Quimica mater

1)Defina petróleo. O nome vem do latim petro= pedra e oleum=óleo. O petróleo bruto é uma mistura complexa constituída principalmente por hidrocarbonetos, que varia de acordo com a procedência.2)Quais as características do petróleo? Vários tipos de hidrocarbonetos formam a base de todo o petróleo. Os átomos de carbono podem ser unidos em anel ou cadeias. O número de átomos de carbono determina o peso relativo do óleo ou densidade. Os gases têm até quatro átomos de carbono, já óleo pesado pode chegar a 50, e asfalto, centenas.3) Há três tipos de petróleo:AMERICANO (EUA e BRASIL), chamados de parafínicos, rico em hidrocarbonetos da série dos alcanos. CÁUCASO (RUSSO), chamado de naftênicos, rico em hidrocarbonetos da série dos ciclo-alcanos.INDONÉSIA (BORNÉU), chamado de aromáticos, rico em hidrocarbonetos da série dos aromáticos.Quanto a densidade, o instituto Americano do petróleo (API), desenvolveu um sistema para classificação dos óleos crus baseado em sua densidade.
Faixa API Descrição Viscosidade Cor Componentes
0° - 22,3° PESADO Extrema Escuro Asfalto
22,3° - 31,3° MÉDIO Média Marrom Gasolina e diesel
31,3° - 47° LEVE Fluido Amarelo Claro Condensado/gasolina
4) Qual a origem do petróleo?Segundo a Divisão de Geologia e Engenharia de Reservatórios do CENPES, as mais antigas formações de petróleo do mundo têm aproximadamente 500 milhões de anos. Resultado do lento processo da natureza, que produziu depósitos de sedimentos em grandes depressões no fundo dos mares e dos lagos, acumulando durante milhares de anos camadas sucessivas de rochas sedimentares contendo microorganismos animais e vegetais. Á medida que se acumulavam essas matérias orgânicas, ia progressivamente afundando e sendo recobertas por outros tipos de sedimentos. Sem contato com o ar, protegeram-se contra a oxidação, ocorrendo a sua decomposição. Como o centro da terra é muito quente, a ação do calor e do peso dessas camadas sobre os depósitos sedimentares mais profundos foi transformando essa matéria orgânica, através de reações termoquímicas, num hidrocarboneto, o querogênio, que é o estágio inicial do petróleo. Á medida que a bacia sedimentar mergulhava ao centro da terra e que mais e mais camadas se depositavam, a temperatura e a pressão aumentavam. Quando a temperatura passo dos 65°C, as moléculas grandes e complexas de querogênio se quebraram, transformando aqueles depósitos em óleo e gás.5) Em que tipo de rochas encontra-se o petróleo? Rocha tipo sedimentar necessária para gerar hidrocarbonetos, mais especificamente folhelhos.6) Quais os métodos geofísicos usados para localização de uma jazida? Descreva seus princípios. O ponto de partida para a localização de uma jazida é a partir da fotografia aérea, as imagens de radares e satélites, pois registram os elementos naturais expostos á surpefície. Quando a localização de estruturas necessita de maiores detalhes do subsolo é confiada aos métodos geofísicos, como a gravimetria, sísmica e magnetometria. O topo de uma dobra anticlinal, ou de um domo, tem maior densidade que as rochas vizinhas, em virtude da compressão, que representa os diversos estratos em torno da rocha ou areia portadora de óleo. Os depósitos de óleo e sal também têm densidades diferentes (+ baixa) das rochas circundantes. Estas variações são medidas por meio de delicados instrumentos os gravímetros, que registram as variações na aceleração da gravidade.Entre outros métodos de prever a localização das dobras anticlinais está o de provocar explosões de cargas, em intervalos pré-escolhidos, e o registro das ondas refletidas e refratadas iniciadas pela explosão, mediante a utilização de instrumentos localizados em diversos pontos das circunvizinhanças, os geofones(na sísmica marítima utilizam-se canhões de ar comprimido). Este método leva ao levantamentosísmico. Dos receptores os pulsos elétricos são transmitidos para os sismógrafos (computador de campo) onde são digitalizados em fitas magnéticas. Da análise desses dados resultam perfis e seções sísmicas que oferecem uma imagem aproximada da configuração geológica das diversas camadas da superfície. Há dois tipos de métodos sísmicos: a Refração e a Reflexão.Existe também a magnetometria, que se baseia na medida das variações do campo magnético causadas pelas rochas. Utiliza o magnetômetro, que consiste em determinar a distribuição de rochas com características magnéticas diversas, pelas variações locais da intensidade e direção do campo magnético da Terra. A natureza e a profundidade alteram a força do campo magnético. O magnetômetro é o instrumento usado para avaliar esta força quando a pesquisa é efetuada diretamente no solo. Usualmente, porém, o levantamento é efeito por instrumentos instalados em aviões (aeromagnetometria), o que permite cartografar, com rapidez, extensas regiões.7) Qual é o método mais usado de perfuração de um poço petrolífero? Descreva-o.O método de perfuração mais usado hoje é o sistema rotativo, onde o trabalho é feito através de uma torre de ferro, com 45 m de altura Sua principal função é permitir a movimentação do equipamento de sondagem. A torre tem como função, suportar o conjunto de hastes(tubos) em cuja extremidade inferior se encontra a broca.No alto da torre existe uma polia, e, na plataforma de sondagem, um guincho destinado a elevar ou descer o conjunto de hastes. No centro da plataforma da sonda, localiza-se a mesarotativa. Nela há um orifício poligonal (hexagonal ou quadrado) através do qual passa uma haste com comprimento de 12 metros. A esse tubo de comando de rotação é