POLIMEROS EXPOSICION

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

IPN

MATERIA OPTATIVA:

POLIMEROS I

TEMA:

POLIMEROS

PROFESOR: AVILA SALAZAR J. TRINIDAD

ALUMNO: SANTANA VERGARA JOSE ESEQUIEL

FECHA: 12 DE AGOSTO DEL 2010

INTRODUCCION A LOS POLIMEROS

CONCEPTO DE POLIMERO:

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVASEtimológicamente, polímero es una palabra compuesta de las raíces griegas: “poli” que significa muchos y “meros” que significa partes. Con base en lo anterior se puede definir un polímero como “una molécula gigante formada por la repetición de muchas unidades químicas pequeñas, de bajo peso molecular, llamadas monómeros”.

Una definición general de polímero es: a cualquier sustancia natural o sintetica que posee un alto peso molecular, comúnmente superior a 10 000, se le da el nombre de sustancia macromolecular o polímero.

Una macromolécula o un polímero es una especie química de muy elevado peso molecular, que se alcanza por la unión repetida de pequeñas moléculas denominadas monómero. La unión se realiza en secuencia, es decir, un monómero después de otro y cada unidad que se repite forma un eslabon, el número de eslabones o número de unidades monoméricas representa el grado de polimerización.

El peso molecular de los polímeros es heterogéneo o polidisperso, razón por la cual en la macromoléculas se habla de peso molecular promedio, que en número se define como peso total de todas las moléculas dividido entre el número total de las moléculas; y en peso es la suma de las fracciones en peso de cada molécula multiplicada por su peso molecular.

A pesar de las diferencias de pesos moleculares que puede existir en una macromolécula, las reglas de valencia y las longitudes de enlace son idénticas a las sustancia monoméricas. Lo anterior indica que la química macromolecular tiene un espectacular parecido a la química de los monómeros. Por lo tanto, las propiedades de las macromoléculas no son función del enlace, sino que dependen de la constitución de las macromoléculas, es decir, compuestas por unidades químicas y estereoquímicas iguales, en cuyo caso se les denomina homopolimeros (polímeros de igual constitución), o bien, cadenas compuestas por varios tipos de unidades repetitivas que se denominan copolimeros.

BREVE HISTORIA DEL DESARROLLO DE LOS POLIMEROS

Los polímeros han jugado un papel crucial desde los comienzos de la vida: ADN, ARN, proteínas y polisacáridos, y otros polímeros naturales han sido


ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVASexplotados como materiales de decoración, material de escritura, etc. Sin embargo, al hablar de polímeros industriales se toma como referencia básica de sus orígenes los comienzos del siglo XIX. Cabe mencionar en esta época el descubrimiento de Thomas Hancock sometiendo el caucho repetidamente a fuerzas de cizalla elevadas haciéndolo mas fluido, mas fácil de mezclar y moldeable. En 1851, Nelson Goodyear patento el proceso de calentar el caucho natural con grandes cantidades de azufre mediante el proceso conocido como vulcanización, para obtener un material mas duro conocido como caucho duro, ebonita o vulcanita.

También, el descubrimiento de la nitrocelulosa, Christian Schönbien, en 1846, fue un progreso importante en el avance de los polímeros industriales, como también lo fue la Parkesina, material fabricado por Alexander Parker, en 1862, que es una forma de nitrocelulosa plastificada. En 1870, John y Hyatt patentaron un material similar, se trataba de una mezcla de alcanfor.

Pero hasta este momento todos los materiales eran semisintéticos, pues se obtenían a partir de polímeros naturales. Es la resina formaldehido Bakelita de Leo Baekeland la que tiene la distinción por ser el primer polímero comercializado, completamente sintético, cuya producción comienza en 1910.

Aunque la industria de los polímeros ya estaba firmemente establecida, su desarrollo se veía restringido por la falta de comprensión de la naturaleza de éstos. Fue Staudinger quien introdujo, sobre los años 20, el termino macromolécula para describir a los polímeros. Staudinger aseguraba que los polímeros estaban compuestos por numerosas moléculas grandes que contenían grandes secuencias de unidades químicas simples unidas entre si por enlaces covalentes. Así a comienzos de los años 30 la gran mayoría de los científicos estaban convencidos de la estructura molecular de los polímeros y fue entonces cuando comenzó a prosperar la ciencia de los materiales poliméricos. La producción industrial de las resinas epoxi, comenzó en el año1947, pocos años antes de que hubiese comenzado la fabricación de plásticos de amplio uso como el polietileno, poliestireno, etc.

No es de sorprender que a medida que avanzó la ciencia de las macromoléculas se produjeron, a nivel comercial, un gran numero de polímeros sintéticos.

Si bien la ciencia polimérica esta considerada como un campo ampliamente desarrollado, su crecimiento aun continua, y esto requiere de científicos que se aventuren en esta ciencia multidisciplinar.

