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Polímeros

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Academic year: 2020

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Julia Velásquez Q. Industrial I

Ing. Covadonga Álvarez Julia Velásquez

Q. Industrial I

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¿Qué es un polímero?

¿Qué es un polímero?

Los polímeros (del griego: poly: «muchos» y mero: «parte», «segmento») son macromoléculas formadas por la unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeros.

El almidón, la celulosa, la seda y el ADN son ejemplos de polímeros naturales, entre los más comunes de estos y entre los polímeros sintéticos encontramos el nailon, el polietileno y la baquelita.

Los polímeros (del griego: poly: «muchos» y mero: «parte», «segmento») son

macromoléculas formadas por la unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeros.

El almidón, la celulosa, la seda y el ADN son ejemplos de polímeros naturales, entre

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¿Cómo se forma un

polímero?

¿Cómo se forma un

polímero?

En química orgánica, la reacción por la cual se sintetiza un polímero a partir de sus monómeros se denomina polimerización. Según el mecanismo por el cual se produce la reacción de polimerización para dar lugar al polímero, esta se clasifica como "polimerización por pasos" o como "polimerización en cadena".

En cualquier caso, el tamaño de la cadena dependerá de parámetros como la temperatura o el tiempo de reacción, teniendo cada cadena un tamaño distinto y, por tanto, una masa molecular distinta.

En química orgánica, la reacción por la cual se sintetiza un polímero a partir de sus

monómeros se denomina polimerización. Según el mecanismo por el cual se produce la reacción de polimerización para dar lugar al polímero, esta se clasifica como "polimerización por pasos" o como "polimerización en cadena".

En cualquier caso, el tamaño de la cadena dependerá de parámetros como la

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Tipos de polimerización

Tipos de polimerización

Policondensación: O polimerización por condensación, es un proceso de polimerización donde distintas sustancias reaccionan para crear uno o más monómeros, los cuales se unirán entre si para formar un dímero, que por reacción con otros monómeros o dímeros (o trímeros, o tetrámeros...) dará a lugar el correspondiente polímero.

Para que una policondensación se lleve a cabo satisfactoriamente, los monómeros formados han de tener un nivel de funcionalidad mínimo de 2, de lo contrario la cadena de monómeros en formación dejaría de crecer y no se formaría el polímero.

Ejemplo: HOOC--R1--NH2 (fórmula general de un aminoácido, de funcionalidad 2)

Policondensación: O polimerización por condensación, es un proceso de

polimerización donde distintas sustancias reaccionan para crear uno o más monómeros, los cuales se unirán entre si para formar un dímero, que por reacción con otros monómeros o dímeros (o trímeros, o tetrámeros...) dará a lugar el correspondiente polímero.

Para que una policondensación se lleve a cabo satisfactoriamente, los monómeros

formados han de tener un nivel de funcionalidad mínimo de 2, de lo contrario la cadena de monómeros en formación dejaría de crecer y no se formaría el polímero.

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En cada unión de dos monómeros se pierde una molécula pequeña, por ejemplo agua. Debido a esto, la masa molecular del polímero no es necesariamente un múltiplo

exacto de la masa molecular del monómero. Los polímeros de condensación se dividen en dos grupos:

Los Copolímeros  Baquelitas  Poliamidas

 Poliésteres

Los Homopolímeros  Polietilenglicol  Siliconas

En cada unión de dos monómeros se pierde una molécula pequeña, por ejemplo agua.

Debido a esto, la masa molecular del polímero no es necesariamente un múltiplo

exacto de la masa molecular del monómero. Los polímeros de condensación se dividen en dos grupos:

Los Copolímeros  Baquelitas  Poliamidas

 Poliésteres

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Polimerización por adicción: Es una reacción de adición el proceso de polimerización que se inicia por un radical, un catión o un anión. En este tipo de polimerización la masa molecular del polímero es un múltiplo exacto de la masa molecular del monómero.

Suelen seguir un mecanismo en tres fases, con ruptura homolítica:  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.