que são presas as hastes que levam a broca na extremidade.O motor acoplado à mesa transmite um movimento de 60 a 250 RPM à haste de perfuro. A ponta da broca vai triturando a rocha. A qualidade e as características da broca variam em função do tipo de rocha. Em terrenos duros emprega-se broca de diamante ou WC. Em terreno macio broca de dentes ou de lâminas. A vida útil de uma broca não ultrapassa a 40 h, o que obriga a mudança constante. Do fundo do poço sobe pelo espaço anular, a lama que é automaticamente peneirada. Os detritos retirados são levados para análise quanto a sua natureza e profundidade. O restante da lama é devolvida aos tanques e daí bombeada para o fundo do poço, através da coluna de perfuração, para lubrificar a broca utilizando-se dos esguichos aí existentes. Também serve para evitar que a pressão exercida pelas camadas rochosas, de fora para dentro, desmorone a parede do poço. Esta lamade perfuração, como é conhecida, é uma mistura de argila, aditivos químicos e água.Para isto a lama é injetada numa pressão igual à exercida pelas paredes do poço.8) Qual(is) o (s) método (s) de perfuro marítimo? O método de perfuração marítimo se da através das plataformasfixasou flutuantes.Fixas: Fixas e auto-eleváveis ; Flutuantes:Pernas atirantadas (TLP), Semi-submersíveis, navio sonda e FPSO.9) Na produção, como se chama o conjunto de válvulas que controlam a saída de petróleo? Árvore de Natal.10) Quando a pressão do poço não é mais suficiente para sua extração, quais os métodos indicados? Descreva-os. Os métodos indicados são: Bombeio Mecânico, Bombeio por Cavidades Progressivas, Bombeio Centrífugo Submerso, Bombeio Hidráulico e Elevação Pneumática ou Gas-Lift.*Elevação por gás, onde é injetado gás, sob pressão entre o revestimento e a tubulação. Misturado ao petróleo, o gás irá conduzi-lo até a superfície. É um método de elevação artificial que utiliza a energia contida em gás comprimido para elevar fluidos do fundo do poço até a superfície. O gás é injetado pelo espaço anular existente entre a coluna e o revestimento de produção e, junto ao fundo do poço, entra na coluna de produção. Quando a injeção de gás é contínua o fluido produzido pelo reservatório é gaseificado e o método é conhecido por Gas-Lift Contínuo. Quando a injeção de gás é cíclica, o fluido produzido do reservatório é deslocado para a superfície em golfadas, e o método é conhecido por Gas-Lift Intermitente, para que sejam retiradas as partículas mais pesadas. Também conhecido como gás pobre, composto por metano e etano. *O Bombeamento mecânico É um método de elevação artificial em que a energia é transmitida ao fluido a ser produzido através de uma bomba alternativa posicionada junto ao fundo do poço. A bomba é acionada por uma coluna de hastes, que transmite o movimento alternativo gerado por uma Unidade de Bombeio na superfície (bomba de recalque provida de pistão oco e móvel). O movimento da unidade que fica na superfície e que comanda a bomba no fundo assemelha-se ao de uma gangorra. É conhecido por cavalo de pau, e constitui um elemento característico na maior parte dos campos petrolíferos.*Bombeio Por Cavidades Progressivas - método de elevação artificial em que a energia é transmitida ao fluido a ser produzido através de uma bomba de cavidades progressivas posicionadas junto ao fundo do poço. A bomba é acionada por uma coluna de hastes, que transmite o movimento de rotação gerado por um motor elétrico ou combustão interna posicionado na cabeça do poço. *Bombeio Centrífugo Submerso - método de elevação artificial em que a energia é transmitida ao fluido a ser produzido por uma bomba centrífuga com vários estágios posicionada próximo ao fundo do poço. A bomba é acionada por um motor elétrico acoplado à bomba. A energia é transmitida ao motor posicionado no fundo do poço. Através de um cabo elétrico, que desce entre a coluna e o revestimento de produção. *Bombeio Hidráulico - método de elevação artificial em que a energia é transmitida ao fluido a ser produzido através de uma bomba alternativa ou centrífuga, posicionada junto ao fundo do poço. A bomba é acionada por fluido injetado no poço a alta pressão. Este fluido, após acionar a bomba, retorna para a superfície juntamente com o fluido produzido do reservatório.11) Na produção marítima, qual a vantagem de um sistema flutuante sobre um fixo? A vantagem é que este sistema atende de um a vários poços produtores marítimos. Devido a sua grande flexibilidade e mobilidade, independente da lâmina dágua, seu emprego reduziu sensivelmente o prazo para extração. Nas bacias marítimas, da descoberta de novas jazidas até a produção comercial, o tempo média decorrido é de 6 anos com plataforma fixa.12) Quais os meios de transporte do petróleo? Os meios de transporte do óleos são através de oleodutos, navios e embarcações fluviais, vagões, carros-tanques, que o leva para outras estações, refinarias ou terminais marítimos.1) O petróleo é uma substância pura ou uma mistura?O petróleo pode conter muitas substâncias inconvenientes como, areia, ácidos, compostos de nitrogênio e enxofre, sal, etc.2) O que acontece com o ponto de ebulição dos hidrocarbonetos á medida que aumenta o tamanho de suas moléculas?Os pontos de ebulição aumentam com o crescimento dos pesos moleculares dos compostos.3) O enxofre, principal impureza do petróleo, tende a se acumular nas frações mais pesadas do mesmo. Onde há mais enxofre:a) no querosene ou na gasolina? Querosene.b) no óleo diesel ou na gasolina? Óleo diesel.c) no piche ou no gás de cozinha? Piche.4) A gasolina