e materiais têxteis.

  • Elastômeros (borrachas): exibem propriedades elásticas, ou seja, podem ser esticados e retornam à sua forma original quando a tensão é removida. Isso ocorre devido a sua estrutura molecular reticulada, que lhes confere essa capacidade de retorno.

Tipos de polímeros quanto aos polímeros plásticos

  • Polímeros termoplásticos: podem ser amolecidos e moldados repetidamente por meio de calor e pressão. Eles são geralmente lineares ou levemente ramificados, como o polietileno, polipropileno, PVC e poliestireno.

  • Polímeros termorrígidos: uma vez moldados, não podem ser derretidos e remoldados devido às ligações cruzadas tridimensionais em suas estruturas. Sendo assim, eles tendem a ser mais rígidos e resistentes ao calor do que os termoplásticos. Podemos citar as resinas epóxi e fenólicas.

Polímeros biodegradáveis

Os polímeros biodegradáveis podem ser decompostos por microrganismos em componentes simples, como água, dióxido de carbono e biomassa, em um período razoável. Desse modo, esse tipo de polímero é considerado uma alternativa mais sustentável aos polímeros convencionais, que podem persistir no meio ambiente por centenas de anos sem se decomporem.

Além disso, eles podem ser produzidos de fontes renováveis, como amido de milho, cana-de-açúcar, batata, óleos vegetais e celulose. Essas fontes são biodegradáveis e contribuem para reduzir a dependência de recursos fósseis. Já quanto à biodegradação, ocorre em condições adequadas de umidade, temperatura e presença de microrganismos, que quebram as ligações químicas do polímero em unidades mais simples, podendo variar de alguns meses a vários anos, dependendo do tipo de polímero e das condições ambientais.

Podem ser utilizados em uma variedade de aplicações, como embalagens, utensílios descartáveis, sacolas e filmes plásticos, bem como em produtos médicos, agrícolas e de higiene, entre outros. Sendo assim, oferecem várias vantagens ambientais, como a redução da quantidade de resíduos plásticos nos aterros sanitários e a diminuição da poluição causada pelo descarte inadequado de plásticos no meio ambiente.

Imagem aproximada de uma tampa feita de ácido poliláctico (PLA), um dos polímeros biodegradáveis.
O ácido poliláctico (PLA) é um exemplo de polímero biodegradável usado, entre outras aplicações, na fabricação de utensílios.

Contudo, apesar das vantagens, esse tipo de polímeros necessita de instalações de compostagem adequadas para a biodegradação eficiente. Portanto, é importante garantir que os polímeros biodegradáveis sejam compostáveis em condições naturais e que não causem impactos negativos no meio ambiente.

Qual a importância dos polímeros?

A importância dos polímeros está na sua versatilidade e variedade de aplicações. Uma vez que eles são amplamente utilizados na fabricação de plásticos, borrachas, fibras sintéticas, adesivos, revestimentos, cosméticos, medicamentos e muitos outros materiais citados ao longo deste artigo. Assim, o desenvolvimento de materiais poliméricos contribui para a eficiência, durabilidade, segurança e sustentabilidade de muitos produtos e processos, impulsionando a inovação e melhorando a qualidade de vida das pessoas.

Fontes

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Por Jhonilson Pereira Gonçalves

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