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americano de origem belga Leo Hendrik
Baekeland produziu, em 1909, a primeira substância plástica sintética, a
baquelita. Foi o início da indústria dos plásticos, que revolucionou a vida
cotidiana e criou um dos maiores problemas ambientais do fim do século XX: a
eliminação do lixo plástico, que não pode ser reciclado e produz gases
tóxicos ao ser incinerado. Plástico é todo composto sintético ou natural que
tem como ingrediente principal uma substância orgânica de elevado peso
molecular. Em seu estado final é sólido, mas em determinada fase da
fabricação pode comportar-se como fluido e adquirir outra forma. Em geral, os
plásticos são materiais sintéticos obtidos por meio de fenômenos de
polimerização ou multiplicação artificial dos átomos de carbono nas grandes
correntes moleculares dos compostos orgânicos, derivados do petróleo ou de
outras substâncias naturais. O nome plástico vem do grego plastikos,
"maleável". Os polímeros, moléculas básicas dos plásticos, estão
presentes em estado natural em algumas substâncias vegetais e animais como a
borracha, a madeira e o couro. Há substâncias, como a celulose, que apesar de
terem propriedades plásticas não se enquadram nessa categoria.
Histórico.
Substâncias elásticas extraídas de resinas
naturais, como a da seringueira, já eram conhecidas em certas regiões da
América, Oceania e Ásia em épocas primitivas. Das crônicas de viajantes
europeus medievais, como Marco Polo, constam relatos sobre a existência dessas
substâncias, que foram introduzidas na Europa durante o Renascimento. Até o
século XIX o aproveitamento desses materiais foi muito pequeno, mas o
desenvolvimento da química permitiu seu aperfeiçoamento e o melhor
aproveitamento de suas propriedades. Em 1862 o inglês Alexander Parkes criou a
parquesina, o primeiro plástico propriamente dito. Sete anos mais tarde John
Wesley Hyatt descobriu um elemento de capital importância para o
desenvolvimento da indústria dos plásticos: a celulóide. Tratava-se de um
material fabricado a partir da celulose natural tratada com ácido nítrico e
cânfora, substância cujos efeitos de plastificação foram muito usados em
épocas posteriores. A fabricação dos plásticos sintéticos teve início
com a produção da baquelita, no início do século XX, e registrou um
desenvolvimento acelerado a partir da década de 1920. O progresso da indústria
acompanhou a evolução da química orgânica que, principalmente na Alemanha,
permitiu o descobrimento de muitas substâncias novas. Hermann Standinger
comprovou em 1922 que a borracha se compunha de unidades moleculares repetidas,
de grande tamanho, que passaram a ser chamadas de macromoléculas. Essa
comprovação abriu caminho para a descoberta, antes da metade do século, dos
poliestirenos, do vinil, das borrachas sintéticas e das poliuretanas e
silicones, todos de amplo uso e obtidos a partir de matérias-primas vegetais e
minerais.
Constituição
dos plásticos.
O mecanismo químico de formação dos plásticos
recebe o nome de polimerização e consiste na construção de grandes cadeias
de carbono, cheias de ramificações, nas moléculas de certas substâncias
orgânicas. A molécula fundamental do polímero, o monômero, se repete um
número elevado de vezes por meio de processos de condensação ou adição
aplicados sobre o composto. Os polímeros de condensação são obtidos mediante
a síntese de um conjunto de unidades moleculares, feita pela eliminação de
unidades moleculares, como a água. O mecanismo de adição forma
macromoléculas pela união sucessiva de unidades químicas. Para que ocorram os processos de polimerização é
necessário que seja mantida uma temperatura elevada, o que, a princípio, se
consegue graças ao caráter exotérmico das reações. Esse desprendimento do
calor produzido pela dinâmica interna da própria reação alimenta
transformações em cadeia que diminuem, geralmente de modo espontâneo e
gradual, até cessar por completo. Em algumas ocasiões se faz necessário o uso
de elementos estabilizadores que impeçam reações descontroladas e explosivas.
Uma vez formados, os polímeros se mantêm unidos por forças de dispersão,
débeis atrações elétricas entre as moléculas e o próprio emaranhado das
ramificações moleculares.
Classificação
e usos.
As numerosas substâncias plásticas existentes,
naturais ou artificiais, são classificadas em dois grandes grupos, chamados de
termoplásticos e termoestáveis devido a seu comportamento ante as variações
de temperatura.
Materiais
termoplásticos.
