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Aspectos fundamentales en el estudio de los polímeros
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Aspectos fundamentales en el estudio de los polímeros

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Descripción de los fundamentos del estudio de los polímeros

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  • 1. Universidad de Carabobo Facultad de Ciencias de la Educación Departamento de Biología y QuímicaFacilitadora: Esp. Joselin Albujar
  • 2. DEFINICIONESPolímero: sustancia formada por moléculas que contienen una gran cantidadde átomos y tienen un alto peso molecular. Son moléculas grandes que sefabrican uniendo químicamente moléculas más pequeñas llamadasmonómeros.Monómero: pequeñas unidades a partir de las cuales se construye unpolímero.Almidón, celulosa, seda, ADN Polímeros naturalesNylon, polietileno, baquelita Polímeros sintéticos
  • 3. POLÍMEROS NATURALESEn la naturaleza se encuentra una cantidad considerable de polímeros, algunosconocidos desde la antigüedad, como lo son el algodón, madera y látex. Lospolisacáridos, proteínas y ácidos nucleicos son polímeros naturales, que cumplenlas funciones biológicas importantes para un ser vivo y por eso se denominanBiopolímeros Los polímeros sintéticos y algunos naturales como los polisacáridos, estánformados por uno o dos monómeros iguales. Los ácidos nucleicos y las proteínas, poseen monómeros con una estructurasimilar entre ellos, pero no iguales, es aquí donde se ve la diversidad de la vida.
  • 4. POLÍMEROS NATURALES Las proteínas son polímeros de elevado peso molecular, formados por launión de unidades básicas llamadas aminoácidos. Son alrededor del 50% del peso seco del cuerpo y químicamente estánformadas por C, N, O y H, pudiendo encontrar también pequeñas partes deotros elementos como azufre, fósforo, etc. Las funciones que tienen son:-Función Estructural;-Función Catalizadora;-Función Inmunológica;-Función Mediadora.
  • 5. POLÍMEROS NATURALESSon proteínas que ayudan a hidrolizar otras proteínas, lípidos ycarbohidratos durante la digestión.Son fundamentales para oxidar los nutrientes durante el metabolismoy para promover muchas reacciones específicas y vitales en elorganismo.Su principal función es la de transferir grupos de átomos de unamolécula a otra, romper la molécula, formar nuevos enlaces yreordenar las moléculas en nuevas conformaciones. .
  • 6. POLÍMEROS NATURALESConstituidos por nucleótidos como unidad estructural y presentan diferentesniveles de organización estructural:Estructura Primaria: secuencia de nucleótidos de una sola cadena o hebra, sepueden presentar como un simple filamento extendido, o bien doblado en símismo.Estructura Secundaria: disposición espacial de dos hebras de polinucleótidosenrollados una sobre otra en una doble hélice.Estructura Terciaria: diferentes niveles de empaquetamiento de la doble hélice,para formar los cromosomas, generalmente se asocia con proteínas
  • 7. POLÍMEROS NATURALESSe clasifican por su complejidad según el número de monómeros en:Monosacáridos; solo una unidad monoméricaDisacáridos; dos unidades monoméricasOligosacáridos; de cuatro hasta diez unidades monoméricasPolisacáridos; de once a cientos de miles unidades monoméricas.Los monosacáridos son polihidroxialdehídos de tres a ocho átomos de carbono.Los polímeros más abundantes en la naturaleza son los polisacáridosformados por glucosa.
  • 8. NOMENCLATURALos polímeros se nombran de acuerdo con los monómeros de los que se preparan.Cuando el nombre del monómero es de una sola palabra, el polímero derivado de él segenera agregando el prefijo poli C N H2C=CH-C N H2C-CH Acrilonitrilo n PoliacrilonitriloLa convención para escribir las fórmulas de polímeros establece que se debe encerrarla unidad repetitiva dentro de los corchetes, seguidos por la letra n para indicar que lacantidad de unidades repetitivas no se especifica; sin embargo, se supone que esgrande
  • 9. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS Los polímeros se clasifican de acuerdo conTipo de reacción Crecimiento de la Estructura Propiedades macromolécula Lineal Termoplástico Adición Ramificado Termoestables Condensación Crecimiento por cadena Con entrelazamiento Elastómero Crecimiento por pasos Escalera Estrella Dendrímero
  • 10. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS: Tipo de reacciónLos polímeros de adición se forman con reacciones del tipo: A + B A-Bdonde el producto A-B conserva todos los átomos de los reactivos A y B.En esta ecuación A y B son monómeros que reaccionan para formar el polímero.Cuando A = B, el resultado es un homopolímero.Cuando los monómeros son diferentes el resultado es un copolímero.Los polímeros preparados a partir de alquenos, independientemente de si son homo ocopolímeros, se denominan poliolefinas.
