Homopolímeros vs. Copolímeros: Desvendando a Química por Trás do Desempenho do Plástico

Ei! Quem é fã de química orgânica? *grilos* OK, você pode não ter gostado de estudá-la, mas sem aquelas cadeias de moléculas baseadas em carbono a vida seria difícil. Então aqui na Protolabs nós somos todos sobre prestar nossos respeitos àqueles 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 forma como interagem com o ambiente, sua aparência e mais. Mas isso não é um curso de química orgânica. Não. É um post de blog para ajudar você a entender como diferentes cadeias de moléculas orgânicas afetam o material que você escolhe para fazer suas peças. Então, me dê um C (de Carbono)!

Monômeros: Os Blocos de Construção dos Plásticos

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

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

Comparação Química de Homopolímero vs. Copolímero

Por exemplo, PVC, o cano branco que você provavelmente vê por todo seu porão, é feito de monômeros de apenas um tipo — cloreto de vinila — que se ligaram 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.

Construindo um Copolímero

Agora, aqui está a informação que vai impressionar companheiros no primeiro encontro. É um exemplo básico de como você passa de uma molécula simples para um copolímero muito mais complexo (veja ilustração). Comece com um hidrocarboneto básico — um anel de benzeno. Cada átomo de carbono precisa de quatro ligações para alcançar 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 seu outro vizinho de carbono. Para completar a molécula balanceada, adicionamos um átomo de hidrogênio a cada carbono.

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

Para fazer o homopolímero poliestireno, ligue moléculas de estireno. As quatro ligações no carbono e uma no hidrogênio ainda existem. É estável.

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

Seu segundo encontro está assegurado.

Homopolímeros vs. Copolímeros: Diferenças Entre Homopolímeros e Copolímeros

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

Deve-se notar que copolímeros com carga de vidro tendem a ser mais fortes e duradouros que seus parentes homopolímeros. As fibras de vidro adicionadas fazem toda a diferença aqui para melhorar propriedades mecânicas. As diferenças acima tendem a ser verdadeiras para todos os homopolímeros e copolímeros dentro de famílias relacionadas de monômeros.

Escolhendo Seu Polímero

No final, o que importa é que você escolha o melhor material para sua peça, mas conhecer as diferenças básicas entre homopolímeros e copolímeros lhe dá uma visão mais profunda sobre qual é o melhor para escolher.