Polimeros Clase 1 o131r

POLI

ME ROS

Q.F. WALTER TAPIA CHACALTANA

1

2

APLICACIONES DE LOS POLIMEROS

- Lentes intraoculares prótesis dental, óseas - Lentes extraoculares - Cascos - Telas de fibra acrílica - Sustituto de tejido óseo - Cordón de zapatos - Plantilla de zapatos - Suela del zapato, cubierta neumaticos - Guantes

Polimetacrilato de metilo Policarbonatos Kevlar (poliparafenilen tereftalamida ) poliacrilonitrilo Carbonato-fosfato Ca y derivados del acetato de vinilo nylon y espuma de poliuretano caucho SBS Neopreno (policloropreno), polietileno (hospital),PVC 3

Kevlar (Poliparafenilen tereftalamida)

Poliácido acrílico

n

poliacrilonitrilo

4

tiempo

CAUCHO SBS

POLICARBONATO

5

. OLIGOMERO . UN NÚMERO FINITO DE MONOMEROS QUE SE HAN UNIDO ENTRE SÍ PARA FORMAR UNA MOLÉCULA MÁS GRANDE. SE CONSIDERA A MENUDO UN VALOR DE ENTRE 10 Y 100.

6

OLIGOMEROS EN LA TINTURA TEXTIL

7

POLIMERO, DERIVA DE LA PALABRA GRIEGA “POLY” MUCHOS, Y “MEROS” PARTES. ALGUNOS USAN LA PALABRA MACROMOLÉCULA

8

POLIMEROS.BREVE RESEÑA HISTORICA EL CAUCHO LOS AZTECAS USARON GOMA DE LOS ÁRBOLES (CAUCHO NATURAL DE LA HEVEA BRASILIENSIS) PARA IMPERMEABILIZAR SUS UTENSILIOS Y PARA FABRICAR LAS PELOTAS DE JUEGO.

PLANTACION DEL CAUCHO

SANGRADO DEL CAUCHO

9

CAUCHO - GUTAPERCHA

10

OBTENCION DEL CAUCHO

11

POLIMEROS BREVE RESEÑA, HISTORICA CHARLES Y NELSON GOODYEAR TRANSFORMARON EL CAUCHO NATURAL EN UN PEGAMENTO TERMOPLÁSTICO CAUCHO VULCANIZADO

12

VULCANIZACION Proceso mediante el cual se calienta el caucho crudo en presencia de AZUFRE, con el fin de volverlo más duro y resistente al frío. También transforma la superficie pegajosa del material en una superficie suave que no se adhiere al metal o a los sustratos plásticos

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POLIMEROS Breve reseña, HISTORICA

MENARD EN 1846 FABRICO EL COLLODION Sol. ROH-ETER DE NITROCELULOSA Collodion en fotografía

14

COLLODION El colodión es una solución de nitrocelulosa en una mezcla de alcohol etílico y de éter que se seca formando una masa transparente. Para su uso fotográfico se le añade al colodión sales de yodo y de bromo, que luego reaccionan con el nitrato de plata del baño sensibilizador formando yoduro y bromuro de plata.

15

POLIMEROS.BREVE RESEÑA, HISTORICA - BAEKELAND FABRICO LA BAQUELITA Y TAMBIÉN LA NOVOLACA UNA RESINA TERMOPLÓSTICA - CAROTHERS SINTETIZÓ Y CARACTERIZÓ LOS POLIÉSTERES LINEALES ALIFÁTICOS.

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BAKELITA

17

Poli (ácido glicólico) (PGA)

Es el poliéster alifático lineal más simple. Es degradable por hidrólisis. También es empleado como mecanismo de fijación ósea (clavos óseos) que son conocidos con la marca comercial Biofix.

18

I. CONCEPTOS SOBRE POLIMEROS 1.1. CONCEPTOS BASICOS

• NATURAL RUBBER.- ( N.R.) CAUCHO NATURAL •.CROSS –LINK.- ENLACES COVALENTES ENTRE DOS O MÁS CADENAS POLIMÉRICAS LINEALES. • VULCANIZACIÓN.- EL PROCESO EN EL CUAL EL N.R. ES CROSS LINK POR CALENTAMIENTO CON AZUFRE.

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I. ALGUNOS CONCEPTOS BASICOS Ebonita : caucho duro, NR altamente cruzado. Rayón : celulosa regenerada en forma de filamento Curtido : enlaces cruzados de las proteínas con agentes reticulantes como el ácido tánico. DSC : Calorimetría de barrido diferencial, método analítico instrumental que mide la diferencia entre el Q absorbido por una MP del polímero y un patrón mediante la electricidad consumida a medida que aumenta la temperatura. Ej. Identificación de polímeros, estudios cinéticos, determinaciones de , etc. DTA

: Análisis térmico diferencial, método analítico instrumental térmico en que se compara La velocidad de absorción de Q de un polímero con la de un vidrio o Al, como patrón.

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I. CONCEPTOS SOBRE POLIMEROS 1.1. CONCEPTOS BASICOS TACTICIDAD.- distribución de los radicales en el espacio. Ejemplo : polimeros sindiotácticos. THIOKOL .- nombre comercial de un elastómero de polisulfuro. CELCON .- nombre comercial de un copolímero de HCHO y dioxolano. EP .- Copolimero de etileno y propileno

POM.- Polioximetileno

21

Fibras.- Son resistentes a la rotura por tensión y a la abrasión. Se observa la presencia de grupos rígidos en su columna vertebral y de las fuerzas intermoleculares La de H2 y la ausencia de ramificaciones o de grupos colgantes irregularmente espaciados. Ejemplo : Poliésteres, Nylon

Poliéster por fuera y algodón por dentro

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Plásticos: materiales capaces de cambiar su forma por aplicación de una fuerza. Cuando la misma cesa, no vuelven a su forma original Termoplásticos: por la aplicación del calor se ablandan y pueden fundirse. Pueden entonces ser moldeados y al enfriarse mantienen esta forma. Este proceso puede repetirse varias veces. Ej. PP, PVC, PMMA etc. Termoestables: no se ablandan o funden. Con temperaturas muy altas se descomponen irreversiblemente.

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1.2. ABREVIATURAS USADAS EN PLASTICOS Y CAUCHOS ABS

Acrilonitrilo-butadienoestireno

AMMA

Acrilotrilo-metracrilato de metilo DAIP

Ftalato de iso-dialilo

ASA

Acrilonitrilo-estireno éster acrilico EC

Etil celulosa

CA

Acetato de celulosa

EEA

Etileno/acrilato de etilo

CAB

Acetato-Butirato de celulosa

E/P

Etileno/propileno

CAP

Acetato-propionato de celulosa

EP

Epoxi

CF

Cresol-formaldehido

EPE

Ester epoxídico

CMC

Carboxi-metil-celulosa

EPS

Poliestireno expandido

CN

Nitrocelulosa

EVA

Etileno-acetato de vinilo



Propionato de celulosa

EVAL

Etileno-alcohol vinílico

CS

Caseína

ETFE

Etileno-tetraflúor-etileno

CTA

Triacetato de celulosa

FEP

Tetraflúoretileno/hexafluorpropileno

DAP

Ftalato de dialilo (dialilftalato)

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1.2. ABREVIATURAS USADAS EN PLASTICOS Y CAUCHOS DPE

Polietileno de alta densidad

LDPE

Polietileno de baja densidad PA 610

LLDP E

Polietileno lineal de baja densidad Polietileno de media densidad Metacrilato de metilo butadieno estireno

MDPE

MBS

PA 66

Polímero de hexametilendiamina y del ácido sebácico PA Copolímero de hexametilendiamina 66/610 con ácido adípico y ácido sebácico PA 6/12 Copolímero de PA 6 y PA 12

Polímero de hexametilendiamina y del ácido dodecanónico PA6-3- Polímero de trimetil-hexametilendiamina T y ácido tereftálico PAN Poliacrilonitrilo PA 612

MC

Metilcelulosa

MF

Melamina/formaldehído Melamina/fenol PB formaldehído Poliamida PBTP Polímero de 6-caprolactama PC Polímero del ácido aminoPCTFE 11-undecanoico Polímero de PDAP dodecalonactama 1,12

MPF PA PA 6 PA 11

PA 12

PolímePolimero de hexametilendiamina y y del ácido adípico

Polibuteno-1 Poli-buetilen-teraftalato Policarbonato Policlorotrifluoretileno Poli (ftalato de dialilo) 25

1.2. ABREVIATURAS USADAS EN PLASTICOS Y CAUCHOS

POM

Polioximetileno poliformaldehído (poliacetal)

Polietileno clorado

PP

Polipropileno

PEOX

Poli (óxido de etileno)

PPC

Polipropileno clorado

PEP

Polímero de etileno propileno

PPO

Poli-óxido de fenileno

PETP

Poli (teraftalato de etilenglicol)

PPOX

Poli (óxido de polipropileno)

PF

Fenol-formaldehído

PPS

Polisulfuro de fenileno

PI

Poliimida

PPSU

Poli (fenilén-sulfona)

PIB

Poli-isobutileno

PS

Poliestireno

PIR

Poli-isocianurato

PSGP

Poliestireno cristal

PIMI

Polimetracrilamida

PSHI

Poliestireno antichoque

PMMA

Poli (metracrilato de metilo)

PSU

polisulfona

PMP

Poli (metil-4 penteno-1)

PTFE

Politetrafluoretileno

PE

Polietileno

PEC

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1.2. ABREVIATURAS USADAS EN PLASTICOS Y CAUCHOS PUR Poliuretano PVAC Poli (acetato de vinilo) PVAL Poli (alcohol vinílico) PVB Poli (butirato de vinilo) PVC Poli (cloruro de vinilo) PVCC Poli (cloruro de vinilo) clorado PVDC Poli (cloruro de vinilideno) PVDF Poli (fluoruro de vinilideno) PVF

Fluoruro de vinilideno

PVF M

Poli (vinil-formaldehído)

PVK Polivinilcarbazol vinílico PVP Polivinil pirrolidona RF

Resorcina-formaldehído

SAN Estireno acrilonitrilo SB

Estireno butadieno

SI SMS SP UF UHMW PE UP VCE

Siliconas

Estireno-metilestireno Poliéster saturado urea-formaldehído Polietileno de alto peso molecular Poliéster insaturado Cloruro de vinilo/etileno Cloruro de vinilo/etileno VCEMA /acrilato de metilo Cloruro de vinilo/etileno VCEVA /acetato de vinilo Cloruro de vinilo/acrilato VCMA de metilo Cloruro de vinilo/metacrilato de metilo Cloruro de vinilo/acrilato VCOA de octilo Cloruro de vinilo/acetato VCVAC de vinilo Cloruro de vinilo/cloruro VCVDC de vinilideno VPE Polietileno reticulado VCMMA

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1.2. ABREVIATURAS DE PLASTICOS REFORZADOS ARP

Plástico reforzado con fibra de vidrio

BRP

Plástico reforzado con fibra de amianto

CFRP

Plástico reforzado con fibra de boro

GRP

Plástico reforzado con fibra de carbono

MFRP

Plástico reforzado con fibra metálica

MWRP

Plástico reforzado con fibra whiskers

SFRP

Plástico reforzado con fibra sintética

Los termoplásticos reforzados acompañarán a sus abreviaturadas de fv, fa, fb, fs, y fw, según los casos. Ej.:PP-fv (Polipropileno con fibra de vidrio.

28

II. CLASIFICACION POLIMEROS 2.1 POR SU ORIGEN 2.2. POR EL MECANISMO DE

POLIMERIZACION

2.3. POR SU COMPORTAMIENTO AL ELEVAR LA TEMPERATURA

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2.1.

POLIMEROS SEGUN SU ORIGEN

2.1.1 POLIMEROS NATURALES * POLISACARIDOS * PROTEINAS 2.1.2. POLIMEROS SEMISINTETICOS * NITROCELULOSA * CAUCHO VULCANIZADO 2.1.3. POLIMEROS SINTETICOS * PET * NYLON etc.

