Polímero




Um polímero ( / p ɒ l ɪ m ər / ;  grego poli- , "muitos" + -mer , "parte") é uma grande molécula ou macromolécula , composto por muitas subunidades repetidas.  Devido à sua ampla gama de propriedades,  tanto polímeros sintéticos quanto naturais desempenham papéis essenciais e onipresentes na vida cotidiana.  Os polímeros variam de plásticos sintéticos familiares , como poliestireno, a biopolímeros naturais , comoDNA e proteínas que são fundamentais para a estrutura e função biológica. Os polímeros, naturais e sintéticos, são criados por meio da polimerização de muitas pequenas moléculas, conhecidas como monômeros . A sua massa molecular consequentemente grande em relação aos compostos de moléculas pequenas produz propriedades físicas únicas, incluindo tenacidade , viscoelasticidade e uma tendência para formar vidros e estruturas semicristalinas em vez de cristais . Os termos polímero e resina são freqüentemente sinônimos de plástico .

O termo "polímero" deriva do πολύς palavra grega ( polus , significando "muitos, muito") e μέρος ( meros , que significa "parte"), e refere-se a uma molécula cuja estrutura é composta de várias unidades de repetição, a partir do qual se origina um característica de alta massa molecular relativa e propriedades de atendimento. As unidades que compõem os polímeros derivam, real ou conceitualmente, de moléculas de massa molecular relativa baixa.O termo foi cunhado em 1833 por Jöns Jacob Berzelius , embora com uma definição distinta da definição moderna da IUPAC .O conceito moderno de polímeros como estruturas macromoleculares ligadas covalentemente foi proposto em 1920 por Hermann Staudinger ,  que passou a próxima década encontrando evidências experimentais para essa hipótese.

Polímeros são estudados nas áreas de biofísica e ciência macromolecular e ciência de polímeros (que inclui química de polímeros e física de polímeros ). Historicamente, os produtos resultantes da ligação de unidades repetidas por ligações químicas covalentes têm sido o foco principal da ciência dos polímeros ; áreas importantes emergentes da ciência agora se concentram em ligações não-covalentes. O poliisopreno de borracha de látex é um exemplo de polímero natural / biológico e o poliestireno de isoporé um exemplo de um polímero sintético. Em contextos biológicos, essencialmente todas as macromoléculas biológicas - ie, proteínas (poliamidas), ácidos nucléicos (polinucleotídeos) e polissacarídeos - são puramente poliméricas, ou são compostas em grande parte de componentes poliméricos - por exemplo, glicoproteínas isopreniladas / modificadas por lipídios, onde pequenas moléculas lipídicas e modificações oligossacarídicas ocorrem no esqueleto de poliamida da proteína.

Os modelos teóricos mais simples para polímeros são cadeias ideais .

Exemplos comuns 

Polímeros são de dois tipos: naturais e sintéticos ou feitos pelo homem .

Materiais poliméricos naturais como o cânhamo , a goma-laca , o âmbar , a lã , a seda e a borracha natural são usados ​​há séculos. Existe uma variedade de outros polímeros naturais, como a celulose , que é o principal constituinte da madeira e do papel.

A lista de polímeros sintéticos , aproximadamente por ordem de demanda mundial, inclui polietileno , polipropileno , poliestireno , cloreto de polivinila , borracha sintética , resina de fenol formaldeído (ou baquelite ), neoprene , nylon , poliacrilonitrila , PVB , silicone e muitos mais. Mais de 330 milhões de toneladas desses polímeros são produzidos a cada ano (2015).

Mais comumente, o backbone continuamente ligado de um polímero usado para a preparação de plásticos consiste principalmente de átomos de carbono. Um exemplo simples é o polietileno ('polythene' em inglês britânico), cuja unidade de repetição é baseada no monômero de etileno . No entanto, outras estruturas existem; por exemplo, elementos como o silício formam materiais conhecidos como silicones, sendo exemplos o Silly Putty e o selante de canalização à prova d'água. O oxigênio também está comumente presente nos esqueletos do polímero, tais como polietilenoglicol , polissacarídeos (em ligações glicosídicas ) e DNA (em ligações fosfodiéster ).

