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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE CENTLA

MATERIA:

Química macromolecular CATEDRÁTICO:

Hilda Beatriz Polanco Minaya ALUMNO: Itzel Candelaria Pech García CARRERA:

Ingeniería química SEMESTRE:

5to GRUPO:

“A”

INVESTIGACIÓN 1: PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LOS POLÍMEROS

FRONTERA CENTLA TABASCO A 15 DE SEPTIEMBRE DE 2015

INTRODUCCIÓN

Actualmente los polímeros son utilizados en todas las áreas de la vida cotidiana de la sociedad moderna, como alimentación, telecomunicaciones, medicina, agricultura..., siendo su producción una parte esencial de su economía. El conocimiento de las propiedades químicas y físicas de los materiales es un requisito previo indispensable para su correcta utilización. Aunque pueda ser de ayuda o de mala utilidad los polímeros hoy en día nos han ayudado a la modernización de nuestra civilización. A pesar de que los polímeros son moléculas muy largas, se puede explicar sus propiedades químicas y físicas a partir de los conocimientos que tienen de moléculas más pequeñas. Por ejemplo cuando se derrama una sustancia básica en unos pantalones de poliéster, el tejido se debilita ya que la base hidroliza algunas de las uniones éster. A pesar de que lo polímeros no cristalizan o se funden como las moléculas pequeñas, en un polímero se puede detectar zonas cristalinas y se puede medir la temperatura a la que funden estas zonas cristalinas.

CRISTALINIDAD DE LOS POLÍMEROS Los polímeros no suelen tener las características cristalinas de otros compuestos orgánicos, pero muchos tienen regiones cristalinas microscópicas denominadas cristalitas.

Un polímero regular que se

empaquete en retículos cristalinos será altamente cristalino y, generalmente será más denso, más fuerte y más rígido que un polímero similar con un grado de cristalinidad más bajo. El polietileno se puede observar cómo afecta la cristalinidad a las propiedades físicas de un polímero. La polimerización radicalaria da lugar

a polietileno altamente ramificado, de baja densidad, que forma

cristales muy pequeños ya que la ramificación al azar de la cadena destruye la regularidad de las cristalitas. El polietileno no ramificado, de alta densidad, se obtiene utilizando un catalizador Ziegler – Natta. La estructura lineal de un material de alta densidad se empaqueta con más facilidad en un retículo cristalino, por lo que forma cristalitas más grandes y más estables. Se dice que el polietileno de alta densidad tiene un grado más alto de cristalinidad, por lo tanto es más denso, más resistente y más rígido que el polietileno de baja densidad. La estereoquímica también afecta a la cristalinidad de un polímero. Los polímeros isotácticos. Eligiendo cuidadosamente el catalizador, se puede obtener un polímero lineal con estereoquímica isotáctica o sindiotàctica.

DENSIDAD, DENSIDAD RELATIVA Y DENSIDAD APARENTE La densidad (simbolizada con la letra griega rho: ρ) es la masa (m) por unidad de volumen (V). La unidad del SI para la densidad es kilogramos por metro cúbico, si bien habitualmente se expresa en gramos por centímetro cúbico. ρ=

m v

La densidad relativa se define como la relación entre las masas de un volumen determinado de material y de un volumen equivalente de agua a 23 ºC (densidad del agua 1 g / cm 3). El resultado es adimensional, es decir, sin unidades. ρ relativa = ρ _ ρH2O La densidad aparente es el cociente entre la masa de un determinado material sólido (ya sea granulado, polvo, espumado) por unidad de volumen. Es decir cuánto ocupará dicho material considerando el volumen real debido a su morfología. Es útil para el diseño de tolvas y tanques de almacenaje y fines de logística (diseño de galpones para estiba de material, etc.).

