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  • 1. UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO COLEGIO DE CIENCIAS Y HUMANIDADES PLANTEL NAUCALPAN TRABAJO DE LA SEGUNDA UNIDAD: EL MUNDO DE LOS POLIMEROS ALUMNA: MAGDALENA CALIXTO MORAN
  • 2. 1.¿QUE SON LOS POLÍMEROS Y POR QUE SON TAN IMPORTANTES? • 1.1 definición de polímeros • El polímero es un compuesto químico que posee una elevada masa molecular y que es obtenido a través de un proceso de polimerización. En tanto, la polimerización consiste en la unión de varias moléculas de un compuesto a partir del calor, la luz o un catalizador, con la misión de conformar una cadena de múltiples eslabones de moléculas y así entonces obtener una macromolécula. Entre los polímeros naturales más conocidos se cuentan: el ADN, la seda, el almidón y la celulosa y entre los sintéticos: polietileno, baquelita y el nylon.
  • 3. 1.2. IMPORTANCIA DE LOS POLÍMEROS POR SUS APLICACIONES Y USOS • Los polímeros son sustancias muy importantes debido a que pueden tener varios y muy diversos usos en la vida cotidiana. Los polímeros pueden ser descriptos como sustancias compuestas en las cuales se entremezclan varias moléculas de monómeros formando moléculas más pesadas y que pueden ser encontradas en diversos objetos y elementos naturales. Los polímeros pueden ser también artificiales o creados por el hombre cuando los polímeros naturales son transformados (ejemplos de esto son los textiles sintéticos como el nylon).
  • 4. • En la naturaleza encontramos muchos elementos que pueden ser considerados polímeros y que van desde elementos presentes en la alimentación (como el almidón, la celulosa) hasta elementos textiles (el nylon, aunque el mismo es un polímero resultante de la alteración de polímeros naturales, o la seda) e incluso el ADN que cada ser vivo posee. Los polímeros se pueden formar básicamente por dos procesos: por condensación de varias moléculas de monómeros o por la adición que supone una suma de todas las moléculas de monómeros que se multiplican.
  • 5. • La importancia de los polímeros reside especialmente en la variedad de utilidades que el ser humano le puede dar a estos compuestos. Así, los polímeros están presentes en muchos de los alimentos o materias primas que consumimos, pero también en los textiles (incluso pudiéndose convertir en polímeros sintéticos a partir de la transformación de otros), en la electricidad, en materiales utilizados para la construcción como el caucho, en el plástico y otros materiales cotidianos como el poliestireno, el polietileno, en productos químicos como el cloro, en la silicona, etc. Todos estos materiales son utilizados por diferentes razones ya que brindan propiedades distintas a cada uso: elasticidad, plasticidad, pueden ser adhesivos, resistencia al daño
  • 6. 1.3. CLASIFICACIÓN DE POLÍMEROS EN 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.…
  • 7. • 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.
  • 8. Clasificación de polímeros (monómeros y usos)
  • 9. 2. ESTRUCTURA QUÍMICA DE LOS POLÍMEROS • 2.1 .Concepto de monómero y polímero • Los monómeros son compuestos de bajo peso molecular que pueden unirse a otras moléculas pequeñas (ya sea iguales o diferentes) para formar macromoléculas de cadenas largas comúnmente conocidas como polímeros. • Los polímeros son mezclas de macromoléculas de distintos pesos moleculares. • Por lo tanto no son especies químicas puras y tampoco tienen un punto de fusión definido. • Cada una de las especies que forman a un polímero sí tiene un peso molecular determinado (Mi) y por lo tanto, para caracterizar una muestra de polímero se busca caracterizar la distribución de pesos moleculares de las moléculas de las especies que lo conforman: la proporción (generalmente en peso, wi) de cadenas de cada Mi que forma la mezcla.