30

2.2.

POR EL MECANISMO DE POLIMERIZACION 2.1.1.POR CONDENSACION Implica a cada paso, la formación de pequeñas moléculas. Por ejemplo : nylon, poliesteres. 2.2.2. POR ADICION No implica la liberación de pequeñas moléculas Se genera cuando el “catalizador” inicia la reacción. Por ejemplo : polietilenos, polivinilacetato (goma de mascar).

31

2.3. POR ELEVACION DE LA TEMPERATURA

2.3.1.TERMOPLASTICOS.Que fluyen (pasan al estado líquido) al calentarlos y se vuelven a endurecer (vuelven al estado solido ) al enfriarlos. Tenemos : PVC, PP. 2.3.2. TERMOESTABLES.Que no fluyen al calentarse, más bien se descomponen debido al entrecruzamiento. Resinas fenólicas, Resinas de melamina, resinas ureícas etc.

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2.3.3. ELASTOMEROS Tienen propiedades elásticas, una vez que cesa la fuerza deformante retoman su forma inicial. Ejemplo : el polisopreno, el "neopreno" (polimerización del cloropreno), el "perbunan N" a partir del butadieno y el cianuro de vinilo, el "buna S" (butadieno) y otros de composición más o menos conocidas como :"ameripol", "koroseal", "thincol", "chemigum" etc. Usualmente hay ausencia de grupos rígidos en la columna vertebral del polímero, presencia de grupos de mayor masa y ausencia de fuertes fuerzas intermoleculares.

33

CLASIFICACION SEGÚN LA TEMPERATURA

PVC

Neopreno

Res- Fen.

34

III. POLIMEROS INORGANICOS

3.1. ALUMINA .- SILICATO COMPLEJO DE Al. 3.2. ASBESTO.GRUPO DE SÍLICA CONTENIENDO Al y Mg QUE LE DA BLANDURA.

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III: POLIMEROS INORGANICOS 3.3.PIROFILITA.Al2Si4O10(OH)2

CONTIENE ALGO DE AGUA, SE USA EN LOS CEMENTOS DENTALES, INDUSTRIA DE VIDRIO, CERÁMICAS. 3.4. FELDESPATO.DERIVADO DE SÍLICA DONDE LA MITAD A 25% DE LOS ATOMOS DE Si SON REEMPLAZADOS POR ÁTOMOS DE Al.

- Ortoclasa (KAlSi3O8 ) - Albita (NaAlSi3O8) 36

3.5. DIAMANTE Es el alótropo del carbono cuyos átomos están dispuestos en una variante de la estructura cristalina cubica centrada en la cara denominada red de diamante.

37

IV. FUERZAS INTERMOLECULARES EN LOS POLIMEROS Son fuerzas de atracción más débiles, llamadas fuerzas intermoleculares o atracciones intermoleculares, atraen una molécula a otra. Por ejemplo, se requieren 1652 kJ para romper 4 moles de enlaces covalentes CH4, separar el átomo de C y los cuatro átomos de H de todas las moléculas de 1 mol de metano:

38

IV. FUERZAS MOLECULARES EN LOS POLIMEROS pero sólo se requieren 8.9 kJ para separar unas de otras moléculas de metano que están muy juntas en el metano líquido, a fin de evaporar el líquido y convertirlo en gaseoso. Las atracciones moleculares son más débiles que los enlaces covalentes porque no son el resultado de compartir pares de electrones entre átomos; es decir, son interacciones no covalentes: fuerzas de atracción que no son enlaces iónicos y que son diferentes de los enlaces covalentes. Las interacciones no covalentes entre moléculas (fuerzas intermoleculares) explican el punto de fusión, el punto de ebullición y otras propiedades de las sustancias que no son iónicas.

39

IV. FUERZAS DE ENLACE SECUNDARIO o INTERMOLECULARES

La experiencia demuestra que, incluso después de ser saturadas las valencias primarias con moléculas covalentes, quedan aún fuerzas que actúan entre las moléculas y que son conocidas generalmente como fuerzas de valencia secundaria o intermoleculares. Las fuerzas secundarias son típicamente menos de 10 kcal/mol en las interacciones.

40

IV. FUERZAS DE ENLACE SECUNDARIO 4.1.

FUERZAS DE DIPOLO

4.2.

FUERZAS DE INDUCCION

4.3.

FUERZAS DE DISPERSION

4.4.

ENLACES DE HIDROGENO

41

4.1. FUERZAS

DE DIPOLO

Cuando diferentes átomos de una molécula presentan cargas eléctricas iguales y opuestas, se dice que la molécula ES POLAR o que tienen un MOMENTO DIPOLAR. A distancias grandes dicha molécula actúa como un sistema eléctricamente neutro, pero a distancias moleculares la separación de carga se hace significativa y posee una fuerza neta de atracción intermolecular

42

4.2. FUERZAS

DE INDUCCION

La fuerza intermolecular entre los dipolos permanentes y los inducidos se llama fuerza de inducción. La facilidad con que se realizan los desplazamientos electrónicos y nucleares se llama POLARIZABILIDAD de la molécula.

43

4.3. FUERZAS

DE DISPERSION

A las perturbaciones de las nubes electrónicas de los átomos vecinos y dan lugar a fuerzas atractivas a menos que se hallen presentes dipolos muy fuertes. En los materiales NO POLARES existen únicamente las fuerzas de dispersión. Son independientes de la temperatura.

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4.4.

ENLACES DE HIDROGENO

El enlace en el que un átomo de hidrógeno está asociado a otros 2 átomos es importante en muchos polímeros, incluidas las proteínas. Los enlaces de hidrógeno típicamente van de 2,4 a 3,4 Å de longitud, y de 3 a 7 Kcal/mol de energía de disociación a excepción del F, O, N. Ocasionalmente el Cloro es bastante electronegativo para formar enlaces de Hidrógeno..

45

V. ENLACES PRIMARIOS.5.1.

ENLACE IONICO

5.2. ENLACE COVALENTE

5.3.

ENLACE COORDINADO

5.4. ENLACE METALICO

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5.1. ENLACE IONICO

Se refiere a la donación de un electrón de un átomo a otro. Esto da como resultado cargas electrostáticas en los átomos que crean las fuerzas atractivas de estos enlaces iónicos. Los enlaces iónicos dan lugar a la formación de grandes cristales en las sales.

47

48

5.2.

ENLACE COVALENTE

Se forman cuando uno o más pares de electrones de valencia son compartidos entre dos átomos, resultando una vez más, capas electrónicas estables. Este enlace es predominante en los polímeros

49

5.3.

ENLACE COORDINADO

Es similar al covalente en que se comparten electrones para producir octetos estables; pero en el enlace coordinado los electrones compartidos proceden ambos de un mismo átomo “donante”.

50

5.4. ENLACE METALICO En química, y en particular en química organo-metálica, un metaloceno es un compuesto de fórmula general (C5R5)2M que consiste en dos aniones Ciclopentadienilo () unidos a un átomo metálico central con estado de oxidación II.

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VI. MORFOLOGIA Y ORDEN EN LOS POLIMEROS CRISTALINOS

6.1. CONFIGURACION DE LAS CADENAS DE LOS POLIMEROS Se refiere a las ordenaciones de los átomos en una molécula. Tenemos por ejemplo, las ordenaciones siguientes : 6.1.1. cabeza a cabeza, cabeza a cola, cola a cola del polímeros del vinilo. 6.1.2. Cis y trans. 6.1.3. Adición 1,2 y Adición 1,4.

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CONFIGURACION DE LAS CADENAS DE LOS POLIMEROS

6.1.1. ORDENACIONES DE LOS POLIMEROS : * CABEZA A COLA : —CH2—CHX—CH2—CHX—CH2—CHX—CH2—CHX—

* CABEZA A CABEZA y COLA A COLA : — CH2—CH2—CHX—CHX—CH2—CH2—CHX—CHX—CH2—

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6.1.2. CONFIGURACION DE LOS POLIMEROS

(caucho)

(gutapercha)

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6.1.3. CONFIGURACION DE UN DOBLE ENLACE CARBONO - CARBONO Tenemos diversas configuraciones, tales como en el polibutadieno que se indica a continuación :

6.1.3.1) Cis-1,4

6.1.3.2) Trans – 1,4

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CONFIGURACION DE UN DOBLE ENLACE CARBONO - CARBONO

6.1.3.3. Polibutadieno vinilo 1,2 Esta configuración genera que Las ordenaciones sean isotácticos, Sindiotácticos o atácticos.

USOS : se utilizan en la fabricación de neumáticos mediante un catalizador como Nd, o de otros como el Co, Ni, Ti etc.

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6.1.3.3. ORDENACIONES DEL POLIBUTADIENO 1,2

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ORDEN EN LOS POLIMEROS CRISTALINOS

TACTICIDAD DE LOS POLIMEROS.Al arreglo estereoquímico en los centros quirales de la cadena principal de un polímero. Tenemos : 1. ISOTACTICO 2. SINDIOTACTICO 3. ATACTICO

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1. POLIMEROS ISOTACTICOS Los sustituyentes de la cadena principal están enlazados a un carbono quiral en la misma posición. Ejemplos : Poliestireno isotáctico, Polipropileno.

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2. POLIMEROS SINDIOTACTICOS

Los sustituyentes de la cadena principal se distribuyen alternativamente a cada lado de la cadena principal. Ejemplo : polipropileno (PP).

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3. POLIMEROS ATACTICOS Los sustituyentes de la cadena principal se distribuyen en forma aleatoria a cada lado de la cadena principal. Ejemplo : PP. atáctico.

61

VII. ESTRUCTURA SUPRAMOLECULAR DE LOS POLIMEROS

7.1. ESTADO AMORFO 7.2. ESTADO CRISTALINO

7.3. MORFOLOGIA CRISTALINA

62

ESTRUCTURA SUPRAMOLECULAR DE LOS POLIMEROS

7.1. ESTADO AMORFO

63

ESTRUCTURA SUPRAMOLECULAR DE LOS POLIMEROS

7. 2. ESTADO CRISTALINO El estado cristalino es en realidad, bifásico, coexistiendo la fase cristalina junto con la amorfa, por lo que estos materiales deberían ser denominados como semicristalinos.

64

ESTRUCTURA SUPRAMOLECULAR DE LOS POLIMEROS 7.2. ESTADO CRISTALINO La cristalinidad se define como la fracción en peso de fase cristalina presente en la masa polimérica.

Wc es el peso de la fase cristalina, W el peso total de la muestra y

ωc

índice de cristalinidad

cuyo valor oscila entre 0,4 para polímeros poco cristalinos y 0,95 para muestras muy bien cristalizadas de polímeros de constitución muy regular.

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ESTRUCTURA SUPRAMOLECULAR DE LOS POLIMEROS 7.3. MORFOLOGIA CRISTALINA

7.3.1. ESTRUCTURA LAMELAR 7.3.2. ESTRUCTURA LAMELITICA

66

MORFOLOGIA CRISTALINA 7.3.1. ESTRUCTURA LAMELAR

Las lamelas son microcristales de grosor muy pequeño (l = 25nm) y de dimensiones basales que pueden llegar a ser de decenas de micrómetros. En estos cristales, la cadena molecular se dispone perpendicularmente a las bases y se pliega sobre sí misma con una cierta periodicidad que determina el grosor de los mismos.

