introduccion de polimeros

Polmeros Santa Cruz, 16 de mayo de 2014

POLIMEROS Introduccin y clasificacinEstructura y propiedades

Introduccin y clasificacinQumica de polmerosQu es un polmero?Tipos de polmeros

- Qumica Orgnica - Qumica de los compuestos del carbono - Qumica del enlace covalente- Los polmeros - Son molculas de gran tamao formadas por la unin de compuestos orgnicos (monmeros) mediante enlaces covalentes.- De todas las especialidades de la Qumica Orgnica, la principal es la Qumica de polmeros.Tanto por el nmero de Qumicos Orgnicos que la desarrollan en el mundo como por ser la que exige una formacin ms especfica en Qumica Orgnica. Qumica de Polmeros: Una especialidad de la Qumica Orgnica

- Al principio intentaron obtener compuestos similares a las macromolculas de los organismos vivos generando enlaces anlogos entre molculas. Por ejemplo si las protenas contienen uniones amida entre aminocidos, obtuvieron nylon (sustitutos de la seda) con cidos y aminas sintticas- Hasta finales del siglo pasado los Qumicos Orgnicos consideraban que las substancias de alto peso molecular que a veces aparecan en sus experimentos eran simplemente el resultado de reacciones fallidas.Qumica de Polmeros: Una especialidad de la Qumica Orgnica

-Desde la segunda guerra mundial se han desarrollado cientos de polmeros.Gran parte del caucho usado en USA es una variedad sinttica obtenida a partir de estireno y butadieno empleando sodio metlico como iniciador. Este caucho se conoce como Buna-S y durante la II Guerra Mundial, se obtuvieron cientos de miles de toneladas de l. De hecho hoy, trabajan en qumica de polmeros ms Qumicos Orgnicos Industriales que en cualquier otro campo.Qumica de Polmeros: Una especialidad de la Qumica Orgnica

Que es un polmero?Es una macromolcula formada por la unin de molculas de menor tamao que se conocen como monmeros.1 MONOMERO2 DIMERO3 TRIMERO4 -20 OLIGOMEROS> 20 POLIMEROIntroduccin y clasificacin

Que es un polmero?Los oligmeros tienen pesos moleculares inferiores a 1500 y longitudes de cadena inferiores a 50 , son solubles y pueden destilarse4 -20 OLIGOMEROSIntroduccin y clasificacin

Que es un polmero?n20-100 POLIMERO BAJOIntroduccin y clasificacinLos polmeros pueden clasificarse en:Hemicoloides- Tienen pesos moleculares entre 1500 y 5.000 y longitudes de cadena de 50 a 500 , no pueden destilarse y dan disoluciones de baja viscosidad.

Que es un polmero?n100-1000 MESOPOLIMEROIntroduccin y clasificacinLos polmeros pueden clasificarse en:Mesocoloides- Tienen pesos moleculares entre 5.000 y 10.000 y longitudes de cadena de 500 a 2500 , los lineales son solubles y comienzan a mostrar propiedades de coloides.

Que es un polmero?n>1000 ALTO POLIMEROIntroduccin y clasificacinLos polmeros pueden clasificarse en:Eucoloides- Tienen pesos moleculares mayores de 10.000 y longitudes de cadena mayores de 2500 , los lineales son algo solubles, presentan propiedades de coloides y sus disoluciones son muy viscosas.

Tipos de polmeros: naturaleza de los monmeros HomopolmerosTodos los monmeros que los constituyen son iguales .CopolmerosEstn formados por 2 o ms monmeros diferentes.Introduccin y clasificacin

Tipos de polmeros: Copolmeros Copolmero aleatorio: Est formado por una disposicin aleatoria de dos ms monmeros.Introduccin y clasificacinCopolmeros de injerto: Poseen una cadena principal de un solo tipo de monmero con ramas de otros monmeros.Copolmero en bloques: Tiene bloques de monmeros del mismo tipo.

Tipos de polmeros: Estructura de la cadena Lineal: Se repite siempre el mismo tipo de unin .Introduccin y clasificacinRamificado:Con cadenas laterales unidas a la principal.Entrecruzado:Si se forman enlaces entre cadenas vecinas.

Tipos de polmeros: RamificadosHay muchos tipos entre los que cabe destacar las estructuras: En rbol o en estrellaIntroduccin y clasificacinDendrmeros: Polmeros con un alto grado de ramificacin.

Tipos de polmeros: EntrecruzadosUnin directa: Si se forman directamente entre las mismas cadenas.A travs de una tercera molcula: Cuando lo hacen con un injerto Introduccin y clasificacinAunque nos son tan fuertes como los enlaces dentro de la cadena, estos entrecruzamientos tienen un importante efecto sobre el polmero.

