Relatório Poliisopreno 26n59

Aluna: LISANDRA MARIA KOVALICZN NADAL RA: 081041024 Turma B Trabalho escrito referente ao seminário da disciplina de Materiais Poliméricos, Prof. Luis A. Pinheiro, 3º ano, referente ao primeiro semestre.

POLIISOPRENO O poliisopreno é um polímero diênico, obtido a partir da polimerização por adição do isopreno (2-metil-1,3-butadieno) ou hemiterpeno, um monômero que apresenta duas ligações duplas em sua cadeia principal. O processo de polimerização pode ocorrer através de uma reação envolvendo os carbonos 1,2-; 3,4-; ou 1,4- do isopreno, resultando nas estruturas mostradas na Figura 1.

Figura 1 - Polimerização do isopreno. Os polímeros 1,2-poliisopreno e 3,4-poliisopreno podem apresentar configurações atáticas ou sindiotáticas e os poliisoprenos com maior estereoregularidade apresentam configuração cabeça-cauda. Pode haver ainda a ocorrência de ciclopoliisopreno através de catalisadores catiônicos ou Ziegler-Natta. Estes polímeros são insolúveis e possuem elevada rigidez. O poliisopreno é encontrado na natureza tanto sob a forma cis quanto trans. Pode ser obtido pela árvore brasileira Hevea brasiliensis, que apresenta um teor de cerca de 98% de cis1,4-poliisopreno (borracha natural), através da balata e a gutta percha (formadas por trans-1,4poliisopreno) ou de maneira sintética, que normalmente busca assemelhar-se às formas naturais. Com efeito, existem dois tipos básicos de poliisopreno sintético: o de “baixo cis”, com 8692% do isômero, produzido com catalisador tipo alquil lítio; e o de “alto cis”, com 96-98% do isômero, obtido com catalisador tipo Ziegler-Natta. A sigla comercial utilizada para o poliisopreno sintético é IR, enquanto que para a borracha natural utiliza-se NR (nomenclatura segundo a norma ASTM D1418). Para o trans-1,4poliisopreno a sigla comumente utilizada é TPI. A polimerização do isopreno é realizada normalmente em solução ou por emulsão. O aquecimento com enxofre é usado quase que exclusivamente na vulcanização do poliisopreno. Cristalinidade: Os monômeros precisam estar na configuração cabeça-cauda para que ocorra certo grau de cristalinidade. A borracha natural pode cristalizar a temperatura ambiente ou abaixo, com cristalização máxima sendo obtida na faixa de -11ºC a -35ºC. Catálise:

Os quatro catalisadores de importância comercial capazes de polimerizar o isopreno são: 1. Um catalisador coordenado contendo trialquil alumínio e tetracloreto de titânio (Al-Ti) para produção de cis-1,4-poliisopreno; 2. Um catalisador coordenado derivado do hidreto de alumínio e tetracloreto de titânio para produção de cis-1,4-poliisopreno; 3. Alquil lítio para produção de cis-1,4-poliisopreno; 4. Um catalisador coordenado de alquil alumínio e um sal de vanádio para produção de trans-1,4poliisopreno. Características e propriedades: A IR apresenta cor âmbar clara, maior uniformidade e maior índice de pureza do que a NR. A não ser para certos tipos extendidos a óleo, a borracha IR é quase 100% hidrocarboneto. Em seu processamento, a IR apresenta decréscimo de viscosidade com a plastificação, devido à cisão molecular que ocorre. A plastificação a altas temperaturas também rompe moléculas por degradação oxidativa. O cis-1,4-poliisopreno possui baixa cristalinidade, Tk por volta de -25ºC, baixos valores de Tg e Tm (Tg=-73°C e Tm=28ºC), e é um ótimo elastômero em uma faixa considerável de temperaturas. Sua densidade é de cerca de 0,90 a 0,91 g/cm³. O trans-1,4-poliisopreno é muito mais duro, menos borrachoso, possui relativamente altas Tg e Tm (Tg=-58°C e Tm=74ºC) e cristalinidade significante a temperatura ambiente. Apresenta características mais parecidas com as dos termoplásticos, boa resistência à abrasão, elevada dureza e tensão de ruptura sem vulcanização. O poliisopreno com moderada quantidade de ligações cruzadas apresenta um módulo de elasticidade que é inicialmente menor do que 70 N/cm². Entretanto, a resistência aumenta para cerca de 1500 N/cm² com uma elongação de 400% e cerca de 2000 N/cm² com 500%. [1] Histórico: Em 1954, Goodrich foi bem sucedido na síntese de cis-1,4-poliisopreno (IR), a então chamada “borracha natural sintética”, usando os agentes catalíticos de Ziegler-Natta, tetracloreto de titânio e trialquil alumínio. Pouco depois Firestone descobriu a marcha para a síntese de IR usando lítio finamente disperso e alquil lítio como agentes catalíticos, o que já tinha sido proposto por C.D. Harries em 1917. A produção em grande escala de borracha de isopreno (IR) utilizando lítio foi inicializada em 1960 pela Shell, mas foi somente comercializada em 1962 pela Goodyear. [2] Cerca de 2 bilhões de libras por ano de cis-1,4-poliisopreno são utilizados nos EUA. Aplicações: Os antigos maias e astecas extraíam a borracha natural da árvore Hevea e o empregavam para fazer botas de chuva e bolas que usavam em um jogo similar ao basquete. Como a estrutura química é quase similar à da borracha natural (os espectros infravermelhos são quase iguais), o campo de aplicação da IR é semelhante ao da borracha natural, embora a borracha sintética IR seja mais pura. A maior parte da borracha de isopreno é formulada juntamente com borracha natural (NR) ou borracha de estireno butadieno (SBR).[2] O produto sintético pode substituir a borracha natural na maioria dos seus usos, tais como: fabricação de pneumáticos pesados, espumas, luvas cirúrgicas, preservativos, adesivos, calçados, biomembrana, etc. [3] O trans-1,4-poliisopreno é utilizado na cobertura de bolas de golfe e artigos ortopédicos. Fabricantes: Shell Chemicals (EUA e Holanda), Goodyear (EUA - Brasil), JSR (Japão - Brasil), KRATON (Brasil)

Referências: [1] ODIAN, G. Principles of Polymerization. Nova Iorque: John Wiley & Sons Inc., 2004, 4ª ed. [2] GOMES, M. M. Borracha de Poliisopreno. Disponível em: . o em 14 jun 2010. [3] Vulcanizar & Crosslinking. Poliisopreno (IR). Disponível . o em 14 jun 2010.

em:

[4] MORTON, M. Rubber Technology. Nova Iorque: Van Nostrand Reinhlod Company, 1987, 3ª ed. [5] BRANDRUP,J.; IMMERGUT, E. H. Polymer Handbook. Estados Unidos: John Wiley & Sons Inc., 1989, 3ª ed.