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• Gabriel Andres Vega

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I.

BASES TEÓRICAS DEL POLIÉSTER

1.1 INTRODUCCION: Los poliésteres son los polímeros, en forma de fibras, que fueron utilizados en los años '70 para confeccionar toda esa ropa maravillosa que se usaba en las confiterías bailables. Pero desde entonces, las naciones del mundo se han esforzado por desarrollar aplicaciones más provechosas para los poliésteres, como esas formidables botellas plásticas irrompibles que contienen su gaseosa favorita. Como puede apreciar, los poliésteres pueden ser tanto plásticos como fibras. Otro lugar en donde usted encuentra poliéster es en los globos. No los baratos que se utilizan como bombitas de carnaval, ésos se hacen de caucho natural.

1.2 HISTORIA Con la Segunda Guerra Mundial comienza la producción de fibras sintéticas, gracias la necesidad de obtener fibras de forma más rápida, más barata y con las características propias de las fibras naturales, entre ellas es descubierto el poliéster. Este producto se patentó con el nombre de Terylene y las especificaciones de la patente no se publicaron a causa de le guerra. El poliéster aparece por primera vez en el años de 1938, descubierta por científicos británicos John Rex Whinfield y James Tennant Dickson. En 1946 Du Pont adquirió la exclusiva para fabricar poliéster en Estados Unidos, conociéndose en aquél país con el nombre de Dacrón, y lanzado en 1951. Durante estos años, Du Pont, buscaba multiplicar las propiedades técnicas del poliéster, texturando filamentos y creando napas sintéticas (fiberfil para rellenos) que superponiéndolas, se utilizaban para sacos de dormir y anoraks, ya que tienen mejor resultado que la pluma natural. Entre tanto, Du Pont había emprendido independientemente un programa de Investigación sobre poliésteres, de modo que hacia 1945 había desarrollado un modo practico para preparar poli (etilentereftalato) partir de dimetiltereftalato y etilenglicol. El poliéster es la primera fibra sintética que se utiliza en la fabricación de telas, a nivel mundial. Suele ser muy económica de producir, y sus características generales y disponibilidad no dependiente de cultivos permitieron la creación de prendas y telas de bajo costo; todo esto, transformó la industria textil a partir del año 1941. Las microfibras, 2

descubiertas hace pocos años, fueron la mayor innovación derivada del poliéster. El descubrimiento permitió a sus fabricantes transformar su textura y su tacto para obtener una tela muy suave, durable y de poco peso.

1.3 DEFINICIÓN: El POLIÉSTER (C10H8O4) es una categoría de polímeros que contiene el grupo funcional éster en su cadena principal. Los poliésteres que existen en la naturaleza son conocidos desde 1830, pero el término poliéster generalmente se refiere a los poliésteres sintéticos (plásticos), provenientes de franelas. Las resinas de poliéster (termoestables) son usadas también como matriz para la construcción de equipos, tuberías anticorrosivas y fabricación de pinturas. Para dar mayor resistencia mecánica suelen ir reforzadas con cortante, también llamado endurecedor o catalizador, sin purificar. El poliéster es una resina termoestable obtenida por polimerización del estireno y otros productos químicos. Se endurece a la temperatura ordinaria y es muy resistente a la humedad, a los productos químicos y a las fuerzas mecánicas. Se usa en la fabricación de fibras, recubrimientos de láminas, etc. Una familia especial de poliésteres son los policarbonatos. Los poliésteres tienen cadenas hidrocarbonadas que contienen uniones éster, de ahí su nombre.

1.4 TIPOS DE POLIÉSTER: 3

Poliésteres pueden dividirse en dos categorías, poliéster saturado y poliéster insaturado.  POLIÉSTER

SATURADO:

Poliésteres saturados tienen una columna vertebral saturada. Esta es la razón por qué no son como reactivas como insaturados. Con bajo peso molecular se utilizan como plastificantes y se utilizan para hacer lineal, alto peso molecular termoplásticos como Dacrón y Mylar que son tereftalato de polietileno.

 POLIÉSTER

INSATURADO:

Como su nombre indica, la columna vertebral de estos poliésteres están hechas de una sustancia insaturada, que es la resina termoestable alquilo. Es más reactivo de poliésteres saturados y se utiliza en la toma de plástico reforzado.

