Engenharia de Polímeros

Poli(acetato de vinila)

Professor responsável:

Prof Danilo Carastan

Grupo:

Barbara Souza de Paula

Raquel Domingues Paulucci

Izabela Martins

Nádia Guimarães

Santo André2014

SUMÁRIO

1. Efeito da estrutura nas propriedades ....................................................................... 2

2. Efeito dos comonômeros nas propriedades ............................................................. 3

3. Aplicações ............................................................................................................... 4

4. Derivados ................................................................................................................ 5

4.1 Poli(álcool vinílico) – PVA ................................................................................. 5

4.1 Poli[(etileno)-co-(acetato de vinila)] – EVA ....................................................... 6

Referências Bibliográficas ...............................................................................................8

2

1. Efeito da estrutura nas propriedades

O poli(acetato de vinila), PVA, é um polímero obtido através da polimerização

do acetato de vinila. O produto obtido é na sua maioria das vezes atático, sendo um

polímero neutro, insípido, inodoro e não-tóxico.[1]

As propriedades do PVA, com o aumento da massa molar, variam de líquidos

viscosos a sólidos com baixa temperatura de fusão. Seu ponto de amolecimento não

possui valor definido, mas torna-se mais mole com o aumento da temperatura. A tabela

1 a seguir relaciona algumas das propriedades mais importantes do PVA.[1]

Tabela 1. Propriedades físicas do poli(acetato de vinila)[2]

3

2. Efeito dos comonômeros nas propriedades

Segundo Sebastião V. Canevarolo, copolímero é um polímero que apresenta

mais de um mero diferente na cadeia polimérica. São chamados de comonômeros cada

um dos monômeros utilizados na copolimerização. [3]

Na escolha dos comonômeros, as propriedades originais do polímero podem

mudar ou melhorar significativamente, fazendo com que haja uma maior qualidade nos

diferentes materiais que podem ser produzidos. O PVA, por exemplo, pode apresentar

uma dificuldade de empacotamento, que faz com que ele possua baixa ou nenhuma

cristalinidade. [4]

O gráfico 1 mostra o comportamento mecânico de copolímeros observando a

variação da temperatura de transição vítrea (Tg) em função da concentração dos

comonômeros. Quando o acetato de vinila é copolimerizado com quantidades crescentes

de cloreto de vinila, a Tg aumenta de 30°C para o PVA puro para cerca de 80 °C para o

PVC puro. Da mesma maneira,se a acrilonitrila é copolimerizada com cloreto de vinila,

a Tg inicial de 107 ºC para a poliacrilonitrila pura decresce, à medida que o cloreto de

vinila é incorporado. [3]

Gráfico 1 : Concentração de cloreto de vinila VC versus Temperatura de transição vitrea

4

As unidades méricas na obtenção de um polímero podem estar distribuídas ao

longo da cadeia polimérica da seguinte maneira

Copolímeros estatísticos ou aleatórios – Se organizam aleatoriamente segundo

uma lei estocástica de distribuição.

Copolímeros alternados - Arranjados alternadamente ao longo da cadeia

Copolímeros em bloco - Combinados em blocos distintos

Copolímeros enxertados – Apensados na forma de enxerto

Quando todas as moléculas do copolímero possuem o mesmo número de

unidades estruturais, sua massa e composição é a mesma. Porém, ao se formar um

copolímero, dificilmente as moléculas terão o mesmo comprimento de cadeia e

composição, devido a isso o resultado da copolimerização apresenta uma distribuição de

massas e composições características, que definem as propriedades e aplicações do

produto final. As principais e mais importantes propriedades são as sequencias de

blocos de cada tipo de monômero ao longo da cadeia e a composição do copolímero.

Quando trata-se de copolimerização em suspensão, desvios de composição

significativos ocorrem ao longo do tempo, resultando em materiais de composições

heterogêneas indesejadas [4]

3.Aplicações

O poli(acetato de vinila) é de interesse em diversas aplicações comerciais

importantes, tais como, floculação, aumento da recuperação de petróleo (ou recuperação

melhorada de petróleo), fluidos hidráulicos, redutor de fricção e tintas látex. [5]

O PVA é compatível com outros polímeros e plastificantes, que geram adesivos

e revestimentos para a área têxtil e também de celulose. As propriedades básicas do

poli(álcool vinílico) dependem do grau de polimerização e do grau de hidrólise. A partir

da década de 30, as indústrias começaram a produzir o PVA em soluções líquidas,

emulsões, colas e tintas. [5,6]

5

Apesar do formato líquido ou em emulsão, o PVA não é próprio para moldagem,

porém é facilmente copolimerizado a outros monômeros, gerando novas visibilidades

econômicas de desenvolvimento. [6]

Este polímero é um excelente adesivo, possui boa resistência a solventes, óleos e

graxas e sua resistência a passagem de oxigênio é superior a de qualquer polímero

conhecido. [5]

O PVA tem sido amplamente utilizado em fibras, adesivos, emulsificantes, em

aplicações na indústria têxtil e de papel, como protetor de colóide, obtenção de

membranas anfifílicas para imobilização de enzimas e na obtenção do poli(vinil butiral).

Algumas aplicações visam alterar a permeabilidade a gases, aumentar a

processabilidade e a resistência térmica, a capacidade de estabilização de dispersões, a

biocompatibilidade, a permeabilidade e a biodegradabilidade. [5]

A produção de pigmentos para tintas de base aquosa a partir do PVA tem sido

muito consumidas devido ao baixo custo e resistência ao desgaste por situações

climáticas. Como água é removida do látex por evaporação ou absorção, as partículas

do polímero em suspensão formam um filme cujas características podem ser

modificadas pelo uso de comonômeros na polimerização original ou pela adição de

plastificantes nas emulsões finais. [6]

É um dos poucos polímeros semicristalinos solúveis em água com boas

características interfaciais e mecânicas. [5]

O elevado número usos do PVA gerou a uma variedade de produtos comerciais.

