Polimeros

1. UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO COLEGIO DE CIENCIAS Y HUMANIDADES NAUCALPAN TRABAJO DE LA SEGUNDA UNIDAD: EL MUNDO DE LOS POLIMEROS EQUIPO II Juan Carlos Veles Stephanie Trejo López Jaheli velazques Carreon José Luis Martínez Uresti

2. ¿Qué son los polímeros? M acromoléculas compuestas por una o varias unidades químicas (monómeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena.

3. 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. Pueden ser 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.

4. 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.

5. Clasificación: Polímeros naturales y sintéticos Naturales: Son todos aquellos que provienen de los seres vivos. 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…

6. Sintéticos: Se obtienen por síntesis en una industria o en un laboratorio , 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 . R ayón C eluloide

7. Estructura química de los polímeros: Un polímero puede clasificarse en  lineal o ramificado dependiendo de su estructura. Lineal. En este caso, los monómeros se enlazan entre sí formando una cadena carbonada continua. Ramificados. Hay grupos voluminosos fuera de la cadena principal.

8. Monómero. Compuesto de bajo peso molecular cuyas moléculas son capaces de reaccionar entre sí o con otras para dar lugar a un polímero. 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.

9. Grupos funcionales presentes en la estructura de los monómeros 1. Grupos carboxilos  ( Ej : Acidos acrílico y metacrílico ). Comentados más abajo 2. Grupos epoxi  ( Ej:de monómeros tales como glicidil metacrilato). Usualmente utilizados para mejorar la resistencia química, la dureza, la resistencia química y la resistencia al calor y a la abrasión. 3. Derivados de acrilamida  ( Ej : N- Metilolacrilamida ). 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 también , a temperatura más elevada (120 –150°C) con formación de enlaces covalentes entre distintos grupos N- Metilol presentes en la cadena .

10. 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 ) 7.  Grupos sulfonato   ( Ej:estireno sulfonato de sodio) 8.  grupos hidroxilo  ( Ej : 2-hidroxietilmetacrilato)

11. ¿Cómo se obtiene un polímero sintético? La fabricación de gasolinas por rotura (craqueo) de las grandes cadenas de hidrocarburos del petróleo, deja compuestos con cadenas carbonadas cortas (C2 a C4).

12. Reacciones de adición y condensación. Los polímeros de adición son polímeros en los que en su reacción no se produce la liberación de compuestos de masa molecular baja. Se lleva a cabo la polimerización en este tipo de polímeros, cuando está presente un catalizador, que provoca la unión de un polímero detrás del otro, hasta el final de la reacción. Es decir, un polímero de adición se forma cuando tiene un catalizador y también una temperatura favorable para su formación.

13. Los polímeros de condensación cuando se combinan unidades de monómero y pierden átomos al pasar a formar parte del polímero. Por lo general se pierde una molécula pequeña, como agua o ácido clorhídrico gaseoso.

14. Propiedades de los polímeros Ramificados y Lineales. Los lineales se forman cuando el monómero que lo origina tiene 2 puntos de “ataque” (de unión), de modo que la polimerización ocurre en una sola dirección, pero en ambos sentidos.

15. Los polímeros ramificados , se forman debido a que, a diferencia del lineal, estos tiene 3 o más puntos de “ataque”, de tal forma que la polimerización ocurre en forma tridimensional, en las 3 direcciones del espacio. Dentro de los polímeros ramificados encontramos 3: los con forma de estrella, de red y de dendritas.

16. Baja Densidad. El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada El polietileno de baja densidad fue producido comercialmente por primera vez en el Reino Unido en 1939 mediante reactores autoclave ( o tubular) necesitando presiones de 14.500 psi ( 100 Mpa ) y una temperatura de unos 300 ºC.

17. Alta Densidad. El polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta, el polietileno de alta densidad fue producido comercialmente por primera vez en 1956-1959 mediante los proceso de Philips y Ziegler utilizando un catalizador especial .

18. Reacciones de adición y condensación. Los polímeros de adición son polímeros en los que en su reacción no se produce la liberación de compuestos de masa molecular baja. Se lleva a cabo la polimerización en este tipo de polímeros, cuando está presente un catalizador, que provoca la unión de un polímero detrás del otro, hasta el final de la reacción. Es decir, un polímero de adición se forma cuando tiene un catalizador y también una temperatura favorable para su formación.

