A Importância das Propriedades Físicas dos Polímeros
I. Introdução
Plásticos são constituídos de grandes moléculas (macromoléculas) chamadas polímeros, que dependendo de sua composição (unidades formadoras ou monômeros) apresentará propriedades físicas e químicas diferentes.
As estruturas químicas e a massa molar do polímero determinam suas propriedades físico-químicas. Propriedades como resistência à chama, cristalinidade, estabilidade térmica, resistência à ação química e propriedades mecânicas determinam a utilidade do polímero.
Os materiais plásticos são cada vez mais utilizados no cotidiano, sendo que em geral, sua incineração causa danos ao meio ambiente.
A reciclagem dos plásticos é viável do ponto de vista econômico e da preservação do meio ambiente. Este método pode ser empregado desde que se faça uma coleta seletiva do lixo, separando-se e identificando os diferentes materiais plásticos descartados. Esta separação torna-se possível empregando-se uma das propriedades físicas do plástico: a densidade. A diferença de densidade entre os diferentes polímeros é importante na separação mecânica e reciclagem dos plásticos.
No Brasil, a reciclagem tem crescido 15% ao ano. A composição do lixo plástico, nos lixões municipais varia conforme a região, mas pode-se considerar a seguinte distribuição percentual, em média (Figura 1):
Figura 1 – Composição média percentual do lixo urbano no Brasil.
Considerando que, atualmente, o volume de plástico descartado (20% do lixo total) é bastante significativo, pode-se verificar a seguinte distribuição percentual dos plásticos descartados nos lixões (Figura 2). Apenas os EUA, produzem cerca de cinquenta milhões de toneladas de plásticos, por ano, sendo um terço deste material usado na indústria de capas, malas, embalagens, recipientes e bandejas descartáveis.
Fig. 2 – Composição percentual de plásticos presentes no sólido urbano do lixão.
Para facilitar a separação em usinas de reciclagem, muitos materiais plásticos já trazem uma marcação de identificação (Figura 3):
Fig.3
1- PET – poli(tereftalato de etileno) – garrafas de refrigerantes, água, vinagre, detergentes.
2- HDPE (PEAD) – polietileno de alta densidade – recipientes de detergentes, amaciantes, branqueadores, leite, condicionadores, shampoos, óleos de motor.
3- PVC – cloreto de poli(vinila) – pipas, cortinas de banheiros, bandejas de refeições, capas, assoalhos, forros.
4- LDPE (PEBD) – polietileno de baixa densidade – filmes, sacolas de supermercado, embalagens de lanches.
5- PP – polipropileno – recipientes para guardar alimentos (Tupperware), carpetes, embalagens de pudins, iogurtes e de água mineral.
6- PS – poliestireno – copos de água e de café, protetor de embalagens (isopor), protetor de cartuchos de impressora.
7- Outros: PC – policarbonato – mamadeira, coberturas de residências, lentes de óculos, escudo protetor contra balas.
Esta simbologia é empregada no Brasil e em outros países, com exceção da Alemanha, onde a numeração vai de um a oito, sendo que o número 7 corresponde à resina ABS (acrilonitrila-butadieno-estireno).
Os diferentes polímeros (plásticos) para serem reciclados, isto é, processados, devem ser amolecidos a altas temperaturas, separadamente. A separação, portanto, é a primeira etapa do processo de reciclagem e deve utilizar diferentes propriedades físicas dos polímeros, isto é, densidade, condutividade térmica, temperatura de amolecimento, etc.
A densidade é um dos métodos mais simples e prático de separação e identificação dos diferentes polímeros plásticos . A tabela 1 apresenta densidades de alguns dos plásticos mais comumente empregados:
Tabela 1. Densidade de alguns polímeros (g/cm3)
II. Objetivos
Propor uma forma alternativa para o estudo de propriedades físicas e térmicas dos polímeros, através de experimentos simples, utilizando-se de materiais accessíveis e facilmente encontrados no mercado.