Síntese 

A polimerização é o processo de combinar muitas pequenas moléculas conhecidas como monômeros em uma cadeia ou rede ligada covalentemente. Durante o processo de polimerização, alguns grupos químicos podem ser perdidos de cada monômero. É o caso, por exemplo, da polimerização do poliéster PET . Os monômeros são ácido tereftálico (HOOC - C 6 H 4 - COOH) e etilenoglicol (HO - CH 2 - CH 2 - OH), mas a unidade de repetição é - OC - C 6 H 4 - COO - CH 2 - CH 2—O—, que corresponde à combinação dos dois monômeros com a perda de duas moléculas de água. A peça distinta de cada monómero que é incorporada no polímero é conhecida como uma unidade de repetição ou resíduo de monómero.

Métodos de síntese de laboratório são geralmente divididos em duas categorias, policondensação e polimerização de crescimento em cadeia .A diferença essencial entre os dois é que na polimerização de crescimento em cadeia, monômeros são adicionados à cadeia um de cada vez apenas, como em polietileno , enquanto que em cadeias de polimerização de crescimento em etapas de monômeros podem combinar um com o outro diretamente, como em poliéster . No entanto, alguns métodos mais recentes, como a polimerização por plasma , não se encaixam perfeitamente em nenhuma das categorias. Reações de polimerização sintética podem ser realizadas com ou sem um catalisador. A síntese laboratorial de biopolímeros, especialmente de proteínas , é uma área de pesquisa intensiva.

Síntese biológica 

Existem três classes principais de biopolímeros: polissacarídeos , polipeptídeos e polinucleotídeos . Nas células vivas, elas podem ser sintetizadas por processos mediados por enzimas, como a formação de DNA catalisado pela DNA polimerase . A síntese de proteínas envolve múltiplos processos mediados por enzimas para transcrever informação genética do DNA para o RNA e subsequentemente traduzir essa informação para sintetizar a proteína especificada a partir de aminoácidos . A proteína pode ser modificadana sequência da tradução, a fim de fornecer uma estrutura e funcionamento adequados. Existem outros biopolímeros, como borracha , suberina , melanina e lignina .

Modificação de polímeros naturais 
Os polímeros que ocorrem naturalmente, como o algodão, o amido e a borracha, foram materiais conhecidos durante anos antes de aparecerem no mercado polímeros sintéticos, tais como o polieteno e o perspex . Muitos polímeros comercialmente importantes são sintetizados por modificação química de polímeros que ocorrem naturalmente. Exemplos proeminentes incluem a reacção de ácido nítrico e celulose para formar nitrocelulose e a formação de borracha vulcanizada por aquecimento de borracha natural na presença de enxofre . Formas em que os polímeros podem ser modificados incluem oxidação , reticulação e endcapping .

Especialmente na produção de polímeros, a separação de gases por membranas adquiriu importância crescente na indústria petroquímica e é agora uma operação unitária relativamente bem estabelecida. O processo de desgaseificação do polímero é necessário para se adequar ao polímero para extrusão e peletização, aumentando os aspectos de segurança, ambientais e de qualidade do produto. O nitrogênio é geralmente usado para essa finalidade, resultando em um gás de ventilação composto principalmente de monômeros e nitrogênio.

Propriedades 
As propriedades dos polímeros são amplamente divididas em várias classes com base na escala em que a propriedade é definida, bem como em sua base física.  A propriedade mais básica de um polímero é a identidade de seus monômeros constituintes. Um segundo conjunto de propriedades, conhecido como microestrutura , descreve essencialmente a disposição desses monômeros dentro do polímero na escala de uma única cadeia. Estas propriedades estruturais básicas desempenham um papel importante na determinação das propriedades físicas do polímero, que descrevem como o polímero se comporta como um material macroscópico contínuo. As propriedades químicas, em nanoescala, descrevem como as correntes interagem através de várias forças físicas. Na escala macro, eles descrevem como o polímero em massa interage com outros produtos químicos e solventes.

Monômeros e unidades de repetição 
A identidade das unidades de repetição (resíduos monoméricos, também conhecidos como "mers") compreendendo um polímero é o seu primeiro e mais importante atributo. A nomenclatura de polímero é geralmente baseada no tipo de resíduos monoméricos compreendendo o polímero. Polímeros que contêm apenas um único tipo de unidade de repetição são conhecidos como homopolímeros, enquanto polímeros contendo dois ou mais tipos de unidades de repetição são conhecidos como copolímeros .  Terpolímeros contêm três tipos de unidades de repetição.

