MI Frida Karem Rivas Moreno Polímeros MI Frida Karem Rivas Moreno

Contenido Introducción (polímeros, clasificación, estructuras, síntesis) Definiciones (distancia extremo - extremo, radio de giro, segundo coeficiente virial) Conformaciones en diluciones Teoría de Flory-Huggins de soluciones poliméricas Comportamiento de Fases de soluciones poliméricas

Monómero / Polímero Un monómero (del griego mono, ‘uno’, y meros, ‘parte’) Molécula de pequeña masa molecular que está unida a otros monómeros, a veces cientos o miles, por medio de enlaces químicos, generalmente covalentes. Forman macromoléculas llamadas polímeros (del griego poli, ‘muchos’, y meros, ‘parte’).

Clasificación de los Polímeros Según la composición de sus cadenas Un solo tipo de monómero Homopolímeros Dos o más tipos de monómeros Copolímeros Por su origen Sintetizados por la naturaleza Naturales Sintetizados por el hombre Sintéticos Según su estructura Dos puntos de ataque entre monómeros Lineales Tres o más puntos de ataque Ramificados

Según la composición de sus cadenas Un solo tipo de monómero Clasificación Según la composición de sus cadenas Un solo tipo de monómero Homopolímeros Dos o más tipos de monómeros Copolímeros Por su origen Sintetizados por la naturaleza Naturales Sintetizados por el hombre Sintéticos Según su estructura Dos puntos de ataque entre monómeros Lineales Tres o más puntos de ataque Ramificados

Homopolímeros Macromoléculas formadas por la repetición de unidades monómeras idénticas, es decir no contiene heteroátomos.

Homopolímeros Dentro de este grupo de polímeros, se distinguen cinco familias principales: las Poliolefinas, los Poliestirénicos, los insaturados (polienos), los polivinilos y los poliacrílicos. La celulosa y el caucho son homopolímeros naturales. El polietileno y el PVC son homopolímeros sintéticos.

Copolímeros Macromoléculas constituidas por dos o más unidades monómeras distintas. La seda es un copolímero natural y la baquelita uno sintético.

Clasificación de los Polímeros Según la composición de sus cadenas Un solo tipo de monómero Homopolímeros Dos o más tipos de monómeros Copolímeros Por su origen Sintetizados por la naturaleza Naturales Sintetizados por el hombre Sintéticos Según su estructura Dos puntos de ataque entre monómeros Lineales Tres o más puntos de ataque Ramificados

Origen Sintéticos Naturales Son los que se obtienen por vía puramente sintética a partir de sustancias de bajo peso molecular. Ejemplo: el Nylon. Son los que se pueden presentar en la naturaleza (reino vegetal y animal). Ejemplo: la celulosa, el caucho natural, las resinas, etc. Polímeros semisintéticos Son los obtenidos por la transformación química de los polímeros naturales, sin que se destruya de modo apreciable su naturaleza macromolecular. Ejemplo: la seda artificial obtenida a partir de la celulosa.

Clasificación de los Polímeros Según la composición de sus cadenas Un solo tipo de monómero Homopolímeros Dos o más tipos de monómeros Copolímeros Por su origen Sintetizados por la naturaleza Naturales Sintetizados por el hombre Sintéticos Según su estructura Dos puntos de ataque entre monómeros Lineales Tres o más puntos de ataque Ramificados

Dendrita Entrecruzada Simple Estrella

Unión entre monómeros

Propiedades Inertes químicamente (embalaje de alimentos, medicamentos) Baja densidad (fácil de transportar) Maleables a baja temperatura Aislantes eléctricos

Historia 1839 C. Goodyear E.U. Vulcanización 1943 Hancock Inglaterra 1910 Leo Bakeland Bélgica Baquelita 1917 Primera Guerra Mundial Hules metílicos 30’s y 40’s H. Staudinger Macromoléculas 50’s Debye, Kuhn, Kramers, Mark, Carothers, Flory y Meyer. Bases cinetíficas 30’s ICI Polietileno, poliestireno, Metilmetacrilato 1934 Du Pont Nylon Polímeros semiconductores Baterías poliméricas Semiconductores …

Síntesis /Polimerización Síntesis Del lat. synthĕsis, y este del gr. σύνθεσις sýnthesis. 1. f. Composición de un todo por la reunión de sus partes. 2. f. Suma y compendio de una materia u otra cosa. 3. f. Quím. Proceso de obtención de un compuesto a partir de sustancias más sencillas. Polimerización De polímero. 1. f. Quím. Reacción en la que dos o más moléculas se combinan para formar otra en la que se repiten unidades estructurales de las moléculas originales. Real Academia Española © Todos los derechos reservados

