POLIMEROS SINTETICOS
Identificar las etapas de una polimerización
Reconocer las estructuras de los polímeros y las propiedades físicas de materiales poliméricos
Comprender el proceso de vulcanización
Comprender que los polímeros pueden agruparse según sus propiedades físicas en: plásticos, resinas, cauchos y fibras.
POLIMEROS SINTETICOS
Son macromoléculas creadas por el hombre mediante reacciones orgánicas de polimerización a partir de moléculas simples, los monómeros. La estructura obtenida es de gran tamaño y sus propiedades son muy diferentes a la molécula inicial.
ESTRUCTURA MOLECULAR DE LOS POLIMEROS
De acuerdo al tipo de monómero que forman la cadena del polímero, estos se clasifican en:
HOMOPOLIMEROS: Son macromoléculas que están formadas por un solo tipo de monómero.
Ej: polietileno y el PVC y los homopolímeros naturales como la celulosa y el caucho. Su estructura general es:
n M ( – M-M-M-M-M-)n
ESTRUCTURA MOLECULAR DE LOS POLIMEROS
COPOLIMEROS : Se forman por la unión de dos o más unidades monoméricas diferentes. Ej: se encuentran los copolímeros sintéticos, como el dracón.
Estructura general:
n M + m C (-M-C-C-M-C-C) n
De acuerdo a la secuencia de los, copolímeros se dividen en:
Copolímeros Alternados
Los monómeros se agrupan en forma alternadas.
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Copolímeros Azar
Los monómeros se agrupan en forma azarosa.
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Copolímeros en Bloque
Los monómeros se agrupan en forma alternadas. (2 monómeros de un tipo y 3 de otro)
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Copolímeros Injertado
Se parte de una cadena lineal formada por un
monómero y se agregan ramificaciones
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DISPOSICÍON ESPACIAL DE LOS POLIMEROS
Según su estructura molecular los polímeros pueden ser:
Lineales
Se forman cuando los monómeros que lo origina tiene 2
centros de ataque, de modo que la polimerización
ocurre unidireccionalmente y en ambos sentidos.
Ramificados
Se forman cuando el monómeros que lo origina tiene 3 o más centros de ataque, de modo que el crecimiento del polímero ocurre en las tres dimensiones del espacio.
LOS PLASTICO :PROPIEDADES Y APLICACIONES
Para construir un objeto importa la capacidad de elongación y su resistencia a la flexión, dureza y ductilidad tienen poca importancia.
Las características anteriores se conocen como propiedades mecánicas.
RESISTENCIA A LA COMPRENSION
Es la medida que se necesita para romper un polímero, es decir, la capacidad que tienen de soportar una tensión sobre ellos sin modificar su estructura o de no estirarse con facilidad.
Tipos de resistencias, por ejemplo la tensil, difícil de estirar( fab. de cordeles), resistencia al impacto si el polímero resiste al ser golpeado por un metal y tiene resistencia a la flexión si permite ser doblado sin inconvenientes y por último si puede recuperar su estructura después de estar sometido a la torsión o de ser estrujado, se dice que tiene resistencia a la torsión.
DUREZA
Según la dureza se clasifican en rígidos, cuando tienden a ser resistentes, prácticamente no se deforman y se quiebran con facilidad y flexibles, cuando soportan la deformación y no se rompen con facilidad
ELONGACION
Capacidad de un polímero de estirarse sin romperse. Los polímeros llamados elastómeros se pueden estirar hasta en un 1.000% recuperando su forma y tamaño inicial.
PLASTICOS
Es todo material que se deforma cuando se aplican fuerzas relativamente débiles sobre él, a temperaturas moderadas. Los plásticos pueden ser moldados en algunas de las fases de su elaboración. Según su capacidad para fundirse se pueden dividir en:
TERMOPLASTICOS
Son materiales rígidos que pueden fundirse y moldearse muchas veces por acción del calor, recuperando sus propiedades originales al volverse a enfriar. Son reciclables. Por ej: polietileno y poliestireno.
Característico de polímeros lineales y ramificados.
TERMOESTABLES
Son materiales rígidos, frágiles y con alguna resistencia térmica. No pueden volver a moldearse por acción del calor, ya que la solidificación tras el calentamiento inicial, origina sólidos más rígidos que los iniciales. No son reciclables. Por ej: polivinilos y caucho natural y sintético.
Característico de los llamados polímeros entrecruzados.
SEGÚN SUS PROPIEDADES O POR SUS USOS LOS POLIMEROS SE PUEDEN CLASIFICAR EN GRUPOS TALES COMO
PLASTICOS
Son polímeros que pueden fundirse y moldearse varias veces sin que cambie y sin experimentar descomposición. Por ej: polietileno y poliestireno
La materia prima de estos plásticos es el etileno
H2 C – C H2
POLIETILENO – POLIESTIRENO
Polietileno
Se obtiene por la polimerización por adición, es un polímero de cristalinidad baja que contiene de 100 a 1.000 u de monómeros, material traslúcido y resistente frente al ataque de los productos químicos, propiedad que lo hace muy adecuado para la fabricación de envases, implemento de escritorio, juguetes y bolsas para compras.
Poliestireno
En la molécula de etileno se remplaza uno de los átomos de H por un anillo de benceno (fenilo)
El estireno se polimeriza por adición para obtener el poliestireno, polímero inalterable a la humedad y aislante de la corriente eléctrica y en forma de espuma se utiliza para fabricar embalajes y aislamiento y en su forma transparente, se emplea en la fabricación de lentes.