Polimerización por adicción: Es una reacción de adición el proceso de

polimerización que se inicia por un radical, un catión o un anión. En este tipo de polimerización la masa molecular del polímero es un múltiplo exacto de la masa molecular del monómero.

Suelen seguir un mecanismo en tres fases, con ruptura homolítica:  Iniciación: CH2=CHCl + catalizador ⇒ •CH2–CHCl•

Propagación o crecimiento: 2 •CH2–CHCl• ⇒ •CH2–CHCl–CH2–CHCl•

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Por otra parte, los polímeros pueden ser lineales, formados por una única cadena de monómeros, o bien esta cadena puede presentar ramificaciones de mayor o menor tamaño. También se pueden formar entrecruzamientos provocados por el enlace entre átomos de distintas cadenas.

Los enlaces de carbono en los polímeros no son equivalentes entre sí, por eso dependiendo del orden estereoquímico de los enlaces, un polímero puede ser: atáctico (sin orden), isotáctico (mismo orden), o sindiotáctico (orden alternante) a esta conformación se la llama tacticidad.

Por otra parte, los polímeros pueden ser lineales, formados por una única cadena de

monómeros, o bien esta cadena puede presentar ramificaciones de mayor o menor tamaño. También se pueden formar entrecruzamientos provocados por el enlace entre átomos de distintas cadenas.

Los enlaces de carbono en los polímeros no son equivalentes entre sí, por eso

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Clasificación de los polímeros

Clasificación de los polímeros

Según su origenPolímeros naturales.

Polímeros semisintéticos.  Polímeros sintéticos.

Según su mecanismo de polimerizaciónPolímeros de adición

Polímeros de condensación

Polímeros formados por reacción en cadena

Polímeros formados por reacción por etapas

Según su origen

Polímeros naturales.

Polímeros semisintéticos.  Polímeros sintéticos.

Según su mecanismo de polimerización

Polímeros de adición

Polímeros de condensación

Polímeros formados por reacción en cadena

Polímeros formados por reacción por etapas

Según su composición químicaPolímeros orgánicos

Polímeros orgánicos vinílicosPoliolefinas

Polímeros estirénicos

Polímeros vinílicos halogenados

Polímeros acrílicos

Polímeros orgánicos no vinílicos

Polímeros inorgánicos

Según su composición química

Polímeros orgánicos

Polímeros orgánicos vinílicos

Poliolefinas

Polímeros estirénicos

Polímeros vinílicos halogenados

Polímeros acrílicos

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Según sus aplicacionesElastómeros AdhesivosFibrasPlásticosRecubrimiento

Según sus aplicaciones

Elastómeros AdhesivosFibrasPlásticos

Recubrimiento

Según su comportamiento al elevar su

temperatura

 Elastómero

 Termoestables

 Termoplásticos

Según su comportamiento al elevar su temperatura

 Elastómero

 Termoestables

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Plástico

Plástico

El término plástico en su significado más general, se aplica a las sustancias de similares estructuras que carecen de un punto fijo de evaporación y poseen, durante un intervalo de temperaturas, propiedades de elasticidad y flexibilidad que permiten moldearlas y adaptarlas a diferentes formas y aplicaciones.

Sin embargo, en sentido concreto, nombra ciertos tipos de materiales sintéticos obtenidos mediante fenómenos de polimerización o multiplicación semi-natural de los átomos de carbono en las largas cadenas moleculares de compuestos orgánicos derivados del petróleo y otras sustancias naturales.

Plástico se refiere a un estado del material, pero no al material en sí: los polímeros sintéticos habitualmente llamados plásticos, son en realidad materiales sintéticos que pueden alcanzar el estado plástico, esto es cuando el material se encuentra viscoso o fluido, y no tiene propiedades de resistencia a esfuerzos mecánicos.

El término plástico en su significado más general, se aplica a las sustancias de

similares estructuras que carecen de un punto fijo de evaporación y poseen, durante un intervalo de temperaturas, propiedades de elasticidad y flexibilidad que permiten moldearlas y adaptarlas a diferentes formas y aplicaciones.

