clase 9-los polimeros unt
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CURSO: INGENIERIA DE MATERIALES
DOCENTE: ALEX DIAZ DIAZ
didialfanet@hotmail.com
TEMA: MATERIALES POLIMÉRICOS
INGENIERÍA INDUSTRIAL
28/04/23 INGENIERIA DE MATERIALES-UNT 1
Al término de la clase, el estudiante, será capaz de:
Conocer los métodos de obtención de los polímeros: Reacciones de polimerización de adición y condensación.
Conocer las diferentes clasificaciones de los polímeros:
termoplástico, termoestable y elastómeros.
LOGRO DE LA CLASE:
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¿Porqué los plásticos tienen elevada ductilidad?
¿Por qué son livianos?
¿Por qué son aislantes eléctricos?
¿Por qué son resistentes a la corrosión?
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POLIMEROS O PLÁSTICOS
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¿POR QUE UTILIZAR PLÁSTICOS?
• Resistencia a la corrosión y a ataques químicos
• Baja conductividad térmica y eléctrica
• Baja densidad
• Alta resistencia mecánica respecto al peso
• Transparencia y amplia gama de colores
• Fácil de fabricar formas complejas
• Bajo costo28/04/23 INGENIERIA DE MATERIALES-UNT 15
POLÍMEROSMACROMOLÉCULAS
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POLÍMEROMolécula de peso molecular elevado, con una estructura compleja, formado por la repetición de una estructura menor, llamada monómero, (producto generalmente orgánico).
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Polímeros o macromoléculas
• Son moléculas muy grandes, con una masa molecular que puede alcanzar millones de UMAs que se obtienen por la repeticiones de una o más unidades simples llamadas “monómeros” unidas entre sí mediante enlaces covalentes.
• Forman largas cadenas que se unen entre sí por fuerzas de Van der Waals, puentes de hidrógeno o interacciones hidrofóbicas y por puentes covalentes.
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Tipos de macromoléculas
•Naturales:•Caucho•Polisacáridos.
•Almidón.•Celulosa.
•Proteínas.•Ácidos nucleicos
•Artificiales:•Plásticos•Fibras textiles sintéticas
•Poliuretano•Baquelita
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Tipos de polímeros
• Según su composición:Según su composición:• Homopolímeros
Un sólo monómero• Copolímeros
Dos o más monómeros• Según su estructura:Según su estructura:
• Lineales• Ramificados
Si algún monómero se puede unir por tres o más sitios.
• Por su comportamiento ante el calor:Por su comportamiento ante el calor:• Termoplásticos
Se reblandecen al calentar y recuperan sus propiedades al enfriar.
• TermoestablesSe endurecen al ser enfriados de nuevo por formar nuevos enlaces.
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Propiedades de los polímeros sintéticos.
• Plásticos.• Termoplasticos: se moldean en caliente de forma repetida.• Termoestables: una vez moldeados en caliente, quedan rígidos y no pueden volver a
ser moldeados.
• Fibras. • Se pueden tejer en hilos (seda).
• Elastómeros.• Tienen gran elasticidad por lo que pueden estirarse varias veces su longitud (caucho).
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Tipos de polimerización.
•Adición.Adición.• La masa molecular del polímero es un múltiplo exacto de la masa molecular
del monómero.
•Condensación.Condensación.• Se pierde en cada unión de dos monómeros una molécula pequeña, por
ejemplo agua.• Por tanto, la masa molecular del polímero no es un múltiplo exacto de la
masa molecular del monómero.
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Reacción de adición (Cloruro de vinilo)
• Iniciación:CH2=CHCl + catalizador ·CH2–CHCl·
• Propagación o crecimiento:2 ·CH2–CHCl· ·CH2–CHCl–CH2–CHCl·
• Terminación:• Los radicales libres de los extremos se unen a impurezas o bien se unen dos
cadenas con un terminal neutralizado.
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Polímeros de adición.
• MONÓMEROS (Iupac)• Eteno• Propeno• cloroeteno• tetraflúoreteno• propenonitrilo• butadieno• fenileteno• metacrilato de metilo• 2-clorobutadieno
• POLÍMEROS• Polietileno• Polipropileno• policloruro de vinilo• teflón• poliacrilonitrilo• polibutadieno• poliestireno• polimetilmetacrilato• neopreno
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MONÓMEROMONÓMERO POLÍMERO POLÍMERO USOS PRINCIPALESUSOS PRINCIPALES CH2=CH2 –CH2–CH2–CH2–CH2– Bolsas, botellas, juguetes...
etileno polietileno CH2=CH–CH3 –CH2–CH–CH2–CH– Películas, útiles de cocina,
| | CH3 CH3 aislante eléctrico... propileno polipropileno
CH2=CHCl –CH2–CHCl–CH2–CHCl– Ventanas, sillas, aislantes.cloruro de vinilo policloruro de vinilo
CH2=CH –CH2–CH–CH2–CH– Juguetes, embalajes estireno aislante térmico y acústico.
