Tipos de polímeros

Introducción

Los compuestos orgánicos son en general
sustancias de constitución simple, porque se forman por
moléculas con un número muy reducido de
átomos.

La polimerización es una reacción
química realizada mayormente en presencia de un
catalizador que se combina para formar moléculas
gigantes.

Los polímeros tienen propiedades físicas y
químicas muy diferentes constituidas por moléculas
sencillas. Los que se obtienen industrialmente se conocen como
plásticos, éstos también pueden ser llamados
homopolímeros, que se producen cuando el polímero
formado por la polimerización de monómeros
iguales.

Muchos monómeros también forman
polímeros con pérdida simultánea de una
pequeña molécula, como la del agua, la del
monóxido de carbono o del cloruro de hidrógeno.
Estos polímeros se llaman polímeros de
condensación y sus productos de descomposición no
son idénticos a los de las unidades respectivas de
polímero. Así la polimerización de glucosa
la celulosa, un polímero natural, va acompañado por
pérdida de agua y la celulosa es un polímero
típico de condensación.

Capitulo I

Polímeros

• I. DEFINICIÓN:

Los Polímeros, provienen de las palabras griegas
"Poly" y "Mers", que significa muchas partes, son grandes
moléculas o macromoléculas formadas por la
unión de muchas pequeñas moléculas
(monómeros) unidas entre si a través de enlaces
covalentes.

Como los polímeros se forman usualmente por la
unión de un gran número de moléculas
menores, tienen altos pesos moleculares. No es infrecuente que
los polímeros tengan pesos moleculares de 100.000 moles o
mayores.

La mayor parte de los polímeros que usamos en
nuestra vida diaria son materiales sintéticos con
propiedades y aplicaciones variadas. Lo que distingue a los
polímeros de los materiales constituídos por
moléculas de tamaño normal son sus propiedades
mecánicas. En general, los polímeros tienen una
excelente resistencia mecánica debido a que las grandes
cadenas poliméricas se atraen. Las fuerzas de
atracción intermoleculares dependen de la
composición química del polímero y pueden
ser de varias clases.

La unidad estructural que se repite a lo
largo de la cadena polimérica se denomina unidad
repetitiva y la reacción en la cual los
monómeros se unen entre sí para formar el
polímero se denomina reacción de
polimerización.

Los polímeros consisten en mezclas
de moléculas de distintas longitudes de cadena y por ello
se habla del peso molecular promedio (PM) de un
polímero.

Capitulo II

Tipos de
polímeros

• Los polímeros pueden ser de tres
  tipos:

• a) POLÍMEROS NATURALES:
  Provenientes directamente del reino vegetal o animal. Por
  ejemplo: celulosa, almidón, proteínas, caucho
  natural, ácidos nucleicos, etc.

• LAS PROTEÍNAS:

• El nombre proteína proviene de la palabra
  griega proteios, que significa lo primero. Entre todos los
  compuestos químicos, las proteínas deben
  considerarse ciertamente como las más importantes,
  puesto que son las sustancias de la vida.

• Desde un punto de vista químico son
  polímeros grandes o son poliamidas y los
  monómeros de los cuales derivan son los ácidos
  a – aminocarboxílicos (aminoácidos). Una sola
  molécula de proteína contiene cientos e incluso
  miles de unidades de aminoácidos, las que pueden ser
  de unos veinte tipos diferentes. El número de
  moléculas proteínicas distintas que pueden
  existir, es casi infinito. Es probable que se necesiten
  decenas de miles de proteínas diferentes para formar y
  hacer funcionar un organismo animal; este conjunto de
  proteínas no es idéntico al que constituye un
  animal de tipo distinto.

Propiedades de los
Aminoácidos._

• Los aminoácidos son sólidos
  cristalinos no volátiles, que funden con
  descomposición a temperaturas relativamente
  altas.

• Son insolubles en solventes no polares, mientras que
  son apreciablemente solubles en agua.

• Sus soluciones acuosas se comportan como soluciones
  de sustancias de elevado momento dipolar.

• Las constantes de acidez y basicidad son muy
  pequeñas para grupos – NH2 y – COOH. La glicina,
  por ejemplo, tiene Ka = 1,6 x 10-10 y Kb = 2,5 x 10-12,
  mientras que la mayoría de los ácidos
  carboxílicos tienen Ka del orden 10-5, y un gran
  número de aminas alifática un Kb de
  aproximadamente 10-4. En forma general el Ka medido se
  refiere a la acidez del ión amonio RNH3+

Importancia Biológica de las
proteínas:

• Su importancia biológica la podemos resumir
  así:

• Son las sustancias de la vida, pues constituyen gran
  parte del cuerpo animal.