RESINAS: TERMOESTABLE
Sufren transformación qca cuando se funden, convirtiéndose en un sólido que al volverse a fundir, se descompone. Ej. PVC, la baquelita, el plexiglás y las resinas de melanina.
PVC
Polímero de adición resulta de la polimerización del cloruro de vinilo, tiene buena resistencia a la electricidad y a la llama; están rígido que se utiliza en la fabricación de cañerías.
H H H H H H
l l l l l l
nC=C ? ….. C- (- C-C-)-C-…
l l l l l l
H H H H H H
Baquelita
Resulta de la rx entre el formaldehído y el fenol, polímero duro y quebradizo, se utiliza en algunos mangos de herramientas eléctricas, enchufes.
Plexiglás
Se sintetiza a través de la polimerización del metacrilato de metilo. Material transparente con excelentes propiedades ópticas, por lo que su uso es muy variado, desde lentes de contactos hasta láminas transparentes para ventanas.
RESINAS DE MELANINA
Se obtienen por la polimerización de la melanina y por el formaldehído; se endurece por prensado y se mezcla con otras sustancias como fibras textiles y colorantes, dando origen a una amplia variedad de materiales, por ej: en la fabricación de utensilios domésticos y recubrimientos para cocinas y baños.
FIBRAS: POLIMEROS HILADOS
Las fibras son polímeros que tienen la propiedad de formar hilos que se estiran bastante sin romperse y pueden usarse para hilar y hacer tejidos con los que se confeccionan diversas prendas de vestir. En este grupo entran las fibras naturales, como la seda, lana o el algodón y fibras artificiales, como las poliamidas y poliésteres.
NYLON
Es una poliamidas, que se obtiene por condensación (polimerización de un ácido dicarboxílico y una diamina.
Se emplea en la elaboración de fibras muy resistentes a la tracción.
O O
¦ ¦
HO-C-(CH2)6-C-OH + H2N- (CH2)6- NH2
O O O
¦ ¦ ¦
… C – ( CH2)6 – C – HN – (CH2)6 – NH – C – HN – (CH2)6 – NH …..
CAUCHOS
Cotidianamente llamados gomas, cuya principal característica es su elasticidad, esta propiedad se explica porque la estructura de estos polímeros, son moléculas largas y flexibles, que tienden a enrollarse de forma desordenada, pero que se desenrollan al someter el material a una tensión.
CAUCHO NATURAL
Polímero del isopreno o polisopreno, que se extraía de la savia o látex de ciertos árboles tropicales nativos de sudamérica.
Para obtener el látex, se hace incisiones en la corteza del tronco y se deja drenar; el líquido así obtenido se lava y se comprime en placas o bloques, obteniéndose el caucho bruto. Este es un material pegajoso, blando en caliente y duro y fácil de quebrar en frío.
CAUCHO SINTETICO
Fue en 1840 Charles Goodyear mezcló accidentalmente S y caucho en una estufa caliente y obtuvo un material que no fundía ni se ponía pegajoso al calentarlo, tampoco se quebraba cuando se le sometía a baja temperatura; bautizando este nuevo material como caucho vulcanizado.
El S une las diferentes cadenas del polímero hasta que todas ellas queden unidas formando una sola molécula.
También en este grupo de cauchos se destaca el poliuretano, el cual se prepara a partir de alcoholes con isocianatos (O – C – N – R )
La aplicación más conocida de los poliuretanos es en la fabricación de espuma para rellenar almohadas y para cubrir la base de zapatillas deportivas.
PROCESO DE VULCANIZACION
PROPIEDADES DE POLIMEROS POR DENTRO
Enredo de cadena
Los polímeros son moléculas lineales, flexibles porque pueden rotar a través de los enlaces simple C-C , por lo cual se doblan formando un gran ovillo enredado.
Al fundir un polímero termoplástico, las cadenas se deslizan una sobre otras, de tal manera que al estirar un polímero desde su extremo, este se deslizaría como lo hace un tallarín en un plato lleno. Pero en su estado sólido ya no se puede deslizarse con facilidad las cadenas no se puede separar una hebra, se pude terminar en un nudo.
Más grande el polímero más se enreda, por esto, en general, los polímeros son sólidos y los monómeros son gases o líquidos, las últimas son moléculas pequeñas y, por lo tanto, no hay enredo de cadenas.
GRADO DE MOVIMIENTO
Entre más grande el polímero más lento es su desplazamiento.
En cambio, los monómeros, al ser moléculas pequeñas son capaces de desplazarse rápidamente, se encuentran se encuentran en estado líquido o gaseoso.
UNIONES INTERMOLECULARES
Se producen tanto en polímeros como en monómeros.
Cuanto más grande sea el polímero mayor es su superficie para producir uniones intermoleculares.
A mayor nº de uniones moleculares, mayor es el punto de fisión del polímero. Ej. En el polietileno intervienen solo fuerzas de Waals pero , si el polímero es muy grande y de cadenas muy ordenadas puede tener resistencia tan grande que podría ser usado para la fabricación de chalecos antibalas.
Los monómeros, en cambio son moléculas apolares con poca superficie por lo que difícilmente se unen por interacciones de van der Waals y por esta razón la mayoría son gases. Ej : el estireno tiene sus moléculas con mayor superficie en relación a las de otros monómeros, por lo que establece interacciones de van der Waals y por eso es un líquido.
CLASIFICACION DE PLASTICOS