TABLA DE DENSIDADES DE ALGUNOS POLÍMEROS Material Acetal Celulosa acetato Celulosa acetato butirato Celulosa acetato propinato Celulosa nitrato Celulosa metil Celulosa etil Celulosa bencil Poliamida 6 Poliamida 11 Policarbonato Polietileno Polipropileno Poliestireno Polisulfonas Poliuretano Polivinil acetal Polivinil formal Poliacetato de vinilo Resina poliéster Resina epoxi Resina fenol formaldehído Resina urea formaldehído

Densidad 1,42 1,25/1,35 1,15/1,25 1,20 1,40 1,36 1,13 1,20 1,15 1,05 1,20 0,94 0,90 1,06 1,24 1,17/1,20 1.10/1,25 1,20/1,40 1,18 1,12 1,10/2,40 1,27 1,50

1,23 1,25/1,90

Resina de anilina Resina de silicona

VISCOSIDAD La característica que describe la resistencia interna de un líquido para fluir se denomina viscosidad. Cuanto

más

lento

fluye

el

líquido,

mayor

es

su

viscosidad.

La viscosidad es un factor importante en el transporte de resinas, la inyección de plásticos en estado líquido

y

la

obtención

de

dimensiones

críticas

en

la

extrusión.

La viscosidad de un polímero puede ser determinada con el uso de viscosímetros capilares mediante disolución del mismo en un disolvente, que se basan en el tiempo que tarda un fluido a través de un tubo capilar. Debido a que los polímeros no son fluidos newtonianos debemos hablar de viscosidad relativa o intrínseca. La viscosidad relativa, ηr, de una disolución se define como el cociente entre la viscosidad de la disolución,

η,

y

la

viscosidad

del

disolvente

puro,

η 0,

a

la

misma

temperatura.

La viscosidad intrínseca, [η], de una disolución polimérica está definida por: η −1 [ η ] ≡ lim r cp c →0 p

❑

( )

SOLUBILIDAD La solubilidad de un polímero varía en función de su estructura química y del peso molecular, siendo más fácilmente solubles las fracciones de bajo peso molecular. Por lo tanto no es extraño que durante un proceso de disolución se disuelvan las fracciones más ligeras del polímero, quedando insolubles las de alto peso molecular.

SOLUBILIDAD DE ALGUNOS POLÍMEROS EN DIFERENTES SOLVENTES

Solubilidad

Material

Agua

SI

Alcohol

NO SI

H.C. Halogenados

NO SI

NO

H.C. Atifátícos

SI

NO

H.C. Aromáticos

SI

NO

Cetonas

SI

Esteres

NO SI

Acetal

X

X

Acrilonitrilo estireno

X

X

X

X

X

X

Celulosa acetato

X

X

X

X

X

X

Poliamida 6

X

X

Polibutadieno

X

X

Policarbonato

X

X

Polietileno

X

X

Polipropileno

X

X

Poliestireno

X

X

X

X

X

X

Polisulfonas

X

X

X

X

X

X

Poliuretano

X

X

Polivinil acetal

X

X

X

X

X

Polivinil formal

X

X

X

X

X

Polivinil butiral

X

X

X

X

X

Poliacetato de vinilo

X

X

Policloruro de vinilo

X

X

X

X

X

Resina poliéster

X

X

X

X

X

Resina epoxi

X

X

X

X

X

Resina fenol formaldehído

X

X

X

X

X

Resina urea formaldehído

X

X

X

X

Resina melamina formaldehído

X

X

X

Resina de anilina

X

X

X

Resina de silicona

X

X

X

Polialcohol vinílico

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

NO X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

NO SI

X

X

X

X

Éteres

X

X

X

X

X

X X

X

X

X X

X

X X

X

X

PROPIEDADES FÍSICAS GENERALES DE LOS POLÍMEROS Las propiedades físicas de estas moléculas difieren bastante de las propiedades de los monómeros que las constituyen. Las propiedades van a estar influenciadas por la estructura interna, presencia de fuerzas intermoleculares, etc. Al ser grandes moléculas, la estructura es generalmente amorfa. Notable plasticidad, elasticidad y Resistencia mecánica.

Alta resistividad eléctrica. Poco reactivos ante ácidos y bases. Unos son tan duros y resistentes que se utilizan en construcción: PVC, baquelita, etc. Otros pueden ser muy flexibles (polietileno), elásticos (caucho), resistentes a la tensión (nailon), muy inertes (teflón), etc.