Mundo de los polimeros

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Mundo de los polimeros

  1. 1. UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO. COLEGIO DE CIENCIAS Y HUMANIDADES PLANTEL NAUCALPAN QUIMICA IV PROFESORA: KARLA GOROZTIETA ALUMNAS: SOTELO LOPEZ MARIA FERNANDA FLORES FLORES VIOLETA DIAZ CASTILLEJOS KAROL “EL MUNDO DE LOS POLIMEROS”
  2. 2. 1. ¿Qué son los polímeros y porque son tan importantes?
  3. 3. El mundo de los polímeros.
  4. 4. ¿Qué es un polímero?  se definen como macromoléculas compuestas por una o varias unidades químicas (monómeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena.  Un polímero es como si uniésemos con un hilo muchas monedas perforadas por el centro, al final obtenemos una cadena de monedas, en donde las monedas serían los monómeros y la cadena con las monedas sería el polímero
  5. 5. Su importancia  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
  6. 6. Su clasificación  Existen polímeros naturales de gran significación comercial como el algodón, formado por fibras de celulosas. La celulosa se encuentra en la madera y en los tallos de muchas plantas, y se emplean para hacer telas y papel. La seda es otro polímero natural muy apreciado y es una poliamida semejante al nylon.
  7. 7. Su clasificación  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 constituidos 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.
  8. 8. 2. estructura química de los polímeros.
  9. 9. Conceptos(monómero)  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.
  10. 10. Conceptos (polímero)  Son materiales de origen tanto natural como sintético, formados por moléculas de gran tamaño, conocidas como macromoléculas. Polímeros de origen natural son, por ejemplo, la celulosa, el caucho natural y las proteínas. Los poliésteres, poliamidas, poli acrilatos, poliuretanos,..etc., son familias o grupos de polímeros sintéticos con una composición química similar dentro de cada grupo.
  11. 11. Grupos funcionales presentes  La mayoría de los monómeros funcionales son solubles en agua al mismo tiempo y se utilizan para incorporar centros hidrofilacios dentro de polímeros hidrofóbicos a fin de estabilizar las partículas y lograr adherencia y aceptación de pigmentos.
  12. 12. Grupos funcionales en los monómeros  Los grupos funcionales que pueden estar involucrados en este tipo de monómeros son:  1. grupos carboxilos (Ej.: Ácidos acrílico y metacrílico).  2. Grupos epoxi (Ej.: de monómeros tales como glicidil metacrilato)  3. Derivados de acrilamida (Ej: N-Metilolacrilamida).  4. Cloruros (Ej.: Cloruro de vinilbencilo).  5.Grupos isocianato (Ej.:TMI).  6. Grupos amino (Ej.: de monómeros funcionales como dietilaminoetilmetacrilato)  7. Grupos sulfonato (Ej:estireno sulfonato de sodio)  8. grupos hidroxilo (Ej.: 2-hidroxietilmetacrilato)
  13. 13. ¿Cómo se obtienen los polímeros sintéticos?
  14. 14. Reacciones de adición en polímeros sintéticos El mecanismo de la polimerización por adición puede iniciarse por la acción de un anión, de un catión o de radicales libres. 1. Polimerización aniónica: Ocurre por el ataque de un anión (B–) sobre el doble enlace de un alqueno que posee sustituyentes atractores de electrones como NO2, CN, grupos carbonilos, etc.
  15. 15. 2. Polimerización catiónica Ocurre generalmente por el ataque de un ácido de Lewis (un catión) o por un ácido mineral sobre el doble enlace de un alqueno que posee sustituyentes dadores de electrones. Por ejemplo, el 2-metilpropeno (isobutileno) reacciona con H+ según el siguiente mecanismo: El polímero obtenido se utiliza para la fabricación de cámaras para neumáticos de vehículos.
