Homopolímeros vs. Copolímeros. Química das peças plásticas

Ei! Quem é fã de química orgânica? *grilos* OK, você pode não ter gostado de estudá-lo, mas sem essas cadeias de moléculas baseadas em carbono a vida seria difícil. Portanto, aqui na Protolabs, estamos prestando homenagem a esses grupos especiais de átomos ligados chamados polímeros. Isso é especialmente verdadeiro porque os plásticos que usamos na fabricação são todos baseados em cadeias de moléculas de carbono e sua estrutura química afeta sua resistência, a maneira como interagem com o meio ambiente, sua aparência e muito mais. Mas este não é um curso de química organizacional. Não. É uma postagem de blog para ajudá-lo a entender como diferentes cadeias de moléculas orgânicas afetam o material que você escolhe para fazer suas peças. Então, me dê um C (para Carbono)!

Monômeros:os blocos de construção dos plásticos

Monômeros são moléculas que querem se ligar a outras moléculas, quando o fazem, formam cadeias chamadas de polímeros, como um queijo ralado. Não surpreendentemente, esse processo é chamado de polimerização . Para simplificar, basta saber que os homopolímeros são cadeias contendo longos filamentos de um único tipo de monômero. Os copolímeros são compostos de dois ou mais tipos diferentes de monômeros ligados.

Sem monômeros, não haveria plásticos. Alguns comuns são etileno, propileno, estireno, formaldeído, fenol, acetonitrila e etileno glicol.

Comparação química de homopolímero vs. copolímero

Característica	Homopolímero	Copolímero
maquiagem quimica	Monômero de repetição única	Dois ou mais monômeros
Estrutura	cadeia simples	cadeia complexa
Exemplos	PVC, polietileno, polipropileno, poliestireno	Poli (acetato de vinil), poli (óxido de etileno)

Por exemplo, o PVC, a tubulação branca que você provavelmente vê em todo o seu porão, é composto de monômeros de apenas um tipo - cloreto de vinila - que se encadearam para se tornar cloreto de polivinila. A parte “poli” significa “muitos”. O copolímero nylon 6/6 é uma combinação de dois monômeros:ácido adípico e hexametilenodiamina.

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Construindo um copolímero

Agora, aqui estão as informações que vão deslumbrar os companheiros nos primeiros encontros. É um exemplo básico de como você passa de uma molécula simples para um copolímero muito mais complexo (veja a ilustração). Comece com um hidrocarboneto básico - um anel benzênico. Cada átomo de carbono precisa de quatro ligações para obter estabilidade, e você pode ver que o benzeno tem isso, pois cada átomo de carbono está ligado uma vez a um átomo de carbono e duas vezes ao outro carbono vizinho. Para completar a molécula balanceada, adicionamos um átomo de hidrogênio a cada carbono.

Para fazer este estireno (um monômero), substitua um desses átomos de hidrogênio por uma molécula de C2H3. Você ainda tem uma molécula estável porque seus carbonos estão satisfeitos com quatro ligações e cada hidrogênio tem uma ligação.

Para fazer o poliestireno homopolímero, una as moléculas de estireno. As quatro ligações ao carbono e uma ao hidrogênio ainda existem. É estável.

Fazer o próximo salto de poliestireno para ABS é um pouco mais complexo porque você precisa adicionar monômeros de acrilonitrila e butadieno ao estireno. Ter vários tipos de monômeros transforma isso em um copolímero. Todos os átomos estão satisfeitos com suas ligações de um, quatro ou, no caso do nitrogênio, três.

Seu segundo encontro está garantido.

Homopolímeros x copolímeros:diferenças entre homopolímeros e copolímeros

Por exemplo, vamos comparar dois acetais, o homopolímero Delrin e o copolímero Celcon (aka Tecaform):

Característica	Homopolímero	Copolímero
nível de cristalinidade	Mais alto	Mais baixo
Rigidez	x
Resistência à tracção	x
Resistência ao impacto	x
Resistência à fluência	Inicialmente bom	Melhor a longo prazo
Resistência à oxidação		x
Estabilidade dimensional	Curto prazo	Longo prazo
Resistência à água		x
Temperature resistance	Higher heat distortion temp	Endures exposure to long-term heat better

It should be noted that glass-filled copolymers tend to be stronger and longer-lasting than their homopolymer relative. The added glass fibers make all the difference here to improve mechanical properties. The above differences tend to ring true for all homopolymers and copolymers within related families of monomers.

Choosing Your Polymer

In the end, what matters is that you choose the best material for your part but knowing the basic differences between homopolymers and copolymers gives you some deeper insight into which is the best to choose.