  • 11. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS: Tipo de reacciónLos polímeros de condensación se preparan por la formación de un enlace covalente entremonómeros , acompañada por la pérdida de una molécula pequeña, como agua, un alcohol oun halogenuro de hidrógeno. X + Y + X-YEsta reacción de condensación forma un polímero al aplicarla a reactivos difuncionales X X + Y Y X Y + X-YY Y +X Y+ X X X Y + 2X - Y
  • 12. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS: Crecimiento de la macromolécula los monómeros se adicionan uno a uno al mismoextremo de una cadena en crecimiento. Cada cadena sólo tiene un punto decrecimiento. La concentración de monómero baja en forma gradual hasta que seagota. En general, el crecimiento en cadena se asocia con la polimerización por adición, aunque no se aplica en todos los casos
  • 13. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS: Crecimiento de la macromolécula en este proceso las cadenas tienen al menos dos puntos decrecimiento. La mayoría de las moléculas de monómero se consumen en las primeras fasesdel proceso, y se forma una mezcla de compuestos de peso molecular intermedio, llamadosoligómeros. Éstos oligómeros reaccionan entre sí y forman el polímero. En general, el crecimiento por pasos se asocia con la polimerización por condensación, aunque no se aplica en todos los casos
  • 14. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS: EstructuraLos polímeros obtenidos con los mismos compuestos pueden tener distintaspropiedades, según como se fabriquen. Éstas diferencias, en propiedades físicas son elresultado de diferencias en la estructura general de la cadena de polímero. Existen tres tiposestructurales principales: lineales, ramificados y entrelazados. Polímeros lineales amorfos: el conjunto de cadenas varia de forma aleatoria (espagueti). Polímeros lineales: tienen una cadena continua de unidades que se repiten. Polímeros lineales cristalinos: el conjunto de cadenas varia de forma ordenada.
  • 15. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS: EstructuraLa mayoría de los polímeros de este tipo presentan regiones cristalinas ordenadas llamadascristalitos.El grado de cristalinidad de un polímero es proporcional al porcentaje de cristalitos.El grado de cristalinidad depende de las fuerzas intermoleculares entre las cadenas.Para determinados polímeros, la densidad aumenta con la cristalinidad, porque las cadenasenredadas al azar ocupan un mayor volumen, mientras que las cadenas con unempaquetamiento eficiente (más cercano), pone la misma masa pero en un volumen menor.
  • 16. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS: EstructuraLos polímeros ramificados tienen ramificaciones que salen de la cadena principal.Al aumentar la ramificación se reduce la cristalinidad de un polímero y se alteranlas propiedades físicas, como la densidad.Las cadenas no ramificadas se empacan con más eficiencia que las ramificadas, loque se traduce en fuerzas intermoleculares mayores, mayor cristalinidad y unmaterial más fuerte y duradero.
  • 17. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS: EstructuraEl polietileno de baja densidad (LDPE) y el de alta densidad (HDPE) son homopolímeros deletileno pero se preparan con métodos diferentes, por lo que tienen distintas propiedades yusos. • Suave • Rígido • Menor punto de fusión • Mayor punto de fusión • Más ramificado • Menos ramificado • Elaboración de bolsas de • Elaboración de compras botellas, garrafones y tanques de gasolina LDPE HDPE
  • 18. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS: EstructuraUn polímero entrelazado es aquel en el que dos o más cadenas están unidascon enlaces covalentes.Las cadenas en un polímero entrelazado se unen entre sí por unidades deenlazamiento, que pueden ser largas o cortas y estar formadas por las mismasunidades repetitivas que la cadena principal u otras distintas.
  • 19. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS: PropiedadesEstán formados por largas cadenas producidas al unir monómeros, se comportan de maneradúctil y plástica.Las cadenas pueden o no estar ramificadas. Las cadenas individuales están entrelazadas.Entre los átomos de cadena distinta existen enlaces de Van der Waals relativamente débiles.Las cadenas se pueden desenlazar mediante la aplicación de un esfuerzo a la tensión.Pueden ser amorfos o cristalinos.Al calentarse se ablandan y se funden.
  • 20. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS: Propiedades Termoplásticos comúnes y sus aplicaciones. Polímero AplicacionesPolietileno (PE) Películas de empaque, aislamientos para alambres, botellas comprimibles, tuberías, accesorios caseros.Cloruro de polivinilo (PVC) Tuberías, válvulas, acoplamientos, techos de vinilo para automóviles.Polipropileno (PP) Fibras para alfombras, cuerdas, empaques.Poliestireno (PS) Empaques y espumas aislantes, paneles de iluminación, componentes de aparatos, empaques para huevos.Poliacrilonitrilo (PAN) Fibras textiles, precursores para fibras de carbono, recipientes para alimentos.Polimetilmetacrilato Ventanas, parabrisas, recubrimientos, lentes de contacto duros,(PMMA) señalamientos luminosos.Politetrafluoretileno (PTFE) Recubrimientos antiadherentes.
