Copolímero

Definição – O que significa copolímero?

Um copolímero é um polímero formado quando dois (ou mais) tipos diferentes de monômeros estão ligados na mesma cadeia polimérica, em oposição a um homopolímero onde apenas um monômero é usado.

Copolímero refere-se a um tipo de polímero que contém duas ou mais unidades de repetição distintas chamadas “monômeros”.

Produz substâncias de alto peso molecular por combinação química ou polimerização de monômeros.

É usado para produzir uma variedade de produtos como plásticos, pneus e tubos.

O copolímero é diferente do homopolímero; homopolímero contém apenas um tipo de monômero, enquanto o copolímero contém pelo menos dois tipos de monômeros.

As propriedades dos plásticos podem ser modificadas para atender necessidades específicas por meio de copolimerização.

Copolímeros também são usados como inibidores de corrosão.

Eles ajudam a melhorar as propriedades mecânicas dos materiais plásticos.

O que é um Copolímero?

Em química, um polímero é uma cadeia de moléculas formada pela ligação de muitas pequenas moléculas.

Polímeros vêm em diferentes variedades, um tipo sendo o copolímero.

Um copolímero é feito quando dois tipos diferentes de moléculas são unidas na mesma cadeia polimérica.

Cada um dos dois tipos de moléculas é chamado de monômero, e o arranjo dos monômeros leva a diferentes categorias e subcategorias de copolímeros.

Por exemplo, um copolímero alternado consiste em alternar regularmente os monômeros A e B, pelo que a cadeia de copolímeros é: ABABABAB.

Um copolímero aleatório é um com sequências aleatórias de A e B, como BAAABABAABB. Os copolímeros periódicos são ainda mais complicados, pois consistem em monômeros A e B dispostos em uma sequência repetitiva.

Por exemplo, se as sequências A e B descritas no segundo exemplo acima fossem repetidas sem alteração, mesmo que a seqüência em si pareça aleatória, isso seria um copolímero periódico.

Os copolímeros em bloco talvez tenham a estrutura mais simples, mas também os atributos mais estranhos.

Esses copolímeros são compostos de “blocos” onde todos os tipos de monômero são agrupados, com todos os do outro tipo sendo agrupados. É como se dois polímeros comuns estivessem unidos nas extremidades.

Nesses compostos, os dois monômeros se comportam de uma maneira que os cientistas chamam de separação de fases.

A separação de fases é a mesma coisa que acontece quando óleo e água – duas substâncias incompatíveis – se separam em um recipiente. No entanto, os compostos em copolímeros em bloco são unidos atomicamente, então, em vez de se separarem visualmente como óleo e água, eles se separam em uma escala microscópica. Essa separação nos blocos forma estruturas muito pequenas, mas muito rígidas.

Essas substâncias são fortes o suficiente para que alguns tipos de copolímeros em bloco sejam usados em solas de sapato e pneus de automóveis.

Também é interessante notar que os copolímeros em bloco podem ser constituídos não apenas de dois monômeros, mas em alguns casos até cinco ou mais.

Outra maneira de categorizar os copolímeros é pela forma das estruturas formadas pelas cadeias poliméricas.

Os copolímeros lineares são apenas uma cadeia simples, enquanto os copolímeros ramificados têm uma cadeia principal com outras cadeias ramificando-se para o lado em intervalos.

Um tipo comum de copolímero ramificado é o copolímero enxertado , onde a cadeia principal consiste apenas do monômero A, e os ramos consistem apenas no monômero B.

Neste caso, ambos os monômeros podem emprestar propriedades ao copolímero de enxerto acabado.

Um exemplo seria o poliestireno de alto impacto. Tem uma corrente principal de poliestireno que dá força ao material. Enfiados no backbone de poliestireno são cadeias do polibutadieno composto, que dá ao material uma resiliência que o poliestireno comum não possui.

Copolímero Conceitos

Misturando as coisas

Quando um polímero é feito ligando apenas um tipo de molécula pequena, ou monômero, em conjunto, é chamado de homopolímero.

Quando dois tipos diferentes de monômeros são unidos na mesma cadeia polimérica, o polímero é chamado de copolímero.

Vamos imaginar agora dois monômeros, que chamaremos de A e B. A e B podem ser transformados em um copolímero de muitas maneiras diferentes.

Quando os dois monômeros estão dispostos de uma maneira alternada, o polímero é chamado, naturalmente, de um copolímero alternante (abaixo).

Um fato interessante sobre esse tipo é que a proporção dos dois monômeros é exatamente 1: 1.

Muito poucas copolimerizações dão esse tipo de estrutura, no entanto.

Em um copolímero aleatório, os dois monômeros podem seguir em qualquer ordem (figura abaixo).

A razão dos monômeros incorporados no copolímero é o resultado de uma combinação das propriedades dos monômeros, das condições de polimerização e da conversão da polimerização, para nomear algumas variáveis.

Por exemplo, a menos que os dois monômeros tenham exatamente a mesma reatividade, ambos com o outro comonômero e com seus próprios monômeros, a proporção no produto NÃO será exatamente 1 para 1.

De fato, na maioria dos casos não é, e isso resulta em uma mudança na composição do copolímero à medida que a reação prossegue. No início, o monômero mais reativo é incorporado mais do que o menos reativo.

