Após a descoberta do plástico no século XIX, a indústria de polímeros vivenciou um período de intenso crescimento e evolução. As resinas comoditizadas ou comodity resins, em inglês, são uma categoria de polímeros amplamente utilizada na produção de diversos produtos e materiais. Neste artigo, vamos traçar a história desses materiais poliméricos e entender como eles se tornaram essenciais na indústria moderna.
Descobertas Iniciais e Desenvolvimentos Posteriores
Na década de 1930, a indústria de borracha moderna já possuía quase cem anos, e materiais como celuloide e fenólicos eram forças dominantes em várias indústrias. No entanto, a tecnologia de polímeros disponível até então consistia principalmente em sistemas reticulados, também conhecidos como materiais termorrígidos.
Atualmente, a indústria de polímeros está sob uma nova perspectiva, com termoplásticos dominando o mercado. Dentro desse grupo, os quatro chamados polímeros de base, polipropileno, polietileno, poliestireno e PVC, correspondem à maior parte do volume consumido em todo o mundo. Mas os materiais termoplásticos que podem realmente competir com o desempenho em temperatura elevada dos polímeros reticulados e dos metais incluem materiais como poliamidas (náilons), policarbonatos, polissulfonas e PEEK.
Mapear o desenvolvimento histórico do lado termoplástico do mercado pode ser desafiador, já que, frequentemente, a descoberta de um material não resultava em uma rápida abertura para a comercialização. O poliestireno, por exemplo, foi descoberto pela primeira vez em 1839, mas só foi produzido comercialmente em 1931 devido a problemas para controlar a reação exotérmica de polimerização. O PVC, por sua vez, foi descoberto em 1872, mas tentativas de sua utilização comercial no início do século XX foram prejudicadas pela limitada estabilidade térmica do material. A temperatura necessária para converter o material em uma massa fluida era maior do que a temperatura em que o polímero começava a se decompor termicamente.
A Importância das Descobertas Acdientais
A descoberta de todos esses materiais foi acidental, assim como os refinamentos que levaram à sua comercialização. Contrariamente ao polietileno, no qual todos os grupos pendentes acoplados à estrutura de carbono são átomos de hidrogênio, cada unidade de propileno na estrutura do polipropileno contém três átomos de hidrogênio e um grupo metil muito maior. No polipropileno atático, o grupo metil pode aparecer em qualquer uma das quatro posições possíveis dentro da unidade repetitiva, impedindo o material de cristalizar. Os novos catalisadores criaram uma estrutura onde o grupo metil está localizado na mesma posição em cada unidade repetitiva.
Essa regularidade estrutural resultou em um material capaz de cristalização, e as patentes fazem referência a polipropileno cristalino. Essa forma cristalina de polipropileno possuia resistência, rigidez e ponto de fusão ainda mais elevados do que os do polietileno de alta densidade, e com esse rápido desenvolvimento, dois materiais que representam mais de 50% da produção anual de polímeros no mundo foram criados.
É interessante observar que foi Rosita Beati, esposa de Giulio Natta, um não-químico, quem cunhou os termos atático, isotático e sindiotático para descrever as diferentes estruturas que poderiam ser criadas durante a polimerização do polipropileno. Atualmente, usamos esses termos para nos referir de forma geral às estruturas isoméricas que podem se formar quando os polímeros são produzidos usando vários tipos de catalisadores.
Concluindo, a descoberta desses materiais, bem como os refinamentos que levaram à sua comercialização, foram acidentais. Veremos, conforme seguimos essa história, que esse também foi o caso de muitos outros materiais que usamos hoje. Contribuindo em paralelo a toda essa atividade, o desenvolvimento da química iniciada por Hyatt na década de 1850 continuava, e geraria outros desenvolvimentos importantes.
Esses desenvolvimentos não resultaram nos volumes impressionantes associados aos quatro grandes polímeros comoditizados, mas solucionaram alguns problemas importantes e capitalizaram em uma química que hoje nos referiríamos como biopolímero, nos levando de volta ao esforço atual de criar uma economia sustentável. Esses desenvolvimentos serão o tema do nosso próximo artigo.
Sobre o autor: Michael Sepe é um consultor independente de materiais e processos, baseado em Sedona, Arizona, com clientes em toda a América do Norte, Europa e Ásia. Ele possui mais de 45 anos de experiência na indústria de plásticos e auxilia clientes na seleção de materiais, design para fabricabilidade, otimização de processos, solução de problemas e análise de falhas.
