Polimerizacion

TEMA: POLIMERIZACION

INTRODUCCION

Debido a su extraordinaria versatilidad, los materiales polímeros están presentes en prácticamente cualquier actividad diaria y juegan un papel esencial en la vida moderna. Polímeros como los que componen los plásticos, elastómeros, tejidos pero también aquellos biopolímeros implicados en procesos biológicos esenciales como las proteínas.

Durante los últimos 100 años se ha introducido una nueva clase de materiales, los denominados plásticos. La rápida expansión y crecimiento de estos materiales ha ocurrido a expensas de los materiales tradicionales en aplicaciones ya establecidas, así como en el desarrollo de nuevas aplicaciones y mercados.

Sin los materiales plásticos es difícil concebir cómo se podrían haber desarrollado y extendido algunos objetos característicos de la vida moderna (tales como el teléfono, la televisión o los ordenadores) que en las sociedades desarrolladas tanto han ayudado a mejorar la calidad de vida.

Hasta finales del siglo pasado se consideraba que las substancias de alto peso molecular, que a veces aparecían en los experimentos, eran simplemente el resultado de reacciones fallidas. Desde la segunda guerra mundial se han desarrollado cientos de polímeros.

POLIMERIZACIÓN (DEFINICION)

La polimerización es un proceso químico por el que los reactivos, monómeros (compuestos de bajo peso molecular) se agrupan químicamente entre sí, dando lugar a una molécula de gran peso, llamada polímero.

Existen muchos tipos de polimerización y varios sistemas para categorizarlos. Las categorías principales son:

1. Polimerización por adición y condensación

2. Polimerización de crecimiento en cadena y en etapas

POLIMERIZACIÓN POR ADICIÓN Y CONDENSACIÓN

Una polimerización por adición se da cuando la molécula de monómero pasa a formar parte del polímero sin pérdida de átomos, es decir, la composición química de la cadena resultante es igual a la suma de las composiciones químicas de los monómeros que la conforman.

Una Policondensación se da si la molécula de monómero pierde átomos cuando pasa a formar parte del polímero. Por lo general se pierde una molécula pequeña, como agua.

La polimerización por condensación genera subproductos. La polimerización por adición no.

POLIMERIZACIÓN POR CRECIMIENTO EN CADENA Y EN ETAPAS

En la polimerización por crecimiento en cadena los monómeros pasan a formar parte de la cadena de uno en uno. Primero se forman dímeros, después trímeros, a continuación tetrámeros, etc. La cadena se incrementa de uno en uno, monómero a monómero. La mayoría de las polimerizaciones por crecimiento en cadena es por poliadición.

En la polimerización por crecimiento en etapas es posible que un oligómero reaccione con otros, por ejemplo un dímero con un trímero, un tetrámero con un dímero, etc., de forma que la cadena se incrementa en más de un monómero. En la polimerización por crecimiento en etapas, las cadenas en crecimiento pueden reaccionar entre sí para formar cadenas aún más largas. Esto es aplicable a cadenas de todos los tamaños. En una polimerización por crecimiento de cadena sólo los monómeros pueden reaccionar con cadenas en crecimiento. La mayoría de las polimerizaciones en etapas es por policondensación.

POLÍMEROS

Los polímeros son moléculas de gran tamaño formadas por la unión de compuestos orgánicos (monómeros) mediante enlaces covalentes.

Los polímeros, del griego poli (mucho) y meros (partes), reciben también el nombre de macromoléculas, debido al enorme tamaño de las moléculas que los componen. Estas moléculas gigantes tienen pesos moleculares más de cien veces mayores que los de moléculas pequeñas como el agua.

La mayor parte de los polímeros están formados por estructuras de carbón y por tanto se consideran compuestos orgánicos.

CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS

De acuerdo a su origen: Naturales y sintéticos

• Los polímeros naturales son todos aquellos que provienen de los seres vivos, y por lo tanto, dentro de la naturaleza podemos encontrar una gran diversidad de ellos. Las proteínas, los polisacáridos, los ácidos nucleicos son todos polímeros naturales que cumplen funciones vitales en los organismos y por tanto se les llama biopolímeros. Otros ejemplos son la seda, el caucho, el algodón, la madera (celulosa), la quitina, etc.

• Los polímeros sintéticos son los que se obtienen por síntesis ya sea en una industria o en un laboratorio, y están conformados a base de monómeros naturales, mientras que los polímeros semisinteticos son resultado de la modificación de un monómero natural. El vidrio, la porcelana, el nailon, el rayón, los adhesivos son ejemplos de polímeros sintéticos, mientras que la nitrocelulosa o el caucho vulcanizado, lo son de polímeros semisinteticos. Hoy en día, al fabricarse polímeros se le pueden agregar ciertas sustancias que modifican sus propiedades, ya sea flexibilidad, resistencia, dureza, elongación, etc.