  16. 16. 3. Polimerización por radicales libres Es el método de mayor uso comercial. En este tipo de polimerización se distinguen tres etapas: iniciación, propagación y término. a) Iniciación. Se produce la formación de radicales libres (R – O •) por la descomposición de trazas de un peróxido, sustancia inestable, por la acción de la luz UV o alta temperatura. b) Propagación. El radical libre formado, altamente reactivo, ataca un carbono del doble enlace de un alqueno, por ejemplo, etileno, formando otro radical libre más estable. No olvides que cada enlace que une los átomos de carbono corresponde a 2 electrones. Un electrón del doble enlace y el electrón del radical libre, ubicado en el oxígeno, forma un enlace O - C y el otro electrón del doble enlace forma el nuevo radical libre, quedando un enlace simple C - C. El radical libre formado reacciona sucesivamente, por un mecanismo similar, con n moléculas del alqueno, alargando la cadena en cada reacción.
  17. 17. c) Término. Ocurre por la reacción del polímero con otro radical libre. Algunos polímeros sintetizados por este método son: • Polietileno (PE). Es el polímero sintético más sencillo conocido. Se produce por la polimerización del etileno, obtenido en el cracking del petróleo.Tiene una gran variedad de usos, por ejemplo para envases de aceites, bebidas gaseosas, alimentos lácteos, en bolsas para el comercio, baldes, etc. • Poliestireno (PS). Es un polímero de adición que se diferencia del polietileno por poseer en su estructura un anillo bencénico en lugar de un átomo de hidrógeno. De variados usos: envases, planchas aislantes, bandejas, vasos desechables para bebidas calientes, etc. La formación de poliestireno se puede esquematizar de la siguiente manera:
  18. 18. • Polipropileno (PP). Polímero de adición muy parecido estructuralmente al polietileno, ya que posee un grupo metilo en lugar de un hidrógeno. De variados usos, por ejemplo, en forma de fibras para sacos, tapas de botellas, bolsas, vasos desechables, filmes, etc. En la polimerización de alquenos es común obtener diversas estructuras espaciales. Así, para el propileno se obtienen 3 estructuras que se muestran a continuación con sus respectivas denominaciones: isotáctica, sindiotáctica y atáctica.
  19. 19. Polimerización por condensación: Los polímeros de condensación se dividen en dos grupos: Los Homopolímeros: Polietilenglicol Siliconas y Los Copolímeros: Baquelitas. Poliésteres. Poliamidas. Un segundo tipo de reacción que sirve para sintetizar polímeros es la polimerización por condensación. En una reacción de condensación dos moléculas se unen para formar una molécula más grande por eliminación de una molécula pequeña, como agua. Por ejemplo: una amina (compuesto con grupo -NH2) reacciona con un ácido carboxílico (un compuesto que contiene el grupo -COOH) para formar un enlace entre el N y el C con formación de agua como se muestra en la siguiente reacción: N H H R + R H N C O R' O H O C R' + H2O
  20. 20. En la formación de nylon, una diamina (compuesto con un grupo -NH2 en cada extremo) se hace reaccionar con un diácido (compuesto con un grupo -COOH en cada extremo). Por ejemplo el nylon 6,6 se forma cuando una diamina con 6 átomos de C reacciona con ácido adípico Ocurre una reacción de condensación cuando entre un extremo de la diamina y otro del ácido se elimina una molécula de agua y se forman enlaces N-C entre las moléculas. * n +n H2N CH2 NH2 6 O O NH O O C 4 CCH2 6 NH n HO C 4 C OH CH2 CH2 + 2 n H2O
  21. 21. En la siguiente tabla se listan polímeros comunes que se obtienen por adición y condensación. Polímero Estructura [...]n Usos Cantidad (109 ton/año en 1995) Polímeros de Adición: Polietileno [-CH2-CH2-] Películas, empaques, botellas 10,4 Polipropileno Utensilios de cocina, fibras, aparatos domésticos 4,3 Poliestireno Empaque, recipientes desechables para alimentos, aislamiento 2,6 Cloruro de polivinilo Empalmes de tuberías, película transparente para empacar carnes 5,0 Polímeros de condensación Poliuretanos R,R’= por ejemplo: -CH2-CH2- Relleno de espuma para muebles, aislamiento aplicado por aspersión, partes de automóviles, calzado, recubrimientos impermeables al agua 0,7 Polietilen-tereftalato (un poliéster) 1.7 Nylon 6,6 Muebles, cortinas, ropa, fibras para alfombra, sedal para pescar 1.2 CH2-CH CH3 CH2-CH CH2-CH Cl -C-NH-R-NH-C-O-R´-O- O O -O-CH2-CH2-O-C- C- O O O -NH-CH2-NH-C-(CH2)4-C-
  22. 22. Los polímeros se clasifican en dos: 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.… Clasificación de polímeros
  23. 23. 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.
