presentación de poliesteres y poliimidas (1)

8/16/2019 Presentación de Poliesteres y Poliimidas (1)

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Poliésteres y Poliimidas

Jesús Alvarado TreviñoDavid Abraham Mendoza OrtizOsvaldo Flor SánchezAbimael Mora


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POLIESTERES


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Es una categoría de polímeros quecontiene el grupo funcional éster ensu cadena principal.

El término poliéster generalmente sereere a los poliésteressintéticospl!sticos"# pro$enientes defracciones pesadas del petr%leo.

El poliéster termopl!stico m!sconocido es el PET.


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&ntecedentes El origen del poliéster

comien'a en !"# en elprograma de in$estigaci%n

de los altos polímeros de(allace )arot*ers# unquímico estadounidense#

in$entor + líder deldepartamento de químicaorg!nica de ,uPont.


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$n !% los químicos -o*n Re(*ineld +

-ames Tennant,ic/son patentaron el 0polietilentereftalato"0 PET" al continuar lasprimeras in$estigaciones de (allace)arot*ers.

,uPont compr% los derec*os en Estados1nidos en !%& para un ma+or desarrollo.

$n !%' ,u Pont adquiri% el derec*oeclusi$o de fa2ricar poliésteres enestados unidos# a la 2ra de ,u Pont se ledio el nom2re de Dacron.


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En !'# cuatro compa3ías ela2ora2an

poliéster + en !(( *a2ía 45 productores enese momento era 2ra sintética de ma+oruso

I. Los poliésteres pueden ser tanto pl!sticoscomo 2ras.

II. 1na familia especial de poliésteres son lospolicar2onatos.

III. Tienen cadenas *idrocar2onadas quecontienen uniones éster# de a*í su nom2re.


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Proceso de)olimerizaci*n


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Los poliésteres se producen porestericaci%n directa de un di!cido conun diol o auto6condensaci%n de un!cido *idroicar2oílico.

El agua o el metanol residuales de2enser eliminadas de forma continua

El control de la temperatura de

reacci%n es importante para minimi'arlas reacciones secundarias.


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PET

& partir de dos productos intermediosdistintos

7. TP& !cido tereft!lico4. ,8T dimetiltereftalato . 9aciendo reaccionar TP& o ,8T con

glicol etilénico se o2tiene el

mon%mero :is62eta6*idroi6etil6tereftalato# el cu!l en una fasesucesi$a# mediante policondensacion#

se polimeri'a en PET.


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En la reacci%n de estericaci%n# seelimina el agua en el proceso del TP& + metanol en proceso del ,8T# esto

para aumentar los pesosmoleculares. La reacci%n se facilita mediante

catali'adores# el cual puede ser eltri%ido de amonio# + ele$adastemperaturas arri2a de 4;


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La eliminaci%n del glicol etilénico esfa$orecida por el $acío que se aplica en laauto cla$e> el glicol recuperado se destila+ $uel$e al proceso de fa2ricaci%n.

)uando la masa del polímero *aalcan'ado la $iscosidad deseada# seromper! el $acío# introduciendo nitr%genoen la autocla$e.

En este punto se detiene la reacci%n


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La masa fundida# por efecto de una sua$e

presi%n e?ercida por el nitr%geno# es o2ligada apasar a tra$és de una matri' que# ca+endo enuna 2atea con agua se enfrían + consolidan.

Los *ilos pasan por una cortadora# se reducen

a gr!nulos + se en$ían al almacenamiento +fa2ricaci%n. El gr!nulo así o2tenido es 2rillante +

transparente porque es amorfo# tiene 2a?a

$iscosidad# + un 2a?o peso molecular# para$ol$erlo apto para la producci%n de 2otellas senecesitan otros 4 pasos.


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)ristali'aci%n@ Se *ace pasar la resina auna estructura uniforme + desordenada.El proceso consiste en un tratamientotérmico de 75


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En e proceso e a po mer ac n e


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En e proceso e a po mer 'ac n epoliéster se de2en de lle$ar a ca2o estos

pasos@

Secado@7. El poliéster se desprende de la polimeri'aci%n# los lamentos

largos de de?an enfriar *asta que tienen forma.4. ,espués el material se corta con peque3os c*ips# se de2e

secar para e$itar irregularidades al nal del proceso para

poder *ilar de manera eitosa.

