Copolimerización.

Modificación química de las propiedades del polímero resultante de la

polimerización de dos o mas monómeros.

Copolímero.

Un copolímero es una macromolécula compuesta por dos o más unidades

repetitivas distintas, que se pueden unir de diferentes formas por medio de

enlaces químicos.

Los monómeros pueden distribuirse de forma aleatoria o periódica. Si se

alternan largas secuencias de uno y otro monómero, se denomina copolímero en

bloque. Si el cambio de composición se produce en las ramificaciones, se trata de

un copolímero ramificado.

Los polipéptidos de las proteínas o de los ácidos nucleícos son los

copolímeros aleatorios más comunes. Un ejemplo de distribución periódica es el

del péptido glucano.

Diferentes polímeros. 1: homopolímero. 2: copolímero alternado. 3:

copolímero aleatorio. 4: copolímero en bloque. 5: copolímero ramificado

La copolimerización entre dos monómeros ha sido objeto de muchos

estudios, mientras que las mezclas de tres o más compuestos polimerizables,

provocan grandes dificultades debido al número de variables, sin embargo, se

producen técnicamente también terpolimeros (a partir de tres monómeros). El caso

más general es el de dos monómeros.

Tipos de Copolímeros.

Copolímeros aleatorios.

Los diferentes monómeros están aleatoriamente dispuestos dentro de las

cadenas poliméricas. Si Ay B son diferentes monómeros.

M1M1M2M1M2M2M2M1M1M2M1M1M2M2M2M1

M2M1M1

Copolímeros alternados.

Los diferentes monómeros muestran una alternancia ordenada definida.

M1M2M1M2M1M2M1M2 M1M2M1M2M1M2M1M2M1M2M1M2M1M2

Copolímeros en bloques.

Los diferentes en la cadena están dispuestos en bloques relativamente

largos de cada monómero.

M1M1M1M1M2M2M2M2M1M1M1M1

Copolímeros injertados.

Se injertan apéndices de un tipo de monómero a la cadena larga de otro

monómero.

Clasificación de los diferentes tipos de copolímeros.

Las macromoléculas formadas al principio de la copolimerización son más

ricas en uno de los componentes, por lo que en la mezcla de los monómeros

disminuye éste. Las macromoléculas formadas al final de la reacción contienen

menos del monómero reactivo. Según los valores de r1 y r2, las curvas que

representan la variación, de la composición del copolímero en función de la

composición de la mezcla de los monómeros tienen formas variadas.

Los valores de r1 y r2 dependen del modo de iniciación; pueden modificarse

cuando se para de una copolimerización radical a una iónica, e incluso en este

último caso, son diferentes cuando se trata de una iniciación catiónica o aniónica.

Tipos:

I. Copolimerización radial a 60 °C

II. Copolimerización catiónica a 25 °C

III. Copolimerización aniónica a -50 °C

M1M1M1M1M1M1M1M1M1M1M1M1M1M1M1M1M1M1M1M1

M1

Algunos polímeros importantes.

Acrilonitrilo Butadieno Estireno (ABS):

Descripción.

El acrilonitrilo butadieno estireno o ABS es un termoplástico duro, resistente

al calor y a los impactos. Es un copolímero obtenido de la polimerización del

estireno y acrilonitrilo en la presencia del polibutadieno, resultado de la

combinación de los tres monómeros, originando un plástico que se presenta en

una gran variedad de grados dependiendo de las proporciones utilizadas de cada

uno.

Básicamente, el estireno contribuye a la facilidad de las características del

proceso, el acrilonitrilo imparte la resistencia química e incrementa la dureza

superficial, y el butadieno contribuye a la fuerza de impacto y dureza total. Las

porciones pueden variar del 15-35% de acrilonitrilo, 5-30% de butadieno y 40-60%

de estireno.

El resultado es una larga cadena de polibutadieno entrecruzada con

cadenas más cortas de poli(estireno-co-acrilonitrilo). Los grupos nitrilo de las

cadenas vecinas, siendo polares, atacan cada uno de las bandas de las cadenas

juntas haciendo el ABS más fuerte que el poliestireno puro.

El ABS se originó por la necesidad de mejorar algunas propiedades del

poliestireno de alto impacto. Su fórmula química es:

Para obtenerlo, originalmente se mezclaban emulsiones de dos polímeros,

SAN y polibutadieno. La mezcla era coagulada para obtener el ABS.

Como ya se había comentado, se prefiere polimerizar estireno y acrilonitrilo

en presencia de polibutadieno. De esa manera, una parte del estireno y del

acrilonitrilo se copolimerizan formando SAN y otra porción se injerta sobre las

moléculas de polibutadieno.