poliestireno
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Estructura y usos de algunos polímeros de adición (2)
MONÓMEROMONÓMERO POLÍMERO POLÍMERO USOS PRINCIPALESUSOS PRINCIPALES CF2=CF2 –CF2–CF2–CF2–CF2– Antiadherente, aislante...tetraflúoretileno PTFE (teflón) CH2=CCl–CH=CH2 –CH2–CCl=CH–CH2– Aislante térmico,2-clorobutadieno cloropreno o neopreno neumáticos...CH2=CH–CN –CH2–CH–CH2–CH– Tapicerías, alfombras | | CN CN tejidos... acrilonitrilo poliacrilonitrilo CH3 CH3 CH3 Muebles, lentes y equipos | | |CH2=C–COOCH3 –CH2–C—CH2—C— ópticos | | COOCH3 COOCH3 metacrilato de metilo PMM (plexiglás)
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POLÍMEROS COTIDIANOS
Poli-Estireno
Poli-Butadieno
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Poli-Carbonato
Poli-Cloro-Vinilo
PVC
POLÍMEROS COTIDIANOS
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CH2=CH2
PoliEtileno
POLÍMEROS COTIDIANOS
PoliPropileno
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POLÍMEROS COTIDIANOS
PET
PoliAcriloNitrilo
Teflon
Nylon 6628/04/23 INGENIERIA DE MATERIALES-UNT 31
Ejemplo: Una muestra de polibutadieno tieneuna masa molecular media aproximada de 10000 UMAs ¿Cuántas unidades de monómero habrá en la muestra?
• CH2=CH–CH=CH2 ·CH2–CH=CH–CH2· ·CH2–CH=CH–CH2–CH2–CH=CH–CH2·
• Masa molecular monómero: 4·12 + 6·1 = 54 UMAn = 10000/54 = 185
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Polimerización cis–transMonómero:
CH3 metil butadieno |CH2=C–CH=CH2 (isopreno)
Polímero:
CH3 H CH3 H CH3 H \ / \ / \ / C=C C=C C=C / \ / \ / \ –CH2 CH2–CH2 CH2–CH2 CH2– Cis–isopreno (caucho natural) ó poliisopreno
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Polimerización cis–trans CH3 |
CH2=C–CH=CH2 metil butadieno (isopreno)
–CH2 H \ / C=C / \
CH3 CH2–CH2 H \ / C=C / \ CH3 CH2–CH2 H \ / C=C / \ Trans–isopreno CH3 CH2–
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Tf TgMATERIAL
27 -55 CAUCH0
68 -73 PLASTICO
ISO
SINDIO
ATACTICO
cis 1,4
trans 1,4
1,2
3,4
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Polimerización estereoespecífica.TACTICIDAD
AtácticaCH3
H
H
CH3
CH3
H
CH3
H
H
CH3
H
CH3
H
CH3
CH3
H
IsotácticaCH3
H
CH3
H
CH3
H
CH3
H
CH3
H
CH3
H
CH3
H
CH3
H
CH H CH H CH H CH H
Sindiotáctica3
H CH3
3
H CH3
3
H CH3
3
H CH3
Uso de estereocatalizadores (TiCl4)
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Reacción de condensación
• Polietilenglicol• Siliconas.• Baquelitas (Fenol - Fornaldehídos)• Poliésteres (PET, Tejidos).• Poliamidas (Nylon).
Poliéster
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Tipos de polímeros
• Homopolímeros:- Un tipo de monómero.PE, PP, PS, PAN, PVC, etc.
• Copolímeros: Para tener materiales con propiedades adecuadas- Mas de un monómeroABS, SBR, SAN, EVA, etc.
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Homopolímeros
-CH2- CH2
- -CH2- CH2
- -CH2- CH2
- -CH2- CH2
-
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COPOLIMEROS
ABS
SAN
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Adición
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FACTORES QUE DEFINEN UTILIDAD POLIMEROS (basado en las propiedades)
- FLEXIBILIDAD DE LA CADENA POLIMERICA En Pol. Adición: Según el tipo de sustituyente – grupo pendiente o ramificación.
- INTENSIDAD INTERACCIONES INTERMOLECULARES mayor en cadenas más largas y con bajo volumen de los sustituyentes
- GRADO DE REGULARIDAD: Uniones Normal/anormal (cabeza - cola), Tácticidad, etc.
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PLASTICOS LINEALES: TERMOPLASTICOS
Tg>>Tamb
ENTRECRUZADOS: TERMOESTABLES
CAUCHOS
Tg<Tamb ; Tf>Tamb ENTRECRUZADOS
FIBRASTg>Tamb ; Tf>Tamb POLIMEROS CRISTALINOS REORDENADOS
MEDIANTE TENSION EXTERNA
La Tg se puede entender de forma bastante simple cuando se entiende que en esa ºT el polímero deja de ser rígido y comienza a ser ahulado o blando.
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Configuración y Conformación de Polímeros
Se refieren al ordenamiento geométrico de los átomos en la cadena polimérica
CONFIGURACION-Ordenamiento espacial de los sustituyentes de un átomo particular.
- Se refiere a la estructura química permanente de un polímero.
- Ordenamiento fijado por los enlaces químicos de la molécula.
-Un polímero tiene su configuración hasta que reacciona químicamente; es decir, un cambio en la configuración implica rotura de enlaces químicos.(Ej. “ISOMERÍA CIS y TRANS en el Isopreno”; también configuración cabeza - cola de PP, PE, etc. Tacticidad),
En un determinado instante
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CONFORMACION Es la responsable de la forma final del polímero (3D).
-Ordenamiento que surgen por rotación alrededor de enlaces simples.
-Esta queda definida por las diferentes disposiciones espaciales que son producidas por la rotación de átomos y grupos atómicos alrededor de un enlace simple C - C. Toda la secuencia de conformaciones posibles se llama conformación molecular o macroconformación.
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