COMPOSIÇÃO; CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS; E PRODUÇÃO DOS PLÁSTICOS TRANSLÚCIDOS

Física e Química

Materiais e Desempenho

Todos os substitutos comuns do vidro são plásticos, mas antes de descrever suas propriedades químicas e físicas, é preciso compreender a natureza geral e as características dos plásticos.

Eles são feitos de combinações de polímeros e outros materiais, como pigmentos e materiais de enchimento (fillers). Os próprios polímeros, substâncias básicas dos plásticos, são substâncias químicas. Na forma de longas cadeias ou repetindo unidades ímpares, conhecidas como monômeros.

Os polímeros ocorrem na natureza; e um exemplo comum são as proteínas encontradas em animais e a celulose, encontrada em plantas. Todavia, os usados pelo homem são normalmente sintéticos e podem ser divididos em 2 grupos:

- polímeros sintéticos orgânicos - são usualmente baseados em carbono e formam a maioria dos plásticos mais conhecidos e as borrachas (que Parkes muito estudou).

A origem dos plásticos são as "resinas plásticas", macromoléculas que provem do beneficiamento dos subprodutos do petróleo.

Existem dois grupos básicos de plásticos: termoplásticos e termoestáveis. O que difere um grupo do outro é a "fluência" [que significa um deslizamento relativo de cadeias carbônicas sobre cadeias carbônicas, ocasionando alteração da forma do material. O calor (e a pressão) são fundamentais na ocorrência desse fenômeno, pois afrouxam as cadeias carbônicas].

TERMOPLÁSTICOS são, sintéticamente, substâncias que amolecem ao receberem calor, voltando a enrijecer-se com a diminuição da temperatura. Entre os termoplásticos de nosso interesse estão o policarbonato e o acrílico (polimetilmetacrilato).

TERMOESTÁVEIS são, como sugere o próprio nome, substâncias rígidas mesmo que submetidas a quaisquer temperaturas (salvo aquela que destroi o material). Possuem, portanto, fortes ligações químicas impedindo o deslizamento da cadeia. É importante notar que, inicialmente, os termoestáveis comportam-se como termoplásticos; porém a reação química inicial dá lugar a estas fortes uniões transversais entre as cadeias moleculares, fazendo com que o duro material resultante não possa abrandar-se novamente.

Polimerização

A técnica de fabricação essencial na indústria é o processo pelo qual as unidades básicas, os monômeros, são reunidos. Há dois meios comuns de fazer isso, conduzindo a estruturas moleculares intrinsecamente diferentes e, portanto, a propriedades diferentes. A polimerização por adição implica em ligar os monômeros juntos numa cadeia, em geral pela aplicação de calor e pressão, na presença de um catalisador. Os monômeros podem ser do mesmo tipo ou de diferentes tipos, como em co-polimerização. A polimerização por adição forma cadeias articuladas, com vários graus de ramificação. Isso normalmente conduz a materiais flexíveis, com a rigidez aumentando com o comprimento das cadeias e a quantidade de ramificações. Também produz, geralmente, propriedades "termoplásticas", permitindo que o material seja amolecido sob calor. Os materiais característicos são o polyvinil chloride (PVC) e o polymethyl methacrylate (PMMA ou acrílico).

Polimerização por condensação implica uma reação química entre dois monômeros, levando a uma reconstituição de sua estrutura molecular e à eliminação de um subproduto como água, com uma estrutura resultante, freqüentemente mais interligada do que a produzida pela polimerização de adição.

A interligação cruzada das estruturas poliméricas proporciona grande rigidez, mas com menos capacidade de ser processada por "calor" ou "fusão".

Os termoplásticos, que são produzidos com polimerização por adição ou por condensação, amolecem sob a aplicação de calor.

Os plásticos termoestáveis - "thermosetting" (que se estabilizam pelo calor) - são sempre produzidos com polimerização por condensação, estabilizados e solidificados quando aquecidos, e não podem ser amolecidos de novo sob calor, como já foi explicado anteriormente.

Propriedades físicas gerais

As propriedades físicas dos plásticos são geralmente semelhantes. São em geral "leves", com pesos específicos variando entre 0,9 e 1,6 (comparados a 2,5 do vidro). O peso específico dos materiais transparentes, normalmente, é a metade daquele do vidro.

São em geral combustíveis, têm baixa condutividade térmica, um coeficiente de expansão térmica elevado e elevado calor específico. Entretanto, em relação aos plásticos, a generalização é impossível. É freqüente nos surpreenderem suas propriedades, que são intrínsecas à sua utilidade. Significativamente, quase todos os plásticos têm um estado natural translúcido, mas, no uso corrente, apenas uns poucos funcionam como substitutos para o vidro.

Química e fabricação

A fabricação dos plásticos, geralmente, compreende dois processos distintos:

- a confecção do polímero, um assunto essencialmente ligado à química controlada do processo;

- a moldagem dos materiais de polímeros, não raro por outra companhia, talvez em um país diferente daquele onde foi realizado o processo primário de fabricação.

O próprio processo primário, em que se realiza a polimerização, demanda inevitavelmente complexas técnicas de fabricação, envolvendo o cuidadoso controle de reações químicas sob condições controladas de temperatura e pressão.

Há cinco materiais em uso para o suprimento de membranas transparentes ou translúcidas em construções e veículos:

- acrílico (polymethyl methcrylate ou PMMA)

- policarbonato (PC)

- PVC (polyvinyl chloride)

- poliestireno (polystyrene)

- óxido de polifenol.

Desses, o ACRÍLICO e o POLICARBONATO são os dois principais complementos do vidro para vidraças.

A química e o processo primário de fabricação dos dois é muito diverso. Porém, acrílico, PVC e poliestireno têm em comum o fato de serem todos plásticos "vinil"(baseados no radical do vinil - Ch2CH). Todos os vinis são termoplásticos e formados por polimerização de etileno, C2H4, na forma encadeada.

Os diversos vinis são produzidos substituindo um ou mais átomos de hidrogênio por outro elemento ou composto, para obter diferentes propriedades e características de desempenho.