Propiedades generales

La incorporación del acrilonitrilo, estireno y butadieno, da ciertas

características al material, que son listadas a continuación:

Acrilonitrilo:

Resistencia química

Resistencia a la fatiga

Dureza y rigidez

Resistencia a la fusión

Butadieno:

Ductilidad a baja temperatura

Resistencia al impacto

Resistencia a la fusión

Estireno:

Facilidad de procesado (fluidez)

Brillo

Dureza y rigidez

Dentro de sus propiedades físicas se encuentran:

Fuerza tensil: 40-50 Mpa

Fuerza al impacto ( Notched Impact Strength) : 10-20 Kj/m 2

Coeficiente de expansión térmica: 70-90 x10 -6

Temperatura de uso máximo ( Max Cont Use Temp) : 80-95 °C

Densidad: 1.0-1.05 g/cm 3

Alguna de la resistencia a químicos se enlista a continuación.

Ácido diluido: muy bueno

Álcali diluido: muy bueno

Aceites y grasas: muy bueno

Hidrocarburos alifáticos: moderado

Hidrocarburos aromáticos: pobre

Hidrocarburos halogenados: pobre

Alcoholes: pobre (variable)

Aplicaciones

Debido a que las propiedades del ABS son suficientemente buenas para

diversas aplicaciones, entre las que se encuentran:

Carcasas de electrodomésticos y de teléfonos

Maletas

Cascos deportivos

Cubiertas internas de las puertas de refrigeradores

Carcasas de computadoras

Fabricación de tubería sanitaria como sustituto del PVC

Por su característica de ser cromable se utiliza ampliamente en la

industria automotriz

Se pueden usar en aleaciones con otros plásticos, por ejemplo, el

ABS con el PVC nos da un plástico de alta resistencia a la flama que le permite

encontrar amplio uso en la construcción de televisores.

Historia

En 1843 Ferdinand Redtenbacher (1809-1895) estudio el óxido de

acrinoleína con un óxido de plata acuoso y ácido acrílico isolatado.

Posteriormente, Friedrich Beilstein (1838-1883) produjo ácido acrílico mediante la

destilación de ácidos hidroacrílicos en 1862. La investigación continuó con los

esfuerzos de Edward Frankland (1825-1899), Duppon, Schneider, Richard

Erlenmeyer (1825-1909), Engelhorn, Carpary y Tollens y quien compensó los

esfuerzos fue el químico francés Charles Maureu (1803-1929) quien descubrió el

acrilonitrilo en 1893. Él demostró que era un nitrilo del ácido acrílico.

Durante la Primera Guerra Mundial, el acrilonitrilo fue propuesto a trabajar

en la manufactura del caucho sintético. Con la restauración del comercio después

de la Guerra, el abastecimiento del caucho natural se incremento y lo hizo un

sintético menos ventajoso, algunas compañías comenzaron a investigar otras

aplicaciones del acrilonitrilo. La fibra sintética industrial fue una de las primeras

opciones investigadas. Los desarrollos en las fibras de acrilonitrilo fueron

obstaculizados hasta que los solventes apropiados fueron descubiertos, lo que

permitió a las fibras ser formadas por hilado en seco o mojado.

En 1942, DuPont introdujo las fibras de poliacrilonitrilo bajo el nombre de

Orlon, iniciando su producción a principios de 1950. El primer uso del copolímero

de acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS), fue en la fabricación de equipaje ocurrido

en 1948, patentándolo en el mismo año. En 1996, el ABS fue usado por primera

vez en el exterior de las superficies de los helicópteros.

La dureza del copolímero de acrilonitrilo estireno lo hizo conveniente para

muchos usos, sus limitaciones condujeron a la introducción de un caucho

(butadieno) como un tercer monómero y a partir de aquí nació la gama de

materiales popularmente designados como plásticos ABS. Estos llegaron estar

disponibles a partir de 1950 y la variabilidad de estos copolímeros y la facilidad del

proceso ha permitido al ABS llegar a ser el polímero más popular de la ingeniería.

Poliestireno de alto impacto

El poliestireno es un plástico que se obtiene por un proceso denominado

polimerización, que consiste en la unión de muchas moléculas pequeñas para

lograr moléculas muy grandes. La sustancia obtenida es un polímero y los

compuestos sencillos de los que se obtienen se llaman monómeros. Fue obtenido

por primera vez en Alemania por la I.G. Faberindustrie, en el año 1930. Es un

sólido vítreo por debajo de 100 ºC; por encima de esta temperatura es procesable

y puede dársele múltiples formas.

Obtención del poliestireno.

A escala industrial, el poliestireno se prepara calentando el etilbenceno (C6

H5 – CH2 - CH3) en presencia de un catalizador para dar lugar al estireno (C6 H5 –

CH = CH2). La polimerización del estireno requiere la presencia de una pequeña

cantidad de un iniciador, entre los que se encuentran los peróxidos, que opera

rompiéndose para generar un radical libre. Este se une a una molécula de

monómero, formando así otro radical libre más grande, que a su vez se une a otra

molécula de monómero y así sucesivamente. Finalmente se termina la cadena por

reacciones tales como la unión de dos radicales, las cuales consumen pero no

generan radicales.

Características del Poliestireno de Alto Impacto:

El Poliestireno de Alto Impacto es un polímero que se caracteriza por:

1. Mejor resistencia al impacto que el poliestireno sin modificar.

2. Es opaco, debido a la adición de polibutadieno.

3. Muy buena procesabilidad, es decir, se puede procesar por los

métodos de conformado empleados para los termoplásticos, como inyección y

extrusión.