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MORFOLOGIA CRISTALINA 7.3.1. ESTRUCTURA LAMELAR MODELOS DE LAMELAS

a : Plegamiento al azar b: Plegamiento regular c: Plegamiento mixto

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MORFOLOGIA CRISTALINA 7.3.2. ESTRUCTURA ESFERULITICA

Consiste en un agregado esférico con un tamaño que puede oscilar entre décimas de micrómetro y varios milímetros. Destacan por ser fácilmente reconocibles en el microscopio óptico como círculos fuertemente birrefringentes que exhiben una cruz de malta característica. Las esferulitas se generan por cristalización a partir de un núcleo que se sitúa en el centro de las mismas, estando así constituidas internamente por lamelas que irradian desde el centro. En muchos casos, la lamela se retuerce sobre sí misma,

69

MORFOLOGIA CRISTALINA ESTRUCTURA ESFERULITICA

ESTRUCTURA INTERNA DE LA ESFERULITA

70

ESTRUCTURA CRISTALINA DE LOS POLIMEROS

1) Ordenada, apilada

71

VII. ESTRUCTURA CRISTALINA DE LOS POLIMEROS

2) Enredada, desordenada 72

VII. ESTRUCTURA CRISTALINA DE LOS POLIMEROS Para entender este aspecto observemos las siguientes figuras :

1) Ordenada, apilada

2) Enredada, desordenada

Los polimeros se presentan a veces como el caso “1” y a ello se le denomina : …………………………………….. Si fuera como el caso “2” se le denomina ………………

73

ESTRUCTURA CRISTALINA DE LOS POLIMEROS

74

ESTRUCTURA CRISTALINA DE LOS POLIMEROS

ESFERULITA ANILLADA DE POLI(GLUTARATO DE TRIMETILENO)

75

APLICACIONES DE LA ESTRUCTURA CRISTALINA DE LOS POLIMEROS

ALGUNOS POLIMEROS ALTAMENTE CRISTALINOS • • • •

PP. PP. SINDIOTACTICO NYLON POLICETONAS

ALGUNOS POLIMEROS ALTAMENTE AMORFOS • • • •

POLIESTIRENO ATACTICO POLICARBONATO POLISOPRENO POLIBUTADIENO

Casco de kevlar 76

VIII. REOLOGIA Y PROPIEDADES MECANICAS DE LOS POLIMEROS REOLOGIA, Ciencia de la deformación y el flujo de la materia. Diversos materiales o sintéticos presentan comportamientos de flujos inusuales o no newtonianos. De otra parte el comportamiento reológico de los polímeros involucra una relación con los siguientes mecanismos moleculares siguientes : • FLUJO VISCOSO • ELASTICIDAD DE LOS CAUCHOS Y AFINES • VISCOELASTICIDAD • ELASTICIDAD DE HOOKE

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REOLOGIA Y PROPIEDADES MECANICAS DE LOS POLIMEROS 8.1. FLUJO VISCOSO.Deformación en masa irreversible del material polimérico asociada al deslizamiento irreversible una sobre otra en las cadenas moleculares

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REOLOGIA Y PROPIEDADES MECANICAS DE LOS POLIMEROS 8.2. TEORIA CINETICA DE LA ELASTICIDAD DEL CAUCHO Es prácticamente un fenómeno único, puesto que es diferente a la del estado sólido, líquido o gas por la que se debe considerar los aspectos : * Estirarse rápidamente bajo tensión alcanzando un estiramiento de 500 -1000%, con pequeña pérdida de energía como calor. * Exhibir elevada resistencia tensil y rigidez cuando está completamente estirado . * Contraerse rápidamente mostrando el fenómeno de

recuperación.

* Recobrar sus dimensiones

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REOLOGIA Y PROPIEDADES MECANICAS DE LOS POLIMEROS

8.3. VISCOELASTICIDAD También conocida como anelasticidad, es el tipo de comportamiento que presentan ciertos materiales que exhiben tanto propiedades viscosas como propiedades elásticas cuando se deforman. EN UN SÓLIDO VISCOELASTICO : • La deformación generalmente depende del tiempo; aún en ausencia de fuerzas, la VELOCIDAD DE DEFORMACION puede ser diferente de cero. ..//

80

VISCOELASTICIDAD • Las tensiones y esfuerzos resistidos dependen tanto de la deformación como de la velocidad de deformación, por tanto la ECUACION CONSTITUTIVA que relaciona tensiones y deformaciones debe tener la forma :

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LEY DE HOOKE GENERALIDADES Elasticidad: propiedad de cambiar de forma cuando actúa una fuerza de deformación sobre un objeto, y el objeto regresa a su forma original cuando cesa la deformación. Los materiales no deformables se les llama inelásticos (arcilla,plastilina y masa de repostería). El plomo también es inelástico, porque se deforma con facilidad de manera permanente. Cuando un objeto de somete a fuerzas externas, sufre cambios de tamaño o de forma, o de ambos. Esos cambios dependen del arreglo de los átomos y su enlace en el material.

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REOLOGIA Y PROPIEDADES MECANICAS DE LOS POLIMEROS La ley de elasticidad de Hooke o ley de Hooke, originalmente formulada para casos de estiramiento longitudinal, establece que el alargamiento unitario ε de un material elástico es directamente proporcional a la fuerza aplicada F :

δ: alargamiento longitudinal, L: Longitud original, :E módulo de Young o módulo de elasticidad A : sección transversal de la pieza estirada. La ley se aplica a materiales elásticos hasta un límite denominado límite de elasticidad

83

LA LEY DE ELASTICIDAD DE HOOKE ó LEY DE HOOKE

84

REOLOGIA Y PROPIEDADES MECANICAS DE LOS POLIMEROS 8.4. TEMPERATURA DE TRANSICION VITREA (Tg) Es la temperatura en el polímero deja de ser rígido y comienza a ser ahulado o blando. Por encima de la Tg los enlaces secundarios de las moléculas son mucho más débiles que el movimiento térmico de las mismas, por ello el polímero se torna gomoso y adquiere cierta elasticidad y capacidad de deformación plástica sin fractura. Este comportamiento es específico de polímeros termoplásticos y no ocurre en polímeros termoestables

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ANALISIS DE LA Tg La Tg. no es una temperatura a la cual específicamente ocurre el cambio de estado, existen diferentes métodos experimentales para determinarla, pero debido al carácter termodinámico de esta pseudotransición, cada método provee de un valor de Tg diferente, es por ello que en los artículos científicos se provee siempre del método por el cual se determinó su valor.

86

ANALISIS DE LA TEMPERATURA DE TRANSICION VITREA (Tg)

TEMPERATURA DE TRANSICION VITREA POR DILATOMETRIA

87

8.5. TRANSICION CRISTALINA (Tm) El polímero fundido pasa de un estado líquido viscoso a sólido microcristalino. Si el polímero sólido es ligeramente cristalino, se presentan cambios repentinos como : - Densidad - Índice de refracción - Capacidad calorífica - Transparencia

88

Tg Y Tm CARACTERÍSTICAS DE ALGUNOS POLÍMEROS

POLIMERO

Tg (°C)

Tm (°C)

Polietileno lineal

- 70 a - 20

132

Polipropileno

- 16

170

Nylon 6,

47

235

PVC

70

140

Poliestireno

94

227

Policarbonato

152

267

Tg y Tm aumentan con el aumento del peso molecular y se nivelan al alcanzar los pesos moleculares de los polímeros

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IX. ANALISIS FISICO QUIMICO DE LOS POLIMEROS

LOS ANALISIS QUIMICOS DE LOS POLIMEROS, BASICAMENTE NO ES DIFERENTE DE LOS COMPUESTOS ORGANICOS DE BAJO PESO MOLECULAR, SI SE LLEVA A CABO UN BUEN TRATAMIENTO DE MUESTRA.

90

ANALISIS DE LOS POLIMEROS 9.1. 9.2. 9.3. 9.4. 9.5. 9.6.

ESPECTROMETRIA DE MASA CROMATOGRAFIA DE GASES CROMATOGRAFIA DE COLUMNA DE ALTO RENDIMIENTO (HPLC) ESPECTROFOTOMETRIA INFRAROJA RESONANCIA MAGNETICA NUCLEAR ENSAYOS FISICOS

91

9.1. ESPECTROMETRIA DE MASAS TECNICA ANALITICA QUE TIENE COMO FUNCIONES: 1) 2) 3)

MS - FT

PRODUCIR IONES SEPARAR ESOS IONES EN FUNCION : m/z MEDIR LA ABSORBANCIA RELATIVA DE CADA ION.

92

ESPECTROMETRIA DE MASAS ESQUEMA BASICO

93

ESPECTROMETRIA DE MASAS - MALDI TOF Es una técnica de ionización suave. Se denomina MALDI : Matrix - Assisted Laser Desorption / Ionization (desorción /ionización láser asistida por matriz) y TOF por el detector de iones que se acopla al MALDI y cuyo nombre procede también de sus siglas en inglés Time-Of-Flight. MALDI-TOF permite el análisis de biomoleculas (biopolimeros como las proteínas,péptidos, azucares) y moléculas orgánicas grandes como los polímeros que tienden a hacerse frágiles y fragmentarse cuando son ionizadas por métodos más convencionales.

94

ESPECTROMETRIA DE MASAS - MALDI TOF Funcionamiento La macromolécula es primero implantada en una matriz sólida a menudo, material orgánico como ácido trans-3-indolacrílico y sales inorgánicas como NaCl, trifluoracetato de plata. Se utiliza una matriz para proteger a la biomolécula de ser destruida y para facilitar la vaporización y la ionización. La muestra es entonces irradiada con un laser pulsado, como un láser de nitrógeno. La energía del láser expulsa iones de la matriz electrónicamente excitados, cationes y macromoléculas neutrales, que crean una densa nube de gas por encima de la superficie de la muestra. La macromolécula es ionizada por las colisiones y complexación con pequeños cationes.

95

MATRIZ SOLIDA EN MS – TOF

Ac. Nicotinico

Ac. Sinapínico

Ac. 2,5-dihidroxibenzoico

Ac. -ciano-4hidroxicinámico

96

ESPECTROMETROMETRO DE MASAS MALDI - TOF

97

9. 2. CROMATOGRAFIA DE GASES

98

CROMATOGRAFIA DE GASES

99

9.3. CROMATOGRAFIA LIQUIDA DE ALTO RENDIMIENTO (HPLC)

Resoles

100

CROMATOGRAFIA LIQUIDA DE ALTO RENDIMIENTO (Lisozima, ovoalbumina)

PROTEINAS EN HUEVO 2

Columna : 100 mm x 4 mm Fase móvil : Ac. Trifluoracético :0.1% Agua : 4.9%, Acetonitrilo : 95% 1

Flujo : 1 ml/min Detector : UV. A 220 nm 1 : Lisozima 2 : Ovoalbumina

101

9.4. ESPECTROFOTOMETRIA INFRARROJO Las frecuencias de una molécula en el rango infrarrojo del espectro electromagnético ( 1 -50 μm ) están asociadas a la vibración molecular y a la vibración rotación. En el caso de los polímeros, muchas de las vibraciones, en su mayoría suceden prácticamente a la misma frecuencia y como consecuencia ello, aparecen en el espectro como una única banda de absorción. Adicionalmente hay que considerar las reglas de absorción de cada átomo o grupo de una molécula.

102

9.4.1. ESPECTROFOTOMETRIA I.R.DE TRANSMISION La luz pasa a través de la muestra, y se compara la diferencia entre la intensidad incidente y la transmitida. Sin embargo no toda la energía de la radiación incidente llega a la muestra por que hay una componente R que se refleja y otra componente que se dispersa que es S.

103

104

ESQUEMA BASICO DE UN ESPECTROFOTOMETRO

LATERAL IZQ.

: IR. DE TRANSMISION

LATERAL DER. : IR. - ATR

105

ESPECTROFOTOMETRO INFRAROJO CON TRASFORMADA DE FOURIER

ESPECTROFOTOMETRO PRESTIGE 21

106

BANDAS DE ABSORCION IR. DE INTERES EN LOS POLIMEROS

107

ESPECTRO - I.R. - DEL PVC

ESP. SUPERIOR : IR. DE TRANSMISION ESP. INFERIOR : IR. POR ATR

108

9.5. ANALISIS POR RESONANCIA MAGNETICA NUCLEAR (RMN) La aplicación más importante a los polímeros es en el estudio de las configuraciones de la cadena y su microestructura.

