INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA CURSO DE LICENCIATURA PLENA EM QUÍMICA DISCIPLINA: POLÍMEROS PROFESSOR: DÉBORA DOS ANJOS
RELATÓRIO DO EXPERIMENTO RESINA DE URÉIA-FORMALDEIDO
Petrolina-PE 16 de Novembro de 2010
1 APRESENTAÇÃO
Este relatório descreve as atividades desenvolvidas pelos alunos Andreide Sóstenes, Rodrigo isboa, Samara !icaelle e Simone Ara"#o alunos do curso icenciatura Plena em $u%mica do &' Sert(o Pernambucano, no )mbito da parte e*perimental da disciplina Pol%meros, durante o 2+ semestre2010 Ser(o descritos os ob#etivos, a parte e*perimental, os resultados, a discuss(o e a conclus(o re.erentes ao e*perimento/ resina de uria-.ormalde%do Petrolina, 16 de Novembro de 2010
Andreide Sóstenes
Rodrigo isboa
Samara !icaelle
Simone Ara"#o
INTRODUÇÃO TEÓRICA
pol%mero uma molcula grande .eita pela #un3(o de unidades repetidas de molculas pe4uenas c5amadas de monmeros processo de #un3(o dessas unidades c5amado polimeri7a3(o 8i.erentemente das molculas pe4uenas, as 4uais s(o de interesse, devido 9s propriedades 4u%micas, as molculas gigantes s(o interessantes pelas propriedades .%sicas, 4ue as .a7em "teis no dia-a-dia Alguns pol%meros sintticos parecem subst)ncias naturais, mas a maioria bem di.erente dos encontrados na nature7a 8iversos itens como .ilme .otogr:.ico, discos compactos, tapetes, embalagens de produtos aliment%cios ;untas arti.iciais, o adesivo c5amado supercola, brin4uedos, acessórios de automóveis, solas de sapatos e preservativos s(o .eitos de pol%meros sintticos s pol%meros podem ser divididos em dois grandes grupos/ Pol%meros sintticos e biopol%meros
s mecanismos/ polimeri7a3(o radicalar, polimeri7a3(o catinica
ou polimeri7a3(o aninica ?ada mecanismo tem tr>s .ases distintas/ uma etapa de inicia3(o, 4ue inicia a polimeri7a3(o, etapas de propaga3(o, 4ue permitem o crescimento da cadeia, e etapas de termina3(o, 4ue .inali7am o crescimento da cadeia Polimeri7a3(o radicalar/ Para ocorrer a polimeri7a3(o de crescimento de cadeia por um mecanismo radicalar, um radical iniciador deve ser adicionado ao monmero para converter algumas molculas em radicais iniciador se 4uebra 5omoliticamente em radicais e cada radical se liga a um monmero alceno, convertendo-o em radical Esse radical reage com outro monmero, adicionando uma nova subunidade, 4ue propaga a cadeia Na polimeri7a3(o catinica, o indicador um eletró.ilo 4ue se liga ao alceno trans.ormando-o em c:tion iniciador usado mais .re4@entemente em polimeri7a3(o catinica um :cido de eis com B' C ou Al?l C A vantagem desse iniciador 4ue ele n(o tem um nucleó.ilo 4ue poderia agir como terminador de cadeia, como seria o caso de :cido doador de próton com D?l c:tion .ormado na etapa de inicia3(o reage com um segundo monmero, .ormando um novo c:tion, 4ue reage com um terceiro monmero ?omo cada monmero subse4@ente se liga a cadeia, o s%tio de propaga3(o carregado positivamente sempre termina na ultima unidade adicionada Na polimeri7a3(o aninica, o iniciador um nucleó.ilo 4ue reage com o alceno para .ormar um sitio de propaga3(o, 4ue um anion ata4ue nucleó.ilo em um alceno n(o ocorre rapidamente, pois este rico em eltrons