Mas as coisas mudam à medida que os monômeros são usados e a concentração da mais reativa diminui mais rápido mais do que a menos reativa. Coisas até mesmo fora em alguma proporção de concentrações, dando polímero que é cerca de 1-para-1 na composição. Mas agora há menos do mais reativo, então ele é usado mais rápido à medida que a reação continua, fazendo com que a proporção de concentrações mude mais até que haja apenas o monômero menos reativo presente.

Os copolímeros feitos neste ponto terão mais do monômero menos reativo. Embora você possa medir uma composição “média” de monômeros no produto final (usando RMN ou FTIR ou algum outro método), a composição de cadeias individuais pode (será) muito diferente daquela média.

E aqui está a solução: a combinação total de todas essas cadeias de copolímero, variadas na composição como elas são, determina as propriedades finais do material produzido.

Um copolímero em blocos que você conhece muito bem, isto é, se você usa sapatos, é de borracha SBS.

É usado também nas solas dos sapatos e nos degraus de pneus. “em bloco” significa que tem algumas das características de um verdadeiro copolímero em bloco, mas não é tão uniforme na composição.

Quando cadeias de um polímero feito de monômero B são enxertadas em uma cadeia polimérica de monômero A, temos um copolímero enxertado (veja a figura).

Existem várias maneiras de fazer isso: enxertar de; enxerto para; ou a maneira mais controlada de usar um “macromonômero”.

Diga o quê?

Sim, soa um pouco estranho, mas estamos falando de uma longa cadeia de polímeros com um único grupo funcional no final que pode reagir com as moléculas de pequeno comonômero presentes para dar a estrutura enxertada.

Um tipo de copolímero de enxerto comercial é o poliestireno de alto impacto, ou HIPS, abreviadamente. É uma espinha dorsal de poliestireno com cadeias de polibutadieno enxertadas na cadeia principal.

O poliestireno dá força ao material, mas as cadeias de polibutadieno emborrachado conferem resiliência para torná-lo resistente e menos quebradiço.

O que é um Copolímero Aleatório?

Um copolímero aleatório é uma mistura de duas cadeias moleculares diferentes usadas em plásticos para criar diferentes propriedades do que com um único tipo molecular.

Polímeros são cadeias de moléculas chamadas monômeros que são quimicamente ligadas a estruturas sólidas usadas para embalar produtos.

As combinações de dois monômeros são um copolímero randômico se não houver uma estrutura consistente ou regular dos dois monômeros, o que ocorrerá sob condições específicas de produção.

Polipropileno é um polímero comum usado em diferentes aplicações de plásticos.

Como um polímero puro, muitas vezes pode ter uma cor turva ou leitosa, o que pode não ser ideal para recipientes de alimentos ou outras aplicações. Pode também ter um ponto de fusão superior ao desejado para a extrusão, o que faz com que os produtos fundam o polímero e o forcem em moldes sob pressão.

A criação de um copolímero aleatório de polipropileno com polietileno altera a estrutura molecular do plástico resultante. As condições corretas de operação criarão polímeros claros, o que é ideal para embalagens de alimentos.

As formulações podem ser preparadas com temperaturas de fusão mais baixas do que para o polipropileno puro, o que pode ajudar na fabricação.

Dois monômeros precisam ser misturados em um padrão não regular ou aleatório para criar um copolímero aleatório. Estruturas regulares de copolímero tendem a ser mais duras, com o que é chamado de estrutura cristalina.

Esse padrão molecular regular pode fornecer baixa durabilidade em condições frias ou faz com que um contêiner não seja flexível.

As embalagens plásticas de alimentos tornaram-se populares a partir de meados do século XX, à medida que a demanda dos consumidores por refeições congeladas e prontas para consumo crescia rapidamente.

As primeiras embalagens eram muitas vezes bandejas de alumínio, mas a invenção dos fornos de microondas tornou o alumínio um problema, já que eles não são compatíveis porque os metais podem criar arcos elétricos e causar incêndios em microondas.

Os plásticos tornaram-se mais comuns para embalagens de alimentos de todos os tipos e gradualmente substituíram o alumínio como o material de embalagem preferido.

A embalagem de alimentos congelados era um problema para os primeiros polímeros, porque a estrutura cristalina regular das moléculas os tornava frágeis quando frios.

O aumento da demanda por bandejas de alimentos congelados e recipientes de armazenamento levou a copolímeros aleatórios, que permanecem flexíveis e são mais resistentes à quebra em temperaturas mais baixas.

A capacidade de fazer um pacote transparente permitiu aos fabricantes desenvolver linhas inteiras de alimentos congelados que poderiam ser microondas e servidos.

Esses pacotes podiam ser levados do congelador para o microondas, eram claros para que o alimento pudesse ser visto dentro da embalagem enquanto aquecia e pudesse suportar altas temperaturas de comida.

Como a reciclagem de metal e plástico tornou-se mais comum no final do século 20, a necessidade de plásticos que poderiam ser reutilizados tornou-se mais importante.

Muitos produtos de copolímero aleatório foram derretidos e extrusados nas formas de embalagem originais, e poderiam ser refundidos e reciclados com relativa facilidade.

Isso se tornou importante à medida que os preços das matérias – primas derivadas do petróleo subiam, permitindo que os fabricantes reciclassem mais plásticos e reduzissem os custos.

Fonte: www.wisegeek.org/pslc.ws/www.corrosionpedia.com/www.sciencedirect.com/www.britannica.com/chem.libretexts.org