  • 10. MONÓMEROS Y POLÍMEROS
  • 11. • 2.2 .Grupos funcionales presentes en la estructura de los monómeros • La mayoría de los monómeros funcionales son solubles en agua al mismo tiempo y se utilizan para incorporar centros hidrofílicos dentro de polímeros hidrofóbicos a fin de estabilizar las partículas y lograr adherencia y aceptación de pigmentos. • Usualmente son utilizados en muy pequeñas cantidades (1-3%) y poseen sitios reactivos para la reticulación, modificación de la superficie de las partículas y procesos post- polimerización de las partículas de látex. • Los grupos funcionales que pueden estar involucrados en este tipo de monómeros son: • 1. grupos carboxilos (Ej: Acidos acrílico y metacrílico). Los grupos carboxilos son capaces de formar enlaces hidrógeno y enlaces covalentes y pueden ser reticulados iónicamente.
  • 12. • 2. Grupos epoxi (Ej:de monómeros tales como glicidil metacrilato). Usualmente son utilizados para mejorar la resistencia química, la dureza del film, la resistencia química y la resistencia a l calor y a la abrasión. • 3. Derivados de acrilamida (Ej: N-Metilolacrilamida). Este tipo de monómeros es usualmente utilizados en proporciones de 1 a 7% y generan la incorporación de sitios de reticulación dentro de las partículas del látex. Puede sufrir reticulación vía puente hidrógeno a temperatura ambiente, como así también, pueden ser reticulados a temperatura más elevada (120 –150°C) con formación de enlaces covalentes entre distintos grupos N-Metilol presentes en la cadena.
  • 13. • 4. Cloruros (Ej: Cloruro de vinilbencilo). Son monómeros con sitios electrofílicos que pueden ser reaccionados post-polimerización con nucleófilos tales como aminas, mercaptanos, etc. • 5. Grupos isocianato (Ej: TMI). Estos grupos pueden ser reticulados postpolimerización , mediante grupos amino o hidroxilo , o bien reticular durante el proceso de formación del film. • 6. Grupos amino (Ej: de monómeros funcionales como dietilaminoetilmetacrilato)
  • 14. • 7. Grupos sulfonato (Ej:estireno sulfonato de sodio) • 8. grupos hidroxilo (Ej: 2-hidroxietilmetacrilato) Monómeros Ejemplos Monómero duro Estireno Monómero blando Butil Acrilato Monómero estabilizante Ácido acrílico, metacrílico Monómero reticulante N-metilol acrilamida o Divinil- compuestos Monómero promotor de adhesión HidroxiEtil Acrilato
  • 15. 3. ¿CÓMO SE OBTIENEN LOS POLÍMEROS SINTÉTICOS? • 3.1. Reacciones de adición y condensación de polímeros sintéticos • Polímeros de adición. • La polimerización no implica la liberación de ningún compuesto de baja masa molecular. Esta polimerización se genera cuando un "catalizador", inicia la reacción. Este catalizador separa la unión doble carbono en los monómeros, luego aquellos monómeros se unen con otros debido a los electrones libres, y así se van uniendo uno tras uno hasta que la reacción termina.
  • 16. • Polímeros de condensación. • La reacción de polimerización implica a cada paso la formación de una molécula de baja masa molecular, por ejemplo agua. • Los polímeros de condensación se clasifican según su mecanismo de polimerización.
  • 17. 3.2. CLASIFICACIÓN DE POLÍMEROS Y COPO LIMEROS • Un copolímero es una macromolécula compuesta por dos o más monómeros o unidades repetitivas distintas, que se pueden unir de diferentes formas por medio de enlaces químicos. • Los monómeros pueden distribuirse de forma aleatoria o periódica. Si se alternan largas secuencias de uno y otro monómero, se denomina copolímero en bloque1 . Si el cambio de composición se produce en las ramificaciones, se trata de un copolímero ramificado.2 • Los copolímeros industriales más conocidos son: el plástico acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS), el caucho estireno-butadieno (SBR), el caucho de nitrilo, estireno acrilonitrilo, estireno- isopreno-estireno (SIS) y etileno- acetato de vinilo (más conocido como goma Eva). • Los polipéptidos de las proteínas o de los ácidos nucleícos son los copolímeros aleatorios más comunes. Un ejemplo de distribución periódica es el del peptidoglucano.