.-

ESPECTRO DE RMN-1H ACETATO DE ETILO 109

ANALISIS DE LOS POLIMEROS

9.6. ENSAYOS FISICOS 9.6.1. PROPIEDADES MECANICAS 9.6.2. PROPIEDADES TERMICAS 9.6.3. OTRAS PROPIEDADES CALORIMETRO DIFERENCIAL DE BARRIDO (DSC)

110

9.6.1. PROPIEDADES MECANICAS 9.6.1.1. RESISTENCIA TENSIL DE UN POLIMERO._ Aquella tensión necesaria hasta romper una muestra (estiramiento). La resistencia tensil es la fuerza aplicada en la muestra por unidad de área. La tensión como la resistencia tensil se miden en unidades de fuerza por unidad de área, generalmente N/cm2 1 N/cm2= 1.45 psi.

111

9.6.1. PROPIEDADES MECANICAS 9.6.1.2. ELONGACION Es un tipo de deformación. Cuando la muestra (polímero) se deforma por estiramiento, se vuelve más larga, por lo que el largo de la muestra después del estiramiento (L), dividido por el largo original (L0), y multiplicado por 100.

112

9.6.1. PROPIEDADES MECANICAS 9.6.1.2. ELONGACION ELASTICA El porcentaje de elongación al que se puede llegar, sin una deformación permanente de la muestra. Los elastómeros tienen que ser capaces de estirarse bastante y luego recuperar su longitud original. La mayoría de ellos pueden estirarse entre el 500% y el 1000% y volver a su longitud original.

113

9. 6.1. PROPIEDADES MECANICAS 9.6.1.3. ELONGACION FINAL La elongación final representa cuánto puede ser estirada una muestra antes de que se rompa. La elongación elástica es es el porcentaje elongación al La elongación final crucial parade todo tipo quedese material, puede llegar, sin una cuánto deformación representa puedepermanente ser de alargada la muestra. Es decir, cuánto puede estirársela, una muestra antes de que se logrando rompa.que ésta vuelva a su longitud original luego de suspender la tensión. Esto es importante si el material es un elastómero. Los elastómeros tienen que ser capaces de estirarse bastante y luego recuperar su longitud original.

114

6.1. PROPIEDADES MECANICAS 9.6.1.4. MODULO Si queremos conocer cuánto un material resiste la deformación, medimos algo llamado módulo. Para medir el módulo tensil, hacemos lo mismo que para medir la resistencia y la elongación final. Esta vez medimos la resistencia que estamos ejerciendo sobre el material, tal como procedimos con la resistencia tensil. Incrementamos lentamente la tensión y medimos la elongación que experimenta la muestra en cada nivel de tensión, hasta que finalmente se rompe. Luego graficamos la tensión versus elongación, de este modo:

115

9.6.1. PROPIEDADES MECANICAS 9.6.1.4. MODULO Graficando la tensión versus elongación, se observa :

CURVA DE TENSIÓN-ESTIRAMIENTO (Estiramiento es todo tipo de deformación, incluyendo la elongación)

116

9.6.1. PROPIEDADES MECANICAS 9.6.1.4. MODULO Graficando la tensión versus elongación, se observa :

CURVA DE TENSIÓN-ESTIRAM. (PLASTICOS FLEXIBLES)

117

9.6.1. PROPIEDADES MECANICAS 9.6.1.4 MODULO El módulo se mide calculando la tensión y dividiéndola por la elongación. Pero dado que la elongación es adimensional, no tiene unidades, por lo tanto el módulo es expresado en las mismas unidades que la resistencia, es decir, en N/cm2.

118

9.6.1. PROPIEDADES MECANICAS 9.6.1.5. DUREZA Si se mide el área bajo la curva tensiónestiramiento, (ver figura), el valor obtenido es la dureza. La dureza es una medida de la energía que una muestra puede absorber antes de que se rompa.

119

9.6.1. PROPIEDADES MECANICAS CURVAS TENSION – ESTIRAMIENTO

- CURVA AZUL Resistente pero no dura (área bajo la curva, es pequeña) - La curva azul tiene mucho mayor módulo que la muestra roja.

(res, no tenaz)

(deform)

120

9.6.1. PROPIEDADES MECANICAS CURVAS TENSION – ESTIRAMIENTO

curva verde : plásticos rígidos como el poliestireno, poli(metilmetacrilato o los policarbonatos pueden soportar una gran tensión, pero no demasiada elongación antes de su ruptura Los plásticos flexibles como el polietileno y el polipropileno, presentan poca deformación, pero menos ruptura

121

9.6.1. PROPIEDADES MECANICAS CURVAS TENSION – ESTIRAMIENTO

Las fibras como kevlar, nylon tienden a exhibir curvas tensión estiramiento como la de color celeste Los elastómeros como el polisopreno, el polibutadieno y el polisobutileno tienen módulos muy bajos.

122

9.6.1. PROPIEDADES MECANICAS CURVAS TENSION – ESTIRAMIENTO

123

9.6.2.

124

9.6.2. PROPIEDADES TERMICAS

Enfriamiento lento, se produce los cristales. Enfriamiento rápido, son amorfos.

125

9.6.2.

126

9. 6.2

127

128

9.6.3..

129

X. MECANISMO DE POLIMERIZACION 10.1.

POR CONDENSACION

Implica a cada paso, la formación de pequeñas moléculas. Por ejemplo : nylon, poliesteres. 10.2

POR ADICION

No implica la liberación de pequeñas moléculas Se genera cuando el “catalizador” inicia la reacción. Por ejemplo : polietilenos, polivinilacetato (goma de mascar).

130

10.1. POLIMEROS POR CONDENSACION 10.1.1. POLIAMIDA NYLON 6,6

131

10.1. POLIMEROS POR CONDENSACION 10.1.1. POLIAMIDAS, NYLON 6,6

132

10.1. POLIMEROS DE CONDENSACION POLIESTERES 10.1.2. PTEREFTALATO DE ETILENGLICOL DACRON, MYLAR

133

POLIMEROS DE CONDENSACION 10.1.3. POLIURETANOS

134

10.1. POLIMEROS DE CONDENSACION 10.1.4. POLICARBONATOS

SINTESIS CLASICA O CH3

O OH

HO CH3

BISFENOL A

CH3

+ Cl

O Cl

FOSGENO

O CH3

n

POLICARBONATO

135

10.1. POLIMEROS DE CONDENSACION 10.1.5. SILICONAS OBTENCION DE UNA SILICONA R

R Cl

Si

Cl

R

+H2O - HCl

HO

Si

OH

R

- n H2O

136

10.1. POLIMEROS DE CONDENSACION SILICONAS 10.1.5. PROPIEDADES Y APLICACIONES

Es inerte y estable a altas temperaturas, lo que le permite diversas aplicaciones industriales, como lubricantes, adhesivos, impermeabilizantes, en aplicaciones médicas, como prótesis valvulares cardíacas e implantes de mamas.

137

POLIMEROS DE CONDENSACION 10.1.6. RESINAS FENOL – FORMALDEHIDO La resina fenol-formaldehído es una resina sintética termoestable, obtenida como producto de la reacción de los fenoles con el HCHO. NOVOLACA es una resina, a base de la proporción molar formaldehído a fenol, menor a uno y se lleva a cabo en medio ácido. RESOL.- resina catalizada con una base, en una proporción molar formaldehido a fenol mayor a uno, (generalmente 1,5). La velocidad de reacción aumenta con el pH, alcanzando un máximo de pH : 10.

138

POLIMEROS DE CONDENSACION RESINAS FENOL – FORMALDEHIDO 10.1.6. BAQUELITAS

139

POLIMEROS DE CONDENSACION 10.1.6. BAQUELITAS

- Con fibra de vidrio, son resistentes al choque - Con amianto, son termorresistentes - USOS : En mangos y asas de utensilios de cocina. - Carcasa de electrodomésticos. - En la producción de tableros de circuitos, en productos moldeados como bolas de billar, revestimientos y adhesivos.

140

10.2 POLIMEROS DE ADICION 10.2.1. POLIESTIRENO

141

10.2. POLIMEROS DE ADICION 10.2.1. POLIESTIRENO

142

10.2. POLIMEROS DE ADICION 10.2.2. PVC

143

10.2. POLIMEROS DE ADICION POLIMERIZACION CATIONICA 10.2.3. SINTESIS DEL POLISOBUTILENO INICIACION

F

H

+

B F H F PROPAGACION H BF3

+

C H

CH3 CH3

H

CH3 - 80ºC

CH3

+

H

CH3

H

CH3

BF3

H

CH3

H

CH3

+

C H

CH3 CH3

H BF3

CH3 H

CH3 +

C H

CH3

H CH3

n

CAMARAS DE LLANTAS DE BICICLETAS

144

10.2. POLIMEROS DE ADICION POLIMERIZACION ANIONICA 10.2.4. SINTESIS DEL POLIACRILONITRILO INICIACION H

-

C4H9

Li

+

+

C

H

CN

-

+

H9C4

H

H

CN

-

Li

+

H

H

PROPAGACION

H

+

CN

C H

H

+

H

+

C H

-

CN H

H

CN H NC

H

H

H

CN

H

H

H

H

n

ORLON, ACRILAN (TOLDOS, ALFOMBRAS)

145

10.2.

POLIMEROS DE ADICION

MECANISMOS DE OBTENCIÓN 10.2.5. 10.2.6.

POR VÍA RADICAL LIBRE POR VÍA IÓNICA

10.2.6.1. VÍA ANIÓNICA 10.2.6.2. VÍA CATIÓNICA 10.2.7.

POR COORDINACIÓN

146

10.2. POLIMEROS DE ADICION 10.2.5. POR VIA RADICAL LIBRE

.

H

H

H

H

+ Monómero

H

H

H

H

n

polimero

radical libre

147

II. POLIMEROS DE ADICION 10.2.6.

POR VIA IONICA

10.2.6.1. ANIONICA

H H H3C

H

H

especie anionica

H

H

H

H

+ Monómero

H

H

H

H

n

polimero

148

II. POLIMEROS DE ADICION 10.2.6. POR VIA IONICA 10.2.6.2. CATIONICA

H H H3C

H H

H

especie catiónica

H

+ H Monómero

H

H

H

H

H

n

polimero

149

10.2 POLIMEROS DE ADICION 10.2.7. POR COORDINACION - CATALIZADORES INDIANA .- Mezcla de Co y Ni soportado en carbón activado - CATALIZADORES PHILLIPS .- Oxidos de metales de transición (Cr, Mo) en soporte : Al2O3, sílica, Zr02, Ti02 - CATALIZADORES ZIEGLER-NATTA.- sal de un metal de transición (IV-VIII) generalmente un X- de Ti, V, Cr o Zr con un organometálico (activ. o cocatalizador) con un RM que suele ser Al o Sn.

150

10.2. POLIMERIZACION DE ADICION Catalizador de Ziegler-Natta (TiCl4 y (CH3CH2)3Al) Los catalizadores Ziegler-Natta son complejos metálicos cuyas propiedades catalíticas permiten la polimerización estereoespecífica de alquenos. También se denomina polimerazación

estereoespecifica o estereorregular

151

10.2.7. POLIMERIZACION POR COORDINACION Catalizador de Ziegler-Natta (TiCl4 y(CH3CH2)3Al) Los catalizadores clásicos Ziegler-Natta son catalizadores mixtos que contienen un compuesto organometálico de los grupos principales I, II o III del sistema periódico (p.ej. trietilaluminio Al(C2H5)3) y un compuesto de un metal de transición (p.ej. TiCl4). Estos compuestos tienen un carácter de ácido de Lewis. Los sistemas emplean sobre todo MgCl2, TiCl4, trietilaluminio además de diversos dadores de electrones internos y externos.