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1.5 CARACTERÍSTICAS: El poliéster fue presentado ante el público estadounidense en el año 1951 como una tela que no necesitaba plancharse. Rápidamente se conoció bajo el nombre wash-and-wear (lave y use). Sin embargo, pronto se conocieron otros atributos menos favorecedores como las irritaciones en la piel; algunas personas también experimentaron rechazo al tacto de su textura. Su aspecto es liso y brillante, aunque puede ser fabricada sin brillo o mates. Son resistentes a la acción de los ácidos y tienen resistencia también a los álcalis y agentes oxidantes o reductores. Son solubles en fenol. Al igual que las poliamidas, las fibras de poliéster son poco higroscópicas, lo que las hace poco absorbentes del sudor y de difícil tintura. Es también termo plástico Por esta razón es conveniente fijar sus dimensiones en las operaciones de acabado (termofijado) a temperaturas que pueden llegar hasta los 220º C. El planchado de las prendas que lo contienen debe hacerse a temperaturas moderadas. Es muy conocido el hecho de que las prendas que contienen fibra de poliéster conservan los pliegues que se les hacen (pantalones y faldas plisadas). Sin embargo, esta propiedad impide la corrección de los pliegues hechos equivocadamente. Es mal conductor de la electricidad. Esta propiedad produce una carga de electricidad estática, de la que no puede desprenderse fácilmente, dando lugar a las operaciones de hilatura, tisaje, acabado y confección a dificultades como la de pegarse en las partes mecánicas de la maquina produciendo atascos y rupturas, cargarse de polvo y suciedad y producir descargas cuando se la toca. Para evitar este inconveniente debe ser sometido a tratamientos con productos “anti estáticos” que ayudan a su descarga, tratamientos que deben ser repetidos en numerosas fases de la fabricación de hilados y tejidos. Otras características que tienen estas fibras son:

 Se adapta muy bien en mezclas con fibras naturales, contribuyendo al fácil cuidado 

En 100% PES imitan también las naturales.

 Resistencia a la absorción muy buena. 5



Producen carga electroestática.

 Poseen baja absorbencia de humedad.

 En mezclas producen mucho pilling (que es cuando se forman en la superficie de los tejidos, pequeños nudos o bolitas durante su uso y provocan una desmejora en el aspecto exterior de los elementos textiles, fabricados con algunos tipos de fibras) Las fibras de poliéster pueden ser empleadas en forma de filamento continuo o cortadas. Las cortadas han encontrado gran aplicación mezcladas con las naturales (algodón, lana, lino) las artificiales (rayón viscosa, acetato y triacetato) y las sintéticas (acrílicas) empleándose para la fabricación de tejidos para camisería, pantalones, faldas, trajes completos, ropa de cama y mesa, género de punto, etc. Su difusión, pese a los inconvenientes que pueden presentar en la fabricación y en el uso, está basada en la duración y en su fácil cuidado.

II. ESTRUCTURA 2.1 POLIMERIZACIÓN – ESTRUCTURA MOLECULAR POLIÉSTER Poliéster (C10H8O4) es una categoría de polímeros que contiene el grupo funcional éster en su cadena principal. Los poliésteres que existen en la 6

naturaleza son conocidos desde 1830, pero el término poliéster generalmente se refiere a los poliésteres sintéticos ( plásticos), provenientes de fracciones pesadas del petróleo. El poliéster termoplástico más conocido es el PET. El PET está formado sintéticamente con Etilenglicol más tereftalato de dimetilo, produciendo el polímero o poltericoletano. Como resultado del proceso de polimerización, se obtiene la fibra, que en sus inicios fue la base para la elaboración de los hilos para coser, y actualmente tiene múltiples aplicaciones como la fabricación de botellas de plástico que anteriormente se elaboraban con PVC. Se obtiene a través de la condensación de dioles (grupo funcional dihidroxilo)

 ESTRUCTURA MOLECULAR Una familia especial de poliésteres son los policarbonatos. Los poliésteres tienen cadenas hidrocarbonadas que contienen uniones éster, de ahí su nombre.

La estructura de la figura se denomina poli (etilén tereftalato) o PET para abreviar, porque se compone de grupos etileno y grupos tereftalato. Entiendo que tereftalato no es una palabra sencilla de pronunciar, pero con práctica usted será capaz de hacerlo con sólo una leve sensación de dificultad. Los grupos éster en la cadena de poliéster son polares, donde el átomo de oxígeno del grupo carbonilo tiene una carga negativa y el átomo de carbono del carbonilo tiene una carga positiva. Las cargas positivas y negativas de los diversos grupos éster se atraen mutuamente. Esto permite que los grupos éster de cadenas vecinas se alineen entre sí en una forma cristalina y debido a ello, den lugar a fibras resistentes.