  24. 24. Clasificación de copolimeros
  25. 25. propiedades de los polímeros Distribución de Pesos Moleculares (DPM) La distribución de pesos moleculares (DPM), es una medida de la proporción en número (o en peso) de moléculas de diferentes pesos moleculares que componen una muestra de resina polimérica Propiedades Físicas Densidad (ρ) La densidad es la medida de peso por unidad de volumen de un material a 23 °C. Propiedades Mecánicas Los materiales poliméricos presentan 3 tipos distintos de comportamiento esfuerzo-deformación: frágil, dúctil y totalmente elástico. En los polímeros, el módulo de elásticidad, resistencia a la tracción y ductilidad se determina de la misma forma que en las aleaciones metálicas. PropiedadesTérmicas La cristanilidad le imparte al material alta rigidez y temperaturas de fusión elevadas, entre otras propiedades. Propiedades Químicas Finalmente se encuentran las propiedades químicas, dentro de las cuales cabe destacar la resistencia química de los polímeros, ya que la misma determina si es compatible o no con otros elementos.
  26. 26. Polímeros reticulares y lineales
  27. 27. Polímeros Lineales. En un polímero lineal las unidades monoméricas se unen unas a otras formando cadenas sencillas. Estas largas cadenas son flexibles y se comportan como una masa de fideos, esquematizada en la figura, donde cada círculo representa una unidad monomérica. Las cadenas de los polímeros lineales pueden unirse entre sí por fuerzas de van der Waals. Polietileno, cloruro de polivinilo, poliestireno, poli (metacrilato de metilo), nilón y fluorocarbonos son algunos polímeros de estructura lineal.
  28. 28. Polímeros de alta y baja densidad El polietileno de alta densidad es un polímero de la familia de los polímeros olefínicos ,o de los polietilenos. Su fórmula es (-CH2-CH2-)n. Es un polímero termoplástico conformado por unidades repetitivas de etileno. Se designa como PEAD (polietileno de alta densidad). Este material se utiliza, entre otras cosas, para la elaboración de envases plásticos desechables. Características del polietileno de alta densidad El polietileno de alta densidad es un polímero que se caracteriza por: Excelente resistencia térmica y química. Muy buena resistencia al impacto. Es sólido, incoloro, translúcido, casi opaco. Muy buena procesabilidad, es decir, se puede procesar por los métodos de conformado empleados para los termoplásticos, como inyección y extrusión. Es flexible, aún a bajas temperaturas. Es tenaz. Es más rígido que el polietileno de baja densidad. Presenta dificultades para imprimir, pintar o pegar sobre él. Es muy ligero. Su densidad es igual o menor a 0.952 g/cm3. No es atacado por los ácidos, resistente al agua a 100 ºC y a la mayoría de los disolventes ordinarios.
