Polímero: O Protagonista da Atualidade - P&Q Engenharia Jr.
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POLÍMERO: O PROTAGONISTA DA ATUALIDADE
Na garrafa PET do refrigerante ou da água que você toma, no cano PVC que faz chegar água em sua casa todos os dias, no poliéster da roupa que você usa, até mesmo no seu DNA, que define suas características e carrega toda a história da sua família. Em todos esses casos, um Polímero é o protagonista.
Mas afinal, o que é um Polímero?
Polímero é o termo específico utilizado para aquelas moléculas grandes formadas por repetições de moléculas pequenas. Do grego poli significa muitos e mero, partes.​
Presentes até onde não esperamos, não vivemos mais sem eles. Desde os pneus que transportam a população pro trabalho, às capas de celular e ao chiclete que mascamos.​
O PET, por exemplo, é o Polietileno tereftalato e está muito presente na vida de todos nós, usado desde 1973, mostrando-se muito útil até hoje em sua aplicação a sacolas, garrafas e embalagens, mesmo possuindo suas desvantagens.​
Tirando algumas fibras, a PlasticsEurope estimou que só em 2015 foram produzidas 335 milhões de toneladas de plásticos, dos quais 270 milhões dizem respeito a polímeros.​
Eles já vêm sido utilizados desde a antiguidade, não são uma descoberta recente. Entretanto, nessa época os materiais utilizados eram os chamados polímeros naturais. Como assim polímeros naturais?​
Existem duas classes para esses materiais:​
Naturais: também chamadas de moléculas da vida, são aquelas encontradas nos organismos dos animais e vegetais, já usadas há milhares de anos. São fundamentais para nossos processos vitalícios. Estes são divididos em três classes bem conhecidas por nós: Carboidratos, lipídeos e proteínas.
Sintéticos: estes formam o grupo de moléculas que surgiu em laboratórios com o intuito de imitar os polímeros naturais. Sua descoberta se fez em meados do século XIX e, desde então, sua importância só foi aumentando em nossas vidas. No século 20 este material ganhou força total e se popularizou com o nome de plástico,fazendo um sucesso enorme em razão de sua facilidade de manuseio e diversidade de objetos que compõe.​
Sendo assim, para conhecermos mais sobre os polímeros, devemos ter ciência de alguns termos importantes:​
Monômeros: são os compostos químicos que reagem para formar polímeros;
Mero: é a parte repetida na cadeia de polímeros;
Polimerização: é a reação onde os monômeros se combinam para formar os polímeros;
Os polímeros são classificados de acordo com uma série de fatores. Muitas dessas classificações envolvem visões microscópicas e estruturas moleculares. Uma forma mais conhecida de se classificar é quanto ao comportamento mecânico dessas macromoléculas:
Plásticos: são a combinação de vários monômeros e geralmente tem a origem do petróleo. São dois tipos:
Termoplásticos: são longas cadeias moleculares mantidas próximas por forças mais fracas. Uma importante característica desse grupo é que amolece sob aquecimento, uma vez que suas fracas forças intermoleculares enfraquecem. Entretanto, com a retirada do calor, o material volta a se solidificar, inclusive se endurecendo quando resfriado. Essa maleabilidade permite que esse tipo de material seja processado inúmeras vezes, ou seja, pode ser reciclado, como o PET e PVC.
Termofixos: são longas cadeias assim como os termoplásticos, contudo, em sua produção, passa por um processo chamado CROSSLINKING que, sob pressão e temperatura, há a moldagem de um material rígido. As cadeias contam com fortes ligações químicas que não permitem a fusão do material. Caso seja exposto a altas temperaturas ele sofre degradação, mas não pode ser derretido novamente para uma nova formação. São, por exemplo, o silicone e o viniléster, uma importante resina naval.
Elastômeros: são polímeros flexíveis à temperatura ambiente, que podem ser deformados a pelo menos duas vezes o seu comprimento natural. Retirada a força de deformação, ele retoma rapidamente seu tamanho original, como no caso das borrachas.
Fibras sintéticas: são polímeros submetidos a um processo de estiramento durante sua fabricação o que resulta em materiais de elevadas resistência e rigidez, usado normalmente na forma de fios finos, como o náilon.​
Mas qual é a composição e quais as normas para os Polímeros?