quando aquecida à P= 1 atm, começa a ferver a 40 ºC e continua fervendo até por volta de 200 ºC. Já a água ferve a temperatura de constante de 100 ºC. Como você explica essa diferença de comportamento?A água, sendo ela pura a uma pressão de 1 atm, entra em ebulição a 100 ºC e sua temperatura não muda durante a evaporação (calor Latente). Já a gasolina, como é uma mistura de hidrocarbonetos, a sua temperatura varia para a ebulição completa, os hidrocarbonetos mais leves, entram em ebulição a temperaturas mais baixas, enquanto os mais pesados requerem uma maior energia para passar para o estado de vapor.5) Quais as principais frações do petróleo?Pré-aquecimento e dessalinização, Destilação atmosférica, Destilação a vácuo eCraqueamento catalítico.6) Qual a matéria prima para a destilação a vácuo?A matéria prima do vácuo é constituída por Hidrocarboneto com elevadíssimo peso molecular.7) O que é, e para que serve o craqueamento catalítico do petróleo?Nesta etapa, o gasóleo pesado (GOP), entra em contato com um catalisador à uma temperatura elevada, ocorrendo a ruptura (cracking) das cadeias moleculares, dando origem a uma mistura de hidrocarbonetos que são posteriormente fracionados. Sua finalidade é produzir GLP e gasolina de alta octanagem. A reformaenvolve a transformação química dos produtos obtidos na destilação. As reações que ocorrem modificam o tamanho e a estrutura das moléculas nas frações da destilação, produzindo materiais úteis a partir do resíduo e convertendo outros produtos a composta com maior valor comercial.8) Descreva as principais etapas da separação das frações do petróleo em forma de um fluxograma simplificado (incluindo matérias primas, processo e produto).Óleo Cru - Dessalinização(Remover água suspensa, sal, barro e outras impurezas inorgânicas) - Refino(Refino é onde ele é destilado tanto sob condições de pressão atmosférica como sob vácuo.) - Reforma (Fornece alguns produtos comercializáveis, mas muitos componentes requerem conversões, nas quais a composição dos produtos são modificadas.) - Mistura (Um processo que combina alguns dos produtos obtidos pela destilação direta com porções de produtos obtidos convertidos para obtenção de gasolina e outros produtos cujas composições precisam ser projetadas para fornecer as propriedades comerciais necessárias.)9) Por que são realizadas modificações estruturais no petróleo como a alquilação e a isomerização?As reaçõesdeprocessamentoou de conversãosão projetadas para quebrarmoléculas grandes em moléculas menores, combinar moléculas pequenas para formar moléculas maiores através de reações de alquilação e polimerização, e rearranjara estrutura das moléculas através de reações de reforma e isomerizações.10) Caracteriza indústria de 1ª, 2ª e 3ª geração petroquímica, quanto á matéria prima, produtos e clientes?
1º GERAÇÃO2º GERAÇÃO3º GERAÇÃOMATÉRIA PRIMASNafta ou condensadoProdutos Petroquímicos Básicos. Ex. eteno, propeno, butadieno. BTXPolímeros. Ex. PE. PP. PSPRODUTOSProdutos Petroquímicos Básicos. Ex. Eteno. Propeno. Butadieno BTXPolímeros. Ex. PE. PP. PSProdutos acabados Embalagens. Frascos.CLIENTESIndústria de 2ª GeraçãoIndústria de 3ª GeraçãoConsumidores11) Qual o processo usado para transformar a nafta em seus derivados?A nafta recebida da REFAP é transformada nos produtos petroquímicos através do craqueamento de suas moléculas. A redução das moléculas ocorre sob efeito de altas temperaturas. Todas as operações são feitas à custa de vapor, energia elétrica, água, ar comprimido e outras utilidades.Craqueamento Pirolítico (cracking) : Nafta é aquecida a altas temperaturas ocorrendo a desidrogenação e posterior ruptura da ligação carbono - carbono.12) Como os gases, por exemplo o eteno, é transportado da central de matérias prima até a indústria de 2º geração?Sim, uma empresa de primeira geração, a partir das matérias-primas derivadas de petróleo (nafta, GLP, condensado), produz eteno, propeno, butadieno, benzeno, solventes e combustíveis, que por sua vez serão matérias-primas para grandes cadeias produtivas. 1. Defina polímero.A palavra polímero origina-se do grego poli (muitos) e mero (unidade de repetição). Assim, um polímero é uma macromolécula composta por dezenas de milhares unidades de repetições denominada meros, ligada 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. Portanto, polímeroé um composto químico de peso molecular elevado, formado por muitas moléculas pequenas iguais, chamados monômeros unidos umas a outras por ligações covalentes, resultantes de muitas reações de adição consecutivas.2. O que são monômeros?Um monômero é uma pequena molécula que pode ligar-se a outros monômeros formando moléculas maiores denominadas polímeros.Exemplos de monômeros são os hidrocarbonetos, derivados do petróleo, do tipo alcanos e alcenos. Os hidrocarbonetos como o estireno e etileno reagindo em cadeia formam plásticos como o poliestireno (reação em cadeia do estireno) e polietileno (reação em cadeia do etileno). Esta reação em cadeia entre os monômeros formando o polímero é chamada de polimerização.3. O que é grau de polimerização?É o número de unidades de repetição da cadeia polimérica. Normalmente o grau de polimerização é acima de 750.4. O que é necessário para que uma substância possa gerar um polímero?Reações químicas que provocam a união de pequenas moléculas por ligação covalente, com a formação de um polímero.5. O que é funcionalidade residual?É a capacidade de uma molécula polimérica combinar-se com um certo nº de outras moléculas, mesmo após a polimerização.6. O que é reticulação?
