Poliacrilonitrila

Fórmula estrutural da unidade de poliacrilonitrila.

A poliacrilonitrila (PAN) é um polímero sistético obtido a partir da polimerização do nitrila de acrílico (acrilonitrila). Pode ter forma de fibra ou resina, de acordo com a fabricação. As fibras acrílicas são usadas essencialmente como fibra têxtil (geralmente em roupas de inverno), tendo em sua composição pelo menos 85% de massa de poliacrilonitrila. Além disso, é uma matéria prima utilizada na fabricação de fibras acrílicas usadas na produção de roupas e carpetes e é também utilizada na produção de fibras de carbono, material com excelentes propriedades mecânicas.

Histórico

Sintetizada pela primeira vez em 1930, através dos laboratórios da Empresa alemã IG Farben, o polímero Poliacrilonitrila é um polímero de adição, o qual acabou sendo classificado primeiramente como inutilizável devido a sua insolubilidade na maioria dos solventes.

Após isso, em 1931 a mesma voltou a ser estudada e foi então que se descobriu que a mesma podia ser dissolvida no líquido iônico cloreto de 1-benzilpiridinio, pelo químico Dr. Herbert Rein. Ademais, em 1942 se deu inicio em sua produção em larga escala, pela Du Pont, essa qual patenteou o processo de PAN conhecido como fiação úmida, e posteriormente ainda, a Bayer patenteou outro processo de fiação da PAN conhecido como fiação seca.

Síntese

Obtida pela polimerização da acrilonitrila (CH2CHCN), que ocorre através de catalisadores como cátion férrico, inicia-se essa pela Polimerização em Suspensão, que nada mais é do que o principal processo de polimerização da acrilonitrila. Sabendo que a solubilidade da acrilonitrila em água é de aproximadamente 7%, sua polimerização se facilita através do emprego de catalisadores redox também solúveis em água, como por exemplo o sistema a base de persulfato de amônio/Fe3+/bissulfito de sódio.

Propriedades

Caracterizado por obter elevada resistência química a solventes e reagentes, a fungos e a intempéries, esse é solúvel apenas em N,N-Dimetil-Formamida (DMF), N,N-Dimetil-Acetamida e soluções concentradas de sair inorgânicos. A PAN, sob o aspecto molecular é usualmente um polímero atático, linear e que contêm grupos nitrilas altamente polares. Ademais, essa contém uma temperatura de transição vítrea T° aproximadamente de 120°C.

• É predominantemente amorfo, mas adquire alta resistência após tração quando as macromoléculas são orientadas numa direção preferencial.
• Apresenta boa resistência a solventes.
• É um termoplastico, ou seja, torna-se fluido quando aquecido até certa temperatura, podendo então ser remoldado.
• A composição da macromolécula resultante é um múltiplo exato do monômero reagente original (acrilonitrila).
• Baixa estabilidade térmica.
• Alta resistência a tração após estiramento.
• Difícil coloração.
• Boa resistência a abrasão.

Por fim, acredita-se que a principal origem de suas moléculas assumirem uma conformação do tipo helicoidal irregular está nas fortes interações dipolo-dipolo entre os grupos nitrilas.

Aplicações

Tem-se como algumas aplicações as fibras têxteis, macias e leves, além disso, também pode ser usado como plastificante interna para PVC, embalagens para alimentos (sopas desidratadas, carne e etc.) e complementos vitamínicos, precursor para fabricação de fibras de carbono, cordas náuticas e partes de mobílias.

Focando em uma das suas principais aplicações, as fibras de PAN são muito utilizadas como matéria prima da indústria têxtil, além de que, o processo de fiação úmida é o mais empregado pela indústria para a obtenção de fibras de PAN. Esse hoje é o mais utilizado em decorrência da sua versatilidade - qualquer polímero pode ser fiado por essa técnica - e também pode ser um processo contínuo.

Impacto Ambiental

O mecanismo de degradação da PAN é complexo e há discordâncias na literatura quanto a ordem das principais reações envolvidas.