152

COMPONENTES ZIEGLER NATTA USADOS EN LA ACTUALIDAD 1. Catalizador derivado de metales de transición: TiCl4, TiCl3, Ti(OR)4, VCl4, VOCl3, VCl3 and ZrCl4 2. Co-catalizador: compuesto organometálico que genera y estabiliza el sitio activo: Al(C2H5)3, Al(i-C4H9)3, Al(C2H5)2Cl and Al2(C2H5)3Cl3

153

10.2.7. POLIMERIZACION POR COORDINACION Catalizador de Ziegler-Natta

El etileno se polimeriza a T y P relativamente bajas, con cat. de óxido de aluminio-molibdeno, que requiere activación ocasional con hidrógeno (Phillips Petroleum). Sin embargo con un “R” y trietilaluminio y tetracloruro de titanio (Ziegler-Natta), el etileno polimeriza rápidamente a P at. y a T ambiente.

154

10.2.7. POLIMERIZACION POR COORDINACION Reacción Química

155

10.2.7. POLIMERIZACION POR COORDINACION

W = iniciador

156

10.2.7. POLIMERIZACION POR COORDINACION

El norborneno, es polimerizado mediante la ROMP para obtener polinorborneno, que es utilizado como como componente de la carrocería de un automóvil

157

POLIMERIZACION POR APERTURA DE ANILLOS La polimerización de lactonas por apertura de anillo permite acceder a poliésteres alifáticos. •En general, polimerizan con iniciadores catiónicos, aniónicos y coordinativos.

POLIMERIZACION CATIONICA

158

POLIMERIZACION POR APERTURA DE ANILLOS POLIMERIZACION ANIONICA Puede tener lugar por ataque nucleofílico al carbonilo seguido de ruptura acil-oxígeno (saponificación). El extremo en crecimiento es un alcóxido

159

POLIMERIZACION POR APERTURA DE ANILLOS OTRO MECANISMO DE POLIMERIZACION ANIONICA Implica un ataque nucleofilico al carbono vecino al oxígeno endocíclico con ruptura alquil-oxígeno y finales carboxilato

Este mecanismo es propio de lactonas más tensionadas

160

POLIMERIZACION POR APERTURA DE ANILLOS POLIMERIZACION POR COORDINACION 1) La utilización de metaloporifirinas lleva a polímeros “immortal” con ruptura alquil-oxígeno.

161

POLIMERIZACION POR APERTURA DE ANILLOS POLIMERIZACION POR COORDINACION 2) Polimerización coordinativa de la -caprolactona con dibutilzinc-triisobutilaluminio

Con la excepción de la -butirolactona, la mayoria de las lactonas forman poliésteres. Sólo la poli(caprolactona) tiene importancia comercial en medicina

162

XI.

Esta es la polimerización moderna

163

XI. POLIMERIZACION POR METALOCENOS

El metaloceno es un ion metálico con carga positiva, en medio de dos aniones ciclopentadienilo, con carga negativa de modo que cuando aparece un catión como el Fe con carga +2, dos de los aniones formarán un "sandwich" con el hierro y se denomina ferroceno.

164

XI. POLIMERIZACION POR METALOCENOS

Bis-indenilo

165

XI. POLIMERIZACION POR METALOCENOS

pero el Zr … 166

XI. POLIMERIZACION POR METALOCENOS

Entra en juego el monómero olefínico

167

EXAMEN PARCIAL

168

XII. COPOLIMERIZACION 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. 1: homopolímero. 2:copolimero alternado 3: copolímero aleatorio. 4: copolímero en bloque. 5: copolímero ramificado (cop. Injerto)

169

XII. COPOLIMERIZACION ECUACION DE MAYO – LOPEZ o ECUACION DEL COPOLIMERO n= n=

r 1x (r2/x)

+1 1

composición del polímero r1 y r2 = cociente de reactividad x= mezcla de reactivos

170

Cociente de reactividad de copolimerización por radicales libres

171

Cociente de reactividad de copolimerización por radicales libres 1. Cuando r1r2 se acerca a cero, entonces existiría una alternancia del copolímero. Ej. El anhídrido maleico con el estireno. 2. Sí r1 y r2 se parecen y el producto se acreca a 1, la tendencia sería copolímeros aleatorios. Esta información se utiliza para determinar el grado de aleatoriedad del copolímero

172

XII. COPOLIMERIZACION OBTENCION DEL SARAN

PELÍCULA SARÁN QUE SE EMPLEA PARA EL EMPAQUE DE ALIMENTOS.

173

XII. COPOLIMERIZACION

MECANISMO DE POLIMERIZACION DEL ETILENO

174

COPOLIMERIZACION SPANDEX o ELASTANO o LYCRA Copolímero que combina las propiedades del bloque de polioxietileno elastómero y bloques de un poliuretano, precursor de fibras rígidas. El resultado es una fibra que se estira. El Spandex es empleado para la confección de ropa de gimnasia, como los pantalones para ciclismo etc.

175

XII. COPOLIMERIZACION 12.1. COPOLIMERIZACION EN BLOQUE Como el Spandex, TPE (Hytrel) a base de un poliéter y un poliéster :

176

COPOLIMERIZACION 12.1. COPOLIMEROS DE BLOQUE : ABC

CH3 --O--Si---

n

--O--Si---

n--O--Si---n

CH3

A

B

H 3C

A : Difenilsiloxano B : Metilfenilsiloxano C : Dimetilsiloxano

C

177

XII. COPOLIMERIZACION 12.2. COPOLIMEROS EN INJERTO

Los polimeros ramificados son polimeros tipicamente homoinjertados. Tenemos, copolimetros de nylon, de proteínas, celulosa, almidón. La síntesis de Merrifield de polipeptidos se basa en la copolimerización injertada del poliestireno clorometilado

178

XII. COPOLIMERIZACION 12.2. COPOLIMEROS EN INJERTO

H

H

H

H .....

..... H

Cl

H

+

H2C

H

H

AlCl 3

PVC

H

H .....

..... H

Cl

H

Cl

H

H

.....

COPOLIMERO DE INJERTO ESTIRENO

179

XII. COPOLIMERIZACION 12.2. COPOLIMEROS EN INJERTO H

H

H

H

H .....

..... H

H

POLIBUTADIENO

CH3

+ H

H Al(H) (C 2H5)2

H

PROPILENO

TiCl 3

H

H

H .....

..... H

H

H H

..... CH3 COPOLIMERO DE INJERTO

OTROS COPOLIMEROS DE INJERTO : Poli-p-cloroestireno + acrilonitrilo Poliéster insaturado + estireno

Copolimero de injerto Poliéster plástico

180

12.2. COPOLIMERIZACION La mayoría de los polímeros naturales son homopolímeros Los polimeros sintéticos, el SBR caucho : estireno, butadieno) El ABS, plástico (acrilonitrilo, butadieno y estireno). Se usa en la fabricación de chasis de tv, radios. El Spandex, fibra copolimérica a base de poliuretano rígido,y de un poliéster flexible. Se usa en la fabricación de ropa deportiva, ropa de baño. El caucho natural y el SBR : mejor resistencia de las llantas, correas

181

XIII. PLASTICOS Y ELASTOMEROS HIDROCARBONADOS 13.1. POLIETILENOS DE ALTA DENSIDAD

- TERMOPLÁSTICOS - RÍGIDOS Y RESISTENTES - TRANSPARENTES -

D : 0.941 – 0.965

182

XIII. PLASTICOS Y ELASTOMEROS HIDROCARBONADOS 13.1 POLIETILENOS DE ALTA DENSIDAD (HDPE)

POLIMERIZACION POR COORDINACIÓN.Reacciona el RAl y TiCl4 en heptano. Adicionar el etileno al reactor y a una ligera presión y a 50-70°C. Se obtendrá el polimero en forma de polvo o gránulos. Se destruye el catalizador por adición de agua o ROH. Filtrar, lavar y secar. PROPIEDADES.- es un polietileno lineal, más rígido que el polímero ramificado.

183

PLASTICOS Y ELASTOMEROS HIDROCARBONADOS 13.1. POLIETILENOS DE ALTA DENSIDAD

APLICACIONES : - MOLDEO POR SOPLADO.- para la producción de botellas y otros recipientes - MOLDEO POR INYECCION.- para juguetes y utensilios domésticos. - OTROS USOS.- películas y láminas, el aislamiento de cables y conductores , el revestimiento por extrusión, fabricación de tubos.

184

13.2. POLIETILENOS DE BAJA DENSIDAD (LDPE)

- Termoplásticos - Blando y ligero - Transparente -

D : 0.910-0.925

185

13.2. POLIETILENOS DE BAJA DENSIDAD (LDPE) Presenta cadenas ramificadas que son obtenidas en forma inter e intramolecular. PROPIEDADES.Posee buena tenacidad y flexibilidad en un amplio intervalo de temperaturas. Buenas propiedades eléctricas. Es traslúcido y en las películas delgadas se logra buena Transparencia. Es quimicamente inerte. No se disuelve en ningún solvente A temperatura ambiente.

186

13.2. POLIETILENOS DE BAJA DENSIDAD (LDPE) APLICACIONES - Como películas o láminas. - En el empaquetado incluyendo bolsas y envoltorios para víveres, textiles, mercaderías, alimentos congelados. - En cortinas y manteles. - En construcción.- barreras para la humedad. - También en utensilios domésticos y juguetes cuando son fabricados por moldeo por inyección. - Como aislante de los conductores eléctricos sin producir pérdidas eléctricas a alta frecuencia.

187

13.3. OTROS POLIMEROS DE CADENA CARBONADA 13.3.1. RESINAS DE INTERCAMBIO IONICO

COPOLIMEROS DE ESTIRENO.ESTAS RESINAS SE PRODUCEN HACIENDO UNA SUSPENSION DE ESTIRENO CON ALGUNAS UNIDADES DE DIVINILBENCENO EL PRODUCTO SE SULFONA. EL POLIMERO SE TRATA CON ETER CLOROMETILO PARA INTRODUCIR EL GRUPO CLOROMETILO EN EL ANILLO AROMATICO.

188

13.3. OTROS POLIMEROS DE CADENA CARBONADA 13.3.2. POLIESTIRENO MODIFICADO

Se les denomina también poliestireno de impacto, Pueden obtenerse por polimerización en cadena de radicales libres de estireno en presencia de un elastómero insaturado H

...O- CO- CH = CH- CO-O-(CH 2)2....

H

R

+

.

H

...O - CO - CH - CH 2 - C O - O -(CH 2)2 .... H

H

.... H

189

OTROS POLIMEROS DE CADENA CARBONADA.13.3. POLIMEROS ACRILICOS 13.3.1. OBTENCION DEL POLIMETACRILATO DE METILO (PMMA) HO

N

H2SO 4

H3C

125°C CH3

H NH2 H

H2SO 4

O

CH3OH

H2O

CH3

O O CH3

H2C CH3

Las láminas de poli(metacrilato de metilo) se hacen por extrusión. Este polimero es termoplástico lineal, sindiotáctico en un 70 – 75%

190

13.4. POLIMEROS ACRILICOS 13.3.1. APLICACIONES DEL METACRILATO DE METILO (PMMA) PRINCIPALMENTE EN LA FABRICACION DE LENTES PARA PILOTOS, LUCES DE SEÑALES, MANGOS DE CEPILLOS, JOYERIA, ROTULOS PEQUEÑOS. Los gránulos son para el proceso de inyección o extrusión y las láminas para termoformado o para mecanizado. Productos comerciales: Plexiglás, Vitroflex, Altuglas .