Os materiais termoplásticos são substâncias
caracterizadas por sua propriedade de mudar de forma sob a ação do calor, o
que permite seu tratamento e moldagem por meios mecânicos. Com o resfriamento,
esses materiais recuperam sua consistência inicial. Entre eles estão os
derivados da celulose, os polímeros de adição e os polímeros de
condensação. Os derivados da celulose são obtidos mediante a adição de
substâncias ácidas ou alcalinas à celulose vegetal ou sintetizada. O
polietileno, as resinas acrílicas, o vinil, o poliestireno e os polímeros de
formaldeído constituem as principais variedades de polímeros de adição com
propriedades termoplásticas. O cloreto de polivinila tem um grande número de
aplicações, da fabricação de roupas e brinquedos a isolantes elétricos e
móveis. As resinas acrílicas são obtidas do ácido acrílico e entre elas
sobressai o metilmetacrilato, substância altamente transparente utilizada nas
janelas de aeronaves e cujo uso na fabricação de móveis e objetos decorativos
se difundiu na década de 1970. Os poliestirenos aparecem em grande variedade e são
em geral obtidos por meio da polimerização de uma resina de cor branca. Suas
propriedades de dureza, transparência e brilho unidas ao alto poder como
isolante elétrico os transformaram num dos materiais mais úteis na
fabricação de objetos por injeção em moldes. Já os formaldeídos
polimerizados possuem elasticidade e alta resistência a impactos, sendo usados
na indústria automotiva e na construção. Entre os polímeros de condensação
se destacam os policarbonatos e as poliamidas, como o náilon, muito usadas na
indústria têxtil. Diferentes tipos de náilon, obtidos por modificações
externas no comprimento das moléculas, são usados também em máquinas.
Materiais
termoestáveis.
Os plásticos termoestáveis se amoldam por
aquecimento, mas depois de um certo tempo adquirem uma estrutura peculiar na
qual endurecem rapidamente e se convertem em materiais rígidos que, se
aquecidos em excesso, se carbonizam antes de recuperar a maleabilidade. As
poliuretanas, reduzidas a lâminas, são usadas como isolantes térmicos e
espumas de recheio em almofadas. Os aminoplásticos, como as resinas de uréia,
são transparentes e resistem a pressões externas. Já os plásticos
fenólicos, dos quais a baquelita é um dos tipos principais, derivam do fenol
ou álcool de benzeno. Os poliésteres são fabricados habitualmente a partir de
ácidos e álcoois não saturados e são usados na fabricação de tintas,
fibras têxteis e películas. Quanto aos silicones, cadeias moleculares que usam
átomos de silício em vez de carbono, são usados na fabricação de lâminas
de alta resistência mecânica e de substâncias dielétricas. Devido à
inocuidade fisiológica, são muito usados em próteses, para substituir
elementos do corpo humano.
Manufatura
dos plásticos.
As principais fontes naturais dos plásticos são a
celulose, extraída dos vegetais, o carbono e sobretudo o petróleo, o gás
natural e seus derivados. Esses materiais são tratados mediante processos de
craqueamento, ou ruptura química das cadeias moleculares de que são formados,
na presença de catalisadores. Posteriormente, são submetidos à
polimerização e outros processos de transformação. Nos processos de
tratamento dos plásticos acrescentam-se a sua estrutura determinadas
substâncias com a finalidade de manter suas características. Entre elas estão
corpos plastificantes, que consistem normalmente de ésteres de elevado ponto de
ebulição e baixa volatilidade, que melhoram sua flexibilidade ao incrustar-se
nas correntes moleculares dos polímeros.
Outros aditivos freqüentes são os estabilizadores e os antioxidantes
cujo uso depende do tipo de polímero que se quer obter. Também são
adicionados corantes de origem mineral ou orgânica, substâncias anticombustão
e elementos de recheio e reforço das cadeias de polímeros. Existem vários métodos de fabricação de
plásticos, tais como a moldagem por aquecimento em molde único, os processos
de injeção a vácuo, com ação centrífuga mediante dispositivos giratórios,
a termoestabilização em prensas hidráulicas e a extrusão. Este último é o
método predominante na indústria e consiste na fusão e compressão da
substância plástica, que é introduzida num recipiente capaz de sofrer
variações de temperatura. A extrusão também é empregada em lâminas ou
películas para a obtenção de finas camadas de polietileno. O método de
sopro, que consiste na introdução de ar sob pressão entre lâminas de
material termoplástico, é usado na fabricação de corpos ocos. Outros usos. Casas inteiras, feitas de plástico, já
foram construídas em vários países. No Brasil a primeira foi criada em 1964
por Edgar Duvivier. Os Estados Unidos construíram, para seu pavilhão na
Exposição de Osaka, no Japão, a maior bolha de plástico inflável do mundo,
com 89m de largura e 155m de comprimento. Bolhas menores, feitas de polietileno,
vinil ou náilon, podem ser infladas em poucas horas para uso como abrigos ou
armazéns. Bolhas pequenas, do mesmo material, podem ser usadas como almofadas e
até substituir camas. |
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