Sin embargo, en sentido concreto, nombra ciertos tipos de materiales sintéticos

obtenidos mediante fenómenos de polimerización o multiplicación semi-natural de los átomos de carbono en las largas cadenas moleculares de compuestos orgánicos derivados del petróleo y otras sustancias naturales.

Plástico se refiere a un estado del material, pero no al material en sí: los polímeros

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Propiedades y características

Propiedades y características

 fáciles de trabajar y moldear,

 tienen un bajo costo de producción,

 poseen baja densidad,

 suelen ser impermeables,

 buenos aislantes eléctricos,

 aceptables aislantes acústicos,

 buenos aislantes térmicos, aunque la mayoría no resisten temperaturas muy elevadas,

 resistentes a la corrosión y a muchos factores químicos;

 algunos no son biodegradables ni fáciles de reciclar, y si se queman, son muy contaminantes.

 fáciles de trabajar y moldear,

 tienen un bajo costo de producción,

 poseen baja densidad,

 suelen ser impermeables,

 buenos aislantes eléctricos,

 aceptables aislantes acústicos,

 buenos aislantes térmicos, aunque la mayoría no resisten temperaturas muy elevadas,

 resistentes a la corrosión y a muchos factores químicos;

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Producción

Producción

La primera parte de la producción de plásticos consiste en la elaboración de polímeros en la industria química. Los cuales generalmente tienen forma de gránulos .

La primera parte de la producción de plásticos consiste en la elaboración de polímeros

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Métodos para moldear plástico

Métodos para moldear plástico

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Plásticos Biodegradables

Plásticos Biodegradables

La fabricación de plásticos biodegradables a partir de materiales naturales, es uno de los grandes retos en diferentes sectores; industriales, agrícolas, y de materiales para varios servicios.

La sustitución de los plásticos actuales por plásticos biodegradables es una vía por la cual el efecto contaminante de aquellos, se vería disminuido en el medio ambiente. Los desechos de plásticos biodegradables pueden ser tratados como desechos

orgánicos y eliminarlos en los depósitos sanitarios, donde su degradación se realice en cortos períodos de tiempo.

La fabricación de plásticos biodegradables a partir de materiales naturales, es uno de

los grandes retos en diferentes sectores; industriales, agrícolas, y de materiales para varios servicios.

La sustitución de los plásticos actuales por plásticos biodegradables es una vía por la

cual el efecto contaminante de aquellos, se vería disminuido en el medio ambiente. Los desechos de plásticos biodegradables pueden ser tratados como desechos

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Los polímeros biodegradables se pueden clasificar de la siguiente manera:

Polímeros extraídos o removidos directamente de la biomasa: polisacáridos como almidón y celulosa. Proteínas como caseína, queratina, y colágeno.

Polímeros producidos por síntesis química clásica utilizando monómeros biológicos de fuentes renovables.

Polímeros producidos por microorganismos, bacterias productoras nativas o modificadas genéticamente.

Los bioplásticos presentan propiedades fisicoquímicas y termoplásticas iguales a las de los polímeros fabricados a partir del petróleo, pero una vez depositados en

condiciones favorables, se biodegradan.

Los polímeros biodegradables se pueden clasificar de la siguiente manera:

Polímeros extraídos o removidos directamente de la biomasa: polisacáridos como almidón y celulosa. Proteínas como caseína, queratina, y colágeno.

Polímeros producidos por síntesis química clásica utilizando monómeros biológicos de fuentes renovables.

Polímeros producidos por microorganismos, bacterias productoras nativas o modificadas genéticamente.

Los bioplásticos presentan propiedades fisicoquímicas y termoplásticas iguales a las

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Fibras

Fibras

Se denomina fibra o fibra textil al conjunto de filamentos o hebras susceptibles de ser usados para formar hilos, bien sea mediante hilado, o mediante otros procesos físicos o químicos. Así, la fibra es la estructura básica de los materiales textiles. Se considera fibra textil cualquier material cuya longitud sea muy superior a su diámetro y que pueda ser hilado.

