Polimerização

Os polímeros sintéticos não são apenas onipresentes na vida cotidiana, mas têm inúmeras aplicações nas ciências aplicadas e básicas.

A polimerização é um processo usado para criar compostos macromoleculares conhecidos como polímeros.

Essas macromoléculas são compostas por um grande número de unidades repetidas conhecidas como monômeros. Os materiais compostos por essas grandes moléculas têm propriedades químicas, mecânicas e térmicas únicas.

Este vídeo ilustrará os princípios da polimerização, a síntese da poliamida-6,10 e cobrirá algumas aplicações da polimerização.

Existem várias maneiras de classificar a polimerização. Uma maneira comum é por suas características de crescimento, seja polimerização em cadeia ou em etapas. No crescimento da cadeia, os monômeros são adicionados ao final de uma cadeia cada vez maior de moléculas. Isso continua até que o monômero se esgote ou o crescimento seja inibido.

Na polimerização em etapas, os monômeros bifuncionais ou multifuncionais reagem inicialmente para formar dímeros e trímeros. À medida que a reação prossegue, esses compostos se combinam para formar oligômeros maiores. A reação continua até que longas moléculas de polímero sejam formadas.

Outra forma de classificar a polimerização é baseada no mecanismo de reação. Uma categoria é a polimerização por adição, onde os monômeros se somam sem a formação de um subproduto. Por exemplo, quando um monômero de cloreto de vinila forma um radical livre, ele ataca outras moléculas de monômero propagando sucessivamente uma molécula de cadeia longa, conhecida como cloreto de polivinila ou PVC.

No outro mecanismo, a polimerização por condensação, moléculas com unidades finais funcionais complementares reagem, liberando um subproduto na forma de água ou uma pequena molécula. Os reagentes podem ser monômeros ou intermediários de maior peso molecular.

Um importante polímero feito a partir desse processo é a poliamida, mais conhecida como náilon. Nesta síntese, um cloreto de ácido dicarboxílico condensa-se com uma diamina para formar uma poliamida e liberta cloreto de hidrogénio. À medida que a reação prossegue, o monômero é consumido para formar dímeros e trímeros, que reagem para formar oligômeros maiores. Os oligômeros então se condensam para formar polímeros de grande peso molecular.

Agora que os fundamentos da polimerização foram abordados, vamos dar uma olhada na reação de condensação de crescimento gradual da poliamida usando polimerização de superfície; Um processo em que a polimerização ocorre na interface de uma mistura heterogênea, consistindo em uma fase aquosa e uma fase orgânica.

Primeiro, prepare as soluções de reação para a polimerização. Num copo, misturar 3 ml de cloreto de sebacoil para 100 ml de hexano. Adicionar 4,4 g de 1,6-diaminohexano a 50 ml de água destilada num copo separado.

Adicione cerca de 5 gotas de uma solução de fenolftaleína à solução aquosa de diaminohexano.

Em seguida, sobreponha cuidadosamente a solução de cloreto de sebacoil na solução aquosa que contém o diaminohexano. Uma fina camada se formará na interface das duas fases. A visibilidade da camada é aprimorada pela fenolftaleína.

Finalmente, o polímero deve ser coletado. Usando uma pinça, puxe o filme de poliamida formado e enrole-o em torno de uma haste de vidro. Enrole a poliamida na haste de vidro.

Em seguida, lave o polímero com acetona, seguido de grandes quantidades de água. Quando estiver concluído, seque a 50 ? C sob pressão reduzida.

Um fio oco e longo de poliamida é obtido a partir deste processo.

A polimerização é usada em muitas aplicações científicas e de engenharia. Aqui, abordamos algumas dessas aplicações.

A fotopolimerização utiliza a luz para iniciar a reação. Usando máscaras, estruturas poliméricas tridimensionais podem ser fabricadas camada por camada. Este sistema, que usa um projetor digital pronto para uso e resinas fotossensíveis, pode produzir objetos 3D com resolução abaixo de 100 μm, permitindo estudos fundamentais em mecânica e ciência dos materiais e campos emergentes, como metamateriais sintonizáveis.

Apesar dos avanços na síntese de nanopartículas, a montagem ordenada de nanopartículas continua sendo um desafio. Nesta aplicação, nanopartículas metálicas revestidas em poliestireno-bloco-poli (ácido acrílico) são polimerizadas em estruturas em cadeia. As técnicas de síntese de polímeros permitem o controle do comprimento e largura das cadeias de nanopartículas.

Os polímeros biocompatíveis tornaram-se uma ferramenta indispensável nas ciências biológicas. Por exemplo, a polimerização multicamadas com gradiente de densidade permite a criação de matrizes em camadas biocompatíveis que possuem propriedades químicas e mecânicas distintas. Essa técnica permite pesquisas biomédicas e básicas sobre a resposta celular em ambientes complexos 2-D e 3-D.

Você acabou de assistir ao vídeo da JoVE sobre polimerização. Este vídeo abordou conceitos básicos de polimerização, um procedimento para síntese de poliamida e usos da polimerização em laboratório. Obrigado por assistir!