Polimerización por condensación comp

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  • 1. POLIMERIZACIÓN PORCONDENSACIÓNCÉSAR ARTURO TORRES NAVARROINGENIERÍA QUÍMICA
  • 2. ¿EN QUÉ CONSISTE? Los condensados se pueden obtener, por métodos en los que se elimina una molécula sencilla (agua, alcohol, ácido) por reacción del intermedio o los intermedios (-R), como ocurre en la formación de poliésteres a partir de un glicol y un ácido di-básico.
  • 3. EJEMPLO Ácido acético + Etanol → Acetato de etilo + Agua. Cabe señalar que para muchos de los polímeros de condensación hay combinaciones diferentes de los reactivos que se pueden emplear para su síntesis.
  • 4.  Así las poliamidas pueden ser sintetizadas por las reacciones de extremos entre diácidos- diaminas o cloruros diacilo y por la auto- condensación de aminoácidos.
  • 5. LAS DIFERENCIAS Un polímero se clasifica de condensación si su síntesis consiste en la eliminación de moléculas pequeñas, o que contiene grupos funcionales como parte de la cadena polimérica, o de sus unidades de repetición carece de ciertos átomos que están presentes en el monómero del que puede ser degradas. Si un polímero no cumple ninguno de estos requisitos, se clasifica como un polímero de adición.
  • 6.  Existen diferencias estructurales y de composición muy significativas en el mecanismo por el cual las moléculas del polímero se construyen. Las dos reacciones se diferencian básicamente en términos de la duración del tiempo requerido para el crecimiento completo de las moléculas de polímero de tamaño completo.
  • 7.  Cuando hay un alcohol alrededor, como el etilenglicol, los pares de electrones no compartidos de los átomos de oxígeno del alcohol realizan los ataques siguientes:
  • 8. REACCIONES INDUSTRIALES El nylon se hace por una reacción que es una etapa de crecimiento de la polimerización , y una polimerización por condensación. Las medias de nylon están hechas de diácidos y diaminas.
  • 9.  Paso2: La amina ataca el carbono carboxilo, creando un intermediario de amonio. Paso 3: Tras el movimiento de electrones, el oxígeno roba un hidrógeno del nitrógeno, y un dímero amida se forma, mientras que el agua es expulsada, y la catálisis del ácido se regenera. Paso 4: El dimero puede reaccionar con otra molécula de diácido o con otra de diamina. Esto sigue sucediendo hasta que se vuelven lo suficientemente grandes como para ser llamadas polímeros.
  • 10. EXPLICACIÓN GENERAL Para que las moléculas crezcan lo suficientemente grandes como para ser llamadas polímeros, se debe hacer la reacción bajo vacío. Cuando hacemos esto, toda esa agua se evapora. Tenemos que deshacernos del agua debido a una pequeña regla llamada Principio de LeChatlier, con la intención de que se forme el producto deseado. La reacción no necesita un catalizador ácido para llevarse a cabo, porque cerca del final de la polimerización, cuando no hay muchos grupos de ácido, dejan de ser catalizadores y la reacción continúa. Siendo así, la amina puede reaccionar con los ácidos carboxílicos no protonada. De otra manera, el nylon de alto peso molecular de 66 no podría realizarse sin un catalizador externo, porque la reacción se detendría a conversiones más altas, cuando no hay muchos grupos de ácido que ya no son catalizadores.
  • 11. REACCIONES INDUSTRIALES Para el poliéster se realizan los pasos de la reacción de transesterificación, sustituyendo el grupo hidroxietoxi por el grupo metoxi: Eso es lo que sucede en el primer paso de hacer un poliéster.
  • 12. Cuando hay un alcohol alrededor, como el etilenglicol, los pares de electrones no compartidos de los átomos de oxígeno del alcohol hacen ataques con electrones como se ve en la imagen siguiente: 
  • 13.  Esto empuja a un par de electrones del carbono- oxígeno por doble enlace y en el oxígeno del carbonilo, dándole una carga negativa. Mientras tanto, el oxígeno del alcohol recibe una carga positiva. El resultado final de todo este intercambio es que el grupo hidroxietilo del glicol de etileno termina unido al éster y el grupo metilo del éster es expulsado en forma de una molécula de metanol.
  • 14.  Evaporando una parte del metanol a una temperatura suficientemente alta, permite que la reacción de eliminación de este producto, aporte unidades de reacción de transesterificación a conversiones más altas.