O poli (estireno), por exemplo, é composto apenas de resíduos de monômero de estireno e, portanto, é classificado como um homopolímero. O acetato de etileno-vinilo , por outro lado, contém mais do que uma variedade de unidades de repetição e é assim um copolímero. Alguns poleros biolicos s compostos por uma variedade de resuos monomicos diferentes mas estruturalmente relacionados; por exemplo, polinucleótidos como o ADN são compostos por quatro tipos de subunidades de nucleótidos .

Uma molécula de polímero contendo subunidades ionizáveis ​​é conhecida como polielectrólito ou ionômero .

Microestrutura 

A microestrutura de um polímero (algumas vezes chamada de configuração) relaciona-se com o arranjo físico de resíduos de monômero ao longo da cadeia principal da cadeia.  Estes são os elementos da estrutura polimérica que requerem a quebra de uma ligação covalente para mudar. Estrutura tem uma forte influência sobre as outras propriedades de um polímero. Por exemplo, duas amostras de borracha natural podem exibir durabilidade diferente, mesmo que suas moléculas contenham os mesmos monômeros.

Arquitetura de polímero

Uma característica microestrutural importante de um polímero é a sua arquitetura e forma, que se relaciona com a maneira como os pontos de ramificação levam a um desvio de uma cadeia linear simples. Uma molécula de polímero ramificado é composta de uma cadeia principal com uma ou mais cadeias laterais ou ramificações substituintes. Tipos de polímeros ramificados incluem polímeros em estrela , polímeros em pente , polímeros em escova , polímeros dendronizados , polímeros em escada e dendrímeros . Existem também polímeros bidimensionaisque são compostos de unidades de repetição topologicamente planares. A arquitetura de um polímero afeta muitas de suas propriedades físicas, incluindo, mas não se limitando a, viscosidade da solução, viscosidade de fusão, solubilidade em vários solventes, temperatura de transição vítrea e o tamanho de bobinas individuais de polímero em solução. Uma variedade de técnicas pode ser empregada para a síntese de um material polimérico com uma gama de arquiteturas, por exemplo polimerização Living .

Comprimento da corrente 
Um meio comum de expressar o comprimento de uma cadeia é o grau de polimerização , que quantifica o número de monômeros incorporados na cadeia.  Como com outras moléculas, o tamanho de um polímero também pode ser expresso em termos de peso molecular . Uma vez que as técnicas de polimerização sintética produzem tipicamente uma distribuição estatística dos comprimentos da cadeia, o peso molecular é expresso em termos de médias ponderadas. O peso molecular médio em número ( M n ) e o peso molecular médio em peso ( M w ) são mais comummente relatados.  A relação desses dois valores ( Mw / M n ) representa a dispersibilidade ( Đ ), que é comumente utilizada para expressar a largura da distribuição de peso molecular.

As propriedades físicas  do polímero dependem fortemente do comprimento (ou equivalentemente, o peso molecular) da cadeia polimérica. Um exemplo importante das conseqüências físicas do peso molecular é a escala da viscosidade (resistência ao fluxo) no banho.  A influência do peso molecular médio ponderado ( M w ) na viscosidade do material fundido ( η ) depende de o polímero estar acima ou abaixo do início dos emaranhamentos . Abaixo do peso molecular do emaranhamento {\ displaystyle \ eta \, \ sim {M_ {w}} ^ {1}} {\ displaystyle \ eta \, \ sim {M_ {w}} ^ {1}}, enquanto acima do peso molecular de emaranhamento, {\ displaystyle \ eta \, \ sim {M_ {w}} ^ {3.4}} {\ displaystyle \ eta \, \ sim {M_ {w}} ^ {3.4}}. Neste último caso, aumentar o comprimento da cadeia polimérica 10 vezes aumentaria a viscosidade em mais de 1000 vezes. Aumentar o comprimento da corrente, além disso, tende a diminuir a mobilidade da corrente, aumentar a resistência e a tenacidade, e aumentar a temperatura de transição vítrea (T g ).  Isso é resultado do aumento nas interações da cadeia, como as atrações e entrelaçamentos de Van der Waals, que vêm com o aumento do comprimento da corrente. Essas interações tendem a fixar mais fortemente as cadeias individuais em posição e resistem a deformações e ruptura de matriz, tanto em tensões mais altas quanto em temperaturas mais altas.