A reticulação polimérica é um processo que ocorre quando cadeias poliméricas lineares ou ramificadas são interligadas por ligações covalentes, um processo conhecido como crosslinking ou ligação cruzada, ou seja, ligações entre moléculas lineares produzindo polímeros tridimensionais com alta massa molar. Com o aumento da reticulação, a estrutura se torna mais rígida. 7. Qual a diferença entre homopolímero e copolímero?
Homopolímero é um polímero cuja cadeia principal é formada por um único mero, já o Copolímero a cadeia principal é formada por dois meros diferentes.8. Quais os tipos de copolímeros? Cite exemplos através de representação genérica.
Copolímero Randômico - Nestes copolímeros os meros estão dispostos de forma desordenada na cadeia do polímero.
~~A-A-B-A-B-B-B-A-A-B-B-A-A-A~~
Copolímeros alternados - Os meros estão ordenados de forma alternada na cadeia do copolímero.
~~A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B~~
Copolímeros em bloco - O copolímero é formado por seqüências de meros iguais de comprimentos variáveis.
~~A-A-A-A-B-B-B-A-A-A-B-B-B-B~~
Copolímeros grafitizados (ou enxertados) - A cadeia principal do copolímero é formada por um tipo de unidade repetida, enquanto o outro mero forma a cadeia lateral (enxertada).
~~A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A~~
| | |
B B B
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9. Diferencie termoplástico de termofixo? Justifique sua resposta a partir da estrutura dos constituintes básicos.No termoplástico a cadeia polimérica pode assumir formas lineares ou ramificadas, já nos termofixos a cadeia polimérica pode assumir a forma reticulada.10. Identifique os seguintes polímeros:PE : Polietileno;PP: Polipropileno;ABS: Copoli (acrilonitila-butadieno-estireno);PU:Poliuretanos;PA: Poliamidas alifáticas;PI: Poli-imidas; PC: Policarbonato; EVA: Copoli (etileno-acetato de vinila);PVA: Acetato de polivinila;PTFE: Poli (tetraflúor-etileno);PVC: Poli (cloreto de vinila);PAN: Poli (acrilonitrila);SAN: Copoli (estireno-acrilonitrila);PMMA: Poli (metacrilato de metila);POM: Poli (óxido de metileno);PET: Poli (tereftalato de etileno);PBT: Poli (tereftalato de butileno); PPO: Poli (óxido de fenileno);PEEK: Poli (éter-éter-cetona);NR: Borracha Natural;SBR: Poli-estireno butadieno;CR: Policloropreno;IR: Poliisopreno;BR: Polibutadieno;PDM: Poli etileno-propileno-dieno.

Xisto? É uma das principais rochas metamórficas,de origem sedimentar de textura foliácea e de lâminas muito delgadas. CLASSIFICAÇÃO:XISTO BETUMINOSO: Rochas compactas de origem sedimentar, impregnada de betume (mistura de
Hidrocarbonetos naturais), que pode ser extraída de por solventes comuns.XISTO PIRO-BETUMINOSO: Rochas compactas, de origem sedimentar, que contém complexo orgânico, de
composição indefinida, chamada QUEROGÊNIO (mistura complexa de matéria orgânica) disseminado em seu meio mineral e que não pode ser extraído por solventes comuns, mas que se transforma em betume quando aquecido à temperatura elevada.A matéria orgânica do xisto quando decomposta termicamente (retortagem ou pirólise), fornece:- água,óleo, que por refino obtêm-se todos os produtos de petróleo,gás, que por tratamento especial produz gás combustível, GLP, nafta e enxofre,resíduo carbonoso sólido, conte C, H2 e S, naõ decomposto e não extraíveis durante a retortagem. Transporte do gás:No estado gasoso, o transporte do gás natural é feito por meio de dutos ou, em casos muito específicos, em cilindros de alta pressão (como GNC - gás natural comprimido). No estado líquido (como GNL - gás natural liqüefeito), pode ser transportado por meio de navios, barcaças e caminhões criogênicos.Distribuição: Pode ser residenciais,comerciais, industriais ou automotivos. Deverá também estar odorizado, para ser detectado facilmente em caso de vazamentos. Macromolécula - uma molécula de alta massa molecular, mas que não tem necessariamente em sua estrutura uma unidade de repetição. Mero - unidade de repetição da cadeia polimérica. Oligômero - polímero de baixa massa molecular (normalmente para MM < 10.000). Homopolímero - polímero cuja cadeia principal é formada por um único mero (ou polímero formado a partir de um único monômero). Ex.: PE, PP, PVC. Terpolímero - polímero onde a cadeia principal é formada por três meros diferentes. Ex.: ABS (acrilonitrilabutadieno- estireno). No meio industrial, terpolímeros são usualmente referenciados como copolímeros. Polimerização ou síntese de polímeros - conjunto de reações químicas que provocam a união de pequenas moléculas por ligação covalente, com a formação de um polímero.