Portanto, o iniciador deve ser um nucleó.ilo muito bom, como o amideto de sódio ou o butil-l%tio, e o alceno deve conter um substituinte retirador de eltrons para diminuir a densidade eletrnica A cadeia pode ser terminada por uma rea3(o de trans.er>ncia de cadeia com o solvente ou por rea3(o com uma impure7a na mistura reacional s pl:sticos mais importantes s(o todos de origem sinttica Poucos como o acetato de celulose, s(o obtidos por modi.ica3(o 4u%mica de pol%meros naturais S(o empregados na con.ec3(o de arte.atos s primeiros materiais pl:sticos empregados na ind"stria .oram obtidos de produtos naturais, por modi.ica3(o 4u%mica, como nitrito de celulose
termo resina ncia 9 umidade, e obtidas pela condensa3(o de .ormalde%do com a uria Esta subst)ncia, por ser oriunda de derivados de petróleo, eleva o custo do adesivo e conse4@entemente o custo total das c5apas A uria-.ormalde%do pode ser empregada como adesivo sinttico .ormado atravs de rea3Hes de poliadi3(o e policondensa3(o
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Prepara3(o/ - &ntrodu7iu-se em um bal(o de .undo redondo uma solu3(o preparada pela dissolu3(o de 1O gramas de uria em 0 m de uma solu3(o a4uosa a CQ de alde%do .órmico - Adicionou-se O m de uma solu3(o a4uosa a 10 de 5idró*ido de sódio Adaptou-se 9 boca do bal(o a um condensador de re.lu*o - !ontou-se um sistema sob a manta de a4uecimento com o ban5o de óleo em agita3(o constante, re.lu*ando-se a mistura reacional por 1 5ora e C0 minutos - Retirou-se o condensador e verteu-se a mistura reacional em um b4uer de 2O0 m - A4ueceu-se progressivamente em uma c5apa de a4uecimento, sob agita3(o constante, utili7ando a capela, permitindo a completa remo3(o da :gua, observada pelo aumento de viscosidade do meio - &nterrompeu-se o a4uecimento, .oi dispensado imediatamente o conte"do 4uente do bal(o em uma bande#a .eita com .ol5a de alum%nio e aguardou-se a solidi.ica3(o por res.riamento, da resina urica
CONFIRMAÇÃO DA ESTRUTURA QUÍMICA DA RESINA DE URÉIAFORMALDEÍDO
- Para con.irmar a estrutura do pol%mero, essencial puri.icar uma pe4uena amostra do produto, removendo res%duos de reagentes - Para isso, redu7iu-se a pe4uenos .ragmentos cerca de 0,O g da amostra
- 8ei*ou-se os pe4uenos .ragmentos do material em contato a .rio, por C0 minutos, com um solvente do monmero, mas n(o do pol%mero Ieralmente utili7ado o metanol gelado para essa .inalidade - 8escartou-se o li4uido sobrenadante e repetiu-se a opera3(o mais uma ve7 - Secou-se a resina uria-.ormalde%do em estu.a a O0?, por 2 5oras e reali7ou-se a analise por espectroscopia de absor3(o na regi(o do in.ravermel5o
MATERIAIS E REAGENTES
MATERIAIS
REAGENTES
Bal(o de .undo redondo
Solu3(o de alde%do .órmico CQ
?ondensador de re.lu*o
Solu3(o de 5idró*ido de sódio 10
!anta a4uecedora
Kria 1Og metanol
Ban5o de óleo Be4ue 2O0 m ?5apar de a4uecimento Bande#a de alum%nio
OBJETI!O GERAL
?on5ecer um pouco mais sobre os pol%meros ?omo s(o .eitos, e 4ual sua .órmula molecular e estrutural
OBJETI!O ESPECÍFICO 8eterminar atravs de uma rea3(o de condensa3(o entre a uria e .ormalde%do uma resina c5amada, uria-.ormalde%do
RESULTADO E DISCUSSÃO