En la fabricación del hilo para textiles —tanto tejidos como no tejidos—, se pueden utilizar dos tipos de fibra:

Fibra corta: hebras de hasta 6 cm de longitud. Se considera de mayor calidad cuanto más larga y más fina sea.

Filamento: hebras continuas. El filamento de alta calidad es más suave y resistente.

Se denomina fibra o fibra textil al conjunto de filamentos o hebras susceptibles de ser

usados para formar hilos, bien sea mediante hilado, o mediante otros procesos físicos o químicos. Así, la fibra es la estructura básica de los materiales textiles. Se considera fibra textil cualquier material cuya longitud sea muy superior a su diámetro y que pueda ser hilado.

En la fabricación del hilo para textiles —tanto tejidos como no tejidos—, se pueden utilizar dos tipos de fibra:

Fibra corta: hebras de hasta 6 cm de longitud. Se considera de mayor calidad cuanto más larga y más fina sea.

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Clasificación

Clasificación

Fibras naturales

De origen animal: generalmente fibras proteicas. Arden en general con llama viva desprendiendo un olor característico a cuerno quemado y dejando cenizas oscuras.

 Pelos, Seda, Cuero.

De origen vegetal: generalmente celulósicas. Son o bien de una sola fibra (como el algodón), o se componen de haces de fibras (como el lino, cáñamo, yute, etc.). Arden con llama luminosa despidiendo un olor característico a papel quemado y dejando cenizas blanquecinas en pequeña cantidad.

 Semilla: algodón. Tallo: cáñamo.

 Hoja: henequén o sisal. Raíz: Agave tequilana.

De origen mineral: son inorgánicas como el amianto o asbesto (prohibido debido a las  Fibras naturales

De origen animal: generalmente fibras proteicas. Arden en general con llama viva desprendiendo un olor característico a cuerno quemado y dejando cenizas oscuras.

 Pelos, Seda, Cuero.

De origen vegetal: generalmente celulósicas. Son o bien de una sola fibra (como el algodón), o se componen de haces de fibras (como el lino, cáñamo, yute, etc.). Arden con llama luminosa despidiendo un olor característico a papel quemado y dejando cenizas blanquecinas en pequeña cantidad.

 Semilla: algodón. Tallo: cáñamo.

 Hoja: henequén o sisal. Raíz: Agave tequilana.

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Fibras artificiales

Proteicas. Pueden ser derivadas de proteínas animales: el «lanital» de caseína de la leche; o de fibras vegetales: «vicara» (del maíz o choclo) y «ardil» (del cacahuete o maní).

Celulósicas. Reciben el nombre genérico de «rayón», que sustituye a «seda artificial». Hay diversos tipos: rayón nitrocelulosa o «seda Chardonnet», rayón cuproamonio o «cupro».

Algínicas: rayón alginato.  Fibras sintéticas

Por policondensación: poliamida como Nylon, Perlon, Enkalon, PET como Mylar, Melinex y poliéster como Tergal, Dacron.

Por polimerización: fibras acrílicas como Acrylan, Orlon; fibras polivinílicas como el Rhovyl, Thermovyl; fibras olefínicas o del polietileno, como Saran; fibras de poliuretano, como la Lycra.

Fibras artificiales

Proteicas. Pueden ser derivadas de proteínas animales: el «lanital» de caseína de la leche; o de fibras vegetales: «vicara» (del maíz o choclo) y «ardil» (del cacahuete o maní).

Celulósicas. Reciben el nombre genérico de «rayón», que sustituye a «seda artificial». Hay diversos tipos: rayón nitrocelulosa o «seda Chardonnet», rayón cuproamonio o «cupro».

Algínicas: rayón alginato.

Fibras sintéticas

Por policondensación: poliamida como Nylon, Perlon, Enkalon, PET como Mylar, Melinex y poliéster como Tergal, Dacron.

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Referencias

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