. 9ilatura por fusi%n@7. &quí el poliéster se estira pasando por $arios rodillos en

forma de 'ig'ag + logra me?orías en la resistencia +elongaci%n.

4. Las $irutas se funden a ;< grados para formar un ?ara2e5. La soluci%n se pone en la etrusora + después en la to2era de

*ilaturaB. Las 2ras emergentes se unen para formar una sola *e2raD. &l nal se pueden a3adir productos químicos a la soluci%n

para *acer que el material sea antiest!tico o m!s f!cil dete3ir.


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La maquinaria relacionada con el

proceso@7. Etrusora@ Se encarga de moldear

por u?o continuo# con presi%n oempu?e pasando por un molde detornillo caliente encargado endarle la forma deseada.

4. To2era@ :oquilla de metal que

tiene agu?eros nos a tra$és de lacual se fuer'a una soluci%n de*ilado para formar un lamento.


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Poliésteres )rinci)ales


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PET El tereftalato de polietileno PET"

puede presentarse 2ien comotermopl!stico amorfo o parcialmente

cristalino# caracteri'!ndose el tipoamorfo por su total transparencia +por su resistencia mec!nica inferior.


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P+T

El tereftalato de poli 2utileno P:T" esun termopl!stico parcialmentecristalino de la familia de lospoliésteres que cristali'a mu+lentamente +# por este moti$o# est!disponi2le en estado amorfo6

transparente o cristalino6opaco.


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P, -Policarbonato.

El policar2onato P)" es un polímeroamorfo de la familia de lospoliésteres. ,e2ido a su 2a?o gradode cristalinidad# el P) presenta unaele$ada transparencia.


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Pro)iedades /enerales delos )oliésteres


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Propiedades Físicas :uena resistencia mec!nica. Rigide' + dure'a ele$adas.

:a?a resiliencia. Ecelente resistencia a la

uencia. :a?ísima dilataci%n térmica. Ele$ada esta2ilidad de

forma + dimensional. :uena resistencia a ataques

por productos químicos!cidos".

Ecelentes características

de desli'amientoCfricci%n. Resistencia al des aste.

:a?a a2sorci%n del aguade


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Pro)iedades 012micas

Resistencia a los !cidos minerales + org!nicos. Son solu2les en metacresol. Resistencia a los insectos + microorganismos.

Punto de fusi%n aproimadamente 4A


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5sos y a)licaciones

&rtículos que no cam2ien muc*ode forma como ropa interior opara ropa eterior +a que tienenque mostrar alta esta2ilidad +forma consistente.

La fa2ricaci%n de 2otellas depl!stico Las resinas de poliéster sonusadas tam2ién como matri'para la construcci%n de equipos#tu2erías anticorrosi$as#

fa2ricaci%n de pinturas. Se usa en la fa2ricaci%n de2ras recu2rimientos del!minas.

Fa2ricaci%n de $asi?as en laingeniería# medicina#agricultura etc.

Sutura o ?aci%n %sea opara sustituir fragmentos

%seo. Fa2ricaci%n de ?uguetes#

agentes ad*esi$os#colorantes + pinturas

Fa2ricaci%n de

componentes eléctricos +electr%nicos

Fa2ricaci%n de cintasad*esi$as# *ilos derefuer'o para neum!ticos.

Fa2ricaci%n de carcasas#interruptores# capacitores.


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POLII8I,&S


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&ntecedentes

Las poliimidas a2re$iado PI"constitu+en un grupo de polímerosincreí2lemente fuertes + resistentesal calor + a los agentes químicos.,e2ido a estas características# amenudo estos materiales *an

reempla'ado al $idrio + a los metalescomo el acero# en muc*asaplicaciones industriales eigentes.