Arranjo de monômero em copolímeros

Monómeros dentro de um copolímero podem ser organizados ao longo do esqueleto de várias maneiras. Um copolímero contendo um arranjo controlado de monômeros é chamado de polímero controlado por seqüência . Copolímeros alternados, periódicos e em bloco são exemplos simples de polímeros controlados por sequência .

Os copolímeros alternados possuem dois resíduos de monômero alternando regularmente: n (estrutura 2 à direita). Um exemplo é o copolímero equimolar de estireno e anidrido maleico formado por polimerização de crescimento de cadeia de radical livre.  Um copolímero de crescimento em etapas como o Nylon 66 também pode ser considerado um copolímero estritamente alternado de resíduos diamina e diacídea, mas é frequentemente descrito como um homopolímero com o resíduo dimérico de uma amina e um ácido como uma unidade de repetição.
Os copolímeros periódicos possuem tipos de resíduos de monômeros dispostos em uma sequência repetitiva: [A n B m ...] m sendo diferente de n.

Os copolímeros
estatísticos possuem resíduos monoméricos dispostos de acordo com uma regra estatística. Um copolímero estatístico no qual a probabilidade de encontrar um tipo particular de resíduo de monômero em um determinado ponto da cadeia é independente dos tipos de resíduo de monômero circundante pode ser referido como um copolímero verdadeiramente aleatório (estrutura 3) . Por exemplo, o copolímero de crescimento de cadeia de cloreto de vinilo e acetato de vinilo é aleatório.
Os copolímeros em bloco possuem sequências longas de diferentes unidades monoméricas(estrutura 4). Polímeros com dois ou três blocos de duas espécies químicas distintas (por exemplo, A e B) são chamados copolímeros diblocos e copolímeros triblocos, respectivamente. Polímeros com três blocos, cada um de uma espécie química diferente (por exemplo, A, B e C) são denominados terpolímeros tribloco.
Os copolímeros enxertados ou enxertados contêm cadeias laterais ou ramificações cujas unidades de repetição têm uma composição ou configuração diferente da cadeia principal.  (estrutura 5) Os ramos são adicionados a uma macromolécula da cadeia principal pré-formada.
Tacticidade

A taticidade descreve a estereoquímica relativa de centros quirais em unidades estruturais vizinhas dentro de uma macromolécula. Existem três tipos de taticidade: isotática (todos os substituintes do mesmo lado), atática (colocação aleatória de substituintes) e sindiotática (colocação alternada de substituintes).

Morfologia 
A morfologia do polímero geralmente descreve o arranjo e a ordenação em microescala de cadeias poliméricas no espaço.

Cristalinidade 

Quando aplicado a polímeros, o termo cristalino tem um uso um tanto ambíguo. Em alguns casos, o termo cristalino encontra uso idêntico ao usado na cristalografia convencional . Por exemplo, a estrutura de uma protea ou polinucleido cristalino, tal como uma amostra preparada para cristalografia de raios X , pode ser definida em termos de uma cula unitia convencional composta por uma ou mais molulas de polero com dimenss celulares de centenas de angstroms.ou mais. Um polímero sintético pode ser vagamente descrito como cristalino se contiver regiões de ordenação tridimensional em escalas de comprimento atómicas (em vez de macromoleculares), geralmente resultantes de dobragem intramolecular e / ou empilhamento de cadeias adjacentes. Os polímeros sintéticos podem consistir em regiões cristalinas e amorfas; o grau de cristalinidade pode ser expresso em termos de fração de peso ou fração volumétrica de material cristalino. Poucos polímeros sintéticos são totalmente cristalinos.A cristalinidade dos polímeros é caracterizada pelo seu grau de cristalinidade, variando de zero para um polímero completamente não cristalino a um para um polímero teórico completamente cristalino. Polímeros com regiões microcristalinas são geralmente mais resistentes (podem ser dobrados mais sem quebrar) e mais resistentes ao impacto do que polímeros totalmente amorfos.  Polímeros com um grau de cristalinidade próximo a zero ou um tenderão a ser transparentes, enquanto polímeros com graus intermediários de cristalinidade tenderão a ser opacos devido à dispersão de luz por regiões cristalinas ou vítreas. Assim, para muitos polímeros, a cristalinidade reduzida também pode estar associada ao aumento da transparência.

