Métodos De Obtención De Polimeros Sinteticos 4n1t1b

INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE CENTLA

MATERIA: Química macromolecular CATEDRÁTICO: Hilda Beatriz Polanco Minaya ALUMNO: ITZEL CANDELARIA PECH GARCÍA CARRERA: Ingeniería química SEMESTRE: 5to GRUPO: “A” INVESTIGACIÓN 2: MÉTODOS DE OBTENCIÓN DE POLÍMERO SINTÉTICOS

INTRODUCCIÓN

FRONTERA CENTLA TABASCO A 15 DE SEPTIEMBRE DE 2015

Existen muchas de estas reacciones y son de distintas clases. Pero todas las polimerizaciones tienen un detalle en común: comienzan con moléculas pequeñas, que luego se van uniendo entre sí para formar moléculas gigantes. Llamamos monómeros a esas moléculas pequeñas. Así, los procesos de polimerización persiguen la obtención de estructuras de alto peso molecular partiendo de materiales de bajo peso molecular. La polimerización es el proceso químico (Reacción química) por el cual, mediante el calor, la luz o un catalizador, se unen varias moléculas de un compuesto para formar una cadena de múltiples eslabones de estas y obtener una macromolécula (Polímero). El proceso de polimerización puede entenderse como un proceso de ensamblaje de unidades monoméricas que se repiten para formar estructuras de mayores dimensiones.

CLASES DE POLÍMEROS SINTÉTICOS Principalmente hay dos clases de polímeros: polímeros de adición y polímeros de condensación. POLÍMEROS DE ADICIÓN Los polímeros de adición se obtienen a partir de la adición rápida de una molécula a una cadena de polímeros en crecimiento, generalmente con un intermedio reactivo (catión, radical o anión) en el extremo de crecimiento de la cadena. A los polímeros de adición a veces también se les conoce como polímero de crecimiento de cadena, ya que el crecimiento generalmente se produce en el extremo de una cadena. Los monómeros generalmente son alquenos y la polimerización implica adiciones sucesivas a los dobles enlaces. El poli (cloruro de vinilo), usado ampliamente como cuero sintéticos, es un polímero de adición.

unidad de repeticion Cl

H

H

H

H

H

Cl

H

cloruro de vinilo

H

H

Cl

H

H

Cl

H

Cl

H

H

H

H

H

Cl

H

H

n

poli (cloruro de vinilo)

Los polímeros de condensación se obtienen mediante la condensación (formación de enlaces con pérdida de una molécula pequeña) entre los monómeros. Las condensaciones más frecuentes implican la formación de amidas y esteres. Es una polimerización de condensación, cualquiera de las dos moléculas puede condensar, no necesita de estar en el extremo de la cadena. A los polímeros de condensación a veces se los denomina polímeros de crecimiento por pasos o etapas, ya que cualquier par de moléculas de monómeros puede reaccionar dando lugar a un paso en la condensación. El poliéster Dacrón es un polímero de condensación. Muchos alquenos experimentan polimerización de crecimiento de cadena cuando se trata con pequeñas cantidades de iniciadores apropiados. En la tabla 26.1 se representan algunos de los polímeros adición

de más

frecuentes, todos ellos a partir de alquenos sustituidos.

El

mecanismo de crecimiento de cadena implica la adición del extremo reactivo de la cadena en crecimiento al doble enlace

del

monómero. Dependiendo monómero iniciador utilice,

del y

del

que

se los

intermedios reactivos pueden ser radicales

libres,

carbocationes o carbaniones. A pesar de que esos tipos de polimerizaciones de crecimiento en cadenas son similares, se les considera individualmente.

POLIMERIZACIÓN RADICALARIA La polimerización radicalaria se produce cuando se calienta un alqueno apropiado con un radical iniciador. Por ejemplo, el estireno polimeriza a poliestireno cuando se calienta a 100 ºC en presencia de peróxido de benzoilo. Esta polimerización de crecimiento de cadena es una reacción en cadena radicalaria. Cuando se calienta el peróxido de benzoilo se escinde homolíticamente y se forman dos radicales carboxilos, que descarboxilan rápidamente dando lugar a radicales fenilo. Un radical fenilo se adiciona al estireno y se obtiene un radical bencílico estabilizado por resonancia. Esta reacción inicia el crecimiento de la cadena polimérica. En cada paso de propagación se añade otra

molécula

estireno cadena crecimiento.

a

de la en Esta

adición se produce con la orientación (regioquímica) que da lugar a otro radical bencilo estabilizado por resonancia. La cadena en crecimiento puede continuar con la adición de varios cientos o miles de unidades de estireno. La longitud de una cadena polimérica depende del número de adiciones de monómeros que se produzcan antes de que la etapa determinación pare el proceso. Los polímeros fuertes, con masas moleculares elevadas, se obtienen en condiciones que favorezcan el rápido crecimiento de la cadena y minimicen los pasos de terminación.

El etileno y el propileno también

se

polimerizan mediante polimerización de crecimiento de

cadena

radicalaria. Con el etileno, los intermedios radicalarios son menos estables, por lo que se requieren condiciones de reacción más fuertes.

POLIMERIZACIÓN CATIÓNICA La polimerización catiónica se produce por un mecanismo similar al proceso radicalario, excepto en que implica a carbocationes como intermedios. Catalizadores fuertemente ácidos se utilizan para iniciar la polimerización catiónica. El BF3 es un catalizador particularmente efectivo, que requiere una pequeña cantidad de agua o de metanol como co-catalizador. Incluso cuando se secan cuidadosamente los reactivos. Hay la suficiente cantidad de agua presente para que se produzca el primer paso de iniciación del siguiente mecanismo:

Figura

26.2

La

polimerización catiónica requiere la fonnación

como

intermedio

de

un

carbocatiòn relativamente estable.

Una

diferencia

importante entre la polimerización catiónica y radicalaria es que el proceso catiónico necesita un monómero que forme un

carbocation

relativamente estable cuando

reaccione

con el extremo catiónico de la cadena en crecimiento. Algunos monómeros forman intermedio as estables que otros; por ejemplo, el estireno y el isobutileno experimentan polimerización catiónica fácilmente, mientras que el etileno y el acrilonitrilo no polimerizan bien en esas condiciones. En la figura 26. 2 se coparan los intermedios implicados en estas polimerizaciones catiónicas.

POLIMERIZACIÓN ANIÓNICA La polimerización aniónica tiene lugar a través de carbaniones como intermedios. La polimerización aniónica efectiva requiere un monómero que produzca un carbanion estabilizado como reacciones con el extremo aniónica de la cadena en crecimiento. Un buen monómero para la polimerización aniónica deberá contener al menos un grupo sustractor de electrones fuertes, como el grupo carbonilo, ciano o nitro. En la siguiente reacción se muestra el paso de alargamiento de la cadena en la polimerización del acrilato de metilo. Se puede observar como la etapa de alargamiento de cadena d una polimerización aniónica es una adición conjugada a un aceptor de Michael (sección 22.18).

La

polimerización

aniónica generalmente

se

inicia por la acción de

un

similar carbanion

reactivo a

un fuerte,

como un reactivo organolitico o un reactivo de Grignard. La adición conjugada del iniciador a la molécula de monómero inicia el crecimiento de la cadena. En las condiciones de polimerización, no hay ninguna fuerte de protones disponibles, por lo que hay muchas unidades de monómeros que reaccionan antes de que el carbanion sea protonado. En las reacciones siguientes se representa una polimerización aniónica de acrilonitrilo, iniciada por butillitio, para dar lugar a Orlón.