  • 18. 4. PROPIEDADES DE LOS POLÍMEROS • Reticulares y lineales • •Un polímero lineal (Fig. 2.1) es una molécula polimérica, en la cual los átomos se arreglan más o menos en una larga cadena. Esta cadena se denomina cadena principal. Las macromoléculas de los polímeros lineales constituyen una cadena de eslabones elementales A, cuya longitud en ciento y miles de veces sobrepasa las dimensiones de la sección transversal. •
  • 19. • En los polímeros ramificados se tienen ramificaciones laterales con diferente número de eslabones y de su relación con respecto a la longitud de la cadena básica. Por ejemplo: • • Las macromoléculas en los polímeros lineales y ramificados se encuentran enlazadas entre sí por las fuerzas de la interacción molecular. Mientras más largas sean las cadenas laterales, más débiles serán estas fuerzas y por ello los polímeros ramificados obtenidos son más blandos y elásticos que los lineales. • Ambos tipos de polímeros se funden o ablandan con el calentamiento, es por esta razón que se denominan termoplásticos, aunque durante el calentamiento pasan de nuevo al estado sólido.
  • 20. • ALTA Y BAJA DENSIDAD • Polietileno de baja densidad • El polietileno de baja densidad es un homopolímero muy ramificado que tiene por unidad monomérica el etileno. • El polietileno de baja densidad se obtiene a partir del etileno gaseoso, muy puro, se polimeriza en presencia de un iniciador (peróxido de benzoilo, azodi-isobutironitrilo u oxígeno), a presiones de 1,000 a 3,000 atm y temperaturas de 100 a 300°C. • El mayor uso del polietileno de baja densidad es en el sector del envase y empaque: bolsas, botellas compresibles para pulverizar fármacos, envase industrial, laminaciones, película para forro, películaencogible y estirable, aislante para cables y conductores, tubería conduit, película para invernadero, tubería de riego y sistemas de irrigación. • Polietileno lineal de baja densidad • Es un copolímero que tiene moléculas con pocas ramificaciones y éstas son muy cortas, la referencia es que prácticamente no tiene ramificaciones. • En productos como: bolsas para pañal, costales para productos a granel, costales de uso pesado, bolsa de basura, película estirables, geomembranas y película para envase y empaque en general.
  • 21. ALTA DENSIDAD • Polietileno de alta densidad • Es un homopolímero con estructura lineal con pocas ramificaciones que, además son muy cortas. • Se utilizan procesos de baja presión para su obtención y los catalizadores utilizados son los de Ziegler-Natta (compuestos organometálicos de aluminio y titanio). La reacción se lleva a cabo en condiciones de 1 a 100 kg/cm2 de presión y temperatura de 25 a 100!C. la polimerización puede ser en suspensión o fase gaseosa. • Bolsas para mercancía, bolsas para basura, botellas para leche y yogurt, cajas para transporte de botellas, envases para productos químicos, envases para jardinería, detergentes y limpiadores, frascos para productos cosméticos y capilares, recubrimientos de sobres para correo, sacos para comestibles, aislante de cable y alambre, contenedores de gasolina, entre otros. • Polietileno de alta densidad alto peso molecular (HMW-HDPE) • Se diferencia del de alta densidad convencional por su peso molecular, el cual se encuentra entre 20,000 y 500,000 g/g-mol • La fabricación de este plástico puede ser por el método de Ziegler, Phillips o fase gas. • El mayor porcentaje del HMW-HDPE es destinado a la fabricación de película, debido a sus propiedades mecánicas y químicas. También es usado en bolsas, empaque de alimentos y recubrimiento de latas, tubería a presión, tubería para la distribución de gas, servicios domésticos de agua y líneas de alcantarillado.