Estes produtos são classificados, quanto ao grau de hidrólise, em parcialmente

hidrolisados e completamente hidrolisados; e quanto ao grau de polimerização, em

baixa viscosidade (5cp), média viscosidade (20-30 cp) e alta viscosidade (40-50 cp). [5]

4. Derivados

4.1 Poli(álcool vinílico) - PVA

O poli(álcool vinílico), PVA, é um polímero obtido através da polimerização do

acetato de vinila, que forma o poli(vinil acetato), seguida da hidrólise em meio alcalino,

como mostra a Figura 1 abaixo. [5]

6

Figura 1: Estrutura química do poli(álcool vinílico) obtido através da hidrólise alcalina do poli(acetato de vinila)[5]

As propriedades do PVA são influenciadas diretamente pelo seu grau de

polimerização e grau de hidrólise, como solubilidade, caráter hidrofílico/hidrofóbico,

sensibilidade ao pH e viscosidade. A extensão da reação de hidrólise define o grau de

hidrólise, que corresponde ao percentual em mol de grupos restantes vinil acetato. [7]

O poli(álcool vinílico) é um dos poucos polímeros semicristalinos solúveis em

água com boas propriedades mecânicas e características interfaciais. Ele é utilizado

principalmente em solução, tendo o PVA parcialmente hidrolisado (88%) solubilidade

independente do grau de polimerização. Já a solubilização do PVA 100% hidrolisado

em água requer temperaturas elevadas devido à alta energia associada à dissolução da

fase cristalina, mantendo-se em solução mesmo com o resfriamento. O PVA altamente

hidrolisado (98-99%) possui excelente resistência química, resistência à tração,

compressão e abrasão e tem solubilidade crescente com a diminuição do grau de

polimerização. [7]

Esta baixa solubilidade a temperatura ambiente é explicada por o PVA

completamente hidrolisado conter um número alto de hidroxilas que leva à formação de

ligações de hidrogênio, que são fortes. Portanto o número de grupos acetato influencia

diretamente na solubilidade do polímero. [7]

4.2 Poli[(etileno)-co-(acetato de vinila)] - EVA

O Poli[(etileno)-co-(acetato de vinila)] (EVA) é um copolímero originado da

sequência aleatória de polietileno (PE) e poli(acetato de vinila), possuindo, assim,

7

propriedades intermediárias entre as duas espécies. Sua estrutura é composta por duas

principais fases, sendo uma cristalina e uma amorfa. [8]

Figura 2: Estrutura molecular do copolímero Poli[(etileno)-co-(acetato de vinila)]. Extraído da ref. [9]

Quanto às propriedades, o EVA possui diversas características valorizadas como

resistência à tração, propriedades de barreira, de liberação controlada e transparência

optica [10]. Comparando-se ao polietileno de baixa densidade (PEBD) e mesma massa

molar, ele possui maior resistência ao impacto e menor módulo de elasticidade [8]. É um

polímero de elevada biocompatibilidade, sendo utilizado em dispositivos biomédicos

como sistemas de drug delivery e implantes médicos [10]. A grande utilização de EVA

está na industria de calçados, a qual utiliza o EVA com teores entre 18-28% de acetato

de vinila. Como esse material possui células fechadas, apresenta baixa absorção de

água, sendo bastante favorável para esse fim [8].

8

Referências Bibliográficas

[1] MESQUITA, Andrea C. Estudo da polimerização do acetato de vinila utilizando

a radiação ionizante. IPEN, 2002.

[2] OXFORD UNIVERSITY; Polymer Data Handbook, 1999, p. 882-88

[3] CANEVAROLO, Sebastião. Ciência dos Polímeros. 2. ed. São Carlos: Artliber,

2006

[4] MACHADO, Fabricio, LIMA Henrique, PINTO Jose Carlos. Uma revisão sobre os

processos de polimerização em suspensão.

[5] ARANHA, Isabele B; LUCAS, Elizabete F. Poli(Álcool Vinílico) Modificado com

Cadeias Hidrocarbônicas: Avaliação do Balanço Hidrófilo/Lipófilo. Polímeros

vol.11 no.4 São Carlos. 2001.

[6] SILVA, Marcela Fernandes. Obtenção, caracterização e estudo da degradação

térmica e fotoquímica de blendas de poli(acetato de vinila) com lignina de bagaço

de cana de açúcar. Dissertação de pós-graduação. Centro de ciências exatas,

departamento de química. Universidade Estadual de Maringá. Março de 2009.

[7] GUERRINI, Lilia M.; BRANCIFORTI, Márcia C.; BRETAS, Rosario S.; DE

OLIVEIRA, Maurício P. Eletrofiação do poli (álcool vinílico) via solução aquosa.

Polímeros vol.16 no.4 São Carlos, 2006; <Disponível em:

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0104-

14282006000400007#back> Acesso em 21 de outubro de 2014.

[8] ZATTERA, A. J. et al. Caracterização de Resíduos de Copolímeros de Etileno-

Acetato de Vinila - EVA. Polímeros: Ciência e Tecnologia, v. 15, n. 1, p. 73-78 (2005).

[9] SIGMA-ALDRICH. 340502 - Poly(ethylene-co-vinyl acetate). Disponível em:

<http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/340502?lang=pt&region=BR>.

Acesso em: 20 out. 2014.

[10] Polysciences, Inc. Monomers & Polymers. Polymers. Polyethylene-co-vinyl

acetate 70:30 (wt) MW 60,000. Disponível em:

9

<http://www.polysciences.com/Catalog/Department/Product/98/categoryid--687/produc

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