Conformação da corrente 
O espaço ocupado por uma molécula de polímero é geralmente expresso em termos de raio de giração , que é uma distância média do centro de massa da cadeia até a própria cadeia. Alternativamente, pode ser expresso em termos de volume permeado , que é o volume de solução abrangido pela cadeia do polímero e escala com o cubo do raio de rotação.

Propriedades mecânicas

As propriedades a granel de um polímero são aquelas mais frequentemente de interesse de uso final. Essas são as propriedades que determinam como o polímero realmente se comporta em escala macroscópica.

Força elástica 
A resistência à tração de um material quantifica a quantidade de tensão que o material irá suportar antes de falhar. Isso é muito importante em aplicações que dependem da força física ou durabilidade de um polímero. Por exemplo, um elástico com maior resistência à tração terá um peso maior antes do encaixe. Em geral, a resistência à tração aumenta com o comprimento da cadeia polimérica e a reticulação das cadeias poliméricas.

Módulo de elasticidade de Young 
O módulo de Young quantifica a elasticidade do polímero. É definido, para pequenas deformações , como a razão da taxa de mudança de tensão para a deformação. Como a resistência à tração, isso é altamente relevante em aplicações de polímeros envolvendo as propriedades físicas de polímeros, como bandas de borracha. O módulo é fortemente dependente da temperatura. A viscoelasticidade descreve uma resposta elástica dependente do tempo complexa, que exibirá histerese na curva tensão-deformação quando a carga é removida. A análise mecânica dinâmica ou DMA mede este módulo complexo oscilando a carga e medindo a tensão resultante em função do tempo.

Propriedades de transporte 
As propriedades de transporte, como a difusividade, estão relacionadas à rapidez com que as moléculas se movem através da matriz polimérica. Estes são muito importantes em muitas aplicações de polímeros para filmes e membranas.

Comportamento de fase 
Cristalização e fusão 

Dependendo das suas estruturas químicas, os polímeros podem ser semi-cristalinos ou amorfos. Polímeros semicristalinos podem sofrer transições de cristalização e fusão , enquanto que os polímeros amorfos não. Em polímeros, a cristalização e a fusão não sugerem transições de fase sólido-líquido, como no caso da água ou outros fluidos moleculares. Em vez disso, a cristalização e a fusão referem-se às transições de fase entre dois estados sólidos ( isto é , semi-cristalinos e amorfos). A cristalização ocorre acima da temperatura de transição vítrea ( T g ) e abaixo da temperatura de fusão ( T m ).

Transição de vidro 
Todos os polímeros (amorfo ou semi-cristalino) passam por transições de vidro . A temperatura de transição do vidro ( T g ) é um parâmetro físico fundamental para a fabricação de polímeros, processamento e uso. Abaixo T g , movimentos moleculares são congelados e polímeros são quebradiços e vítreo. Acima de T g , movimentos moleculares são activados e são polímeros de borracha e viscoso. A temperatura de transição vítrea pode ser modificada alterando o grau de ramificação ou reticulação no polímero ou através da adição de plastificantes .

Considerando que a cristalização e a fusão são transições de fase de primeira ordem , a transição vítrea não é.  A transição vítrea compartilha características de transições de fase de segunda ordem (como a descontinuidade na capacidade térmica, como mostrado na figura), mas geralmente não é considerada uma transição termodinâmica entre estados de equilíbrio. 

Comportamento de mistura 

Em geral, as misturas poliméricas são muito menos miscíveis do que as misturas de materiais de pequenas moléculas . Este efeito resulta do fato de que a força motriz para a mistura é geralmente entropianão energia de interação. Em outras palavras, materiais miscíveis geralmente formam uma solução não porque sua interação entre si é mais favorável do que sua auto-interação, mas por causa de um aumento na entropia e, portanto, energia livre associada ao aumento da quantidade de volume disponível para cada componente. Este aumento na escala de entropia com o número de partículas (ou moles) sendo misturado. Como as moléculas poliméricas são muito maiores e, portanto, geralmente têm volumes específicos muito mais altos do que as moléculas pequenas, o número de moléculas envolvidas em uma mistura polimérica é muito menor do que o número em uma mistura de moléculas pequenas de volume igual. A energética da mistura, por outro lado, é comparável em uma base por volume para misturas poliméricas e pequenas moléculas. Isso tende a aumentar a energia livre de mistura para soluções de polímero e, assim, tornar a solvatação menos favorável. Assim, soluções concentradas de polímeros são muito mais raras do que as de moléculas pequenas.