  • 15.  Después de que hemos hecho el bis-(2-hidroxietil) tereftalato, lo hace un poco más reactivo. En adelante las reacciones son de transesterificación similar a la anterior, formando moléculas que contienen grupos alcohol y grupos éster , de manera que pueden auto-transesterificarse:
  • 16.  Se forma un intermedio similar al que vimos antes, y pasa a través de una reproducción aleatoria de electrones para obtener:  Este producto puede reaccionar de nuevo, al igual que el bis - (2-hidroxietil) tereftalato. Mientras esto sucede, las moléculas formadas se hacen más grandes y más grandes, hasta llegar PET de alto peso molecular:
  • 17. PROCESOS Etapas previas a la formación de las preformas de la botella de PET 1) Secado 2) Cristalización Con este término se describe el cambio de estructura de los polímeros semicristalinos con el cual las macromoléculas pasan de una estructura en la cual su disposición espacial es desordenada (estructura amorfa, transparente a la luz) a una estructura uniforme y desordenada (estructura cristalina, opaca a la luz) que le confiere a la resina una coloración blanca lechosa.
  • 18.  El proceso industrial consiste en un tratamiento térmico a 130- 160 °C, durante un tiempo que puede variar de 10 minutos a una hora, mientras el gránulo, para evitar su bloqueo, es mantenido en agitación por efecto de un lecho fluido o de un movimiento mecánico. Con la cristalización, la densidad del PET pasa de 1.33 g/cm3 del amorfo a 1.4 del cristalino. 3) Polimerización en estado sólido o Post polimerización. El granulo cristalizado se carga en un reactor cilíndrico en cuyo interior, durante tiempos muy largos, es sometido a un flujo de gas inerte (nitrógeno) a temperatura elevada (sobre los 200 ° C).
  • 19.  Este tratamiento ceba una reacción de polimerización que hace aumentar posteriormente el peso molecular de la resina hasta alcanzar los valores idóneos para la fabricación de la botella. El aumento de la viscosidad intrínseca es directamente proporcional al aumento del peso molecular. En esta reacción, mientras se ligan las moléculas, es eliminado parte del acetaldehído que se forma en la primera polimerización.
  • 20.  De estos reactores, se descarga PET de elevado porcentaje de cristalinidad con viscosidad Grado para Botella (“Bottle Grade”).
  • 21. DIAGRAMA DE FLUJO
  • 22. PROCESOS  Obtención de poliamidas (Nylon 6,6) Se preparan a partir de los ácidos amino- carboxílicos o de los di-carboxílicos y las diaminas. Para expresar la composición química de las poliamidas se usa un sistema numérico: una combinación de dos cifras indica una poliamida obtenida a partir de una diamina y un ácido dicarboxilico, y cada cifra indica el número de átomos de carbono que tienen, respectivamente, las cadenas de la diamina y del ácido.
  • 23.  Polihexametileno-adipamida, se forma a partir de la hexametileno-diamina y el ácido adípico. El ácido adipico es el principal intermedio para su obtención, se puede obtener de compuestos tan diversos que tienen importancia industrial como ciclohexano y ciclohexanol, por medio una oxidación. Para obtener las poliamidas, a partir de una diamina y un ácido dibásico, se añaden los dos componentes al recipiente de reacción, en cantidades medidas.
  • 24.  Para preparar la sal se mezcla una disolución 60-80% de hexametileno-diamina con ácido adípico al 20% en metanol hirviendo; se separa de los líquidos por centrifugación, lavado si es preciso y secado. En la polimerización se hace pasar una disolución acuosa al 60% de la sal por una autoclave de acero inoxidable, añadiendo el estabilizador necesario para calentarlo.
  • 25.  Se debe evitar cuidadosamente que entren partículas de pigmentos mientras dura la reacción. Al terminar la polimerización, el polímero fundido sale por el fondo a una rueda de formado mediante nitrógeno especialmente purificado, cada lote formado se extruye rápidamente para evitar la diferencias en el tratamiento térmico del polímero.
  • 26.  Esto se lleva a un cooler para enfriar y solidificar, luego se cortan en pequeños trozos u hojuelas antes de combinarlas en un tanque lavador a 80°C, se pasa a una centrífuga donde se elimina el exceso de agua. Luego de la centrífuga pasa a la unidad de hilado y moldeado (recipiente de metal con chaqueta de vapor que mantiene T de P.f. superior al nylon). Cuando las hojuelas de nylon entran al recipiente chocan contra un enrejado donde funden y fluyen a la cámara de fusión .
  • 27.  El polímero fundido pasa por las aberturas de esta cámara a las bombas de engranes de la hileras, y éstas lo entregan a un filtro de arena seguido por mallas y un plato de hilar. Los filamentos se solidifican, y luego pasan por un proceso de estiramiento, para finalmente pasar por un sistema de rodillos de velocidad diferencial. Los filamentos de nylon embarcan luego a los fabricantes para que se procesen.
  • 28. GRACIAS 