Polímeros de cadeia carbônica - polímeros que apresentam somente átomos de carbono na cadeia principal.(Obs.: Heteroátomos podem estar presentes em grupos laterais da cadeia).Polímeros de cadeia heterogênea - polímeros que apresentam, além de carbono, outros átomos (heteroátomo)na cadeia principal (formando um eteropolímero).
Polímeros naturais orgânicos - polímeros sintetizados pela natureza. Ex.: borracha natural, celulose, etc.Polímeros artificiais - polímeros naturais orgânicos modificados pelo homem através de reações químicas. Ex.: acetato de celulose, nitrato de celulose, etc. Polímeros sintéticos - polímeros sintetizados pelo homem. Ex.: PE, PS, PVC, etc.
Polímeros naturais inorgânicos - ex.: diamante, grafite, etc. Polímeros sintéticos inorgânicos - ex.: ácido polifosfórico, etc. Polímeros semi-inorgânicos sintéticos - ex.: silicone. Biopolímeros - esta terminologia pode assumir dois significados: Polímeros biologicamente ativos, como por exemplo, proteínas, ou polímeros sintéticos utilizados em aplicações biológicas ou biomédicas, como por exemplo,o silicone, Teflon. Plásticos - material polimérico de alta massa molecular, sólido como produto acabado.
Os plásticos podem ser subdivididos em: i) Termoplásticos - polímero com a capacidade de amolecer e fluir quando sujeito a um aumento de temperatura e pressão. Quando é retirado desse processo, o polímero solidifica em um-produto com forma definida. Novas aplicações de temperatura e pressão produzem o mesmo efeito de amolecimento e fluxo. Essa alteração é uma transformação física, reversível. Quando o polímero é semicristalino, o amolecimento se dá com a fusão da fase cristalina. São fusíveis, solúveis e recicláveis. Ex. polietileno (PE), poliestireno (PS), poliamida (NYLON), etc.ii) Termofixo (ou Termorrigido) - polímero que com o aquecimento amolece uma vez, sofre o processo de reticulação (cura), transformação química irreversível, tornando-se rígido. Posteriores aquecimentos não alteram mais seu estado físico (não amolece mais). Após a reticulação, ele é infusível e insolúvel. Ex.: baquelite, resina epóxi, poliuretano. Cura - mudança das propriedades físicas de uma resina por reação química, pela ação de um catalisador e/ou calor e um agente de cura. A cura gera a formação de ligações cruzadas(reticulações) entre as cadeias poliméricas, formando uma rede tridimensional. Antes da cura, o termorrígido é um oligômero (MM < 10.000) na forma de um líquido viscoso ou em pó. Este termo é preferencialmente utilizado para termofixos. Fibra - termoplástico orientado com a direção principal das cadeias poliméricas posicionadas paralelas ao sentido longitudinal (eixo maior). Deve satisfazer a condição geométrica do comprimento ser no mínimo cem vezes maior que o diâmetro (L/D > 100). Elastômero - polímero que à temperatura ambiente pode ser deformado repetidamente a pelo menos duas vezes o seu comprimento original. Retirado o esforço, deve voltar rapidamente ao tamanho original. Borracha - um elastômero natural ou sintético. Borracha crua - borracha que ainda não sofreu o processo de vulcanização; sem nenhum aditivo. Nesta fase ela é um termoplástico.Reticulação (Vulcanização) - processo químico de fundamental importância às borrachas introduzindo a elasticidade e melhorando a resistência mecânica. Esta se dá por meio da formação de ligações cruzadas entre duas cadeias. O enxofre é o principal agente de reticulação.Borracha vulcanizada - borracha após passar pelo processo de vulcanização. Borracha regenerada - borracha vulcanizada, que por processos químicos pode ser novamente processada e reaproveitada. Processo químico que visa à destruição da rede tridimensional formada durante a vulcanização.Esse processo nem sempre é econômico.POLIMERIZAÇÃO POR ADIÇÃO:Nas reações de polimerização por adição, os reagentes se somam e não há perda de matéria, todos os átomos das moléculas do monômero estão na molécula do polímero. Portanto, monômero e polímero têm a mesma composição centesimal e igual fórmula mínima, e o peso molecular do polímero é múltiplo inteiro do peso molecular do monômero. POLÍMEROS DE CONDENSAÇÃO:A polimerização é denominada polimerização por condensação ou policondensação quando as moléculas de monômeros se unem entre si para formar polímeros e ocorre desprendimento de moléculas pequenas. Nestes tipos de reações pode ocorrer perda de matéria, há formação de subprodutos, desprendem-se moléculas pequenas, tais como: água, metanol, cloreto de hidrogênio, etc. Daí que o peso molecular de uma molécula de polímero seja menor que a soma dos pesos moleculares de todas as moléculas dos monômeros que a formaram. A diferença corresponde ao subproduto.Por isto, a composição centesimal de um polímero obtido por reações de condensação é sempre diferente da composição centesimal dos monômeros, mesmo que se trate de um homopolímero. TÉCNICAS DE POLIMERIZAÇÃO : Polimerização em Massa