2.2

PROCESOS PARA LA OBTENCIÓN

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POLIMERIZACIÓN (poliésteres):

Es formado por ácidos tereftálico (ácido p-bencenodicarboxilico) y el etilenglicol (etanodiol) se puede obtener como fibra llamada tergal (Dacrón). Este proceso consiste en que los poliésteres reaccionen con etilenglicol en presencia de un catalizador (el catalizador anhídrido maleico se usa para la fabricación del poliéster), se combina con ácido tereftálico, el poliéster es extruido para formar filamentos largos. Pueden ser 3 procesos:  POLIETILENO TEREFTALATO: (Polímero de condensación se produce por un ácido tereftálico con etilenglicol)  ÁCIDO TEREFTALICO (PTA): Producido de p-xileno con bromuro por la oxidación.  TEREFTALATO DE DIMETILO (DMT): Proceso de 2 etapas de oxidación y esterificación.

Industrialmente, se puede partir de dos productos intermedios distintos:  

TPA ácido tereftálico; DMT dimetiltereftalato

Haciendo reaccionar por esterificación TPA o DMT con glicol etilénico se obtiene el monómero Bis-beta-hidroxi-etil-tereftalato, el cual, en una fase sucesiva, mediante policondensación, se polimeriza en PET según el esquema.

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En la reacción de esterificación, se elimina agua en el proceso dl TPA y metanol en el proceso del DMT. La reacción de poli condensación se facilita mediante catalizadores y elevadas temperaturas (arriba de 270°C). La eliminación del glicol etilénico es favorecida por el vacío que se aplica en la autoclave; el glicol recuperado se destila y vuelve al proceso de fabricación. Cuando la masa del polímero ha alcanzado la viscosidad deseada, registrada en un reómetro adecuado, se romperá el vacío, introduciendo nitrógeno en la autoclave. En este punto se detiene la reacción y la presencia del nitrógeno evita fenómenos de oxidación. La masa fundida, por efecto de una suave presión ejercida por el nitrógeno, es obligada a pasar a través de una matriz, en forma de spaghetti que, cayendo en una batea con agua se enfrían y consolidan. Los hilos que pasan por una

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cortadora, se reducen a gránulos, los cuales, tamizados y desempolvados se envían al almacenamiento y fabricación El gránulo así obtenido es brillante y transparente porque es amorfo, tiene baja viscosidad, o sea un bajo peso molecular, I.V. = 0.55 a 0.65; para volverlo apto para la producción de botellas serán necesarios otros dos pasos. Cristalización Con este término se describe el cambio de estructura de los polímeros semicristalinos y que consiste en el fenómeno físico con el cual las macromoléculas pasan de una estructura en la cual su disposición espacial es desordenada (estructura amorfa, transparente a la luz) a una estructura uniforme y desordenada (estructura cristalina, opaca a la luz) que le confiere a la resina una coloración blanca lechosa. El proceso industrial consiste en un tratamiento térmico a 130- 160 °C, durante un tiempo que puede variar de 10 minutos a una hora, mientras el gránulo, para evitar su bloqueo, es mantenido en agitación por efecto de un lecho fluido o de un movimiento mecánico. Con la cristalización, la densidad del PET pasa de 1.33 g/cm3 del amorfo a 1.4 del cristalino. Polimerización en estado sólido o Post polimerización. Esta es una fase ulterior de polimerización del PET. El granulo cristalizado se carga en un reactor cilíndrico en cuyo interior, durante tiempos muy largos, es sometido a un flujo de gas inerte (nitrógeno) a temperatura elevada (sobre los 200 ° C). Este tratamiento ceba una reacción de polimerización que hace aumentar posteriormente el peso molecular de la resina hasta los valores correspondientes de I.V. (0.72 – 0.86) idóneos para la fabricación de la botella. El aumento de la viscosidad intrínseca es directamente proporcional al aumento del peso molecular. En esta reacción, mientras se ligan las moléculas, es eliminado parte del acetaldehído que se forma en la primera polimerización. Un buen polímero tiene valores de A.A inferiores a 1 ppm. De estos reactores, se descarga PET de elevado porcentaje de cristalinidad (> 50) con viscosidad Grado para Botella (“Bottle Grade”). 10

III.