  29. 29. El polietileno de baja densidad es un «polímero de adición», conformado por unidades repetidas de etileno. Generalmente, el proceso de polimerización más comúnmente empleado se realiza a alta presión, 1500 - 2000 bar. y se conoce como El PEBD Estructura química El polietileno de baja densidad es un polímero con una estructura de cadenas muy ramificadas; esto hace que tenga una densidad más baja que la del PEAD (0,92-0,94 g/cm3). Características del polietileno de baja densidad El polietileno de baja densidad es un polímero que se caracteriza por: Buena resistencia térmica y química. Buena resistencia al impacto. Es de color lechoso, puede llegar a ser trasparente dependiendo de su espesor. Muy buena procesabilidad, es decir, se puede procesar por los métodos de conformado empleados para los termoplásticos, como inyección y extrusión. Es más flexible que el polietileno de alta densidad. Presenta dificultades para imprimir, pintar o pegar sobre él. Densidad de 0.92 g/cc. Procesos de conformado moldeo por inyección y extrusión. Aplicaciones Sacos y bolsas plásticas. Film para invernaderos y otros usos agrícolas. Juguetes. Objetos de menaje, como vasos, platos, cubiertos... Botellas
  30. 30. Polímeros termoplásticos y termoestables
  31. 31. los polímeros 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 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. El proceso de polimerización se suele dar en dos etapas: en la primera se produce la polimerización parcial, formando cadenas lineales mientras que en la segunda el proceso se completa entrelazando las moléculas aplicando calor y presión durante el conformado. La primera etapa se suele llevar a cabo en la planta química, mientras que la segunda se realiza en la planta de fabricación de la pieza terminada.También pueden obtenerse plásticos termoestables a partir de dos resinas líquidas, produciéndose la reacción de entrelazamiento de las cadenas al ser mezcladas (comúnmente con un catalizador y un acelerante). La reacción de curado es irreversible, de forma que el plástico resultante no puede ser reciclado, ya que si se incrementa la temperatura el polímero no funde, sino que alcanza su temperatura de degradación. Por establecer un símil por todos conocido, es como cocer un huevo; si volvemos a elevar la temperatura una vez cocido y enfriado, el huevo no sufre ninguna transformación, y si elevamos la temperatura demasiado el huevo se quema. 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.
  32. 32. ¿Existe diferencia entre polímeros naturales y sintéticos? Los polímeros se dividen en dos grandes grupos: aquellos naturales, como celulosa, almidones, ADN y proteínas. Por otro lado, existen aquellos sintéticos que fueron fabricados por el hombre y que incluyen todos los derivados de los plásticos.
  33. 33. POLIMEROS NATURALES  Los polímeros naturales reúnen, entre otros, al almidón cuyo monómero es la glucosa y al algodón, hecho de celulosa, cuyo monómero también es la glucosa.  Otros polímeros naturales de destacada importancia son las proteínas, cuyo monómero son los aminoácidos. La lana y la seda son dos de las miles de proteínas que existen en la naturaleza, éstas utilizadas como fibras y telas. Todo lo que nos rodea son polímeros.
  34. 34. POLIMEROS SINTETICOS  La búsqueda de un sustituto dio como origen el caucho sintético, y con ello surgió la industria de los polímeros sintéticos y plásticos.  El polibutadieno, un elastómero sintético, se fabrica a partir del monómero butadieno, que no posee un metil en el carbono número dos, siendo esta la diferencia con el isopreno. El polibutadieno tiene regular resistencia a la tensión y muy poca frente a la gasolina y a los aceites. Estas propiedades limitan las posibilidades de fabricar con ellos los neumáticos.  Existen varios tipos de polímeros sintéticos.
  35. 35. EN CONCLUSION……. Si existen diferencias entre polímeros naturales y sintéticos estas son:  Un polímero natural: es un una cadena de monómeros naturales polímeros que no son fabricados por el hombre.  Los polímeros artificiales: son cadenas de monómeros unidas sólo por causa humana.
  36. 36. Efectos socioeconómicos y ambientales de la producción y uso de polímeros en México  En realidad existe un gran impacto socioeconomico y de produccion de polimeros en Mexico ya que estos son utilizados día a día ya sea naturalmente como :  Los tejidos de nuestro cuerpo, la información genética se transmite mediante un polímero llamado ADN, cuyas unidades estructurales son los ácidos nucleicos.  O sintéticamente, con el uso diario que les damos, ejemplo:  El neopreno presenta mejor resistencia a la gasolina y los aceites y se utiliza en la fabricación de mangueras para gasolinas y otros artículos usados en las estaciones de servicio. 
  37. 37. Bibliografia consultada http://www.educarchile.cl/ech/pro/app/detalle?ID=13640 0 http://es.scribd.com/doc/55632140/Polimeros-sinteticos- y-naturales http://www.uned.es/quim-5- macromoleculas/conceptos/definiciones.htm http://www.quiminet.com/articulos/monomeros-y-polimeros- 303.htm http://www.losadhesivos.com/definicion-de-polimero.html http://www.textoscientificos.com/polimeros/introduccion http://www.textoscientificos.com/polimeros/polimerizacion- emulsion/monomeros-funcionales

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