Compare as temperaturas de transição vítrea do polietileno de alta densidade (PEAD), polietileno de baixa densidade (PEBD), polipropileno e poli[metacrilato de metila]. Explique as diferenças, com base na estrutura da unidade de repetição.
Polímero
Faixa de temperatura de transição vítrea \boldsymbol{T}_{\boldsymbol{g}}\left({ }^{\circ} \boldsymbol{C}\right)
Polietileno de alta densidade (PEAD)
-110
Polietileno de baixa densidade (PEBD)
-90 a -25
Polipropileno (PP)
-25 a -20
Poli[metacrilato de metila] (PMMA)
90 a 105
Passo 1
O enunciado pede para comparar as temperaturas de transição vítrea T_g de quatro polímeros (PEAD, PEBD, PP e PMMA) e explicar por que esses valores aumentam seguindo a estrutura da unidade de repetição. O conteúdo envolve entender como ramificações, grupos laterais e interações intermoleculares influenciam a mobilidade das cadeias e, portanto, o T_g.
Passo 2
No caso do polietileno de alta densidade (PEAD), a cadeia é praticamente linear e sem grupos laterais:
Essa flexibilidade máxima permite rotações livres em torno das ligações C–C, resultando em T_g\approx -110^\circ C. Já o polietileno de baixa densidade (PEBD) possui ramificações curtas (cadeias laterais de metileno) que diminuem a cristalização e introduzem certo impedimento à rotação. Assim, suas cadeias ficam menos móveis e seu T_g sobe para a faixa -90^\circ C até -25^\circ C.
Passo 3
No polipropileno (PP), há um grupo metila em carbono alternado da cadeia principal:
Esse substituinte volumoso aumenta a rigidez local e aumenta as interações de van der Waals entre cadeias. Isso faz o T_g saltar para cerca de -25^\circ C a -20^\circ C.
Passo 4
No poli[metacrilato de metila] (PMMA), a unidade repetitiva é
a cadeia tem grupos laterais grandes e polares -\text{COOCH}_3 que promovem fortes interações dipolo–dipolo e ainda geram grande impedimento estérico. Logo, a mobilidade cai muito e o T_g fica em 90^\circ C a 105^\circ C.
Passo 5
Em resumo, quanto maiores e mais polares os grupos laterais (ou mais ramificações), maior o impedimento à rotação das cadeias e mais fortes as interações intermoleculares, o que eleva o T_g. Assim a ordem de T_g é:
\underbrace{-110^\circ C}_{\text{PEAD}} \;<\;\underbrace{-90\text{ a }-25^\circ C}_{\text{PEBD}} \;<\;\underbrace{-25\text{ a }-20^\circ C}_{\text{PP}} \;\ll\;\underbrace{90\text{ a }105^\circ C}_{\text{PMMA}}.
Resposta
PEAD apresenta o menor T_g pela cadeia linear flexível; PEBD sobe um pouco de T_g por causa das ramificações; PP aumenta ainda mais devido às metilas laterais; e PMMA atinge o maior T_g por ter grupos laterais volumosos e polares que restringem fortemente a mobilidade.