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Proceso de)olimerizaci*n


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MNué es una imida

En una molécula# una imida es ungrupo que tiene una estructurageneral di2u?ada en a'ul" mostrada

a continuaci%n@

Estas se forman a partir dela reacci%n de alde*ídos ocetonas con aminas

primarias. La reacci%n esfa$orecida en un medioligeramente !cido.


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Las poliimidas adoptan generalmente dos formas.La primera es una estructura lineal donde los

!tomos del grupo imida forman parte de lacadena lineal. La segunda es una estructura*eterocíclica donde el grupo imida forma parte de

una unidad cíclica en la cadena polimérica.

Las poliimidas *eterocíclicas arom!ticas# como la queest!a la i'quierda# son típicas de la ma+oría de laspoliimidascomerciales# tales como@ el 5ltem de 67$7 y el

8a)ton de D1Pont.


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S2ntesis

La síntesis de poliimidas arom!ticas se producepor la condensaci%n entre un arom!tico + unadiamina. 8on%meros típicos inclu+en dian*ídridopiromelítico + B#B6oidianilina

Karias rutas sintéticas son posi2le prepararpoliimidas lineales. Entre estos métodos@

7. La reacci%n entre un dian*ídrido + una

diamina>4. La reacci%n entre un dian*ídrido + undiisocianato


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E?emplo de la polimeri'aci%n

La formaci%n de una poliimida arom!tica mediante este métodoimplica dos etapas claramente diferenciadas@

7. Formaci%n del !cido poli!mico o poli!cido6amida". Esta reacci%ntiene lugar por el ataque nucle%lo del grupo amino so2re uno

de los car2onos car2onílicos del dian*ídrido cíclico# dando lugara la consecuente apertura del anillo con formaci%n de una amidacon grupos !cido car2oílico li2res. La reacti$idad de lasdiaminas est! controlada por la densidad electr%nica so2re elnitr%geno# por lo que la presencia de grupos electrodonadores enel anillo arom!tico de la diamina aumenta su reacti$idad.

4. )iclodes*idrataci%n del !cido poli!mico a la correspondientepoliimida.


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La presencia de disol$entes que proporcioneninteracciones fuertes de tipo !cido62ase con

el !cido poli!mico pro$ocar! que el equili2riose$ea despla'ado fa$ora2lemente *acia laformaci%n de polímero.

Heneralmente los disol$entes usados en estasreacciones son@• #6dimetilformamida ,8F"• #6dimetilacetamida ,8&"• 6metil646pirrolidona 8P" disol$entes

apr%ticos + polares"Estas mantienen en disoluci%n las cadenas depolímero en crecimiento.


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Tam2ién se puede dar el caso de lapolimeri'aci%n de la poliimida en unsolo paso@

Este procedimiento se 2asa en el usode disol$entes de alto punto dee2ullici%n cresoles# nitro2encenos#ilenos# 6cloronaftaleno# etc".


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El dian*ídrido + la diamina se disuel$en en el

disol$ente adecuado + se calientan en el inter$alode temperatura comprendido entre 7Q


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1n polímero que contiene un comple?o de

transferencia de carga consiste en dos tiposdistintos de mon%meros# un donor + un aceptor.• El donor tiene $arios electrones circundantes

de2ido a sus !tomos de nitr%geno. El donorcede algunos de sus electrones al aceptor#

sosteniéndolo rme mente a su lado.• En el aceptor sus grupos car2onilo les succionan

los electrones.El comple?o de transferencia de carga funciona no

solamente entre unidades ad+acentes de lacadena polimérica# sino tam2ién entre lascadenas. Estas se apilan como si fueran tiras depapel# apareando los donores + los aceptores.


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Otra característica interesante de laspoliimidas que las *ace ecelentes para su

uso en industrias de la construcci%n + eltransporte# es que son capaces de arder. Enrealidad# no es su capacidad de quemarse#la que captura la atenci%n de losconstructores# sino la propiedad de auto6etinguirse. )uando una poliimidaarom!tica se incendia# lo cual es mu+ difícil

de suceder# se forma una capa car2onosaque sofoca la llama# 2loque!ndole elcom2usti2le para quemarse. Luego estacapa se remue$e + todo queda como si

nunca se *u2iera producido un incendio.


