Cristalização de um polímero depende muito da cadeia polimérica. Entenda como é a dinâmica e estrutura de um polímero cristalino

Nós explicamos o que é um polímero neste texto aqui. Nele dissemos que os polímeros podem ser divididos em muitas subclasses, dependendo da utilização de diferentes critérios. Um desses critérios é a forma como as cadeias poliméricas estão empacotadas/arranjadas.

Semicristalinos x amorfos?

Os polímeros em estado sólido possuem uma estrutura a qual depende do modo como suas cadeias moleculares estão empacotadas/arranjadas. Em função deste arranjo de cadeias, é possível definir duas classificações de estruturas, comumente chamadas de fase, sendo elas: fase amorfa (que possui cadeias desordenadas) e fase cristalina (cadeias se encontram em um arranjo tridimensional ordenado). Portanto, tecnicamente não existe polímero totalmente cristalino uma vez que mesmo uma fase cristalina apresenta pequenas regiões amorfas e, por isso, eles são classificados como semicristalinos ou amorfos.

Figura: Polímero do estado Fundido para Sólido. Fonte: Plastics Tecnology.

Como são formadas as regiões cristalinas?

Existem modelos que explicam a morfologia dos materiais poliméricos. Um dos mais antigos modelos é o de “Micela Franjada” e o atual é o de “Cadeias Dobradas”.

O primeiro modelo, os polímeros são constituídos por duas fases: pequenos cristalitos formados por segmentos moleculares de diferentes cadeias alinhados uns aos outros, dispersos em matriz amorfa. Porém, este modelo não explica a existência de monocristais poliméricos nem de esferulitos (estruturas formadas no processo de cristalização a partir de núcleos individuais que se desenvolvem radialmente).

Já o segundo, apresenta os polímeros formados por lamelas que constituem os cristais. Nestes, as cadeias estão orientadas na direção normal à superfície das lamelas, dobradas de forma regular sobre si mesmas dentro do cristal.

Do que depende a cristalização?

São diversos fatores que afetam a cristalização, e em muitas situações práticas há mais de um fator contribuindo a cristalização ou não de um material. Entres os fatores que afetam a cristalização de um polímero estão:

• Estrutura química do polímero (tamanho de cadeia, elementos químicos presentes, radicais químicos presentes, etc);
• Presença de impurezas/aditivos: agentes nucleantes, cargas inorgânicas, pigmentos, contaminações, etc;
• Condições de processamento do material: taxa de aquecimento e resfriamento do mesmo, posterior tratamento térmico;
• Solicitações mecânicas.

No próximo texto vamos nos aprofundar nestes fatores que afetam a cristalização de um polímero!