• Se les encuentra en la célula
  viva.

• Son la materia principal de la piel,
  músculos, tendones, nervios, sangre, enzimas,
  anticuerpos y muchas hormonas.

• Dirigen la síntesis de los ácidos
  nucleícos que son los que controlan la
  herencia.

• b) POLÍMEROS ARTIFICIALES: Son el
  resultado de modificaciones mediante procesos
  químicos, de ciertos polímeros naturales.
  Ejemplo: nitrocelulosa, etonita, etc.

• NITRATO DE CELULOSA._

• El nitrato de celulosa, nitrocelulosa,
  fulmicotón o algodón pólvora fue
  sintetizado por primera vez en el año 1845 por
  Christian Schönbein. Es un sólido parecido al
  algodón, o un líquido gelatinoso ligeramente
  amarillo o incoloro con olor a éter. Se emplea en la
  elaboración de explosivos, propulsores para cohetes,
  celuloide (base transparente para las emulsiones de las
  películas fotográficas) y como materia prima en
  la elaboración de pinturas, lacas, barnices, tintas,
  selladores y otros productos similares. Es famoso su uso
  tradicional como laca nitrocelulósica aplicada como
  acabado sobre la madera en guitarras eléctricas de
  calidad como ocurre con las guitarras Gibson.

Propiedades:

• Es uno de los explosivos plásticos más
  baratos. Es rígido y resistente al impacto. Admite
  técnicas finales de corte y mecanizado (evitando
  sobrecalentamiento). No es un buen aislante eléctrico.
  El celuloide se disuelve en acetona y acetato de amilo. Es
  atacado por los ácidos y bases (poca resistencia
  química). Se endurece al envejecer y es atacado por la
  radiación solar. Es inflamable, con
  deflagración. Los productos emitidos en la
  degradación térmica son
  tóxicos.

• Es muy estable en comparación de la
  nitroglicerina, incluso es más estable que la
  pólvora. Los magos e ilusionistas lo utilizan para
  crear ilusiones con fuego

• c) POLÍMEROS SINTÉTICOS:
  Son los que se obtienen por procesos de polimerización
  controlados por el hombre a partir de materias primas de bajo
  peso molecular. Ejemplo: nylon, polietileno, cloruro de
  polivinilo, polimetano, etc.

• CLORURO DE POLIVINILO
  (PVC)._

• Mecanismos: Radicales libres por acción de la
  luz o de catalizadores peróxidos.

• Condiciones experimentales de polimerización:
  El proceso puede llevarse a cabo a fusión, en
  emulsión o en bloque obteniéndose en cada caso
  un producto de propiedades peculiares.

• Propiedades: Polvo blanco que comienza a reblandecer
  cerca de los 80ºC y se descompone sobre los 140ºC.
  Es muy resistente a los agentes mecánicos y
  químicos y es de fácil
  pigmentación.

• Usos: Materiales aislantes para la industrias
  química, eléctrica.

Muchos elementos (el silicio, entre otros), forman
también polímeros, llamados polímeros
inorgánicos.

• SILICONA:

• La silicona, 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.

Usos:

• Por su versatilidad ha sido usado con éxito
  en múltiples productos de consumo diario. Tal es el
  caso de lacas para el cabello, labiales, protectores solares
  y cremas humectantes.

• Dada su baja reactividad ha sido ampliamente usada
  en la industria farmacéutica en confección de
  cápsulas para facilitar la ingestión de algunos
  medicamentos, en antiácidos bajo la designación
  de meticona. Hay más de 1000 productos médicos
  en los cuales la silicona es un componente.

• También es una sustancia comúnmente
  usada como lubricante en la superficie interna de las
  jeringas y botellas para la conservación de derivados
  de la sangre y medicamentos intravenosos. Los marcapasos, las
  válvulas cardíacas y el Norplant usan
  recubrimientos de silicona. Son también fabricados con
  silicona artefactos implantables como las articulaciones
  artificiales (rodillas, caderas), catéteres para
  quimioterapia o para la hidrocefalia, sistemas de drenaje,
  implantes.