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Poliimdas )rinci)ales


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apton

El apton es una película de poliimida desarrollado por ,uPont quiénpuede seguir siendo esta2le en una gama anc*a de temperatura# de

4AU=) a B


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Puede permanecer esta2le en un amplio inter$alo de temperaturas#desde 64;5 *asta B


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Kespen

Es la marca comercial de una $ariedad dedura2les de alto rendimiento polliimida 2asada en

pl!sticos fa2ricados por ,uPont. )om2ina la resistencia al calor# lu2ricidad#

esta2ilidad dimensional# resistencia química#resistencia a la uencia +# para ser utili'ado en

condiciones am2ientales *ostiles + etremas


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& diferencia de la ma+oría de los pl!sticos# que no

se produce signicati$a emisi%n de gases inclusoa altas temperaturas.

Ecelente resistencia a la temperatura

&lta resistencia al desgastar + f!cil mecani'ar.


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KTE)

Poliimida en pol$o puede ser usado para producirpie'as + perles con las tecnologías de la sinteri'adomoldeo por compresi%n en caliente# formaci%n dedirecto# + prensado isost!tico". ,e2ido a su alta

esta2ilidad mec!nica# incluso a temperaturasele$adas se utili'a en 2u?es# co?inetes# casquillos opie'as para aplicaciones eigentes. Para me?orar laspropiedades tri2ol%gicas

se le agregan lu2ricantess%lidos como el grato# PTFEo sulfuro de moli2deno.

Poliimida 3T$, : ;ormas com1nes

)ara el mecanizado


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Pro)iedades /enerales

Pro)iedad 5nidad 3alor

Densidad gCm5 7B5<

M*d1lo de


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,e acuerdo con el tipo de interaccionesentre las cadenas principales# las

poliimidas pueden ser@

Termopl!sticos@ mu+ a menudo se llamapseudotermopl!stico.

Termoesta2les@ disponi2le comercialmentecomo resinas sin curar# poliimidasoluciones# formas de arc*i$o# *o?as nas#

laminados + pie'as mecani'adas.


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5sos y a)licaciones

Las pie'as *ec*as de poliimida son ligeras# ei2les#resistentes al calor + a productos químicos.

Por lo tanto# se utili'an en la industria electr%nica

de ca2les ei2les# como una película aislante deca2les + tu2erías para uso médico.

Son utili'ados en lugar de los metales + el $idrio enmuc*as aplicaciones de alta performance# +a sea enelectr%nica# en automotores e incluso en lasindustrias aeroespaciales. Estas característicaspro$ienen de fuertes interacciones intermolecularesentre las cadenas del polímero.


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En centrales eléctricas de car2%n# incineradorasde residuos o plantas de cemento# las 2ras depoliimida se utili'an en la ltraci%n de gascaliente. 1n ltro de poliimida separa el pol$o +partículas de los gases de escape.

Filtro )ara/ases calientes


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En aplicaciones médicas + otras. Los calefactores depoliimida son los m!s apropiados para dispositi$osmédicos e instrumentaci%n analítica que requierencalefactores de peso reducido. La poliimida poseeatri2utos adicionales tales como# resistencia a laradiaci%n a los disol$entes + otras sustancias

químicas. Entre algunas de las aplicaciones seinclu+en los calefactores para tratamientosintra$enosos# respiradores#calefactores para endoscopios

+ calefactores para ?eringuillas.Los calefactores funcionanen entornos de *asta 67UDJ).


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+iblio/ra;2aPrincipios de sistemas de polímeros# Fernando Rodrígue'# 7UQB)iencia de los polímeros# Fred (. :illme+er -r.# 7U;Q• *[email protected]• Tesis> síntesis + caracteri'aci%n de poliimidas para usos

am2ientales Eli'a2et* Rangel uni$ersidad aut%noma de 8adrid 4<• *[email protected]


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