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Polimeros

  1. Polímeros Dr. Angel Francisco Villalpando Reyna
  2. Introducción Desde el principio de los tiempos, el hombre ha empleado polímeros naturales para satisfacer sus necesidades: madera, cuero, resinas y gomas naturales y fibras como el algodón, la lana y la seda.
  3. Introducción
  4. Introducción Los Polímeros son materiales formados por : Carbono Hidrogeno Oxigeno Nitrógeno Son estudiados por la Química Orgánica
  5. Introducción Los Polímeros Sintéticos son un invento del siglo XX, pudiendo considerarse que su importancia empezó en la década de los treinta, en que comenzaron a desarrollarse los polímeros vinílicos, el neopreno, el estireno, el nylon y otros.
  6. Introducción El término Polímeros se deriva de las palabras griegas poli (muchas) y meros (partes). Estas partes, que se llaman monómeros, se encuentran conectadas entre sí por enlaces covalentes, formando una sola molécula gigante, que tiene pesos moleculares que pueden llegar hasta 107 g/mol o mayores. El proceso de unión de los monómeros para dar lugar a la cadena de polímero se denomina polimerización.
  7. Introducción Puesto que las moléculas de polímero están hechas de muchas unidades repetitivas, el siguiente elemento en importancia en un polímero, después de la propia cadena, es la unidad Monomérica, que condiciona todas las propiedades de los polímeros.
  8. Introducción Por ello, los polímeros se denominan como poli(unidad repetitiva). Así: poli(etileno), poli(estireno), poli(metacrilato de metilo).
  9. Introducción Las tres características comunes en todos los polímeros son: una gran longitud, una gran anisotropía, consecuencia de la estructura lineal de la molécula, y una gran flexibilidad molecular, derivada de la posibilidad de que los segmentos moleculares puedan efectuar rotaciones alrededor de los enlaces covalentes.
  10. Introducción El peso molecular (la longitud de cadena) es una variable extremadamente importante, porque se relaciona directamente con las propiedades físicas de un polímero son: • Gran viscosidad en disolución o en fundido • Capacidad para formar fibras y peliculas • Existencia de elasticidad por lo tanto Alta resistencia a la rotura. Sin embargo, aun al aumentar las propiedades mecánicas adquiridas será más difícil procesarlo y biodegradable.
  11. Polimerización Síntesis de una cadena polimerica se obtienen por unión covalente de moléculas más pequeñas (monómeros) para dar lugar a largas cadenas de muy alto peso molecular.
  12. Polimerización POLIMERIZACIÓN ADICIÓN CONDENZACIÓN ANIONICA RADICALARIAPROTONICA
  13. Polimerizacion Polimerización de adición, generalmente por apertura de dobles enlaces. Es normalmente una reacción en cadena, en la que sucesivas moléculas de monómero reaccionan con un centro activo que se introduce en el sistema y que va creciendo en peso molecular
  14. Polimerización por Adición Las 3 etapas de la polimerización por adición son: Iniciación, Propagación y Terminación. 1. Iniciación: En la que participa un reactivo llamado Iniciador 2. Propagación: en la que la cadena comienza alargarse por repetición del monómero. 3.Terminación: En la que se interrumpe el proceso de propagación y la cadena deja de crecer ya que se han agotado los monómeros.
  15. Polimerización por Adición Polimerización Catiónica: Es el proceso en el que el extremo por el que crece la cadena es un Catión (electrófilo). Ejemplo: obtención del polipropileno a partir de polimerización Catiónica del Propileno.
  16. Polimerización por Adición Iniciación: Se adiciona un ácido (HA). El protón H+ (reactivo iniciador), ataca a los electrones del enlace doble y termina uniéndose a uno de los átomos de carbono. En esta reacción se genera un Ion Carbonio
  17. Polimerización por Adición Propagación: El Ion carbonilo ataca al doble enlace de otra molécula de Propileno, formando así un nuevo Ion Carbonio y así sucesivamente.
  18. Polimerización por Adición Terminación: la cadena deja de crecer y ahora es posible la reacción entre el ion carbonio el anión.
  19. Polimerización por Adición La polimerización Aniónica: ha sido menos estudiada que la polimerización por inserción- coordinación. En este tipo de reacciones actúan especies con un marcado carácter básico y nucleofílico.
  20. Polimerización por Adición Desde el punto de vista del mecanismo de reacción este puede ser de dos tipos.  La reacción de polimerización por ROP puede iniciarse por una deprotonación del hidrógeno situado en alfa con respecto al grupo carbonilo del monómero cíclico. Por ataque nucleófilo del catalizador al grupo carbonilo del monómero, abriéndose el heterociclo y generando un intermedio alcóxido, capaz de reaccionar otra vez con otro monómero.
  21. Polimerización por Adición Es fácil distinguir estos dos tipos de Polimerización Aniónica, el primero el polímero solo contiene átomos procedentes del monómero y el segundo contiene un grupo R proveniente del iniciador.  Esta diferencia se puede estudiar, por ejemplo, por resonancia magnética nuclear.  Los ejemplos de iniciadores que dan polimerización Aniónica son los alquil y alcoxi derivados de litio, potasio y magnesio.
  22. Polimerización por Adición Polimerización Radicalaria: Transcurre para las adiciones en cadenas de Radicales Libres, es decir, los intermediarios que se forman en una reacción por ruptura hemolítica y que no tiene carga.