• Otra aplicación es la silicona para moldes
  como alternativa al látex en la fabricación de
  moldes por sus propiedades flexibles y antiadherentes. Ficha
  de seguridad MSDS Silicona para moldes Ficha técnica
  TDS Silicona para moldes

• Uno de los derivados de la silicona es la silicona
  platino. Un material común para uso médico
  (tetinas de los biberones) y que en los últimos
  años se ha aplicado en productos para la cocina
  (vaporeras y estuche de vapor.

Capitulo III

Propiedades
físicas de los polímeros

• Estudios de difracción de rayos X sobre
  muestras de polietileno comercial, muestran que este
  material, constituido por moléculas que pueden
  contener desde 1.000 hasta 150.000 grupos CH2 – CH2
  presentan regiones con un cierto ordenamiento cristalino, y
  otras donde se evidencia un carácter amorfo: a
  éstas últimas se les considera defectos del
  cristal. En este caso las fuerzas responsables del
  ordenamiento cuasicristalino, son las llamadas fuerzas de van
  de Waals. En otros casos (nylon 66) la responsabilidad del
  ordenamiento recae en los enlaces de H.

• La temperatura tiene mucha importancia en
  relación al comportamiento de los
  polímeros.

• A temperaturas más bajas los polímeros
  se vuelven más duros y con ciertas
  características vítreas debido a la
  pérdida de movimiento relativo entre las cadenas que
  forman el material. La temperatura en la cual funden las
  zonas cristalinas se llama temperatura de fusión (Tf).
  Otra temperatura importante es la de descomposición y
  es conveniente que la misma sea bastante superior a
  Tf.

Capitulo IV

Clasificación
de los polímeros según sus propiedades
físicas

• Desde un punto de vista general se
  puede hablar de tres tipos de polímeros:

• a) ELASTÓMEROS:

• Los elastómeros son aquellos polímeros
  que muestran un comportamiento elástico. El
  término, que proviene de polímero
  elástico, es a veces intercambiable con el
  término goma, que es más adecuado para
  referirse a vulcanizados. Cada uno de los monómeros
  que se unen entre sí para formar el polímero
  está normalmente compuesto de carbono,
  hidrógeno, oxígeno y/o silicio. Los
  elastómeros son polímeros amorfos que se
  encuentran sobre su temperatura de transición
  vítrea, de ahí esa considerable capacidad de
  deformación. A temperatura ambiente las gomas son
  relativamente blandas y deformables.

• Se usan principalmente para cierres
  herméticos, adhesivos y partes flexibles. Comenzaron a
  utilizarse a finales del siglo XIX, dando lugar a
  aplicaciones hasta entonces imposibles (como los
  neumáticos de automóvil).

• b) TERMOPLÁSTICOS:

• Un termoplástico es un plástico
  que, a temperatura ambiente, es plástico o deformable,
  se derrite cuando se calienta y se endurece en un estado
  vítreo cuando se enfría lo suficiente. La mayor
  parte de los termoplásticos son polímeros de
  alto peso molecular, los cuales 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). Los polímeros
  termoplásticos difieren de los polímeros
  termoestables en que después de calentarse y moldearse
  pueden recalentarse y formar otros objetos, mientras que en
  el caso de los termoestables o termoduros, después de
  enfriarse la forma no cambia y arden.

• Sus propiedades físicas cambian gradualmente
  si se funden y se moldean varias veces (historial
  térmico), generalmente disminuyen estas
  propiedades.

• Los más usados son: el polietileno (PE), el
  polipropileno (PP), el poliestireno (PS), el
  polimetilmetacrilato (PMMA), el policloruro de vinilo (PVC),
  el politereftalato de etileno (PET), el teflón (o
  politetrafluoretileno, PTFE) y el nylon (un tipo de
  poliamida).

• Se diferencian de los termoestables (baquelita, goma
  vulcanizada) en que éstos últimos no funden al
  elevarlos a altas temperaturas, sino que se queman, siendo
  imposible volver a moldearlos.

• Muchos de los termoplásticos conocidos pueden
  ser resultado de la suma de varios polímeros, como es
  el caso del vinilo, que es una mezcla de polietileno y
  polipropileno.

• c) TERMOESTABLES:

• Los plásticos termoestables son
  polímeros infusibles e insolubles. La razón de
  tal comportamiento estriba en que las cadenas de estos
  materiales forman una red tridimensional espacial,
  entrelazándose con fuertes enlaces covalentes. La
  estructura así formada toma el aspecto
  macroscópico de una única molécula
  gigantesca, cuya forma se fija permanentemente, debido a que
  la movilidad de las cadenas y los grados de libertad para
  rotación en los enlaces es prácticamente
  cero.