A polimerização em massa é uma técnica simples, homogênea, onde só o monômero e o iniciador estão presentes no sistema. Caso a polimerização seja iniciada termicamente ou por radiação, só haverá monômero no meio reacional. Logo, esta técnica é econômica, além de produzir polímeros com um alto grau de pureza. Esta polimerização é altamente exotérmica, ocorrendo dificuldades no controle da temperatura e da agitação do meio reacional, que rapidamente se torna viscoso desde o início da polimerização. A agitação durante a polimerização deve ser vigorosa para que haja a dispersão do calor de formação do polímero, evitando-se pontos superaquecidos, que dão uma cor amarelada ao produto. Este inconveniente pode ser evitado ao se usar inicialmente um pré-polímero (mistura de polímero e monômero), que é produzido a uma temperatura mais baixa, com uma baixa conversão e condições controladas. A caminho do molde, o pré-polímero é aquecido completando-se a polimerização. A polimerização em massa é muito usada na fabricação de lentes plásticas amorfas, devido às excelentes qualidades ópticas obtidas pelas peças moldadas, sem pressão, como no caso do poli(metacrilato de metila). 2. Polimerização em Solução:Na polimerização em solução, além do monômero e do iniciador, emprega-se um solvente, que deve solubilizá-los, formando um sistema homogêneo. O solvente ideal deve ser barato, de baixo ponto de ebulição e de fácil remoção do polímero. Ao final desta polimerização, o polímero formado pode ser solúvel ou insolúvel no solvente usado. Caso o polímero seja insolúvel no solvente, é obtido em lama, sendo facilmente separado do meio reacional por filtração. Se o polímero for solúvel, utiliza-se um não-solvente para precipitÁ-lo sob a forma de fibras ou pó. A polimerização em solução possui como vantagem a homogeneização da temperatura reacional, devido à fácil agitação do sistema, que evita o problema do superaquecimento. Entretanto, o custo do solvente e o retardamento da reação são inconvenientes desta técnica. A polimerização em solução é utilizada principalmente quando se deseja usar a própria solução polimérica, sendo muito empregada em policondensações. 3. Polimerização em Emulsão A polimerização em emulsão é uma polimerização heterogênea em meio aquoso, que requer uma série de aditivos com funções específicas como: emulsificante (geralmente um sabão), tamponadores de pH, colóides protetores, reguladores de tensão superficial, reguladores de polimerização (modificadores) e ativadores (agentes de redução). Nesta polimerização, o iniciador é solúvel em água, enquanto o monômero é parcialmente solúvel. O emulsificante tem como objetivo formar micelas, de tamanho entre 1 nm e 1 mm, onde o monômero fica contido. Algumas micelas são ativas, ou seja, a reação de polimerização se processa dentro delas, enquanto outras são inativas (gotas de monômeros), constituindo apenas uma fonte de monômero. À medida que a reação ocorre, as micelas inativas suprem as ativas com monômero, que crescem até formarem gotas de polímeros, originando posteriormente os polímeros. A Figura 5 representa o esquema de um sistema de polimerização em emulsão. A polimerização em emulsão tem uma alta velocidade de reação e conversão, sendo de fácil controle de agitação e temperatura. Os polímeros obtidos por esta técnica possuem altos pesos moleculares, mas são de difícil purificação devido aos aditivos adicionados. Esta técnica é muito empregada em poliadições. 4. Polimerização em Suspensão A polimerização em suspensão, também conhecida como polimerização por pérolas ou contas, pela forma como os polímeros são obtidos, é uma polimerização heterogênea, onde o monômero e o iniciador são insolúveis no meio dispersante, em geral, a água. A polimerização se passa em partículas em suspensão no solvente, com um tamanho médio entre 1 a 10 mm, onde se encontram o monômero e o iniciador. A agitação do sistema é um fator muito importante nesta técnica, pois, dependendo da velocidade de agitação empregada, o tamanho da partícula varia.Além do monômero, iniciador e solvente, também são adicionados ao meio reacional surfactantes, substâncias químicas que auxiliam na suspensão do polímero formado, evitando a coalizão das partículas e, conseqüentemente, a precipitação do polímero, sem a formação das pérolas. A precipitação do polímero também pode ser evitada pela adição ao meio reacional de um polímero hidrossolúvel de elevado peso molecular, que aumente a viscosidade do meio. A incorporação destes aditivos ao sistema dificulta a purificação do polímero obtido. Além destas técnicas de polimerização, alguns polímeros podem ser produzidos pela polimerização interfacial. Nesta técnica, a polimerização ocorre na interface entre dois solventes imiscíveis, em que cada um dos monômeros está em uma das fases. O polímero é formado nesta interface, sendo logo removido a fim de facilitar a polimerização. Este método é restrito a um pequeno número de polimerizações em etapas, devido às condições reacionais necessárias. Reciclagem mecânica; É a forma como a indústria converte o resíduo plástico novamente em grânulos. Estes grânulos, assim como as resinas virgens, são transformados em tubulações, mangueiras, sacos de lixo, componentes de automóveis, sinalização pública, cestas de lixo, abrigos para ponto de ônibus, artefatos derivados de madeira plástica, engradados, lonas para agricultura, bombonas para produtos químicos, pallets e muitas outras aplicações que só dependem das necessidades e da criatividade do homem. Reciclagem Química; Visa obter novamente matérias-primas para a produção de resinas a partir de resíduos plásticos coletados dos resíduos sólidos urbanos. É uma tecnologia recentemente pesquisada pela indústria petroquímica e ainda restrita à poucos tipos de resinas. Várias pesquisas, inclusive a nível de planta piloto, estão em andamento e procuram tomar, cada vez mais, esta alternativa economicamente viável. Reciclagem com recuperação de energia O resíduo plástico pode também ser reciclado através de um processo onde ele devolve ao meio ambiente a energia que foi emprestada pela natureza para sua obtenção. Esta energia é particularmente elevada. O poder calorífico dos resíduos plásticos é superior ao do carvão e próxima ao do óleo combustível. O resíduo plástico, na co-combustão com outros resíduos sólidos urbanos, aumenta muito o rendimento da