  23. Polimerización por Adición Iniciación: El peroxido se descompone por efecto de la temperatura, liberando CO2 y un radical libre, que actúa como iniciador de la reacción. La siguiente ecuación presenta la reacción entre el radical libre y el etileno. En este caso, el par electrónico del doble enlace es atacado fácilmente por el radical libre, formando un nuevo radical.
  24. Polimerización por Adición Propagación: El radical reacciona con otra molécula de etileno y así el proceso se repite n veces para ir alargando la cadena.
  25. Polimerización por Adición Terminación: La cadena termina a través de cualquier reacción en la que se destruye n los radicales libres, dando lugar al polímero llamado polietileno, formado por moléculas con un numero n de monómeros.
  26. Polimerización por Condensación Polimerización de condensación o por pasos, mediante reacciones clásicas de la química orgánica. Los polímeros de condensación se forman por reacción de dos grupos funcionales diferentes, para dar lugar a un nuevo tipo de función. La posibilidad de utilizar Un ejemplo es la formación de un polímero llamado Polietilentereftalato (PET) reacciona con el ácido tereftálico con el etilenglicol (etanodiol)
  27. Polimerización por Condensación Polimerización de condensación o por pasos, mediante reacciones clásicas de la química orgánica. Los polímeros de condensación se forman por reacción de dos grupos funcionales diferentes, para dar lugar a un nuevo tipo de función. La posibilidad de utilizar Un ejemplo es la formación de un polímero llamado Polietilentereftalato (PET) reacciona con el ácido tereftálico con el etilenglicol (etanodiol)
  28. Polimerización por Condensación La Polimerización por condensación genera moléculas de agua al desarrollarse
  29. Datos Adicionales La producción europea de polímeros, que Corresponde a 84 kg/habitante por año y que se ha multiplicado por 2.5 veces en tan sólo veinte años.
  30. Clasificación de los Polímeros Según su composición Estructural Homopolímeros: Los polímeros con estructura más sencilla, y también los más utilizados, son los polímeros lineales constituidos por un solo tipo de monómero. Son los llamados homopolímeros, que normalmente se procesan a partir de fundido, debido a su carácter plástico a alta temperatura.
  31. Clasificación de los Polímeros Según su composición Estructural Copolímeros: Los polímeros derivados de dos o más monómeros se denominan copolímeros. En los copolímeros, las unidades puedes distribuirse de distintas formas dando lugar a estructuras.
  32. Clasificación de los Polímeros Según su composición Estructural Las propiedades disminuyen al generarse arreglos mas aleatorios. Sin embargo, tienen mayores propiedades físicas que los homopolimeros. Estos copolímeros, tienen una extraordinaria capacidad para auto-organizarse a escala molecular, formando gran variedad de morfologías periódicas La anisotropía morfológica en el sistema puede conducir a anisotropía en las propiedades mecánicas, ópticas y eléctricas en el conjunto del material, dando lugar a sistemas particulares.
  33. Clasificación de los Polímeros Un ejemplo de Copolimero son las Fibras elastoméricas del tipo de la Lycra®
  34. Clasificación de los Polímeros Polímeros entrecruzables: Si el número de grupos reactivos en un monómero es superior a dos, durante el transcurso de la reacción de polimerización se producirán en primer lugar ramificaciones y en consecuencia de las reacciones entre esas ramificaciones, se producirán uniones entre las diferentes cadenas.
  35. Clasificación de los Polímeros La molécula gigante formada durante la polimerización es insoluble (no pueden separarse las cadenas por medio de moléculas de disolvente) y también es infusible. Por ello, a partir de cierto grado de entrecruzamiento, estos polímeros no pueden ser procesados. Por tanto, sólo pueden transformarse una vez y no pueden reciclarse. Sin embargo, el entrecruzamiento confiere a estos sistemas unas propiedades mecánicas y de resistencia química y térmica que hace que sean insustituibles en muchas aplicaciones.
  36. Otras Clasificaciones Basada según su uso. Plásticos “commodities”: Son plásticos de uso cotidiano, que se caracterizan por ser económicos y de consumo masivo. Plásticos “specialities”: Son plásticos destinados a aplicaciones más específicas y con un valor añadido considerable.
  37. Otras Clasificaciones Basada en sus propiedades físicas. Termoestables: Son polímeros que no se pueden fundir a través de un proceso de calentamiento simple, puesto que su masa es tan dura que necesita temperaturas muy elevadas para sufrir algún tipo de destrucción. Elastómeros: Son polímeros que aunque pueden ser deformados, una vez que desaparece el agente que causó la pérdida de su forma pueden retornar a ella.
  38. Otras Clasificaciones Basada en sus propiedades físicas. Termoplásticos: Este es un tipo de polímeros que tienen facilidad para ser fundidos, y por lo tanto pueden ser moldeados. Si tienen una estructura regular y organizada, pertenecen a la subdivisión de los cristalinos, pero si su estructura es desorganizada e irregular, se consideran amorfos.
  39. Practica de Polimeros Fabricación de Polygoma. 25 ml. Pegamento blanco Colorante Artificial 2.5 gr. Sal de Mesa (NaCl) 2.5 gr. Acido Borico o Borax.
  40. Practica de Polimeros Fabricación de Caceina 10 gr. Leche en Polvo 200 ml. de Agua 10 ml. Vinagre de Caña Paño Poroso. Colorante Artificial
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