  • 22. • TERMOPLÁSTICOS Y TERMOESTABLES • Un polímero termoplástico es un tipo de plástico que cambia de propiedades cuando se calienta y se enfría. Los termoplásticos se ablandan cuando se les aplica calor y tienen un acabado liso y duro cuando se enfrían. Existe una amplia gama de fórmulas termoplásticas disponibles que se han creado para muchas aplicaciones distintas. Los polímeros termoplásticos se componen de largas e inconexas moléculas de polímeros, por lo general con un alto peso molecular. Dado que las cadenas moleculares no están conectadas, se basan en otras interacciones, tales como las interacciones dipolo-dipolo, los anillos aromáticos apilados, o las fuerzas de Van der Waals. Los termoplásticos generalmente forman una estructura cristalina cuando se enfrían por debajo de cierta temperatura, dando como resultado un acabado de superficie lisa y una fuerza estructural importante. Por encima de esta temperatura, los termoplásticos son elásticos. A medida que aumenta la temperatura, los termoplásticos gradualmente se ablandan, pudiendo llegar a fundirse.
  • 23. TERMOESTABLES • Los polímeros termoestables experimentan un cambio molecular irreversible cuando se les aplica suficiente calor, mientras que los polímeros termoplásticos pueden calentarse y enfriarse una y otra vez. Los polímeros termoestables se utilizan para crear estructuras permanentes y en gran parte se usan en los materiales compuestos. • 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 es un conglomerado de cadenas entrelazadas dando la apariencia y funcionando como una macromolecula, que al elevarse la temperatura de esta, simplemente las cadenas se compactan mas haciendo al polímero más resistente hasta el punto en que se degrada.
  • 24. 5. ¿EXISTEN DIFERENCIAS ENTRE POLÍMEROS NATURALES Y SINTÉTICOS? • Primero un polímero es una suma de monómeros ,ahí naturales y sintéticos. • La diferencia es que uno es echo por el hombre y el otro no , por ejemplo un polímero natural es la proteína , sus monómeros son aminoácidos , otro polímero natural es el ADN sus monómeros son nucleótidos. • Polímeros sintéticos son por ejemplo el polietileno ,cuyo monómero es etileno o simplemente una botella , una alfombra, etc. Un polímero natural es un una cadena de monómeros naturales, o sea, polímeros que no son fabricados por el hombre.... en cambio los polímeros artificiales, son cadenas de monómeros unidas sólo por causa humana
  • 25. 6. EFECTOS SOCIOECONÓMICOS Y AMBIENTALES DE LA PRODUCCIÓN Y USO DE POLÍMEROS EN MÉXICO • Los polímeros han originado un impacto social y ambiental que ha generado aspectos positivos y en su gran mayoría negativos, ya que la eliminación de polímeros contribuye a la acumulación de basuras, las bolsas plásticas pueden causar asfixia si se recubre la cabeza con ellas y no se retira la cabeza a tiempo, entre otros. • Las proteínas, que son los bloques para la construcción de los tejidos animales y vegetales, también los polímeros de conducción natural. Otros polímeros que ocurren naturalmente son la seda, el algodón, la lana y el almidón. • Desde el principio de la década de 1930 los químicos han fabricado polímeros, tales como nylon, dacrón, Orión, plexiglás, hules, sintéticos y bakelita que no ocurren naturalmente. • El peso molecular de los polímeros pueden ser por promedio de números y promedio de peso, éstos datos pueden dar una medida de la magnitud de la desintegración de los cromosomas (genes), es decir, del perjuicio que sufren por la radiación o por agentes químicos (drogas). • Para que se de el proceso de polimerización se necesita de una pequeña cantidad de un iniciador, entre los que se encuentran los próxidos
  • 26. BIBLIOGRAFÍA • Desde Definicion ABC: http://www.definicionabc.com/ciencia/polimero.php#ixzz30i77EM5U • desde Importancia http://www.importancia.org/polimeros.php#ixzz30i8S1NXN • http://polimerosquimicos.blogspot.mx/2008/03/clasificacin-de-los-polmeros.html • http://www.textoscientificos.com/polimeros/polimerizacion-emulsion/monomeros-funcionales • http://www.textoscientificos.com/polimeros/polimerizacion-emulsion/monomeros-funcionales