191

13.5. OTROS POLIMEROS ACRILICOS 13.5.1. POLIACRILONITRILO

N H2C

N

Polimerización

radical

N

.... CH 2

n

Componente de fibras copolimerizando con estireno, acrilato de metilo, metacrilato de metilo, cloruro de vinilo etc. Refuerza los copolímeros manteniendo juntas las cadenas por las fuerzas polares. Es útil para fabricar la fibra de carbono

192

13.5. OTROS POLIMEROS ACRILICOS 13.5.2. COPOLIMERO ACRILONITRILO-ACRILATO DE METILO

O

CH3

O

O

N

O

N CH3

..... H

CH3

..... m

H

n

H

m

H

n

Fibras para tejidos Resistentes a la intemperie Todo tipo de prendas de vestir acrílica Lonas para carpas

193

13.5. OTROS POLIMEROS ACRILICOS 13.5.3.PROPIEDADES DE LAS FIBRAS ACRILICAS

Presentan elevada resistencia , rigidez, tenacidad, a la abrasión. Relativamente insensibles a la humedad, tienen buena resistencia a los hongos, insectos. Son suaves, calientes y elásticas, resistentes a la luz solar y a la intemperie. Se producen en forma de fibras cortas y se utilizan principalmente para fabricar telas semejantes a las de lana.

194

13.5. OTROS POLIMEROS ACRILICOS 13.5.4. FIBRAS MODACRILICAS

N

Cl

.... CH 2

Fibras para tejidos Todo tipo de prendas de vestir

195

13.5. OTROS POLIMEROS ACRILICOS 13.5.4. FIBRAS MODACRILICAS

Presentan entre el 50 -85% de acrilonitrilo y se copolimeriza con cloruro de vinilo o cloruro de Vinilideno u otros comonómeros para mejorar su afinidad en el proceso de tintado. Se producen en forma de cables de filamento continuo o de fibras cortas.1 Presentan rechazo a la flama o autoextinción Están indicadas para prendas de dormir infantiles y para ropa de cama. Tienen apariencia estética de la piel, del pelo (postizos, pelucas, mouton artificial y felpa).

196

13.5. OTROS POLIMEROS ACRILICOS 13.5.4. DIFERENCIAS ENTRE FIBRAS ACRILICAS Y MODACRILICAS Las acrílicas y modacrílicas se diferencian fundamentalmente en su comportamiento ante el calor. Por lo demás, los cuidados y propiedades son comunes.

197

XIV. TERMOPLASTICOS DE HETEROCADENA Termoplástico.-

14.1. 14.2. 14.3. 14.4. 14.5.

POLIAMIDAS TERMOPLASTICOS NO CICLICOS POLIMEROS CELULOSICOS TERMOPLASTICOS AROMATICOS HETEROCICLICOS EN ESCALERA e INORGANICOS

198

XIV. TERMOPLASTICOS DE HETEROCADENAS 14.1. POLIAMIDAS (PA) GENERALIDADES.- SINTESIS DEL NYLON 6,6

199

XIV. TERMOPLASTICOS DE HETEROCADENAS 14.1. POLIAMIDAS Propiedades

Es un material duro, elástico con alta resistencia mecánica, alto poder amortiguador, resistencia sobresaliente al desgaste y a la abrasión, con una rigidez, dureza y tenacidad que lo hacen recomendable para distintas piezas técnicas sometidas a desgaste e impacto.

200

TERMOPLASTICOS DE HETEROCADENAS 14.1. POLIAMIDAS APLICACIONES COMO FIBRA - La mayoría de neumáticos para autos de turismo, utilizan cordones de nylon además del rayón. - En la fabricación de sogas, hilos por su alta tenacidad y elasticidad en las correas de transmisión, filtros. - En la fabricación de medias, ropa interior, vestidos.

201

TERMOPLASTICOS DE HETEROCADENAS 14.1. POLIAMIDAS APLICACIONES PARA PLASTICOS (NYLON 66)

- Como sustituto metálico en cojinetes, engranajes, por su elevada resistencia a la tracción y al impacto a la abrasión y propiedades autolubricantes de los cojinetes. También en las guías de hilo de la maquinaria textil. - También en el forrado eléctrico con nylon.

202

TERMOPLASTICOS DE HETEROCADENAS 14.1. POLIAMIDAS Se utiliza para fabricar piezas de transmisión de movimientos tales como ruedas de todo tipo (convencionales, etc.), tornillos, piezas de maquinaria, piezas de electrodomésticos, herramientas y utensilios caseros, etc.

203

14.2. TERMOPLASTICOS DE HETEROCADENAS DE OTRAS POLIAMIDAS - NYLON 610.- presentan menor absorción de humedad, entonces conservan mejor su rigidez y propiedades mecánicas que el nylon 66. Son adecuados para monofilamentos, como cepillos, cerdas y material deportivo. - NYLON CON GRUPOS ALCOXY.- presentan una buena resistencia al impacto y a la fatiga textural, por lo que se emplea en las correas para reloj, asiento de válvulas

204

14.3. TERMOPLASTICOS DE HETEROCADENAS NO CICLICOS 14.3.1. POLIETERES 14.3.2 POLISULFUROS 14.3.3. POLIPETIDOS : LANA, SEDA

205

14.3. TERMOPLASTICOS DE HETEROCADENAS NO CICLICOS 14.3.1. POLIETERES USOS En odontología, como material de impresión. Esta constituido: 1) Base: El poliéter con anillos terminales de etilenamina. 2) Relleno de Sílice. 3) Un plastificador con relleno de ftalato de glicoéter. 4) Acelerador o catalizador o activador: Sulfato aromático de 2,5 dicloro benceno. 5) Diluyente: Flalato de octilo y 5% de metilcelulosa. Marcas comerciales: * Impregnum. * Poligel.

206

14.3. TERMOPLASTICOS DE HETEROCADENAS 14.3.2. POLISULFUROS.- OBTENCION

Aplicaciones : Bombas para agua y combustible, conectores y enchufes, transistores, interruptores de Lámparas etc.

207

14.3. TERMOPLASTICOS DE HETEROCADENAS 14.3.3. POLIPETIDOS : LANA

La lana, polipéptido complejo de 20 A.A. y que entre otros presenta : Gly, Leu, Pro, Arg, Ileu. Puede existir como , - queratina, con estructura helicoidal y con capas extendidas. Está reticulada por puentes de cistina. Presenta elevada absorción de humedad (10-15%) y es atacada por la polilla, álcalis débiles, blanqueadores

208

14.3. TERMOPLASTICOS DE HETEROCADENAS 14.3.4. POLIPETIDOS : SEDA La fibroína de la seda está compuesta por la unión de los aminoácidos Gli, Ala y Ser en la estructura GLY-SER-GLY ALA-GLY y forma beta láminas.

Es resistente a la mayoría de los ácidos minerales pero es fácilmente soluble en ácido sulfúrico

209

14.3. TERMOPLASTICOS DE HETEROCADENAS 14.3.4. POLIPETIDOS : SEDA Tiene una textura suave y lisa, no resbaladiza, a diferencia de las fibras sintéticas. Es una pobre conductora de la electricidad, pudiendo acumular por lo tanto cargas estáticas.

210

14.3. TERMOPLASTICOS DE HETEROCADENAS

14.3.5. POLIMEROS CELULOSICOS 14.3.5.1. 14.3.5.2. 14.3.5.3. 14.3.5.4.

CELULOSA RAYON VISCOSA CELOFAN ESTERES ORGANICOS MIXTOS DE LA CELULOSA

211

TERMOPLASTICOS DE HETEROCADENAS 14.3.5. POLIMEROS CELULOSICOS 14.3.5.1. CELULOSA

Usos : fibras, films, películas fotográficas, sustitutos de vidrio, aglutinantes para pintura o pastas de papel, adhesivos, jabones resinas sintéticas etc.

212

TERMOPLASTICOS DE HETEROCADENAS 14.3.5. POLIMEROS CELULOSICOS 14.3.5.2. RAYON VISCOSA

La celulosa es tratada con un álcali y CS2 para obtener rayón (viscosa).

213

TERMOPLASTICOS DE HETEROCADENAS 14.3.5. POLIMEROS CELULOSICOS 14.3.5.2. RAYON VISCOSA El rayon viscosa en filamento se usa para tejidos en blusas, ropa interior, corbatas. También se usa en hilados retorcidos de fantasía para tejido de punto. El rayon fibra cortada se hila para tejidos más gruesos, como gabardinas para pantalonería, trajes sastre etc.

214

TERMOPLASTICOS DE HETEROCADENAS 14.3.5. POLIMEROS CELULOSICOS 14.3.5.3. CELOFAN La solución de viscosa se extruye en forma de película, se sumerge en baño de sulfato amónico sódico y ácido sulfúrico diluido, lavados, blanqueo y desulfuración; luego en baño de glicerina y secado. USOS: Envases para carnes y otros alimentos asados, envases decorativos cintas adhesivas.

215

TERMOPLASTICOS DE HETEROCADENAS 14.3.5.4.ESTERES ORGANICOS MIXTOS DE LA CELULOSA ACETATO – BUTIRATO DE CELULOSA Presenta mayor solubilidad y compatibilidad con los plastificantes, mayor resistencia al impacto. Tiene un 13% de acetilo y 37% de butirilo. Excelente material para para moldeo inyectado. USOS : peliculas de cine.

216

XV. TERMOPLASTICOS DE HETEROCADENAS 15.1. TERMOPLASTICOS DE HETEROCADENA AROMATICA.15.1.1. POLIURETANOS X OCNRCNO

+

X HOR OH I

RI OCONHRNHCOO

x

217

XV. TERMOPLASTICOS DE HETEROCADENAS 15.1. TERMOPLASTICOS DE HETEROCADENA AROMATICA.15.1.2. OTRA SINTESIS DE POLICARBONATOS

O

O

CH3

+

O

Cl CARBONATO DE DIFENILO

Cl FOSGENO

O CH3

n

POLICARBONATO

218

XV. TERMOPLASTICOS DE HETEROCADENAS 15.1.2. APLICACIONES DE POLICARBONATOS EL POLICARBONATO PRESENTA EXCELENTE TRANSMISON DE LUZ, FLEXIBILIDAD, LIGEREZA, TRANSPERENCIA Y RESISTENCIA A ALTAS TEMPERATURAS (ANTIFLAMA) IDEAL PARA TECHOS, MUROS Y ESTRUCTURAS.

219

XV. TERMOPLASTICOS DE HETEROCADENA AROMATICA

15.2. POLIMEROS HETEROCICLICOS

15.2.1. POLIIMIDAS

15.2.2. POLIBENZOTIAZOL 15.2.3. POLIOXADIAZOL

15.2.4. POLIFENILTRIAZOL

220

15.2.

TERMOPLASTICOS DE HETEROCADENA AROMATICA 15.2.1. POLIIMIDAS SINTESIS DE UNA POLIIMIDA

221

15.2. TERMOPLASTICOS DE HETEROCADENA AROMATICA POLIIMIDAS SINTESIS DE UNA POLIIMIDA

222

15.2. TERMOPLASTICOS DE HETEROCADENA AROMATICA 15.2.1.POLIIMIDAS

O

N

n

POLIIMIDA

En disolución para revestimientos. En la fabricación de materiales piezoleléctricos (es la generación de polarización eléctrica de un material como respuesta a una tensión mecánica).

223

HEROCICLICOS EN ESCALERA POLIMEROS EN ESCALERA

15.3.

15.3.1.

REACCION DE POLIHETEROCICLACION

HO

AcO

OH

+ H2N

NH2

AMINOFENOL

O

O

OAc

QUINONA

O

NH

N H

O

n

POLIFENOXACINA

224

15.3.2 POLIMEROS INORGANICOS 15.3.2.1. 15.3.2.2 15.3.2.3 15.3.2.4

SILANOLES POLIGERMANOS POLISTANNANOS POLIFOSFACENOS

225

15.3.2.1. SILANOLES Por ejemplo la Hidroxiprolina Aspartato de Methylsilanol, es un silanol que ejerce una fuerte acción regenerante del tejido dérmico, y con específica acción sobre los fibroblastos Estimulando la renovación celular y la multiplicación de las células envejecidas.

