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IV Fórum de Ensino Superior da Área Química – “Polímeros e suas aplicações: panorama atual e perspectivas” Polímeros Convencionais
Lucilene Betega de Paiva
Núcleo de Bionanomanufatura – Laboratório de Processos Químicos e Tecnologia de Partículas 20.10.2017
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Sumário
Definições
Evolução dos polímeros e plásticos
Classificação dos polímeros
Cadeia petroquímica e do plástico
Propriedades e aplicações dos polímeros termoplásticos
Principais polímeros termoplásticos consumidos no Brasil
Produção e consumo de polímeros
Identificação dos polímeros
Ciclo dos plásticos
Considerações
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Polímeros - definição
Do grego poli = muitas e mero = unidades de repetição
Termo criado em 1832 por Berzelius
Monômero
Macromolécula composta por muitas unidades de repetição
denominados meros ligados entre si por ligações covalentes
resina
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Plástico - definição
Plástico – do grego plastikós – flexível, adequado à moldagem
Todos os plásticos são polímeros, mas nem todo polímero é plástico
Define qualquer material capaz de ser moldado com calor ou pressão para criar outros objetos. Material polimérico, sólido como produto acabado.
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Evolução dos polímeros
• Vitor Regnault polimeriza PVC com auxílio da luz solar
1838
• Charles Goodyear descobre o processo de vulcanização
1839
• Derivados de celulose, nitrato de celulose, celulóide, fibras, rayon, etc.
1835-1900
• Jacques Brandenberger inventa o celofane a partir da celulose
1905
• Leo Baekeland sintetiza baquelite, 1ª resina sintética comercial
1909
• Polimerização neoprene, poliéster, PVC, PU, PA, PET, PTFE, PP, PE
1930 - 1950
• Síntese de polímeros de engenharia
1960 em diante
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Evolução dos plásticos
• Uso de copos descartáveis
• Restringir disseminação de doenças
1909
• PMMA começa ser usado em cabines de aeronaves e outras proteções
1935
• Fibras de poliamida
• Tecidos desde paraquedas a meias femininas
1940
• Ápice em termos estéticos – cor e formato
• Componentes de naves espaciais
1960
• Música, fotografia e vídeo se beneficiam do plástico
1970
• Presença marcante e constante no cotidiano
• Embalagens
1980
• Filmes multicamadas
• Recuperação e reciclagem
1990
• Impressão 3D
• Telas flexíveis
• Biomateriais
2000 em diante
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Classificação dos polímeros
Polímeros
Origem Heterogeneidade
da cadeia Comportamento
mecânico Desempenho
mecânico
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Classificação dos polímeros
Origem
Natural Sintético
Fonte não
renovável
Fonte
renovável
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Classificação dos polímeros Polímeros sintéticos de fonte renovável bioplástico
Matérias-primas renováveis produzidas a partir do cultivo agrícola
No Brasil destaca-se a cana de açúcar
Outras matérias-primas – milho, batata, mamona, beterraba
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Classificação dos polímeros
Heterogeneidade da cadeia
Homopolímeros Copolímeros
C C
H H
H Hn
nH CH
H H
C C
3
Polietileno
Polipropileno SBR poli(estireno-co-butadieno)
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Classificação dos polímeros
Comportamento
Mecânico
Plásticos
Termoplásticos Termofixos
Elastômeros Fibras
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Classificação dos polímeros
Desempenho mecânico
Commodities
- Baixo custo
- Baixa exigência mecânica
- Alta produção
- Facilidade de processamento
LDPE, HDPE, PP, PS, PVC
Especiais
- Custo levemente
superior aos commodities
- Características melhores
EVA, PTFE, PMMA, SAN
Engenharia
- Maior resistência mecânica e estabilidade dimensional
- Peças com bom desempenho
PA, PET, PBT, poliacetais, PC,
ABS
Engenharia especiais
- Elevada estabilidade
térmica
- Uso ininterrupto
acima de 150 ºC
Polisulfonas, poliimidas,
poliuretanos, PEEK
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Cadeia petroquímica e do plástico
Fonte: O Plástico no Planeta, Braskem
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Aplicações dos polímeros
Polímeros
Automotivo transporte
Saúde
Construção
Eletro-eletrônico
Esporte
Agricultura
Vestuário