19. Termoplasticos Los termoplásticos se definen como polímeros que se pueden fundir o refundir para diferentes usos de forma casi infinita. En una escala molecular, las cadenas de polímeros se mantienen unidas mediante enlaces no covalentes débiles. Las cadenas afectan a gran escala y por sí mismas a las propiedades físicas, debido a la variedad de los promedios basados en el número y en el peso en una muestra. Las curvas tensión-deformación de un termoplástico poseen un descenso distintivo que corresponde a la formación de cuello física en respuesta a un determinado rango de tensión. Entre los termoplásticos comunes se incluyen el acrílico (PMMA) y el polifenileno sulfido (PPS).

20. Termoestables Estos polímeros presentan una estructura del tipo reticular a base de uniones covalentes, con entrelazamiento transversal de cadenas producido por el calor o por una combinación de calor y presión durante la reacción de polimerización. A menudo, los polímeros termoestables se obtienen en forma de dos resinas liquidas. Una contiene los agentes de curado, endurecedores y plastificantes, la otra materiales de relleno y/o reforzantes que pueden ser orgánicos o inorgánicos. Cuando se mezclan estos dos componentes, se inicia la reacción de entrecruzado, de igual modo que en otros se inicia por calor y/o presión. Debido a esto, los termoestables no pueden ser recalentados y refundidos como los termoplásticos. Esto es una desventaja pues los fragmentos producidos durante el proceso no se pueden reciclar y usar. En general, las ventajas de los plásticos termoestables para aplicaciones en ingeniería son: 1 - Alta estabilidad térmica. 2 - Alta rigidez. 3 - Alta estabilidad dimensional. 4 - Resistencia a la termofluencia y deformación bajo carga. 5 - Peso ligero. 6 - Altas propiedades de aislamiento eléctrico y térmico

21. ¿Existen diferencias entre polímeros naturales y sintéticos ? Polimeros naturales. 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. Por ejemplo: Las proteínas(combinación de varios aminoácidos) Los polisacáridos(son reserva de energía y estructural) Los ácidos nucleicos(Son compuestos orgánicos de elevado peso molecular, formados por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y fósforo) La seda(La seda es una fibra natural de origen animal constituida en monofilamento continuó muy fino) Otros ejemplos son: El caucho, el algodón, la madera . Polimeros artificiales 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.  Por ejemplo: - El vidrio(es necesario fusionar caliza, arena silícea y carbonato de sodio y moldear la mezcla a elevada temperatura) - La porcelana(la porcelana cuenta con cuarzo,caolín y feldespato. - El nailon o nylon(Fibra textil sintética que se emplea en la fabricación de géneros de punto y tejidos diversos) - El rayón(El rayón es una fibra muy versátil) - Los adhesivos son ejemplos de polímeros sintéticos, - Mientras que la nitrocelulosa o el caucho vulcanizado, lo son de polímeros semisinteticos.

22. Ejemplos. Polimeros Naturales Polimeros artificiales Algodón. Madera Polisacáridos Vidrio Porcelana Nylon

23. De acuerdo al tipo de monómeros: Homopolímeros y copolimeros Los homopolímeros son macromoléculas que están formadas por monómeros idénticos, la celulosa y el caucho son homopolímeros naturales, mientras que el PVC y el polietileno son sintéticos. Los   copolimeros  están constituidos por 2 o mas monómeros diferentes, como por ejemplo, la seda como copolimero natural, y la baquelita como sintético. Ahora bien, en los copolimeros encontramos una subclasificacion, que depende de la forma en que estén ordenados los monómeros:

24. Clasificación Al azar: Es cuando los monómeros no presentan orden alguno, por tanto presentan un patrón azaroso . Alternado : Se observa un patrón de monómeros alternados . En bloque: Son los que presentan un patrón alternado, pero bloques o “paquetes ”. Injertado : Es cuando se ve una cadena principal formada por un solo monómero, y contiene ramificaciones formas por el otro monómero unidas a la cadena principal .

25. Según su forma : Lineales o Ramificados Los monómeros al unirse pueden dar diferentes formas de polímeros, lo que influye en sus propiedades, por ejemplo, el material blando y moldeable tiene una forma lineal con cadenas unidas por interacciones (fuerzas) débiles, mientras que un polímero rígido y frágil tiene una estructura ramificada, y así vemos muchas otras características . Los lineales se forman cuando el monómero que lo origina tiene 2 puntos de “ataque” (de unión), de modo que la polimerización ocurre en una sola dirección, pero en ambos sentidos . Los polímeros ramificados, se forman debido a que, a diferencia del lineal, estos tiene 3 o más puntos de “ataque”, de tal forma que la polimerización ocurre en forma tridimensional, en las 3 direcciones del espacio. Dentro de los polímeros ramificados encontramos 3: los con forma de estrella, de red y de dendritas .