4. Copia detalles de molde con gran fidelidad.

Nombres comerciales:

Algunos nombres comerciales del Poliestireno de Alto Impacto son:

POLYSTYROL (Basf) y STYRON (Dow Chemical).

Transformación del poliestireno y aplicaciones:

Las técnicas de transformación más utilizadas en la transformación de los

plásticos son:

Extrusión: el polímero es calentado y empujado por un tornillo sin fin y

pasa a través de un orificio con forma de tubo. Se producen por extrusión tuberías,

perfiles, vigas y materiales similares.

Inyección: El polímero se funde con calor y fricción y se introduce en un

molde frío donde el plástico solidifica. Este método se usa para fabricar objetos

como bolígrafos, utensilios de cocina, juguetes, etc.

Extrusión con soplado: En primer lugar se extrusiona un tubo de plástico

que se introduce en un molde que se cierra alrededor del plástico. Entonces se

introduce aire dentro del tubo de plástico, el cuál se ve obligado a adquirir la forma

del molde. Esta es la forma en que se obtienen las botellas de plástico.

 Usos del poliestireno y modos de obtención:

MÉTODO DE FABRICACIÓN

USOS

Moldeo Por inyección

JuguetesCarcasas de radio y televisiónPartes del automóvilInstrumental médicoMenaje domésticoTapones de botellasContenedores

Moldeo por sopladoBotellasContenedoresPartes del automóvil

Extrusión

Películas protectorasPerfiles en generalReflectores de luzCubiertas de construcción

Extrusión y termoconformado

Interiores de frigoríficosEquipajesEmbalajes alimentariosServicios desechablesGrandes estructuras del automóvil

Caucho de estireno-butadieno-estireno ( SBS )

El poli (estireno-butadieno-estireno), o SBS, es un elastómero

termoplástico. Se trata de un caucho duro, que se usa para hacer objetos

cubiertas de neumáticos, y otros elementos donde la durabilidad sea un factor

importante. Se trata de un copolímero cuya cadena principal está constituida por

tres segmentos, el primero y último están constituidos por una larga cadena de

poliestireno y el del medio es una cadena de polibutadieno.

 

El poliestireno es un plástico duro y resistente y le da al SBS su durabilidad.

El polibutadieno es un material parecido al caucho y le confiere características

similares al caucho. Además, las cadenas de poliestireno tienden a agruparse

formando grandes masas. Cuando un grupo estireno de una molécula de SBS se

une a una de estas masas y la otra cadena de poliestireno de la misma molécula

de SBS se une a otra masa, las diversas masas se ensamblan entre sí con las

cadenas similares al caucho del polibutadieno. Esto le da al material, la capacidad

de conservar su forma después de ser estirado.

El SBS se obtiene mediante una polimerización aniónica, en la que no se

dan reacciones de terminación, es decir, que una vez agotado el monómero, el

polímero no crece más, pero las cadenas poliméricas siguen activas y basta

adicionar monómero para hacer más grande nuestro plástico.

Lo primero que hay que hacer es obtener una cadena de poliestireno

“viviente”, es decir, si se le agrega un segundo monómero, éste se adicionará al

polímero. Esto se logra polimerizando el monómero estireno con un iniciador

aniónico como el butil litio.

 

Una vez conseguido esto, entonces se adiciona butadieno.

 

 

Esto nos dará un copolímero en bloque. Posteriormente adicionaremos más

monómero de estireno para obtener el copolímero deseado.

Este material a temperatura ambiente se comporta como un caucho

elastomérico, pero cuando se calienta, pueden ser procesados como plástico. La

mayor parte de los cauchos son difíciles de procesar, porque están entrecruzados.

Pero el SBS y otros elastómeros termoplásticos son preparados para ser similares

al caucho sin ser entrecruzados. 

BIBLIOGRAFIA.

Copolímeros y Terpolímeros. Documento en línea. Disponible en:

http://www.textoscientificos.com/polimeros/copolimeros

Copolímeros. Documento en línea. Disponible en:

http://www.etsimo.uniovi.es/usr/fblanco/POLIMEROS.Tema1.Copolimeros.2009.2010.pdf

El poliestireno. Documento en línea. Disponible en:

http://centros5.pntic.mec.es/ies.victoria.kent/Rincon-C/Curiosid/Rc-38/RC-38.htm

Castro M. Quimica biológica. Polímeros. Colegio mericano de san carlos.

I.U.T.I.R.L.A.NÚCLEO DE MONAGASQUÍMICA INDUSTRIAL

CIENCIA DE LOS POLIMEROSSECCIÓN 5NQ

COPOLIMERIZACIÓN

Prof. Ronald Márquez.

Integrantes:

Antoñón Sandra C.I. 14.990.822

Montaner Jesús C.I. 15.115.490

Contreras Néstor C.I. 16.983.190

Maturín; mayo del 2.011