incineração e a sua presença no processo é de vital importância. A incineração de resíduos para a produção de
energia, a semelhança do procedimento adotado com a biomassa, é uma importante forma de administração dos
resíduos sólidos urbanos e, conseqüentemente, para a melhoria do meio ambiente das cidades. PRINCIPAIS ADITIVOS UTILIZADOS :Os aditivos mais usados para polímeros são as cargas, plastificantes, antioxidantes, agentes de vulcanização,corantes, retardantes de chama, agentes antiestáticas, lubrificantes, modificadores de impacto e agentes de expansão. Outros aditivos também empregados são abrasivos, catalisadores, ativadores, aceleradores, agentes de aclopamento, extensores e auxiliares de processamento, biocidas e compatibilizantes. Cargas : As cargas de reforço, como o negro de fumo e as fibras de vidro ou carbono, melhoram a resistência mecânica das peças fabricadas. Já as cargas diluentes ou inertes são incorporadas ao polímero visando diminuir os custos de produção, pois estes aditivos, como serragem ou talco, são mais baratos que as resinas. Negro de carbono O negro de fumo ou negro de carbono é a forma química do carbono praticamente puro, proveniente de óleo raro, subproduto do petróleo. São constituídos por partículas finamente divididas, que são obtidas por decomposição térmica (pirólise) ou combustão parcial de hidrocarbonetos gasosos ou líquidos,Apresenta-se sob a forma final de grânulos pretos, sendo utilizado tanto como pigmento como agente de reforço em diversos tipos de industrias. Plastificantes
Os plastificantes são compostos, não voláteis, de alto PONTO DE FUSÃO e de moderação a baixo peso molecular, que aumentam a flexibilidade e o escoamento e, conseqüentemente, a processabilidade dos polímeros.A adição de plastificantes reduz as forças intermoleculares e aumenta o volume livre do polímero. Esses aditivos possuem três funções básicas: diminuir a temperatura de processamento do polímero para valores menores do que sua temperatura de decomposição, modificar as propriedades do produto final (flexibilidade) e alterar as propriedades de processamento. Modificadores de Impacto Alguns polímeros apresentam baixa resistência ao impacto, sendo quebradiços como, por exemplo, o poliestireno. Com o objetivo de diminuir esta característica, alguns polímeros flexíveis como NR, NBR, ABS e EVA têm sido incorporados a alguns polímeros, como o poliestireno ou o poli (cloreto de vinila) para aumentar a sua resistência ao impacto.Antioxidantes Os antioxidantes têm por objetivo retardar ou evitar o processo de degradação dos polímeros orgânicos em presença de oxigênio e calor, principalmente durante o seu processamento, aumentando o tempo de vida útil dos produtos. Retardantes de chama Os retardantes de chama são aditivos que alteram o comportamento de termoplásticos ou termorrígidos quando expostos à chama. Esses aditivos atuam evitando que o material se inflame ou que propague a chama, que haja a formação de fumaça ou que o polímero pingue quando estiver queimando. Lubrificantes Os lubrificantes são aditivos utilizados para auxiliar o processamento dos plásticos, melhorando as propriedades de escoamento, além de reduzir a aderência do material fundido às superfícies dos moldes e das máquinas de moldagem. Estabilizadores Os estabilizadores são compostos químicos capazes de interferir nos processos físicos e químicos de degradação induzida pela luz ultravioleta ou pelo calor. Corantes Os corantes são substâncias que modificam as cores dos artefatos. A cor é produzida por absorção ou reflexão seletiva de certos comprimentos de onda que constituem a luz branca. Os corantes são classificados como pigmentos ou corantes propriamente ditos. Os pigmentos são sólidos intensamente coloridos, insolúveis na maioria dos solventes, existindo como partículas uniformemente e finamente dispersa no plástico. Ao contrário dos pigmentos, os corantes são solúveis em água ou óleo, possuem cor intensa e brilho, baixa resistência ao calor e elevada tendência à migração. Agentes de Cura Os agentes de cura ou vulcanização são utilizados quando se deseja realizar a cura de alguns termorrígidos, como as resinas fenólicas ou epoxídicas e na vulcanização dos elastômeros. A vulcanização é essencial para que os elastômeros adquiram suas propriedades elásticas. Durante a cura, esses agentes formam ligações cruzadas entre as cadeias do polímero, fazendo com que adquiram uma estrutura tridimensional. O enxofre é o agente de cura mais comum, mas os peróxidos, óxidos metálicos e alguns compostos difuncionais também são muito empregados. Agentes de expansão
Os agentes de expansão ou esponjamento são aditivos usados na produção de polímeros sob a forma celular ou
expandida, como a espuma ou o isopor. A expansão desses polímeros ocorre devido à formação de gás, quando
o aditivo incorporado se decompõe ao ser aquecido durante o processamento. Os agentes de expansão mais
