Este livro permite ao leitor a entender o que ocorre com um polímero (termoplástico ou elastômero) quando exposto a diferentes tipos de intemperismo, e as estratégias usadas para retardar o processo de envelhecimento do material. Para isso, discute-se a degradação dos polímeros, os métodos usados para ensaiar essa degradação sob diversos tipos de situações e os diferentes tipos de aditivos usados para controlar e/ou minimizar os processos de degradação.

Com esse conhecimento o profissional da área de plásticos e borrachas poderá tanto desenvolver e ensaiar as suas próprias formulações, como discutir as possíveis melhorias técnicas com os fornecedores de matéria-prima, de aditivos ou de produtos acabados.



APRESENTAÇÃO

Depois de ministrar cursos sobre “Degradação e Estabilização de Polímeros” por quase trinta anos, para alunos de diversos níveis de formação, decidi que seria conveniente escrever um livro sobre esse assunto, num formato e com um conteúdo que pudesse ser lido e compreendido pelos profissionais que trabalham com polímeros. Por isso, alguns poderão achar que este texto contém explicações muito simples e óbvias, mas o que é simples para uns pode ser complicado para outros.

Este livro foi organizado em capítulos com a sua própria bibliografia, de modo a facilitar a leitura, e foi direcionado principalmente aos Químicos, Físicos, Engenheiros Químicos e Engenheiros de Materiais e Técnicos de segundo grau. Os Engenheiros Mecânicos e de outras especialidades talvez tenham um pouco mais de dificuldade para entendê-lo porque, infelizmente, os conteúdos de Química nos seus cursos de graduação são menos abrangentes. Quando necessário, cada capítulo tem uma pequena introdução ao tema a ser tratado.

Assim, o primeiro capítulo é uma introdução geral, onde se procura discutir os conceitos básicos da ciência dos polímeros sob a óptica da degradação. No segundo capítulo discutem-se as reações químicas que ocorrem durante os processos de degradação dos polímeros em geral, de modo a poderem ser referidas nos capítulos subseqüentes. O terceiro e o quarto capítulos tratam das formas como essas reações se iniciam. No terceiro, apresentam-se as formas de iniciação que ocorrem de maneira isolada e no quarto abordam-se aquelas que sempre ocorrem de maneira associada. Neste quarto capítulo há também uma discussão sobre o stress-cracking, uma forma de degradação conhecida há muito tempo, porém ainda pouco compreendida. Por outro lado, como a degradação das blendas é diferente da degradação dos polímeros e co-polímeros puros, discute-se este fenômeno no capítulo 5, juntamente com o caso dos compósitos e nanocompósitos. Para poder entender os processos de degradação e selecionar o melhor tipo de aditivo estabilizante, ou combinação deles, é preciso escolher o método de ensaio mais adequado e o método de acompanhamento dos resultados destes ensaios. Sem querer suplantar a literatura já existente, no capítulo 6 procura-se discutir estes métodos, novamente sob a óptica da questão da degradação e estabilização. Depois de se saber como a degradação começa e como se pode acompanhá-la, é preciso discutir a forma de atenuá-la: são os estabilizantes, discutidos nos capítulos 7 e 8. Como a biodegradação é um caso diferente dos processos de degradação usuais de polímeros sintéticos, é tratada à parte, no capítulo 9. No capítulo 10 são discutidos alguns casos importantes relacionados à questão da degradação e estabilização de polímeros, assim como alguns procedimentos que devem ser tomados em pendências judiciais relacionadas com o tema.

Existem excelentes livros e artigos científicos sobre ciência dos polímeros e sobre as reações de polimerização, escritos por autores brasileiros mas, como um livro não é necessariamente um artigo de revisão sobre o estado da arte, não é preciso cobrir toda a literatura existente sobre o assunto. Neste contexto, é suficiente fornecer exemplos para ilustrar os conceitos que estão sendo apresentados e discutidos, de modo que as referências bibliográficas citadas neste livro foram instrumentos auxiliares usados na sua redação e não pretendem cobrir de forma exaustiva todo o assunto abordado.




SOBRE O AUTOR

Marco-Aurelio De Paoli é Químico, formado pela Universidade de Brasília em 1970. Doutor em Química pela Universidade de São Paulo em 1974. Livre-Docente em Química pela Unicamp em 1983 e Professor Titular pela Unicamp em 1990. Trabalhou em diversas instituições internacionais como Pesquisador Visitante ou como Professor Convidado. É membro da Academia Brasileira de Ciências e já recebeu diversos prêmios científicos nacionais e internacionais. Iniciou suas pesquisas com polímeros na Unicamp em 1978 e, desde então, vem ministrando cursos nesta área para alunos de graduação, pós-graduação e profissionais do setor industrial. Orientou setenta Teses de Doutorado e Mestrado, publicou duzentos e quarenta trabalhos científicos em periódicos indexados, escreveu um livro e vários capítulos de livros publicados no exterior. Também é co-autor de doze pedidos de patente nacionais e uma internacional.