226

15.3.2.1. SILANOLES

Otros silanoles : • Salicilato de dimetilsilan * Salicilato de silanodiol • Hialuronato de dimetilsilanodiol APLICACIONES : * Cosméticos hidratantes del rostro y del cuerpo. * Tratamiento de estrías y celulitis. * Cosméticos «antiedad». * Solares y después del sol.

227

15.3.2. POLIMEROS INORGANICOS

15.3.2.2

15.3.2.3.

228

15.3.2. POLIMEROS INORGANICOS 15.3.2. 4. SINTESIS DE UN FOSFACENO

Polímeros que tienen en su esqueleto un grupo N=P, el cual puede ser hidrolizado a fosfato y amoniaco, que pueden ser eliminados fácilmente del organismo (el fosfato se metaboliza y el amoniaco es excretado).

229

15.3.2. POLIMEROS INORGANICOS

15.3.2.4. APLICACIONES DE LOS FOSFACENOS

Son diversas por ejemplo el MEEP ( Poli-bis-metoxi-etoxi-etoxifosfaceno), se usa en la fabricación en las válvulas del corazón, membranas de diálisis, lentes intra-oculares, suturas quirúrgicas. Los fosfacenos son excelentes fibras ignífugas, como es el caso del hexapropoxifosfaceno.

230

XV. TECNOLOGIA DE POLIMEROS FENOMENOS DE TRANSPORTE OBJETIVOS: -El estudio de los fenómenos de transporte sigue al estudio de la termodinámica. -La termodinámica “mira” a un sistema en equilibrio. -Los fenómenos de transporte “miran” a un sistema que se ha apartado del equilibrio y tratan de cuantificar el flujo de propiedades del sistema (energía, concentración de especies) que surge para tratar que el sistema vuelva a su condición de equilibrio.

231

TECNOLOGIA DE POLIMEROS FENOMENOS DE TRANSPORTE OBJETIVOS: Las propiedades fundamentales que se pueden transportar son tres: -Cantidad de Movimiento -Cantidad de Energía -Cantidad de Materia El transporte puede ocurrir en el seno de fluidos o entre un fluido y un sólido. Por ejemplo:

232

TECNOLOGIA DE POLIMEROS FENOMENOS DE TRANSPORTE

1) Un fluido que circula a través de un conducto disipa energía por rozamiento lo que se traduce en un transporte de cantidad de movimiento entre las regiones con distinta velocidad.

233

TECNOLOGIA DE POLIMEROS FENOMENOS DE TRANSPORTE 2) Un sistema con regiones a distintas temperaturas (diferentes concentraciones de energía) transporta energía desde la región mas caliente hacia la mas fría.

234

TECNOLOGIA DE POLIMEROS FENOMENOS DE TRANSPORTE 3) Una mezcla de dos o mas componentes con regiones con diferentes concentraciones transporta materia desde la zona mas concentrada hacia la menos concentrada.

235

TECNOLOGIA DE POLIMEROS FENOMENOS DE TRANSPORTE Porque es necesario estudiar los Fenómenos de Transporte? Por que en Biotecnología permite: - Proyectar la mejora en el desempeño de los sistemas de agitación de los bioreactores - Diseñar correctamente sistema de esterilización y pasteurización - Estimar tamaños de bioreactores

236

TECNOLOGIA DE POLIMEROS FENOMENOS DE TRANSPORTE

En Tecnología de Alimentos permite: - Estimar tiempos de cocción. - Estimar tamaños de lechos de secado de legumbres. - Estudiar procesos de congelación y descongelación

237

TECNOLOGIA DE POLIMEROS FENOMENOS DE TRANSPORTE

En el Medio Ambiente permite: - Predecir contaminaciones estudiando las corrientes atmosféricas. - Diseñar equipos que permitan la purificación de distintas corrientes de fluido.

238

XVI. TECNOLOGIA DE LAS FIBRAS

16.1. GENERALIDADES FIBRA.- Es un polímero con numerosos enlaces de hidrógeno intermoleculares, cuya longitud sea por lo menos 100 veces su diámetro. FIBRA TEXTIL.- a los materiales compuestos de filamentos y susceptibles de ser usados para formar hilos o telas, bien sea mediante tejido o mediante otros procesos físicos o químicos.

239

TECNOLOGIA DE LAS FIBRAS 16.1. GENERALIDADES - La fibra de triacetato de celulosa se obtiene por acetilación del alfa celulosa. - Desacetilaciones posteriores dan lugar a la celulosa regenerada. - El PET (dacron) se fabrica haciendo pasar el polímero fundido a través de los orificios de una hilera de hilados (hilado en fusión). - Las fibras de Nylon-6, Nylon 66 mediante el hilado en fusión y evaporando el solvente. - Las fibras de poliuretano (spandex), el - Polietileno, propileno mediante el hilado en fusión de los polímeros fundidos.

Dacron (arterias)

240

16.2 PROPIEDADES FISICAS DE LAS FIBRAS TIPICAS POLIMERO

TENACIDAD (g/denier)

RESISTENCIA A LA TRACCIÓN(KG/CM2

ALARGAMIENTO (%)

)

Diacetato celulosa

Seda Nylon 66 Poliéster Poliuretano Asbesto

241

16.3. FIBRA DE CARBON 16.3.1. OBTENCION

luego lo calentamos de nuevo, aumentamos el calor, y los anillos se vuelven aromáticos. Este polímero constituye

242

16.3 FIBRA DE CARBON 16.3.1. OBTENCION

Luego lo calentamos otra vez

243

16.3. FIBRA DE CARBON 16.3.1. OBTENCION

244

16.3. FIBRA DE CARBON 16.3.1. OBTENCION

245

16.3. FIBRA DE CARBON 16.3.2. APLICACIONES

- Refuerzo sísmico de elementos estructurales tales como columnas, muros no reforzados de albañileria. - Reparación de tuberías de diámetros grandes para lograr refuerzo y permeabilidad. - Reparación de componentes estructurales dañados debido a condiciones agresivas de su entorno, fuego, impacto de vehículos, envejecimiento, etc. - Cambios en el sistema estructural: nuevas aberturas en la losa, demolición de muros existentes, perforaciones, etc. - Corrección de errores de diseño o construcción: varillas de acero de refuerzo colocadas en forma errada, peralte insuficiente, etc

246

16.3. FIBRA DE CARBON 16.3.2. APLICACIONES Ventajas de la fibra de carbono - Es una tela fuerte y resistente, ideal para espacios confinados - Se usa para refuerzo de flexión y cortante así como para confinamiento. - Gran modulo de elasticidad. - No corrosiva. - Versátil; puede usarse para envolver formas complejas. - Ligera en peso; no altera la masa ni las cargas dinámicas en la estructura. - Resistencia a ambientes alcalinos. - De sección delgada, pueden ser fácilmente cruzadas y traslapadas.

247

XVII. FIBRA TEXTILES A los materiales compuestos de filamentos y susceptibles de ser usados para formar hilos o telas, bien sea mediante tejido o mediante otros procesos físicos o químicos. 17.1.

CLASIFICACION

17.1.1.

POR SU ORIGEN :

17.1.1.1. Origen natural 17.1.1.2. Origen artificial 17.1.1.3. Origen sintético

248

XVII. FIBRA TEXTILES CLASIFICACION 17.1.2. POR SU COMPOSICION QUIMICA 17.1.2.1. INORGANICAS - ASBESTO - FIBRA DE VIDRIO - HILOS METALICOS 17.1.2.2. ORGANICAS - CELULOSICAS : LINO, ALGODON - PROTEICAS : LANA, SEDA - PARAFINICAS : NYLON, POLIESTER

249

XVII. FIBRA TEXTILES 17.1. POR SU ORIGEN 17.1.1. ORIGEN NATURAL 17.1.1.1.

ORIGEN ANIMAL Generalmente proteicas pelos, seda (gusano seda)

17.1.1.2. ORIGEN VEGETAL * Fruto : algodón, coco. * Tallo : lino, yute, cáñamo. * Hojas : abacá, esparto. * Raíz : agave 17.1.1.3. ORIGEN MINERAL - Amianto, asbesto-

250

FIBRA TEXTILES PROPIEDADES 17.2. POR SU COMPOSICION QUIMICA 17.2.1. F. INORGANICAS ASBESTO : Llamado amianto,[Están compuestos de silicatos de cadena doble, con fibras largas y resistentes que se pueden separar y ser suficientemente flexible como para ser entrelazado y también resistir altas temperaturas. Se usa en materiales de construcción : baldosas, embrague de autos, frenos etc.

251

17.2.2. FIBRAS INORGANICAS FIBRA DE VIDRIO Fibra mineral fabricada a partir de sílice, cal. Alúmina, magnesita y otros óxidos sometidos a 1550°C. Una vez fundidos se extruye y estira obteniéndose como un filamento. TIPOS : E, R, D, AR, C

252

FIBRAS INORGANICAS.- FIBRA DE VIDRIO TIPO

COMPOSICION

ESPECIFICACIONES TECNICAS

USOS

Mecánicas Quím. E

SiO2, Al2O3,CaO, MgO,B2O3

Elong, hasta Rotura: 4.5%

Resistencia a U.V.y Solv:alta

Fab. Esquies, Comp. PC

AR

Alto contenido de óxido de ziconio

Elong. Hasta Rotura : 4.3%

Resistencia a U.V.y Solv:alta

Refuerzo a base de cemento en morteros

C

SiO2, Al2O3,CaO, MgO, B2O3

Elong. Hasta Rotura : 4.0%

Resistencia a U.V.y Solv:alta

D

SiO2, B2O3

Elong. Hasta Rotura : 4.5%

Humedad relat. 0.1%:

R

SiO2, Al2O3,CaO, MgO.

Elong. Hasta Rotura : 5.2%

Resistencia a U.V.y Solv:alta

Torres refrigeración En composites permeasbles a ondas electromag,radares, ventans electromagnéticas En compuestos para misiles

253

FIBRAS DE ORIGEN MINERAL 17.3. HILOS METALICOS

Los hilos metálicos generalmente consisten en tiras delgadas de hoja de metal similares al espumillón. Para conseguir más resistencia, las hojas de metal se intercalan con capas delgadas o película de plástico. Otros hilos metálicos están formados por un núcleo de algodón rodeado de una tira delgada o una hebra de metal cubierta por una sustancia viscosa e impregnada de polvo metálico.

254

XVIII. TECNOLOGIA DE LOS PLASTICOS 18.1. GENERALIDADES Plástico, sustancia macromolecular que se encuentra viscoso o fluido, y que no tiene propiedades de resistencia a esfuerzos mecánicos. Este estado se alcanza cuando el material en estado sólido se transforma en estado plástico generalmente por calentamiento, y es ideal para los diferentes procesos productivos ya que en este estado es cuando el material puede manipularse de las distintas formas que existen en la actualidad.

255

XVIII. TECNOLOGIA DE LOS PLASTICOS 18.1. PROPIEDADES Fáciles de trabajar y moldear, Tienen un bajo costo de producción, Poseen baja densidad, Suelen ser impermeables, Son buenos aislantes eléctricos, Aceptables aislantes acústicos, Buenos aislantes térmicos, aunque la mayoría no Resisten temperaturas muy elevadas, resistentes a la corrosión y a muchos factores químicos; Algunos no son biodegrdables ni fáciles de reciclar, y si se queman, son muy contaminantes.

256

XVIII. TECNOLOGIA DE LOS PLASTICOS 18.2. CLASIFICACION 18.2.1. SEGÚN SU COMPORTAMIENTO FRENTE AL CALOR 18.2.1.1. TERMOPLASTICOS

18.2.1.2. TERMOESTABLES

257

TECNOLOGIA DE LOS PLASTICOS 18.2.1.1. TERMOPLASTICOS Aquellos que a temperatura ambiente, es plástico o deformable, se convierte en un líquido cuando se calienta y se endurece en un estado vítreo cuando se enfría suficiente. La mayoría de los termoplásticos son polímeros de alto peso molecular, los que poseen cadenas asociadas por medio de débiles fuerzas Van der Waals (Polietileno); fuertes interacciones dipolo-dipolo y enlace de hidrógeno; o incluso anillos aromáticos apilados (poliestireno).