26. Tabla de estructuras.

27. En lo que a plásticos respecta, encontramos termoplásticos y termoestables : Antes de comenzar, un plástico, en resumidas cuentas, es un polímero principalmente sintético que se puede moldear en algún momento de su elaboración, ante la aplicación de fuerzas relativamente débiles a temperaturas moderadas; así encontramos plásticos como el caucho (natural), el celuloide ( semisintetico ) y todos los sintéticos, como el polietileno . Los   termoplásticos  son materiales rígidos a temperatura ambiente, pero se vuelven blandos y moldeables al elevar la temperatura, por lo que se pueden fundir y moldear varias veces, sin que por ello cambie sus propiedades, esto los hace reciclables . Los  termoestables  son materiales rígidos, frágiles y con cierta resistencia térmica. Una vez que son moldeados no se pueden volver a cambiar en la que a forma respecta, porque no se ablandan cuando se calientan, volviéndolos esto no reciclables. Son termoestables porque sus cadenas están interconectadas por medio de ramificaciones que son mas cortas que las cadenas principales.

28. Efectos socioeconómicos y ambientales de la producción y uso de polímeros en México. Los polímeros naturales como el almidón y la celulosa son materiales de alta disponibilidad en la naturaleza,de fácil degradación en agua, dióxido de carbono y/o humus y sus costos de obtención son bajos, en comparación con los polímeros sintéticos como los plásticos que resultan de muy difícil degradación a pesar delos bajos costos de producción . En nuestra vida cotidiana debido a las diversas propiedades que presentan los polímeros sintéticos como: ligeros, aislantes térmicos y eléctricos, entre otros,estos en la mayoría de los casos han desplazado a la madera en la fabricación de muebles, al cuero en la fabricación de calzado, al metal en la fabricación de muchas partes automotrices y electrodomésticos, al vidrio, el algodón, etc., son materiales de variados usos debido a la gran cantidad de aplicaciones en las diferentes industrias que van desde la construcción hasta las farmacéutica y alimenticia.

29. Su principal desventaja es que tardan demasiado tiempo en degradarse , es decir, presentan resistencia a la corrosión ambiental. Los polímeros sintéticos convencionales se fabrican a partir de los derivados del petróleo (petroquímicos) por lo que su degradación es mucho más lenta(tardando largos periodos de tiempo), por lo que se van acumulando grandes cantidades de contaminantes difíciles de degradar y por generar sustancias toxicas afectando de manera notable el ambiente, lo que resulta más costoso para eliminar . Debido a estos problemas de contaminación se han venido desarrollando diversos polímeros biodegradables, que ofrecen una serie de ventajas ya que estos son degradados a compuestos como el agua y el dióxido de carbono que no dañan al ambiente .

30. REFERENCIAS Polímeros , definición y clasificación . Recuperado de: http:// www.losadhesivos.com/definicion-de-polimero.html. Fecha de consulta. 15 de Abril del 2014. Polímeros. Recuperado de: http:// www.monografias.com/trabajos44/polimeros/polimeros2.shtml. Fecha de consulta. 15 de Abril del 2014. Importancia de los polímeros. Recuperado de: http:// www.importancia.org/polimeros.php. Fecha de consulta: 15 de Abril del 2014. Polímeros. Recuperado de : http :// polimerosquimicos.blogspot.mx/2008/03/clasificacin-de-los-polmeros.html. Fecha de consulta: 15 de Abril del 2014. Polímeros. Recuperado de: http:// corinto.pucp.edu.pe/quimicageneral/contenido/82-polimeros. Fecha de consulta: 15 de Abril del 2014. Monómeros Funcionales. Recuperado de : http :// www.textoscientificos.com/polimeros/polimerizacion-emulsion/monomeros-funcionales. Fecha de consulta: 15 de Abril del 2014 . http://polimerosquimicos.blogspot.mx/2008/03/clasificacin-de-los-polmeros.html http://www.slideshare.net/quimica-polimeros-20506217