PROPIEDADES DEL POLIÉSTER

3.1 PROPIEDADES FÍSICAS  No es absorbente.  Conserva mejor el calor que el CO y el lino. 

Resistente a los ácidos, álcalis y blanqueadores.



Resistente a manchas.

 Tiene mucho brillo. 

Puede ser adaptado para el uso final (para fibras de ropa, textiles, para el hogar o filamentos e hilos(es usada como filamento continuo)

 50 % cristalinas.  El ángulo de sus moléculas puede varias.  Muy sensibles a procesos termodinámicos.  Es termoplástico permanentes.

se

puede

producir

plisados

y

pliegues

 Es flamable (LOI=20.6).  Punto de fusión= 250 C.  Baja absorción del agua de 0.4% a 0.6% se seca rápido.  Su tenacidad y resistencia a la atracción es muy alto. 

Su resistencia en húmedo es igual a su resistencia en seco.

 Tiene una densidad y peso específico que varía entre los 1.22 y 1.33 gr/cm3.  Fácil recuperación a las arrugas. 11

 Se puede mezclar con otras fibras como el algodón.  Es muy electroestática por la cual el pilling es traída a la superficie.  Temperatura recomendada de planchado= 135°C

3.2 PROPIEDADES QUÍMICAS  Buena resistencia a los ácidos minerales débiles (a temperatura de ebullición)  Se disuelven por descomposición parcial por el ácido sulfúrico concentrado.  Excelente resistencia a los agentes oxidantes como: blanqueantes textiles convencionales, resistente a los disolventes de limpieza.  Son altamente sensibles a bases tales como hidróxido de sodio y metilamilina. Este causa la degradación de enlaces éster (perdida de propiedades físicas)  Utilización: para la modificación de la estética de la tela durante el proceso de acabado  En condiciones normales el PES: bajo contenido de humedad, aislante eléctrico, la fibra húmeda presenta problemas de estática que afectan el proceso del tejido. 

PET: insoluble a la mayoría de los disolventes de limpieza y a los agentes activos excepto a poli halogenados, ácidos, acético y fenoles.

 Es 

hidrofóbica,

repelencia

al

agua

y

secado

rápido

Es oleófilo, difícil a la eliminación de manchas de aceite.

 Punto de fusión aproximadamente 260ºC formando bolas duras y aromáticas.

3.3 PUNTO DE FUSION DEL POLIÉSTER

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El punto de fusión se define como la temperatura a la cual se encuentra el equilibrio de fases sólidos y líquidos es decir la materia pasa de solido a líquido y se funde. El punto de fusión es una propiedad intensiva, mientras cambia su estado la temperatura se mantiene constante También PES de la materia prima: tereftalítico y etilenglicol Para su identificación:  ANÁLISIS CUALITATIVO: Se refiere a averiguar los tipos de fibra que conforma la tela.  ANÁLISIS CUANTITATIVO: Se refiere a además de hallar las fibras que conforman la tela el porcentaje de dicha fibra.  El punto de fusión del poliéster es 256 °C  Este resiste al calor pero no es retardante del fuego. Se pega a 440°C

IV.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL POLIÉSTER 13

4.1 VENTAJAS  Alta elasticidad para alta estabilidad y forma consistente.  Baja amplificación, la fibra parece lisa y en forma de barra. Usualmente es circular en las zonas transversales.  Son extremadamente fuertes tenacidad= 3.6 a 4.5 g dtex.35 a .45 en tex y resistentes a la abrasión.  Resistente al estiramiento.  Extensible y no se arruga fácilmente, las fibras no son atacadas por bacterias, moho o polillas.  Es más resistente que cualquier fibra a la luz del sol.  Más barato.  Más durable.  Se arruga menos.

4.2 DESVENTAJAS 14

 No puede ser teñido con colorantes normales solubles al agua.  Se utilizan colorantes dispersos.  Afinidad a la tierra, grasa y aceite.  Tiene una fuerte carga electrostática, lo que favorece que se ensucie rápidamente.  Propiedades bajas de absorción de agua y sudor, afecta su utilización en ropa.  Dificultades en su tintura.  Tendencia al pilling.  No es absorbente.  No es confortable cuando hace calor.

V.

PRODUCCIÓN Y CONSUMO MUNDIAL

o Se produce 8323 kg de poliéster cada segundo en el mundo.

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o 42 millones de toneladas de poliéster al año, principalmente para la industria textil en comparación con 27 millones de toneladas de algodón.