258

TECNOLOGIA DE LOS PLASTICOS 18.2.1.1. TERMOPLASTICOS PROPIEDADES FISICAS.- cambian gradualmente si se funden y se moldean varias veces. TIPOS : - Resinas celulósicas : Rayón - Polietilenos y derivados: Acetato de vinilo, alcohol vinílico, cloruro vinilo, etc. Pertenecen a este grupo el PVC, el poliestireno, el metacrilato, etc. - Derivados de las proteinas: el nylon y el perlón, obtenidos a partir de las diamidas. - Derivados del caucho: los llamados comercialmente pliofilmes, clorhidrato del caucho obtenidos adicionando HCl a los polímeros de caucho.

259

TECNOLOGIA DE LOS PLASTICOS 18.2.1.2. TERMOESTABLES

Materiales que una vez que han sufrido el proceso de calentamiento-fusión y formación-solidificación, se convierten en materiales rígidos que no vuelven a fundirse. TIPOS - Fenólicos: Duros, insolubles e infusibles pero, si se emplea un exceso de fenol, son termoplásticos. - Resinas epóxicas - Resinas melamínicas - Baquelitas - Poliésteres: Resinas procedentes de la esterificación de polialcoholes, que suelen emplearse en barnices. Si el ácido no está en exceso, son termoplásticos.

260

XVIII. TECNOLOGIA DE LOS PLASTICOS 18.3. FABRICACION INDUSTRIAL 18.3.1. PROCESO DE EXTRUSION 18.3.2. EXTRUSION – SOPLADO 18.3.3. INYECCION 18.3.4. CALANDRADO

261

XVIII. TECNOLOGIA DE LOS PLASTICOS 18.3. FABRICACION INDUSTRIAL EXTRUSION

Es un proceso industrial que consiste en la utilización de un flujo continuo de materias primas, para obtener un producto. Esta materia prima es sometida a fusión, transporte, presión y deformación, continua con el transporte y enfriamiento de la gota incandescente que sé deforma mediante una matriz y se solidifica a una velocidad determinada.

262

TECNOLOGIA DE LOS PLASTICOS 18.3. FABRICACION INDUSTRIAL 18.3.1. PROCESO DE EXTRUSION

263

TECNOLOGIA DE LOS PLASTICOS 18.3. FABRICACION INDUSTRIAL 18.3.2. EXTRUSION - SOPLADO Una extrusora sitúa un material tubular y plastificado entre dos mitades abiertas de un molde. El molde se cierra, soldando por pinzamiento uno de sus extremos, e insuflando aire ba presión por el otro, lo que obliga al plástico a adaptarse a las paredes refrigeradas del molde, adoptando su figura y convirtiéndose en un cuerpo hueco.

264

TECNOLOGIA DE LOS PLASTICOS FABRICACION INDUSTRIAL 18.3.2. PROCESO DE EXTRUSION SOPLADO MOLDES

265

TECNOLOGIA DE LOS PLASTICOS FABRICACION INDUSTRIAL

18.3.3. INYECCION Es una de las diversas técnicas existentes en la actualidad para fabricar piezas o utensilios de plástico, para lo cual se emplea una máquina de inyección y un molde. La máquina consta de un recipiente en el que se vierte el granulado del plástico, un calentador, en el que el granulado es calentado hasta el punto en que se convierte en una masa viscosa y moldeable, y el dispositivo en el que se ubica el molde Este dispositivo tiene piezas móviles en las que se sujetan las diversas partes del molde, y se mueven de forma que el molde se cierra y se abre.

266

FABRICACION INDUSTRIAL 18.3.3. INYECCION El proceso comienza cerrándose el molde. Luego la máquina introduce en éste una masa de plástico caliente a través de una pequeña abertura, con la presión necesaria para asegurar que se distribuya por completo y de manera uniforme en el interior de la cavidad del molde. Seguidamente la máquina hace circular agua fría por unos tubos que se encuentran en el interior del molde para enfriar la pieza de plástico. Finalmente se abren las partes del molde y la pieza terminada cae en un recipiente de recogida. Este proceso se utiliza, sobre todo, para la fabricación de láminas de PVC y de tejidos recubiertos. No adecuado para los plásticos demasiado fluidos en estado fundido.

267

TECNOLOGIA DE LOS PLASTICOS 18.3. FABRICACION INDUSTRIAL 18.3.3. INYECCION

268

TECNOLOGIA DE LOS PLASTICOS 18.3. FABRICACION INDUSTRIAL 18.3.4. CALANDRADO Proceso que se utiliza sobre todo para la fabricación de PVC. El PVC se calienta y se hace pasar entre una o varias parejas de rodillos hasta conseguir una lámina continua con el espesor requerido. No adecuado para los plásticos demasiado fluidos en estado fundido

269

XIX. TECNOLOGIA DE LOS ELASTOMEROS 19.1. GENERALIDADES : La palabra elastómero esta formada por dos partes, provenientes del griego elastos (dúctil) y meros (porción). Por lo que elastómero es un material orgánico compuestos de largas moléculas que posee la cualidad de estirarse, enrollarse, comprimirse, al aplicar una determinada fuerza externa y que de inmediato recupera su forma primitiva total o parcialmente (según el grado de reticulación del elastómero) al cesar la fuerza aplicada.

270

XIX. TECNOLOGIA DE LOS ELASTOMEROS 19.1. GENERALIDADES : Un elastómero en estado relajado, presenta una estructura amorfa cuyas cadenas moleculares se distribuyen dentro de esta estructura de modo desordenado, torsionado y relajado. Al producirse el estiramiento, esta estructura se alarga, se endereza y se ordena en la dirección del esfuerzo aplicado.

271

CUADRO DE ELASTOMEROS Designación

Caucho de acrilonitrilobutadieno

Caucho de fluorocarbono

Principales nombres comerciales registrados

Nomenclatura DIN*/ISO* 1629

Europrene®, Perbunan®, Krynac®, Nipol®, Breon®, Chemigum®, Butakon®, Hycar®, Paracril®, NBR Nitriflex®

NBR

Viton®, Dai-El®, Fluorel®, Tecnoflon®, Noxtite® FPM

Caucho de etilenpropilen-dieno

ASTM* Principales aplicaciones 1418

Dutral®, Vistalon®, Buna AP®, Keltan®, Nordel®, Epsyn®, Royalene®, Polysar, Epsny® EPDM

FKM

EPDM

Aceites hidráulicos, grasas, hidrocarburos, aceites, lubricantes, aceites vegetales y animales, agua, butano, aire comprimido

Aceites, ozono, intemperie, fluidos hidráulicos, solventes, aceites a prueba de fuego, agentes químicos

Ozono, intemperie, fluidos a prueba de fuego, vapor, algunos ácidos, soda, glicol, aplicaciones alimenticias (peróxido), agua potable (peróxido)

272

XIX. TECNOLOGIA DE LOS ELASTOMEROS 19.2. SILICONAS Es un polímero inodoro e incoloro hecho principalmente de silicio. La silicona es inerte y estable a altas temperaturas, lo que la hace útil en gran variedad de aplicaciones industriales, como lubricantes, adhesivos, moldes, impermeabilizantes, y en aplicaciones médicas y quirúrgicas, como prótesis valvulares cardíacas e implantes de mamas.

273

XIX. TECNOLOGIA DE LOS ELASTOMEROS 19.2. SILICONAS Las siglas RTV provienen de Room Vulcanizing Temperature. en español: Siliconas VTA vulcanización a temperatura ambiente. Los primeros compuestos se caracterizados por ser bicomponentes (Componente A-Silicona, componente BCatalizador), cuya mezcla provocan la vulcanización en frío dando lugar a un material homogéneo, gomoso y elástico.

274

XIX. TECNOLOGIA DE LOS ELASTOMEROS 19.2 SILICONAS

Composición de los elastómeros de silicona RTV. Los elastómeros de silicona se componen de un líquido y un relleno, - El líquido base es el aceite de silicona elaborado por la industria petroquímica. - El relleno es un polvo formado por nanopartículas y dan cuerpo, definen la viscosidad y repercute en las propiedades físicas de la silicona. Algunos rellenos usados son partículas de sílice, dióxido de silicio o sílice coloidal o un óxido metálico micrométrico, el tamaño óptimo de estas partículas debe estar entre 5 y 10 nanómetros.

275

XIX. TECNOLOGIA DE LOS ELASTOMEROS 19.2. SILICONAS

Cuando la cantidad de relleno supera las tres cuartas partes, obtenemos una masilla, entonces la viscosidad de la silicona viene definida como pesada o ultrapesada. El catalizador. Se agregan con el fin de promover la reacción que dará lugar a la reticulación. Los catalizadores son sales metálicas : a) Comp. organometálicos (Ac. Cloroplatínico), Compuestos de estaño (dibutildilaurato de estaño), aminas. Por lo general, el catalizador va acompañado de un acelerador (Octoato de estaño, ortosilicato de etilo..) para incrementar la velocidad de reticulación. Con la adición del catalizador, la silicona ha adquirido una constitución elástica, gomosa y estable.

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XIX. TECNOLOGIA DE LOS ELASTOMEROS 19.2. SILICONAS

ADITIVOS : - Pigmentos que den a la silicona un color atractivo. - Plastificantes: Bióxido de titanio, también ejerce como blanqueador. - Cargas de diferentes tamaños para modificar la Viscosidad. - Tixotrópicos: En forma de gel o en polvo, dotan a la silicona de una propiedad antidescolgante, dicha silicona se llama silicona tixotrópica.

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XIX. TECNOLOGIA DE LOS ELASTOMEROS POLIURETANOS GENERALIDADES SINTESIS DEL POLIURETANO Los poliuretanos se van a formar a partir de una polimerización por condensación de los dos componentes principales (dialcohol y un diisocianato) y con un iniciador que podrá ser el DABCO o el (CH3)2SO2 Mediante una molécula llamada diazobiciclo [2.2.2] octano (DABCO) se lograr que ambos polimericen.

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XIX. TECNOLOGIA DE LOS ELASTOMEROS POLIURETANOS Propiedades mecánicas Las propiedades mecánicas dependen de la medida de su peso volumétrico; a medida que este aumenta, aumenta su propiedad de resistencia. Los pesos volumétricos más usuales se hallan comprendidos entre 30 y 100 kg/m3, dentro de estos límites se obtienen los siguientes valores: -

Resistencia a la tracción entre 3 y 10 (Kp./cm2) Resistencia a la compresión entre 1,5 y 9 (Kp./cm2) Resistencia al cizallamiento entre 1 y 5 (Kp./cm2) Módulo de elasticidad entre 40 y 200 (Kp./cm2)

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XIX. TECNOLOGIA DE LOS ELASTOMEROS POLIURETANOS Características generales poliuretanos -

Excelente tenacidad. Flexibilidad, alta capacidad de alargamiento. Excelente relleno de holgura. Puede pintarse una vez curado. Excelente resistencia química.

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XIX. TECNOLOGIA DE LOS ELASTOMEROS POLIURETANOS Aplicaciones Material de construcción - Desde cámaras frigoríficas hasta generadores de energía (donde se debe eliminar cualquier posibilidad de condensación de agua en el techo). - En calefacción y refrigeración para aislar tuberías. - En la fabricación de lacas, pinturas y esmaltes

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XIX. TECNOLOGIA DE LOS ELASTOMEROS POLIURETANOS

APLICACIONES .- TIPOS - Lacas uretánicas para madera uso interior y exterior. - Barniz mono componente para pisos de madera. - Barniz alquídico - uretánico. -

Laca Intemperie. Laca Pisos Laca bolos Selladores

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