Além disso, o comportamento de fase das soluções e misturas de polímeros é mais complexo do que o das misturas de moléculas pequenas. Enquanto a maioria das soluções de moléculas pequenas exibem apenas uma transição de fase superior da temperatura crítica da solução , na qual a separação de fases ocorre com o resfriamento, misturas de polímeros geralmente exibem uma transição de fase de temperatura de solução crítica inferior , na qual a separação de fases ocorre com aquecimento.

Em solução diluída, as propriedades do polímero são caracterizadas pela interação entre o solvente e o polímero. Em um bom solvente, o polímero parece inchado e ocupa um grande volume. Neste cenário, as forças intermoleculares entre o solvente e as subunidades de monômero dominam as interações intramoleculares. Em um solvente ruim ou solvente fraco, as forças intramoleculares dominam e a corrente se contrai. No solvente teta , ou no estado da solução de polímero onde o valor do segundo coeficiente virial se torna 0, a repulsão do polímero-solvente intermolecular equilibra exatamente a atração de monômero-monômero intramolecular. Sob a condição theta (também chamada de condição de Flory ), o polímero se comporta como uma bobina aleatória ideal. A transição entre os estados é conhecida como transição bobina-glóbulo .

Inclusão de plastificantes 
Inclusão de plastificantes tende a diminuir Tg e aumentar a flexibilidade do polímero. Plastificantes são geralmente pequenas moléculas que são quimicamente similares ao polímero e criam lacunas entre cadeias de polímeros para maior mobilidade e interações inter-cadeias reduzidas. Um bom exemplo da ação dos plastificantes está relacionado a polivinilcloretos ou PVCs. Um uPVC, ou policloreto de vinila não plastificado, é usado para coisas como tubos. Um tubo não tem plastificantes, porque ele precisa permanecer forte e resistente ao calor. PVC plastificado é usado em roupas para uma qualidade flexível. Plastificantes também são colocados em alguns tipos de película aderente para tornar o polímero mais flexível.

Propriedades químicas 
As forças atrativas entre as cadeias poliméricas desempenham um papel importante na determinação das propriedades do polímero. Como as cadeias poliméricas são tão longas, essas forças inter-cadeias são amplificadas muito além das atrações entre as moléculas convencionais. Diferentes grupos laterais no polímero podem emprestar o polímero para ligação iônica ou ligação de hidrogênio entre suas próprias cadeias. Essas forças mais fortes normalmente resultam em maior resistência à tração e maiores pontos de fusão cristalinos.

As forças intermoleculares em polímeros podem ser afetadas por dipolos nas unidades monoméricas. Polímeros contendo grupos amida ou carbonilo podem formar pontes de hidrogénio entre cadeias adjacentes; os átomos de hidrogênio parcialmente carregados positivamente nos grupos NH de uma cadeia são fortemente atraídos para os átomos de oxigênio parcialmente carregados negativamente nos grupos C = O em outro. Essas fortes ligações de hidrogênio, por exemplo, resultam na alta resistência à tração e no ponto de fusão dos polímeros contendo ligações uretano ou ureia . Poliésteres têm ligação dipolo-dipoloentre os átomos de oxigênio nos grupos C = O e os átomos de hidrogênio nos grupos HC. A ligação do dipolo não é tão forte quanto a ligação de hidrogênio, de modo que o ponto de fusão e a resistência do poliéster são mais baixos do que os do Kevlar ( Twaron ), mas os poliésteres têm maior flexibilidade.

O eteno, no entanto, não tem dipolo permanente. As forças atrativas entre cadeias de polietileno surgem das forças fracas de van der Waals . Moléculas podem ser pensadas como sendo cercadas por uma nuvem de elétrons negativos. À medida que duas cadeias poliméricas se aproximam, suas nuvens de elétrons se repelem. Isso tem o efeito de diminuir a densidade eletrônica em um lado de uma cadeia polimérica, criando um leve dipolo positivo neste lado. Essa carga é suficiente para atrair a segunda cadeia polimérica. As forças de Van der Waals são bastante fracas, no entanto, o polietileno pode ter uma temperatura de fusão mais baixa em comparação com outros polímeros.

