Poliamidas

Graduação em Química (Faculdades Anhanguera, 2016)

As poliamidas são materiais termoplásticos, de cadeias lineares, com alta interação intermolecular, classificados como Plásticos de Engenharia. São polímeros compostos por cadeias carbônicas que contém carbono, hidrogênio e nitrogênio em sua composição, caracterizada por possuir radicais do grupo funcional amida polar (CONH) em suas cadeias. As poliamidas se diferenciam basicamente pela quantidade de átomos de carbono presentes nas moléculas, que proporcionam características específicas para cada tipo de Poliamida formada, por exemplo, PA 6, PA 6.6, PA 12, etc.

Tipos de poliamidas

As poliamidas podem ser polimerizadas a partir de diversos tipos de monômeros, desde estes apresentem o grupo funcional amida (CONH). Existem basicamente dois grupos de poliamidas, que podem se caracterizar pelo monômero que as origina, algumas originam-se de apenas um monômero, porém, muitas são obtidas através da polimerização de dois monômeros diferentes. Vale salientar que quanto menor a distância entre os grupos funcionais amida, melhores serão as características mecânicas e térmicas do material final, contudo, maior será também a característica higroscópica do material, devido a maior presença de pontes de hidrogênio e grupos polares.

Elas podem ser originadas a partir de Diaminas ou de Diácidos (aminoácidos normalmente), que são polimerizados, formando as poliamidas. Na tabela abaixo, podemos verificar alguns exemplos de poliamidas formadas a partir de diaminas e de diácidos:

Poliamida Grupo de origem Monômero de origem
PA 6 Diamina Caprolactama
PA 12 Aminoácido Laurillactama
PA 11 Aminoácido Ác. Amino Undecanóico
PA 6.6 Diamina Ác. Adípico + Hexametileno Diamina

Breve histórico

As poliamidas foram desenvolvidas inicialmente graças ao trabalho de W. H. Carothers nos Estados Unidos, com o desenvolvimento do Nylon (Poliamida 6.6) em 1935. Existem histórias que remetem a origem do nome comercial da PA 6.6, que se deu na época da Segunda Guerra Mundial, onde uma delas diz que o nome significa: N – Now / Y – You / L – Loose / O – Old / N – Nipon, em português, agora vocês estão perdidos, velhos Japoneses.

O Nylon® foi patenteado pela DuPont, e no final da década de 30 foi amplamente utilizado em aplicações têxteis, na fabricação de meias finas principalmente, substituindo a seda.

Aplicações das poliamidas

Sempre que falamos em Nylon, para os leigos em materiais plásticos vem à mente as “meias finas” femininas, a linha de pesca, as palhetas de instrumentos de corda, ou algum tipo de tecido e/ou vestimenta, mas o Nylon ou Poliamida está muito além disso, é uma material largamente aplicado em inúmeros segmentos de mercado, sendo considerados um dos principais plásticos de engenharia disponíveis, com elevado consumo anual, somente no Brasil, o consumo de Poliamidas é estimado em mais de 2 toneladas/ano, isso, sem incluir as Poliamidas utilizadas para indústria têxtil.

Como mencionado anteriormente, o uso de Poliamidas vai além das aplicações têxteis, sendo muito aplicada em diversos segmentos, como automotivos, engenharia civil e mecânica, aeronáutica e aeroespacial, eletroeletrônica, utensílios domésticos, moveleira e de eletrodomésticos.

O material possui ampla aplicação em substituição de peças confeccionadas em metais por possuir alta resistência mecânica e ao desgaste, ser mais leve e não enferrujar, além de não necessitar de lubrificação de graxas e óleos, no caso de engrenagens, por exemplo.

Propriedades das poliamidas de interesse comercial

As poliamidas possuem diferentes estruturas que possibilitam a elas diferentes características e propriedades, de acordo com o número de carbonos entre os grupos amida presente nas moléculas. As principais propriedades que podemos citar diferenças são: temperatura de fusão, densidade, resistência a tração, módulo de flexão e higroscopicidade (absorção de umidade).

Na tabela abaixo podemos observar essas diferenças com maior facilidade:

Tipo de PA Temperatura de Fusão (°C) Densidade (g/cm3) Resistência à tração (MPa) Módulo de Flexão (MPa) Higroscopicidade (%) – 24h de imersão
6 215 1,14 83 2758 1,7
11 185 1,04 55 1241 0,3
12 177 1,02 52 1172 0,25
6.6 252 1,15 83 2826 1,5
6.10 215 1,08 62 2413 0,5
6.12 210 1,07 59 1999 0,4

Na tabela a seguir podemos verificar as temperaturas limites as quais as poliamidas podem ser submetidas durante sua utilização em uso contínuo e esporadicamente, tendo como referência a temperatura de fusão do material:

Tipo de poliamida PA 6.6 PA 6 PA 6.6/6 PA 6/6.6
Uso contínuo (°C) 80 a 100 80 a 100 80 a 100 50 a 70
Uso esporádico (°C) 150 a 170 140 a 160 140 a 160 80 a 100
Temperatura de fusão (°C) 255 a 260 217 a 223 240 a 250 180 a 190

As poliamidas possuem boa resistência química em geral, no que se refere a óleos, gorduras, sais neutros ou alcalinos, cetonas, ésteres, álcoois, alguns ácidos orgânicos e detergentes. Possuem baixa ou nenhuma resistência química no que se refere ao contato com ácido fórmico, ácido acético glacial, ácidos inorgânicos, fenóis, cresóis, hidrocarbonetos clorados.

As poliamidas podem formar compostos e compósitos, como outros materiais termoplásticos. Através da adição de agentes modificadores que podem proporcionar às poliamidas mudanças tais como, mudança de coloração, reforço mecânico, lubrificação interna ou externa, modificação de resistência ao impacto e à tração, resistência UV, ou simplesmente reduzir o custo de peças, com acréscimo de cargas em suas formulações.

Características de processamento

Devido a presenças dos grupos funcionais amida em sua cadeia, as poliamidas necessitam de processo de secagem do material antes de seu processamento ou moldagem por Injeção, por ser um material polar e altamente higroscópico, pode haver formação de peças com diversos defeitos causados pela presença de água no material. O tempo de estufagem do material antes de ser processado é em média de 5 a 8 horas numa temperatura de 70 a 90°C.

São materiais que possuem baixa viscosidade, alto grau de contração, temperaturas elevadas de processamento, e necessitam de hidratação em banho de água quente após serem injetadas, pois ficam quebradiças caso não sejam reidratadas, nesse caso a água quente atua como plastificante do material, separando as cadeias e diminuído o grau de cristalinidade do material. O teor de umidade em peças injetadas em Poliamida deve estar entre 1 a 2%.

As poliamidas podem ser reforças com a utilização de fibras, como fibra de vidro, carbono, ou por cargas minerais, aditivos, estabilizantes, lubrificantes internos ou externos, modificadores de impacto ou pigmentos.

Referências:

Canevarolo Jr., Sebastião V. – Ciência dos Polímeros: um texto básico para Tecnólogos e Engenheiros. São Paulo, Editora Artiliber, 2002.

Wierbeck, H. , Harada J. – Plásticos de Engenharia. São Paulo, Editora Artiliber, 2005.

http://feiplar.com.br/materiais/pdf/engenharia.pdf

https://www.plastico.com.br/plasticos-de-engenharia-aplicacoes-especiais-orientam-criacao-de-novos-materiais/2/

http://www.tudosobreplasticos.com/materiais/poliamidas.asp

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