A mistura da uria com o alde%do .órmico a CQ, a uria absorve calor .ormando uma solu3(o endotrmica <.icando .ria a solu3(o= 8epois de adicionar O m de 5idró*ido de sódio a 10 a solu3(o a4ueceu, liberando calor trans.ormando a solu3(o em e*otrmica de colora3(o branca Após certo tempo a uria com alde%do .órmico come3ou a reagir .ormando os d%meros <.ormado de duas partes= A solu3(o a4uosa .oi adicionada ao óleo a4uecido a 110? em seguida a temperatura caiu para 0? ?ontinuou o a4uecimento e a agita3(o at o óleo e a solu3(o e*tinguirem o e4uil%brio trmico, aonde ocorreu o re.lu*o por volta das 05COmin trans.ormando a solu3(o esbran4ui3ada em uma solu3(o transparente, ativando ainda mais a polimeri7a3(o dos reagentes 8epois disso, dei*ou-se o produto da solu3(o por mais 15ora e C0min em a4uecimento 'oi retirada a solu3(o e trans.erida para um b4uer de 2O0 m contendo o a4uecimento para evapora3(o da :gua, dei*ando evaporar at 1C da solu3(o normal, veri.icando atravs da viscosidade se o composto possui mais ou menos :gua
8espe#ou-se o conte"do 4uente do bal(o em bande#a .eita com .ol5a de alum%nio e aguardou-se a solidi.ica3(o .eita por res.riamento Após
o
res.riamento,
obteve-se
um
pol%mero
viscoso
de
colora3(o
esbran4ui3ada, semel5ante a mingau, em 4ue a viscosidade e*cessiva do composto, provavelmente, advm da :gua 4ue ainda e*istia no pol%mero obtido nde se retirou certa 4uantidade e res.riou-o com metanol gelado para a retirada de e*cesso de monmeros do pol%mero .ormado 8escartou-se o li4uido sobrenadante, repetido mais uma ve7 a opera3(o Em seguida colocou-se a resina de uria-.ormalde%do em estu.a com circula3(o de ar a O0?, por 2 5oras, e o material obtido reali7ou-se uma espectroscopia de absor3(o na regi(o do &J, e obteve-se o espectro de &J abai*o/
Rsina !r"ia # $%rma&'('% 1,1
1,0
0,9
a i c 0,8 n â t i m 0,7 s n a r T 0,6 0,5
0,4
0,3 4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
-1
Número de Onda (cm )
'igura 1/ espectro de &J da resina da uria-.ormalde%do
8ando, respectivamente, da es4uerda para a direita as seguintes absor3Hes/
Na .re4@>ncia de de.orma3(o a*ial mais importantes desse espectro &J/
T
A"#$%&'(# )$ I! *( +.&'(# /.%"$)$-0*%$)$
Jibra3Hes de de.orma3(o a*ial carbono-5idrog>nio/ T<200= L estiramento mdio, indicando liga3(o ?LD de poss%veis satura3Hes na molculaU
Jibra3(o de de.orma3(o angular carbono-5idrog>nio/ T<1O0 - 120= L indica vibra3(o de de.orma3(o angular ?LD tesoura, 4ue no caso trata-se do L?D2 L Sendo 4ue a intensidades relativas de absor3(o relativa no &J s(o LDWNLDW?LD ?on.irmando, pelas absor3Hes e estiramentos a molcula da uria-.ormalde%do Assim, tem-se o es4uema de rea3(o entre a uria e .ormalde%do para a .orma3(o da resina atravs de uma rea3(o de condensa3(o com sa%da de :gua, como mostra abai*o/
'igura 2/ Rea3(o da uria e .ormalde%do para a .orma3(o da resina uria-.ormalde%do
CONCLUSÃO
A .orma3(o da resina de urica advinda da uria e .ormalde%do com .órmula molecular de ?ODC N6 e estrutural segundo a .igura 2 E a determina3(o da resina .oi dada segundo a an:lise dos estiramentos no espectro de &J como/ T
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