Propriedades ópticas 
Polímeros como PMMA e HEMA: MMA são usados ​​como matrizes no meio de ganho de lasers de corantes de estado sólido que também são conhecidos como lasers de polímeros. Esses polímeros têm uma alta qualidade superficial e também são altamente transparentes, de modo que as propriedades do laser são dominadas pelo corante laser usado para dopagem da matriz polimérica. Este tipo de lasers, que também pertencem à classe dos lasers orgânicos , são conhecidos por produzirem larguras de linha muito estreitas, o que é útil para aplicações analíticas e espectroscópicas.  Um parâmetro óptico importante no polímero usado em aplicações a laser é a mudança no índice de refração com a temperatura também conhecida como dn / dT. Para os polímeros mencionados aqui, o (dn / dT) ~ −1.4 × 10−4 em unidades de K −1 na faixa de 297 ≤ T ≤ 337 K.

Nomenclatura padronizada 
Existem várias convenções para nomear substâncias poliméricas. Muitos polímeros comumente usados, como aqueles encontrados em produtos de consumo, são referidos por um nome comum ou trivial. O nome trivial é atribuído com base no precedente histórico ou uso popular, em vez de uma convenção de nomenclatura padronizada. Tanto a American Chemical Society (ACS)quanto a IUPAC  propuseram convenções de nomenclatura padronizadas; as convenções ACS e IUPAC são semelhantes, mas não idênticas.  Exemplos das diferenças entre as várias convenções de nomenclatura são dadas na tabela abaixo:

Nome comum Nome ACS Nome IUPAC
Poli (óxido de etileno) ou PEO Poli (oxietileno) Poli (oxieteno)
Poli (etileno tereftalato) ou PET Poli (oxi-1,2-etanodiiloxicarbonil-1,4-fenilenocarbonil) Poli (oxieteno-oxitereftaloil)
Náilon 6 Poli [amino (1-oxo-1,6-hexanodiil)] Poli [amino (1-oxohexan-1,6-diil)]
Em ambas as convenções padronizadas, os nomes dos polímeros destinam-se a refletir o monômero (s) a partir do qual eles são sintetizados, em vez da natureza precisa da subunidade de repetição. Por exemplo, o polímero sintetizado a partir do alceno etileno simples é chamado de polietileno, retendo o sufixo -ene mesmo que a ligação dupla seja removida durante o processo de polimerização:

Polimerização do eteno
Caracterização 

A caracterização de polímeros abrange muitas técnicas para determinar a composição química, a distribuição do peso molecular e as propriedades físicas. Selecione técnicas comuns incluem o seguinte:

A cromatografia de exclus� por tamanho (tamb� denominada cromatografia de permea�o em gel ), por vezes acoplada a dispers� de luz est�ica , pode ser utilizada para determinar o peso molecular m�io em n�ero, o peso molecular m�io em peso e a dispers� .
Técnicas de dispersão, como espalhamento de luz estática e espalhamento de nêutrons de pequeno ângulo , são usadas para determinar as dimensões ( raio de giro ) das macromoléculas em solução ou no banho. Estas técnicas também são usadas para caracterizar a estrutura tridimensional de polímeros em bloco separados por microfases , micelas poliméricas e outros materiais.
O espalhamento de raios X de grande ângulo (também chamado de difração de raios X de grande ângulo) é usado para determinar a estrutura cristalina dos polímeros (ou falta deles).
Técnicas de espectroscopia, incluindo espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier , espectroscopia Raman e espectroscopia de ressonância magnética nuclear , podem ser usadas para determinar a composição química.
A calorimetria exploratória diferencial é utilizada para caracterizar as propriedades térmicas de polímeros, tais como a temperatura de transição vítrea , a temperatura de cristalização e a temperatura de fusão. A temperatura de transição vítrea também pode ser determinada por análise mecânica dinâmica .
A termogravimetria é uma técnica útil para avaliar a estabilidade térmica do polímero.
A reologia é usada para caracterizar o comportamento de fluxo e deformação. Pode ser usado para determinar a viscosidade , o módulo e outras propriedades reológicas. A reologia também é frequentemente usada para determinar a arquitetura molecular (peso molecular, distribuição do peso molecular, ramificação) e para entender como o polímero pode ser processado.

Degradação 

A degradação do polímero é uma alteração nas propriedades - resistência à tração, cor , forma ou peso molecular - de um polímero ou produto baseado em polímero sob a influência de um ou mais fatores ambientais, como calor , luz , produtos químicos e, em alguns casos. , galvânica ação. Muitas vezes, é devido à cisão de ligações de cadeia polimérica via hidrólise , levando a uma diminuição na massa molecular do polímero.