  • 21. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS: Propiedades Termoplásticos complejos comúnes y sus aplicaciones. Polímero AplicacionesPolioxometileno (POM) Accesorios de plomería, bolígrafos, aspas de ventilador.Poliamida (PA) Fibras, cuerdas, componentes automotrices, componentes eléctricos.Poliéster (PET) Fibras, películas forográficas, cinta para grabación, recipientes para bebidas.Policarbonato (PC) Carcazas eléctricas, aparatos domésticos, botellas retornablesSulfuro de polifenileno Recubrimientos, componentes para el manejo de fluídos,(PPS) componentes electrónicos, componentes para secadoras de pelo.
  • 22. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS: PropiedadesConstituidos por largas cadenas lineales o ramificadas, de moléculas que estánfuertemente unidas por enlaces cruzados para formar estructuras de redestridimensionales.Son más resistentes que los termoplásticos, pero más frágiles.No se funden al calentarse, sino que empiezan a desintegrarse odescomponerse.No se pueden reciclar fácilmente.
  • 23. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS: Propiedades Termoestables comúnes y sus aplicaciones. Polímero AplicacionesFenólicos Adhesivos, recubrimientos laminadosAminas Adhesivos, utensilios de cocina, piezas eléctricasPoliésteres Piezas eléctricas, laminados decorativos, matrices poliméricas en la fibra de vidrioEpoxis Adhesivos, piezas eléctricas, matriz para materiales compuestosUretanos Fibras, recubrimientos, espumas, aislantesSiliconas Adhesivos, selladores
  • 24. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS: PropiedadesSon polímeros flexibles que se pueden estirar, pero retornan a su estadooriginal cuando cesa la fuerza de alargamiento.Las cadenas poliméricas tienen forma de moléculas en espiral que se puedenestirar de manera reversible al aplicarse una fuerza.Son termoplásticos o termoestables ligeramente entrelazados.
  • 25. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS: Propiedades Elastómeros comúnes y sus aplicaciones. Polímero AplicacionesPoliisopreno Neumáticos, pelotas de golf, suelas para zapatosPolibutadien Neumáticos industriales, tiras para impermeabilizar,o mangueras para vaporPolicloropre Mangueras, recubrimientos de cablesnoSiliconas Sellos
  • 26. ADHESIVOSSon polímeros que se utilizan para unir otros polímeros, metales, materialescerámicos, materiales compuestos o combinaciones de los anteriores.Adhesivos químicamente reactivos: incluyen los poliuretanos, epoxis, fenólicos y laspoliimidas. Los sistemas de un solo componente están constituidos por una sola resinapolimérica, que se cura por exposición a la humedad o el calor; mientras que los sistemasde dos componentes se curan al combinarse.Adhesivos de fusión por calor: estos polímeros se calientan para que fundan y alenfriarse se solidifica uniendo los materiales.
  • 27. ADHESIVOSAdhesivos por evaporación o por difusión: el adhesivo se disuelve en un solventeorgánico o en agua, y se aplica a superficies que deben unirse. Al evaporarse elportador, el polímero resultante crea la unión.Adhesivos sensibles a la presión: se producen en forma de películas o recubrimientos.Se requiere presión para que el polímero se adhiera al sustrato.Adhesivos conductores: el polímero contiene material de relleno como, escamas o polvode plata, de cobre o de aluminio para obtener una buena conductividad térmica o eléctrica.
  • 28. ADITIVOS PARA PLÁSTICOSRellenos: pueden tener varios fines, por ejemplo, el negro de humo se adicionaal hule para obtener la firmeza y la resistencia al desgaste de los neumáticos.Los materiales inorgánicos como el CaCO3 y el SiO2 mejoran las propiedadesmecánicas de los polímeros. Otros rellenos conocidos como extensores,permiten la producción de grandes volúmenes de material polimérico utilizandopoca resina.Pigmentos: se utilizan para producir colores en los polímeros y en las pinturas.
  • 29. ADITIVOS PARA PLÁSTICOSEstabilizadores: evitan el deterioro que los efectos del entorno causan en elpolímero. También impiden el deterioro de los polímeros debido a los rayosultravioleta.Agentes antiestáticos: la mayoría de los polímeros son malos conductores dela electricidad, por lo que acumulan una carga estática. Loa agentes antiestáticosatraen la humedad del aire hacia la superficie del polímero, mejorando laconductividad superficial del mismo y reduciendo la probabilidad de producirchispas o descargas.