Enquanto existem outras matérias primas para se polimerizar, a mais comum hoje são os derivados do petróleo.​
Além disso, é fato que a os mais importantes no ponto de vista prático e econômico, são os produzidos sinteticamente, devendo seguir certas propriedades a fim de seguir seus múltiplos papéis.​
Como os polímeros são usados em uma gama de objetos, em diferentes formas, tamanhos e propriedades, existe a necessidade de que as propriedades mecânicas estejam todas de acordo com o esperado para cada tipo de polímero.​
Estas propriedades são padronizadas e seus parâmetros são definidos por algumas normas ISO (Organização Internacional de Normalização) e ASTM (American Society for Testing and Materials).
O que são esses parâmetros?
Vamos pegar como exemplo a classe das borrachas.​
A escolha da borracha base para a execução de uma formulação é fortemente determinada pelo comportamento pretendido no que respeita ao amortecimento, à rigidez, à resistência a temperaturas elevadas ou baixas, à resistência a óleos, à resistência ao ataque químico e por algumas das características apresentadas após envelhecimento.
​Tendo isso em vista, um exemplo de norma é a ASTM D 2000 que determina as classificações mais importantes que um composto de borracha deve apresentar para se adequar ao seu uso na indústria automotiva. Dessa forma, essa norma cria uma legenda que estabelece quais são as propriedades do material.​
Outro exemplo é a ASTM D 2240 que estabelece um conjunto de escalas a serem usada em medições de dureza, usando um aparelho chamado durômetro para identificar essa propriedade em polímeros, elastômeros e borrachas.​
O reconhecimento de tais dados são essenciais para o fornecedor e consumidor, em todos os momentos que estamos em contato com tais materiais. Desde a saúde do público, com embalagens de alimentos, a segurança, com peças para aparelhos e automóveis.
​Todas essas características citadas são analisadas em laboratório e, assim, pode-se atestar se o polímero adequa-se ou não às normas estabelecidas pelo órgão regulador.
Como Polímeros afetam o mercado?
Não é apenas nosso dia-a-dia que recebe benefícios do uso das descobertas nessa área de pesquisa.​
Muitas indústrias dependem do uso de aparelhagem delicada para coletar sua própria matéria prima. E é claro, a indústria petrolífera não está excluída.​
Com o aumento de profundidades para a obtenção de petróleo, fibras sintéticas cada vez mais apropriadas para a ancoragem de plataformas foram necessárias. Amarras e aço não estavam mais sendo viáveis devido a seu peso, e começaram a utilizar cabos de PET.​
Não só isso, mas no próprio transporte de seus fluídos, seja óleo ou gás, os RISERS, dutos flexíveis para movimentação dinâmica, devem ter seus polímeros planejados cuidadosamente, diferentes objetivos requerendo as devidas adaptações.​
Fatores que causam o envelhecimento do polímero em seu meio, seja pressão, água, acidez ou temperatura, são os responsáveis por consequências desastrosas em todo o processo.​
São os casos conhecidos de derramamento de produtos petrolíferos na natureza, paralisando as operações de produção e atingindo o meio ambiente.
Como Polímeros afetam a natureza?
Frente ao fator poluente de certas produções e o descarte correto dos polímeros, medidas vem se desenvolvendo com sucesso para a melhor sinergia entre nossas crescentes necessidades com o planeta.​
Em 2015 a taxa de reciclagem de PET no Brasil foi de 51%, sendo o país com a maior variedade de aplicações de seus recicláveis do mundo de acordo com a Abipet: em tecidos, resinas tintas e embalagens.​
Enfrentando o risco de poluição já existem materiais provenientes de outros derivados, fora o petróleo, capazes de serem processados naturalmente, como os de amido, celulose e etanol.​
Polímeros verdes e biodegradáveis já são utilizados em grandes empresas no Brasil. Com esses novos derivados explorados, cresce junto ao seu uso a necessidade de pesquisar, de explorar sua viabilidade e onde melhor podem ser aplicados.​
Por essa razão, buscar mais sobre a meticulosidade envolvida no planejamento dos materiais que nos cercam se torna não só interessante, como também em um passo chave para o desenvolvimento de melhores produtos e menor desgaste do meio ambiente.
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