III. Materiais e reagentes
Amostras dos plásticos: PET, PEAD, PEBD, PVC, PP, PS(rígido), PS (espuma).
Soluções de etanol/água, de várias densidades:
I – 52% etanol 0,911
II – 38% etanol 0,9408
III -24% etanol 0,9549
Soluções de CaCl2 em água, de várias densidades:
IV – 6% CaCl2 1,0505
V – 32% CaCl2 1.3059
VI – 40% CaCl2 1,3982
Béqueres de 50 mL, pinças metálicas, densímetros, provetas de 100 mL
1 copo de PS (sólido), 1 copo de PS (espuma), 1 copo de papel, água quente e uma balança.
IV. Experimental
(Parte A)
1-Manusear diferentes recipientes plásticos observando o código de reciclagem no fundo de cada um.
2-Observar e manusear várias amostras dos diferentes plásticos dispostas em placas de Petri com o código de reciclagem marcado.
3-Verificar sua rigidez ou flexibilidade (flexionar a amostra)
4-Verificar sua superfície (rugosa ou lisa) e cor.
5-Colocar 50 mL de cada solução de álcool e cloreto de cálcio de diferentes densidades em béqueres de 150 mL ( 6 soluções).
6-Dispor as 6 soluções em ordem crescente de densidade (béqueres de I a VI):
7-Colocar uma amostra de plástico na solução alcoólica de menor densidade (bequer I)
8-Verificar se flutua ou afunda e anotar.
9-Se afundar, colocar a mesma amostra do plástico na solução de maior densidade (bequer II).
10-Se necessário, colocar a amostra no bequer III e assim por diante.
11-Anotar a faixa de densidades correspondentes.
12-Repetir o procedimento para cada amostra de plástico diferente.
(Parte B)
1- Manusear os diferentes copos descartáveis: PS (sólido), PS (espuma) e o copo de papel
2- Colocar água quente até à metade de cada copo diferente
3- Segurar um a um
4- Anotar o que ocorre
5- Medir a massa de cada copo e verificar qual contribui com mais massa para o aumento dos lixões.
6- Comparar o custo de cada copo
Polímeros de adição
Polímeros de condensação
Copolímeros de adição
Copolímeros de condensação
V. Resultados e conclusões
A observação e manuseio dos diferentes plásticos e seus códigos de reciclagem, permitiram a separação dos mesmos em materiais flexíveis e rígidos, mais densos e menos densos, opacos e transparentes, resistentes ou quebradiços. Foram testados diferentes copos descartáveis de papel e plástico (PS sólido e espuma), sob o efeito da água fria e quente, analisando-se suas propriedades térmicas. Esta metodologia, permite ao aluno: familiarizar-se com os diferentes materiais plásticos e códigos de reciclagem; reconhecer e diferenciar aspectos e propriedades dos plásticos mais empregados; comparar diferentes plásticos pelo método da flutuação em soluções de diferentes densidades; testar as propriedades térmicas de diferentes tipos de copos descartáveis (plástico e papel) e discutir:
1- Qual copo escolheria para tomar um chocolate quente?
2- Qual escolheria para tomar água fria?
3- Qual escolheria se pensasse somente no preço?
4- Qual escolheria se pensasse no descarte final no meio ambiente?
5- Procure pesquisar na comunidade se os copos descartados são reciclados.
VI. Rereferências bibliográficas
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YABANNAVAR, A.V. e BARTHA, R. Methods for assessment of biodegradability of
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Sites – http://matse1.mse.uiuc.edu/~tw/polymers/h.html
– San Diego Plastics: http://www.sdplastics.com
Sandra Mara M.Franchetti, José Carlos Marconato – Depto de Bioquímica e Microbiologia -IB- UNESP – RIO CLARO –SP
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Texto enviado às 15:20 – 11/12/2008
Autor: Luciana Correia Santos