Clasificación de las reacciones de Polimerización (Carothers 1929) Condensación Por reacción en etapas Adición Radical en cadena En cadena iónica y de coordinación Copolimerización

Polimerización por adición Los polímeros de adición se obtienen con un iniciador (radical: catión o anión). En este tipo de polimerización la masa molecular del polímero es un múltiplo exacto de la masa molecular del monómero. http://slideplayer.es/slide/140132/

Polimerización por reacción en etapas (condensación) Los polímeros de condensación son aquellos en los que la fórmula molecular de unidad repetitiva de la cadena de polímero carece de algunos átomos presentes en el monómero del que está formado (o al que puede ser reducido) http://slideplayer.es/slide/140132/

Mecanismos de Polimerización La distinción original de Carothers fue corregida por Flory, quien situó énfasis en los mecanismos por los que se forman estos dos tipos de polímeros. Wallace Carothers 1929 Paul Flory 1934

Polimerización por etapas Polimerización en cadena Diferencias entre los mecanismos de polimerización en cadena y por etapas Polimerización por etapas (condensación) Polimerización en cadena (adición) Cualesquiera dos especies pueden reaccionar Sólo la reacción de crecimiento adiciona a la cadena una unidad repetitiva cada vez El monómero desaparece al comienzo de la reacción cuándo el grado de polimerización (GP1) es igual a 10, queda menos de 1% de monómero La concentración del monómero disminuye de modo continuo en el transcurso de la reacción El peso molecular del polímero aumenta continuamente durante la reacción Se forma rápidamente el alto polímero; el peso molecular cambia poco en el transcurso de la reacción Para obtener pesos moleculares elevados se requieren largos tiempos de reacción Tiempos largos de reacción conducen a elevados rendimientos pero afectan poco al peso molecular En cualquier momento todas las especies moleculares están presentes y tienen una distribución calculable La mezcla de reacción contiene solamente monómero, alto polímero y unos 10-8 partes de radicales en crecimiento 1GP: Longitud de la cadena de polímero, especificada por el número de unidades que se repiten en la cadena.

Clasificación de los Polímeros por su origen Sintetizados por la naturaleza Celulosa Almidón Caucho Sintetizados por el hombre (por su aplicación) Plásticos (por su comportamiento al elevar la temperatura) Termoplásticos Termoestables o termorígidos Gomas y elastómeros Fibras Recubrimientos Superficiales Adhesivos

Recubrimientos superficiales Áreas de aplicación Plásticos Fibras Gomas y Elastómeros Adhesivos instantáneos Recubrimientos superficiales

Termoplásticos Polímeros lineales que pueden ablandarse y deformarse por la aplicación de calor y presión. Polietileno de baja densidad Polietileno de alta densidad polipropileno

Conformación

Termorrígidos Polímeros reticulados que no pueden hacerse fluir o fundir al aumentar la temperatura y/o la presión. A temperaturas muy elevadas la estructura se destruye.

Termorrígidos melaminas poliuretano baquelita

Termoplásticos y termoestables Polivinílicos Poliestireno Poliolefinas Polimetacrilatos Poliamidas Policarbonatos Fluorocarbonos Termoestables o Termorrígidos Resinas fenólicas Resinas úricas Resinas melamínicas Resinas de poliéster Resinas epóxido Poliuretano

Referencias Young, R.J. & Lovell, P.A. (1991) “Introduction to Polymers”. 2nd Edition. CRC Press. U.S.A. Hiemenz, P. C. & Lodge, T. P. (2007). “Polymer Chemistry”. 2nd Edition. CRC Press. Uribe Velasco, M. & Mehrenberger, P. Y. (1996). “Los Polímeros. Síntesis, Caracterización, Degradación y Reología”. Instituto Politécnico Nacional. México Billmer, Jr., F.W. (1978). “Ciencia de los Polímeros”. Ed. Reverté, S.A. España Boyd & Phillips. 1993. “The Science of Polymer Molecules”. Cambridge University Press. England. Beltrán Rico, M. & Mancilla Gomís, A. (2012). “Tecnología de polímeros. Procesado y propiedades”. TD Ingeniería Química. Publicaciones Universidad de Alicante. España. Raimond, B. & Carraher, C. 1995. “Introducción a la química de los polímeros”. Ed. Reverté. Barcelona. Polímeros. Materiales y Materias Primas. Geografía e Historia. Canal Encuentro. https://www.youtube.com/watch?v=TwMsYqFWazg Facultad de Ciencias UNAM. “Polímeros”. Revista de Cultura Científica. UNAM. http://www.revistaciencias.unam.mx/pt/139-revistas/revista-ciencias-4/1083- pol%C3%ADmeros.html