Características:

• Los plásticos termoestables poseen algunas
  propiedades ventajosas respecto a los termoplásticos.
  Por ejemplo, mejor resistencia al impacto, a los solventes, a
  la permeación de gases y a las temperaturas extremas.
  Entre las desventajas se encuentran, generalmente, la
  dificultad de procesamiento, la necesidad del curado, el
  carácter quebradizo del material (frágil) y el
  no presentar reforzamiento al someterlo a
  tensión.

• Los termoestables que se presentan en resina, se
  puede reforzar en forma relativamente fácil con
  fibras, como las de fibras de vidrio, por ejemplo, formando
  así, los plásticos reforzados. Los
  termoplásticos también se pueden ocupar con
  esta técnica.

Los elastómeros y termoplásticos
están constituidos por moléculas que forman largas
cadenas con poco entrecruzamiento entre sí. Cuando se
calientan, se ablandan sin descomposición y pueden ser
moldeados.

Los termoestables se preparan generalmente a partir de
sustancias semifluidas de peso molecular relativamente bajo, las
cuales alcanzan, cuando se someten a procesos adecuados, un alto
grado de entrecruzamiento molecular formando materiales duros,
que funden con descomposición o no funden y son
generalmente insolubles en los solventes más
usuales.

Capitulo V

Propiedades
eléctricas de los polímeros

• Los polímeros industriales en general son
  malos conductores eléctricos, por lo que se emplean
  masivamente en la industria eléctrica y
  electrónica como materiales aislantes. Las baquelitas
  (resinas fenólicas) sustituyeron con ventaja a las
  porcelanas y el vidrio en el aparellaje de baja
  tensión hace ya muchos años;
  termoplásticos como el PVC y los PE, entre otros, se
  utilizan en la fabricación de cables
  eléctricos, llegando en la actualidad a tensiones de
  aplicación superiores a los 20 KV, y casi todas las
  carcasas de los equipos electrónicos se construyen en
  termoplásticos de magníficas propiedades
  mecánicas, además de eléctricas y de
  gran duración y resistencia al medio ambiente, como
  son, por ejemplo, las resinas ABS.

• Para evitar cargas estáticas en aplicaciones
  que lo requieran, se ha utilizado el uso de
  antiestáticos que permite en la superficie del
  polímero una conducción parcial de cargas
  eléctricas.

• Evidentemente la principal desventaja de los
  materiales plásticos en estas aplicaciones está
  en relación a la pérdida de
  características mecánicas y geométricas
  con la temperatura. Sin embargo, ya se dispone de materiales
  que resisten sin problemas temperaturas relativamente
  elevadas (superiores a los 200 °C).

• Las propiedades eléctricas de los
  polímeros industriales están determinadas
  principalmente, por la naturaleza química del material
  (enlaces covalentes de mayor o menor polaridad) y son poco
  sensibles a la microestructura cristalina o amorfa del
  material, que afecta mucho más a las propiedades
  mecánicas. Su estudio se acomete mediante ensayos de
  comportamiento en campos eléctricos de distinta
  intensidad y frecuencia. Seguidamente se analizan las
  características eléctricas de estos
  materiales.

• Los polímeros conductores fueron
  desarrollados en 1974 y sus aplicaciones aún
  están siendo estudiadas.

Referencia
bibliográfica

BIBLIOGRAFIA:

• BRESCIA, Frank y otros. (1977).
  Química. Nueva Editorial Interamericana S.A.
  D.F. México. 654p.

• FOUSTER, Juan y otros. (1985).
  Química. Universidad Nacional Abierta. Estudios
  Profesionales I. Ingeniería Industrial. Impresos
  Urbina. Caracas. Venezuela. 455p.

WEBGRAFIA

www.wikipedia/wiki.com/polimeros.htm

Autor:

Guerra Alva Darwin.

Panduro Vela, David H.

NIVEL: III

CURSO : POLIMEROS

DOCENTE : ING. ECHEVARRIA

FECHA DE

ENTREGA : 24/05/2011

"UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA AMAZONÍA
PERUANA"

FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICAS DE
INGENIERIA

ÁREA DE QUIMICA-ORGANICA

TRABAJO Nº 01

IQUITOS – 2011