Embalagem
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Propriedades e aplicações dos polímeros termoplásticos
PP -Resistência
mecânica e a temperatura
-Fácil coloração e moldagem
PEAD - Opaco
-Resistência química (exceto
oxidantes)
PEBD - Baixa
condutividade térmica
- Resistência química e
temperatura
menor 60ºC
PS
-Isolante elétrico e térmico
-Rígido e leve -Forma
expandida - isopor
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Propriedades e aplicações dos polímeros termoplásticos
PET
- Resistência mecânica
- Transparência - Uso como filmes
e fibras
PVC - Leve e
impermeável - quimicamente
inerte - Resistente ao
fogo e intempéries
PC - Semelhança
com vidro - Resistente ao
impacto - Estabilidade
térmica
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Propriedades e aplicações dos polímeros termoplásticos
ABS - Rígido, leve
- Brilho - Resistente ao impacto e ao
calor
EVA - Resistência
química - Resiliência
- Substituto do couro
PA
- Alta resistência mecânica
- Estabilidade dimensional
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Principais polímeros termoplásticos consumidos no Brasil
Fonte: Perfil 2016 - ABIPLAST
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Principais produtores de polímeros termoplásticos (2015)
Fonte: Perfil 2016 - ABIPLAST
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Produção mundial de polímeros termoplásticos (2014)
Fonte: Perfil 2015 - ABIPLAST
Produção em 1950 – 1,5 milhão de toneladas
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Produção de transformados plásticos no Brasil (2016) – em milhões de toneladas
Fonte: Perfil 2016 - ABIPLAST
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Produção de transformados plásticos no Brasil (2016) – R$ bilhões
Fonte: Perfil 2016 - ABIPLAST
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Consumo aparente de transformados plásticos no Brasil (2016) – em milhões de toneladas
Fonte: Perfil 2016 - ABIPLAST
Consumo per capita brasileiro está em torno de 35 kg/hab
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Consumo aparente de transformados plásticos no Brasil (2016) – R$ bilhões
Fonte: Perfil 2016 - ABIPLAST
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Consumo de polímeros por segmento no Brasil
Fonte: Perfil 2016 - ABIPLAST
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Identificação dos polímeros termoplásticos
identificação dos termoplásticos utilizadas na fabricação de embalagens e acondicionamento plásticos
auxiliar na separação e posterior reciclagem dos materiais de acordo com a sua composição
ABNT NBR 13230 - Embalagens e acondicionamento plásticos recicláveis - Identificação e simbologia
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Ciclo do plástico
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Ciclo do plástico
Composição dos resíduos urbanos
(CEMPRE REVIEW 2015)
Em 2014 a aplicação de
plásticos reciclados foi
de 615 mil toneladas
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Considerações
A história da Ciência e Tecnologia de Polímeros é recente em comparação aos materiais tradicionais
Parte das mudanças tecnológicas se deve ao surgimento dos polímeros como material alternativo
Madeira, papel, borracha natural e fibras naturais não seriam suficiente para suprir as necessidades
Uso de materiais alternativos aos polímeros em tudo que é produzido aumentaria o gasto energético em até 57% e as emissões de GEE em até 61%
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Considerações
Borrachas sintéticas, plásticos e fibras revolucionaram o desenvolvimento de setores industriais
automotivos, eletroeletrônicos, têxteis, de embalagens, medicina, etc.
Parte da busca por eficiência energética de carros e aviões está na redução de peso proporcionada pelo uso de componentes poliméricos
O reconhecimento dos benefícios do uso de materiais poliméricos é afetado pelo seu descarte incorreto e baixa reciclagem
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Considerações
Muitos desafios encontram-se em andamento nas áreas de C&T de polímeros
Desenvolvimento de propriedades para ampliar a aplicação em diversos campos tecnológicos
Destinação adequada, reciclagem, reaproveitamento
Polímeros são essenciais, são aliados na conquista de uma sociedade sustentável.
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Obrigada!