empregados são compostos orgânicos nitrogenados, como hidrazidas, azocompostos, carbonato de amôneo,
compostos nitrosos. Agentes Antiestáticos Durante o seu uso, a maioria dos plásticos geram uma carga eletrostática indesejável em sua superfície. Os agentes antiestáticos impedem a criação ou o armazenamento de eletricidade estática em produtos obtidos a partir de termoplásticos. Os antiestáticos são principalmente compostos de amônia quaternária, ésteres fosfáticos e ésteres de poliglicóis de ácidos graxos, sorbitol e glicerina. Esses aditivos possuem o inconveniente de serem ineficazes durante longo tempo. TENSÃO Materiais termoplásticos são viscoelásticos que através de suas propriedades mecânicas refletem as características de ambos, líquido viscoso e sólido elástico. Assim, quando um termoplástico é estendido, ou tensionado, responde mostrando um escoamento viscoso, o qual dissipa calor, e um deslocamento elástico, o qual armazena energia. As propriedades dos materiais viscoelásticos são: tempo, temperatura e velocidade de deformação. Contudo, o teste convencional tensão-deformação é freqüentemente usado para descrever as propriedades mecânicas, dos polímeros. FLUÊNCIA E COMPORTAMENTO REVERSÍVEL Plásticos mostram uma deformação dependente do tempo para uma dada tensão constante aplicada. Este comportamento é denominado FLUÊNCIA. Num comportamento similar se a tensão no plástico é retirada, mostra uma dependência do tempo reversível, isto é, recuperável da deformação em direção à dimensão original. RUPTURA DA FLUÊNCIA Quando um plástico está sujeito a tensão constante, a deformação diminui até um ponto onde o material fratura. Isto é denominada ruptura de fluência, ou ocasionalmente fadiga estática. É importante para o projetista saber desta deficiência pois, é um erro comum entre aqueles acostumados a lidar com metais, supondo que se o material é capaz de resistir à carga aplicada (estática) em curto prazo, não necessita preocupar-se com o passar do tempo. Não é o caso dos plásticos, onde é necessário usar longos prazos na análise dos dados. TENSÃO DE RELAXAÇÃO Uma outra importante conseqüência da natureza viscoelástica dos plásticos é que se eles estão sujeitos a uma deformação particular e se esta for constante, com o passar do tempo, a tensão necessária para mantê-la será menor. Isto é denominado de tensão de relaxação, e, é de importância vital no planejamento de gaxetas, sinetes, molas e juntas de pressão. FADIGA Os plásticos são suscetíveis à fragilidade produzindo farturas como resultados de tensões cíclicas, assim como os metais. No mais, devido a seu alto amortecimento e baixa condutividade térmica, os plásticos são, também, propensos ao amolecimento térmico se a tensão cíclica é alta. Os plásticos com melhor resistência à fadiga são o PP, o copolímero de PP/PE e o PVDF. TENACIDADE Como tenacidade entendemos a resistência à fratura, alguns plásticos são tenazes enquanto outros são frágeis. Mas, o quadro não é tão simples porque aqueles que são normalmente tenazes podem tornar-se frágeis devido às condições de processamento, ataque químico, exposição prolongada à tensão constante, etc. Quando a tenacidade é exigida deve-se cuidar para checar as condições de serviço em relação aos fatores citados acima. FISSURAÇÃO Em alguns plásticos a fragilidade ocorre quando o material está em contato com certas substâncias sob tensão. A tensão pode ser aplicada externamente, neste caso propensa a precauções. Porém, as tensões residuais, introduzidas durante o processo de moldagem, são as mais comuns. ATAQUE FÍSICO OU QUÍMICOA degradação de um plástico ocorre devido à quebra da estrutura química, não necessariamente causada por ácido concentrado ou solvente. Pode ocorrer por meios aparentemente inócuos, como a água (hidrólise) ou
oxigênio (oxidação). Também, pode ocorrer por calor, tensão e radiação. Durante a moldagem o material está
sujeito aos dois primeiros e é necessário incorporar estabilizantes e antioxidantes para manterem-se as
propriedades, o que ajuda também, a degradação subseqüente por um longo período. AGENTES ATMOSFÉRICOS
Em geral ocorre resultado de efeito combinado de absorção se água e exposição à radiação UV. Absorção de
água pode ter ação fragilizante, devido a sua eliminação. Enquanto a UV causa quebra das ligações na cadeia
polimérica. O resultado é deterioração das propriedades físicas. Perda de cor, ou claridade também pode ocorrer. OXIDAÇÃO É causada por contato com ácidos oxidantes, exposição à UV, aplicação prolongada à calor excessivo, ou
exposição à agentes atmosféricos. Resultando em uma deterioração das propriedades mecânicas (fragilidade e
quebra possível por tensão), aumentando no fator de potência e perda de claridade. Isto afeta mais termoplásticos
de vários tipos, em particular poliolefinas, PVC, nylon e derivados celulósicos. RESISTÊNCIA AO DESGASTE
Há um aumento no uso dos plásticos em aplicações onde há contato com deslizamento, por exemplo,
engrenagens, anel de pistão, etc. A vantagem é o baixo desgaste na ausência de lubrificantes convencionais,
baixo coeficiente de fricção, absorção de choques e vibrações, e, baixo ruído. A resistência ao desgaste pode aumentar se cargas reforçantes forem incorporadas a sua composição. Cargas típicas incluem fibras de vidro e de carbono.A fricção e o desgaste são complexos e dependem marcadamente da natureza da aplicação e das propriedades do material.