Los mayores productores mundiales son India y China. Otros países asiáticos de importancia son: Indonesia, Tailandia, Malasia, Paquistán, Vietnam y Bangladesh. Los países fuera del sudeste asiático de importancias son: Irán, Sudáfrica, Egipto y Arabia Saudita. La mayor empresa productora de poliéster está en Asia, y más precisamente en la India (Reliance), con una producción cercana a 2.500.000 tons. anuales.

VI.

USOS Y APLICACIONES DEL POLIESTER

Las fibras de poliéster son 50% cristalinas y el Angulo de sus moléculas puede variar. Sus propiedades son muy sensibles a los procesos termodinámicos. Básicamente el poliéster, a través de modificaciones químicas y físicas, puede ser adaptado hacia el uso final que se le va a dar, como puede ser fibras para ropa, textiles, para el hogar o simplemente filamentos o hilos (De amplio uso en prendas de vestir y deportivas, sola ó mezclada con otras fibras. Son muy resistentes y con un precio relativamente bajo)

USOS Y APLICACIONES: (Según su mezcla emplea para la fabricación de tejidos para camisería, pantalones, faldas, hilos, trajes completos, ropa de cama y mesa, género de punto, etc. (Filamentos) cortinas delgadas.)  Artículos que no cambien mucho de forma como ropa interior o para ropa exterior ya que tienen que mostrar alta estabilidad y forma consistente. 

Tiene múltiples aplicaciones como la fabricación de botellas de plástico que anteriormente se elaboraban con PVC.



Las resinas de poliéster (termoestables) son usadas también como matriz para la construcción de equipos, tuberías anticorrosivas, fabricación de pinturas.



Se usa en la fabricación de fibras recubrimientos de láminas.

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 Fabricación de envases para bebida.  Fabricación de vasijas en la ingeniería, medicina, agricultura etc.  Sutura o fijación ósea o para sustituir fragmentos óseos (biomedicina)  Fabricación de juguetes, agentes adhesivos, colorantes y pinturas.  Fabricación de componentes eléctricos y electrónicos.  Fabricación de cintas adhesivas, hilos de refuerzo para neumáticos.  Fabricación de carcasas, interruptores, capacitores.  Piezas para la industria automotriz

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PRUEBA COMBUSTIÓN:  Bajo la acción de una llama, estas fibras se vuelven parduzcas y se derriten, con tendencia a gotear y producen mucho hollín.  Después de retirar la llama, dejan de arder.  Dejan un residuo en forma de perla dura y color grisáceo.  El olor que produce es de diferentes olores químicos, porque las fibras de poliéster son sintéticas.  El humo es negro.

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PRUEBA QUÍMICA (SOLUBILIDAD)  Solidas ante ácidos minerales.  Los ácidos en ebullición provocan desintegración.  Resistente a las lejías de baño.  Las lejías concentradas y las lejías muy calientes y diluidas; las atacan.  En amoniaco resulta nocivo a la temperatura ambiente.

FUSIÓMETROS Este instrumento ayuda a determinar la calidad y pureza de una muestra por medio del punto de fusión. Ideal para laboratorios farmacéuticos, cosméticos, homeopáticos, análisis químico y hospitales.

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VII.

NOMBRES COMERCIALES DEL POLIESTER

NOMBRE CIENTÍFICO: Poli -etilén tereftalato. NOMBRES COMERCIALES: o Tergal: Nombre más común de la fibra de poliéster o Terylene: ICI (Inglaterra) nombre comercial de poliéster o Dacrón: Nombre comercial de dupont poliéster o Vectran: Hoechst celanese nombre de fibra de poliéster de cristal líquido aromático o PET PSE: Chem. Abreviaturas de poliéster o LCAP: Poliéster aromático liquido cristalino(polímero de cristal líquido)

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VIII.

BIBLIOGRAFÍA

 http://poliesterzei.blogspot.pe/2013/02/propiedades-fisicas-delpoliester.html  http://experimentalesquimicaiii.blogspot.pe/2011/04/poliester.html  http://www.ehu.eus/reviberpol/pdf/OCT11/garcia.pdf  http://fibrologia.blogspot.pe/2013/04/poliester_8.html  https://es.wikipedia.org/wiki/Poli%C3%A9ster  http://thepoliestiren.blogspot.pe/2013/02/el-poliester-y-todas-suscaracteristicas.html  L. G. Wade Jr. (2011). Química Orgánica. Estado de México: Pearson.  https://www.monografias.com/docs111/polimeros-ppt/polimeros-ppt.shtm

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