ÍNDICE

Prefácio, 11

Capítulo 1 – Conceitos básicos sobre polímeros relacionados com a degradação, 13
1.1 – Classificação de polímeros, 15
1.2 – Blendas poliméricas e compósitos, 19
1.3 – Reações de polimerização, 22
1.4 – Grau de cristalinidade, 31
1.5 – Formas de processamento, 33
1.6 – Conclusão, 41
1.7 – Bibliografia, 41

Capítulo 2 – Tipos de reações de degradação, 43
2.1 – Cisão de cadeias e reticulação, 45
2.2 – Degradação sem cisão de cadeias, 52
2.3 – Auto-oxidação, 56
2.4 – Despolimerização, 59
2.5 – Copolímeros, 64
2.6 – Conclusão, 67
2.7 – Bibliografia, 68

Capítulo 3 – Formas independentes de iniciação das reações de degradação, 69
3.1 – Térmica, 69
3.2 – Fotoquímica, 84
3.3 – Radiação de alta energia, 99
3.4 – Conclusão, 111
3.5 – Bibliografia, 111

Capítulo 4 - Formas associadas de iniciação das reações de degradação, 113
4.1 – Mecânica e termomecânica, 113
4.2 – Química, foto e química, termo e química, 134
4.3 – Stress cracking , 145
4.4 – Conclusão, 152
4.5 – Bibliografia, 153

Capítulo 5 – Degradação em sistemas poliméricos multicomponentes, 155
5.1 – Blendas, 155
5.2 – Efeitos das interações entre os componentes de uma blenda, 159
5.3 – Compósitos e nanocompósitos: efeito das cargas minerais, agentes de reforço, 173
5.4 – Outros materiais multicomponentes, 180
5.5 – Conclusão, 182
5.6 – Bibliografia, 182

Capítulo 6 – Ensaios e métodos de acompanhamento dos processos de degradação, 185
6.1 – Métodos de ensaio: envelhecimento ambiental e envelhecimento acelerado, 186
6.2 – Métodos de acompanhamento por processos térmicos, 190
6.3 – Métodos espectroscópicos, 199
6.4 – Acompanhamento por medida da variação da massa molar, 205
6.5 – Acompanhamento por ensaios mecânicos, 208
6.6 – Outros métodos de acompanhamento, 211
6.7 – Conclusão, 213
6.8 – Bibliografia, 213

Capítulo 7 – Estabilizantes e antioxidantes, 215
7.1 – Modo de ação dos estabilizantes, 215
7.2 – Estabilizantes primários e secundários, 219
7.3 – Solubilidade, migração e estabilidade química dos aditivos estabilizantes, 233
7.4 – Conclusão, 240
7.5 – Bibliografia, 241

Capítulo 8 – Fotoestabilizantes e outros aditivos estabilizantes, 243
8.1 – Fotoestabilizantes, 243
8.2 – Desativadores de metais, 252
8.3 – Antiácidos e estabilizantes para PVC, 254
8.4 – Conclusão, 256
8.5 – Bibliografia, 256

Capítulo 9 – Biodegradação de polímeros, 257
9.1 – Introdução: o que é biodegradação?, 257
9.2 – Polímeros biodegradáveis, 262
9.3 – Cargas e agentes de reforço biodegradáveis e plásticos oxo-biodegradáveis, 265
9.4 – Bibliografia, 267

Capítulo 10 – Alguns estudos de casos, 269
10.1 – Stress cracking em policarbonato, 269
10.2 – Negro-de-fumo, reforço, pigmento ou foto-estabilizante?, 271
10.3 – Embranquecimento de peças de polipropileno injetadas com cor preto fosco e cinza, 274
10.4 – Os cuidados que devem ser tomados ao selecionar a matéria-prima e os aditivos para confeccionar uma tubulação para transporte de fluido, um reservatório ou uma embalagem, 278
10.5 – Que estratégia usar para estabilizar compósitos e nanocompósitos?, 281
10.6 – Como proceder em questões judiciais envolvendo problemas de degradação?, 282
10.7 – Bibliografia, 285