Polimerização

Fonte: Vy M. Dong e Jan Riedel, Departamento de Química, Universidade da Califórnia, Irvine, CA

Os polímeros são feitos de macromoléculas, que são compostas por unidades repetitivas (as chamadas unidades monoméricas). Em nosso mundo moderno, os polímeros desempenham um papel importante. Um dos primeiros polímeros importantes foi o nylon, que é uma poliamida. Encontrou aplicação generalizada em escovas de dentes e meias.

Existem dois tipos principais de polimerização. Uma delas é a reação de crescimento em cadeia, que pode ser diferenciada em polimerização radical, cônica, aniônica e coordenada. A polimerização de step-growth é o outro método principal para fazer polímeros. Monômeros bifuncionais ou multifuncionais reagem a, em última análise, formar polímeros. A polimerização do crescimento de etapas pode ser ainda mais diferenciada na polimerização de condensação e polimerização de adição.

Além disso, os monômeros se somam um ao outro para formar o polímero. Considerando que em uma polimerização de condensação, dois monômeros adicionarão uma reação de condensação sob a liberação de água ou outra pequena molécula como cloreto de hidrogênio.

Na síntese a seguir de uma poliamida, um cloreto de ácido dicarboxílico condensa-se com uma diamina para formar uma poliamida, sob a liberação de cloreto de hidrogênio. A notação 6,10 em nome da poliamida-6,10 reflete o número de carbonos no monômero de diamina (seis neste caso) e o número de carbonos no monômero de cloreto de ácido dicarboxílico (dez neste caso).

Uma característica de uma polimerização de crescimento passo é a dependência do comprimento da cadeia e a conversão da polimerização. No início da reação, a maioria dos monômeros se condensará para formar principalmente centavos e aparadores. Com mais progressos, os dimers e aparadores se combinarão com os oligômeros e somente após altas taxas de conversão, quando a maioria dos monômeros reagirem, os oligômeros se condensarão para formar polímeros com um alto número de unidades monoméricas. Este fenômeno é ilustrado na Figura 1.

Figura 1. Polimerização de condensação.

Neste experimento, a poliamida se forma através da chamada polimerização superficial. Em uma solução inhomogênea, composta por uma solução aquosa e orgânica, a polimerização ocorrerá na interface das duas camadas. O monômero de diamina é dissolvido em água, enquanto o ácido dicarboxílico é dissolvido em um solvente orgânico.

1. Preparação

1. Para um béquer de 250 mL, adicione 3 mL (14 mmol) de cloreto de sebacoyl em 100 mL n-hexane.
2. A um béquer de 150 mL, adicione 4,4 g (38 mmol) de 1,6 diaminohexano em 50 mL de água destilada.
3. Adicione aproximadamente 5 gotas de uma solução de fenolfthaleina à solução de 1,6 diaminohexano.

2. Polimerização superficial

1. Sobreponham cuidadosamente a solução aquosa com a solução de cloreto de sebacoyl.
2. Observe que uma camada fina se formará na interface da solução aquosa e da solução orgânica.
3. Observe que o fenolphthalein adicionado tornará a interface visível.

3. Coletando o Polímero

1. Puxe o filme de poliamida formado da interface com pinças e enrole-o em torno de uma haste de vidro.
2. Enrole a poliamida na haste de vidro.
3. Lave o polímero com acetona e, em seguida, com grandes quantidades de água.
4. Seque o polímero a 50 °C sob pressão reduzida.

Um fio oco e longo de poliamida é obtido.

Este experimento mostra de forma vívida a síntese de um polímero de forma simples. A polimerização de condensação de 1,6-diaminohexano e cloreto de sebacoyl dá uma poliamida-6,10, que polimeriza na interface de duas camadas líquidas. Esta polimerização superficial formará um fio oco de poliamida, depois de puxar o polímero da interface e envolvê-lo em torno de uma haste de vidro para enrolá-lo.

Polímeros e poliamidas encontram uma variedade de usos diferentes em nossa vida diária. Inicialmente usado para escovas de dentes e meias. Hoje, a poliamida é usada na produção de têxteis, como capas de chuva, roupas ao ar livre, jalecos e jaquetas de voo. Devido à sua força e resistência, poliamidas também são usadas em paraquedas, cordas de escalada e velas. Essas aplicações fazem dos poliamidas um dos polímeros mais importantes em uso hoje.