• Polímeros semisintéticos: Se obtienen por transformación de polímeros naturales. Ejemplo: caucho vulcanizado, etc.

Según sus propiedades Físicas:

a) Termoestables: son polímeros que no se pueden fundir a través de un proceso de calentamiento simple, puesto que su masa es tan dura que necesita temperaturas muy elevadas para sufrir algún tipo de destrucción.

b) Elastómeros: son polímeros que aunque pueden ser deformados, una vez que desaparece el agente que causó la pérdida de su forma pueden retornar a ella. tienen la propiedad de recuperar su forma al ser sometidos a una deformación de ella. Ej. Caucho vulcanizado.

c) Termoplásticos: este es un tipo de polímeros que tienen facilidad para ser fundidos, y por lo tanto pueden ser moldeados. Si tienen una estructura regular y organizada, pertenecen a la subdivisión de los cristalinos, pero si su estructura es desorganizada e irregular, se consideran amorfos.

d) Resinas = Son polímeros termoestables que sufren una transformación química cuando se funden, convirtiéndose en un sólido que al volverse a fundir, se descompone. Ej. PVC, Baquelita y Plexiglas.

e) Fibras = Tienen la forma de hilos. Se producen cuando el polímero fundido se hace pasar a través de unos orificios de tamaño pequeño de una matriz adecuada y se le aplica un estiramiento.

Según su proceso de obtención:

Los polímeros se obtiene gracias a la polimerización, en esta los monómeros se agrupan entre si y forman el polímero.

a) Por condensación: son polímeros obtenidos como consecuencia de la unión de monómeros propiciada por una eliminación molecular.

b) Por adición: son polímeros que resultan de la unión de monómeros por medio de enlaces múltiples.

Según sus monómeros:

a) Homopolímeros: son polímeros que están constituidos por monómeros idénticos.

b) Copolímeros: son polímeros que están constituidos por diversos sectores repetidos, los cuales son iguales entre sí, pero las cadenas que forman esos sectores son diferentes las unas de las otras.

Según la orientación de sus monómeros:

a) Polímeros lineales: son aquellos que, como su nombre lo dice, cuentan con una estructura lineal.

b) Polímeros ramificados: son aquellos que además de la cadena principal, presentan varias de carácter secundario.

Polímeros de condensación

Se forman por la eliminación de agua u otra molécula sencilla entre monómeros. No se usan iniciador, sino que las moléculas que se van a polimerizar tienen grupos funcionales que reaccionan lentamente entre sí. Por ejemplo agua.

Entre los polímeros que se obtienen por este método están:

Polialmidias

Poliésteres

Polieuretanoas

Resinas fenol-formaldehído

Melamina-formaldehído

La melanina-formaldehído se usa para elaborar vajillas de buena calidad.

Podemos resumir las características de polímeros de condensación, de la siguiente manera:

• Formación de poliésteres, poliamidas, poliéteres, polianhidros, etc., por eliminación de agua o alcoholes, con moléculas bifuncionales, como ácidos o glicoles, diaminas, diésteres entre otros (polimerización del tipo poliésteres y poliamidas.).

• Formación de polihidrocarburos, por eliminación de halógenos o haluros de hidrógeno, con ayuda de catalizadores metálicos o de haluros metálicos (policondensación del tipo de Friedel-Craffts y Ullmann.).

• Formación de polisulfuros o poli-polisulfuros, por eliminación de cloruro de sodio, con haluros bifuncionales de alquilo o arilo y sulfuros alcalinos o polisulfuros alcalinos o por oxidación de dimercaptanos (policondensación del tipo Thiokol.).

Debido a esto, la masa molecular del polímero no es necesariamente un múltiplo exacto de la masa molecular del monómero. Los polímeros de condensación se dividen en dos grupos:

Los Homopolímeros.

Polietilenglicol

Siliconas

Los Copolímeros.

Baquelitas.

Poliésteres.

Poliamidas.

La polimerización en etapas (condensación) necesita al menos monómeros bifuncionales. Deben de saber que los polímeros pueden ser maquinables.

Ejemplo: HOOC--R1--NH2

Si reacciona consigo mismo, entonces:

2 HOOC--R1--NH2 <----> HOOC--R1--NH• + •OC--R1--NH2 + H2O <----> HOOC--R1-NH--CO--R1--NH2 + H2O

Polímeros por adición

Los polímeros son un tipo de

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