CLASIFICACION DE POLIMEROS


ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVASExisten diferentes términos usados en la industria de polímeros, los cuales corresponden a diferentes modos de clasificación y en general destacan alguna característica especial del material. Por ejemplo, es usual escuchar nombres como “plásticos”, “resinas”, “elastómeros” y “hules”. El primero se aplica a los materiales comerciales, excepto fibras, que tienen cierta característica de rigidez a temperatura ambiente; el segundo se utiliza para designar cualquier material polimérico puro, esto es, sin aditivos o cargas, los dos restantes se aplican a los materiales que tienen flexibilidad y elasticidad a temperatura ambiente. Los polímeros pueden clasificarse de diferentes maneras:

a) según su composición:

HOMOPOLÍMEROS: formados por una única unidad repetitiva.Ej. : polimetacrilato de metilo

COPOLIMEROS: formados por más de una unidad repetitiva.Ej. : 2 monómeros:

unidades repetitivas:

Estas unidades repetitivas pueden distribuirse de distintas maneras a lo largo de la cadena del polímero. Por ejemplo:

al azar AABBBABABABBBAAABBBABBABABABen forma alternada ABABABABABABABABABen bloque AAAABBBAAAABBBAAAABBB

Los copolímeros presentan propiedades intermedias entre las de los homopolímeros que se formarían a partir de cada tipo de monómero por separado.


ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVASb) según su estructura

lineales: formados por monómeros difuncionales. Ej.: polietileno, poliestireno.ramificados: se requiere el agregado de monómeros trifuncionales, por ejemplo, glicerol.Entrecruzados: Se forma un material compuesto por una molécula tridimensional continua, toda ella unida por enlaces covalentes (resinas urea formaldehído y fenol-formaldehído).

c) según la reacción de polimerización:

polimerización por reacción en cadena (o adición).

Se genera una partícula reactiva (radical, anión o catión) a partir de una molécula de monómero y ésta se adiciona a otro monómero de manera repetitiva.

Ej.: polimerización de monómeros vinilicos

Monómero R PolímeroEtileno H polietilenoEstireno Ph poliestirenoCloruro de vinilo Cl PVCPropileno CH3 PolipropilenoAcrilonitrilo CN PoliacrilonitriloAcetato de vinilo OCOCH3 Acetato de poliviniloNo existe* OH Alcohol polivinílico

* El alcohol vinílico no existe como monómero, ya que esta molécula existe en la forma ceto, es decir, como acetaldehído. El alcohol polivinílico se obtiene por hidrólisis del grupo acetato del acetato de polivinilo.

polimerización por crecimiento en pasos (o condensación)

Los monómeros que reaccionan tienen un grupo funcional reactivo en cada extremo de la molécula y la unión entre los monómeros requiere la pérdida de una molécula pequeña, normalmente H2O.

Ej. : reacción de esterificación



Ejemplos de polímeros de condensación son los poliésteres y las poliamidas, entre otros.

d) según su comportamiento frente al calor

termoplásticos: son aquellos que tras ablandarse o fundirse por efecto del calor, recuperan sus propiedades originales luego de enfriarse. En general son polímeros lineales, con bajo PF y solubles en disolventes orgánicos.

Ej. : derivados polietilénicos, poliamidas.

termoestables: son aquellos que luego del calentamiento se convierten en sólidos más rígidos que los polímeros originales. Esta característica se debe normalmente a una polimerización adicional o de entrecruzamiento. Suelen ser insolubles en disolventes orgánicos y se descomponen a altas temperaturas.

Ej. : baquelita

e) en función de su origen:

naturales: se encuentran todos aquellos productos de los reinos vegetal, animal (polisacáridos, grasas, etc.) y mineral (grafito), asi como productos derivados de ellos.

Sintéticos: están los productos derivados del petróleo, por ejemplo: polietileno(PE), policloruro de vinilo(PVC), poliestireno(PS), nylon, etc.

IMPORTANCIA DE LOS POLIMEROS


ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVASHoy en día 60% de la industria en nuestro país tiene relación directa con algunos tipos de polímeros, gracias a esto ha tenido gran avance la tecnología, tanto a nivel nacional como a nivel mundial.

Industria de la medicina: En este ramo se ha logrado entre otras miles de aplicaciones, la producción de utensilios a muy bajo costo, indispensables para evitar enfermedades contagiosas.

Industria farmacéutica:

El uso de derivados de polímeros garantiza la seguridad e higiene que esta industria demanda; esto se hace con la finalidad de que ningún nuevo producto salga contaminado.

Industria alimenticia:

La conservación y distribución de los alimentos a miles de millones de seres humanos solo es viable gracias al plástico (derivado de polímero); ya que el plástico presenta una gran ventaja al no reaccionar con ninguna sustancia.

Industria automotriz:

De manera importante en esta industria se ha logrado que con algunos tipos de polímeros los automóviles sean mas ligeros, por la sustitución de algunas partes importantes y la innovación en algunos materiales que son mas fáciles de moldear. La otra ventaja es que la producción industrial de este tipo de materiales se hace a menor costo que la producción de los materiales naturales.

Industria de la construcción:

Aquí se contribuye con algunos polímeros que permiten aligerar las edificaciones y ahorrar tiempo de obra; esto se traduce en un menor costo de la edificación en construcción.

Industria informática:

El asombroso mundo de la comunicación y la informática no seria posible sin los polímeros, porque gracias a ellos se han creado una diversidad de materiales que permiten un mayor avance en la tecnología.



BIBLIOGRAFIA:

PROCESAMIENTO DE PLASTICOS, D. H. Morton-Jones; editorial Limusa, grupo Noriega editores.“Fundamental principles of polimeric materials”. Stephen L. Rose. Química orgánica, Morrison and Boyd. 1990.


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