Embora tais mudanças sejam freqüentemente indesejáveis, em alguns casos, como a biodegradação e a reciclagem , elas podem ser destinadas a evitar a poluição ambiental . A degradação também pode ser útil em ambientes biomédicos. Por exemplo, um copolímero de ácido poliláctico e ácido poliglicólico é utilizado em pontos hidrolisáveis ​​que se degradam lentamente depois de serem aplicados a uma ferida.

A suscetibilidade de um polímero à degradação depende de sua estrutura. Epóxis e cadeias contendo funcionalidades aromáticas são especialmente suscetíveis à degradação por UV, enquanto os poliésteres são suscetíveis à degradação por hidrólise , enquanto os polímeros contendo um esqueleto insaturado são especialmente suscetíveis à quebra do ozônio . Os polímeros à base de carbono são mais suscetíveis à degradação térmica do que os polímeros inorgânicos, como o polidimetilsiloxano, e, portanto, não são ideais para a maioria das aplicações em altas temperaturas. Matrizes de alta temperatura, como bismaleimidas (BMI), poliimidas de condensação (com uma ligação OCN), triazinas(com um anel contendo nitrogênio (N)), e suas misturas são suscetíveis à degradação do polímero na forma de corrosão galvânica quando o polímero CFRP reforçado com fibra de carbono nua está em contato com um metal ativo tal como alumínio em ambientes de água salgada.

A degradação de polímeros para formar moléculas menores pode prosseguir por cisão aleatória ou cisão específica. A degradação do polietileno ocorre por cisão aleatória - uma ruptura aleatória das ligações que mantêm os átomos do polímero juntos. Quando aquecido acima de 450 ° C, o polietileno se degrada para formar uma mistura de hidrocarbonetos. Outros polímeros, como o poli (alfa-metilestireno), sofrem cisão de cadeia específica com quebra ocorrendo apenas nas extremidades. Eles literalmente descompactam ou despolimerizam de volta ao monômero constituinte.

A triagem de resíduos de polímeros para fins de reciclagem pode ser facilitada pelo uso dos códigos de identificação de resina desenvolvidos pela Society of the Plastic Industry para identificar o tipo de plástico.

Falha do produto 

Em um produto acabado, tal mudança deve ser evitada ou atrasada. A falha de componentes de polímero críticos para a segurança pode causar acidentes graves, como incêndio no caso de linhas de combustível poliméricas rachadas e degradadas . O craqueamento induzido por cloro das juntas de encanamento de resina de acetal e tubos de polibutileno causou muitas inundações sérias em propriedades domésticas, especialmente nos EUA nos anos 90. Traços de cloro no suprimento de água atacaram polímeros vulneráveis ​​no encanamento de plástico, um problema que ocorre mais rapidamente se alguma das partes tiver sido mal extrudada ou moldada por injeção. O ataque da junta de acetal ocorreu por causa de moldagem defeituosa, levando a rachaduras ao longo dos fios do encaixe, que é uma concentração de tensão grave .

A oxidação do polímero causou acidentes envolvendo dispositivos médicos . Um dos mais antigos modos de falha conhecidos é o craqueamento de ozônio causado pela cisão da corrente quando o ozônio ataca elastômeros suscetíveis , como borracha natural e borracha nitrílica . Eles possuem ligações duplas em suas unidades de repetição que são clivadas durante a ozonólise . Rachaduras nas linhas de combustível podem penetrar no furo do tubo e causar vazamento de combustível. Se ocorrer rachaduras no compartimento do motor, faíscas elétricas podem inflamar a gasolina e causar um incêndio grave. Em uso médico, a degradação de polímeros pode levar a alterações das características físicas e químicas dos dispositivos implantáveis.
Linhas de combustível também podem ser atacadas por outra forma de degradação: hidrólise. O nylon 6,6 é suscetível à hidrólise ácida , e em um acidente, uma linha de combustível fraturada levou a um derramamento de diesel na estrada. Se o combustível diesel vazar na estrada, os acidentes com os carros seguintes podem ser causados ​​pela natureza escorregadia do depósito, que é como gelo preto . Além disso, a superfície de asfalto betão sofrerá danos como resultado do diesel dissolver os asfaltenos do material compósito, resultando na degradação da superfície do asfalto e integridade estrutural da estrada.

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