Tipos de polmeros: EstereoregularidadISOTCTICO: Es una disposicin donde todos los sustituyentes estn en el mismo lado de la cadena.Introduccin y clasificacin

Tipos de polmeros: EstereoregularidadIntroduccin y clasificacinSINDIOTCTICO: Los grupos estn alternadamente a un lado u otro de la cadena

Tipos de polmeros: EstereoregularidadIntroduccin y clasificacinATCTICO: Los grupos estn aleatoriamente a un lado u otro de la cadena

POLIMEROS Introduccin y clasificacinEstructura y propiedadesPolimerizacin por crecimiento en etapasPolimerizacin por crecimiento de la cadenaAnlisisDescripcin y utilizacinCurado de resinas

Estructura y propiedadesPlsticos y elastmerosPeso molecular y propiedades mecnicasMorfologa en estado slidoPropiedades trmicasEstado lquido y otras propiedades

PLASTICOS La celulosa es un ejemplo de polmero no plstico Estructura y propiedadesPlsticos.- Son polmeros que, bajo condiciones apropiadas de presin y temperatura, pueden ser modelados.Todos los plsticos son polmeros, pero no todos los polmeros son plsticos.Al contrario de los elastmeros, los plsticos tienen una rigidez superior y carecen de elasticidad reversible.Termoplsticos.- Se ablandan con el calor y se endurecen enfrindolos.

NO PLASTICOS Estructura y propiedadesElastmeros.- Ante una deformacin, vuelven a la forma original cuando cesa la fuerza que la provoca. Tienen una estructura entrecruzada dbil. Este tipo de estructura es la causa de la memoria del elastmero. Como promedio se entrecruzan alrededor de 1 cada 100 molculas . Los cauchos natural y sinttico son los ejemplos ms comunes de elastmeros. No elastmeros. - Cuando el nmero medio de entrecruzamientos aumenta hasta 1 cada 30 molculas, el material se convierte ms rgido y quebradizo. Un ejemplo de entrecruzamiento con este fn es la vulcanizacin del caucho para endurecerlo.

ELASTMEROSLos polmeros entrecruzados tienen memoria. Las cadenas del polmero pueden enderezarse sometindolas a una fuerza, pero una vez que la fuerza cesa, las cadenas vuelven a su posicin original y el objeto regresa a su forma original.Estructura y propiedades

ELASTMEROS Estructura y propiedadesElastmeros.El caucho es el ms importante. El caucho natural es un polmero cuya unidad es el isopreno. Se extrae del ltex de la Hevea, y se ha sido utilizado durante siglos. Sin embargo, no fue hasta 1823 cuando el caucho se convirti en el material que hoy conocemos. En ese ao, Charles Goodyear trat con azufre elemental en caliente el caucho natural en un proceso llamado vulcanizacin, que introduce puentes de azufre entre las cadenas del polmero. El trmino vulcanizacin se utiliza para describir el entrecruzamiento de todos los elastmeros.

NO ELASTOMEROS Estructura y propiedadesTermofraguables.- Con calor, forman materiales rgidos que no se ablandan con futuros calentamientos.Termorrgidos.- No se ablandan con calor.

PESO MOLECULAR Los polmeros presenta una distribucin gausiana de pesos moleculares (mayor nmero de molculas con el ms probableEstructura y propiedadesPESO MOLECULAR PROMEDIO EN NUMERO = Mn Peso total de las molculas de la muestra dividido por el nmero de molculas.PESO MOLECULAR PROMEDIO EN PESO = Mw Es la suma de los productos de cada peso molecular por su abundancia en tanto por uno.PESO MOLECULAR PROMEDIO VISCOSIDAD = Mv Peso molecular que tendria una disolucin de igual viscosidad con todas las molculas de igual peso molecular.

PESO MOLECULAR La distribucin ideal de pesos moleculares seria gausianaEstructura y propiedadesLas distribuciones reales no son tan perfectas

PESO MOLECULAR Tambin distribuciones como:Estructura y propiedadesIncluso pueden no haber molculas con peso molecular=Mn

PROPIEDADES MECANICAS Resistencia:Estructura y propiedadesTensinCompresinFlexinTensin

PROPIEDADES MECANICAS Resistencia:Estructura y propiedadesTensinCompresinFlexinTensinDeformacin por tensin = Elongacin % Elongacin elstica = Le/ Lo x 100% Elongacin final mxima = Lmax/ Lo x 100

PROPIEDADES MECANICAS Resistencia:Estructura y propiedadesTensinCompresinFlexinTensinTensin = Fuerza/Area = N/cm2 = Mpa = Gpa1 megapascal = 100 N/cm2 1 gigapascal = 1000 Mpa Resistencia a la tensin = Tensin necesaria para romper la muestra

PROPIEDADES MECANICAS Resistencia:Estructura y propiedadesTensinCompresinFlexinResistencia a la compresin = Compresin necesaria para romper la muestra

PROPIEDADES MECANICAS Resistencia:Estructura y propiedadesTensinCompresinFlexinResistencia a la flexin = Flexin necesaria para romper la muestra

PROPIEDADES MECANICAS Curvas de resistencia frente a deformacinEstructura y propiedadesTensinModulo grande = Resistente a la deformacinTensinElongacinMdulo tensil = pendiente de la grfica tensin-elongacinA veces la forma de la grfica no es una recta

PROPIEDADES MECANICAS Curvas de resistencia frente a deformacinEstructura y propiedadesTensinLos plsticos flexibles dan curvas como esta

PROPIEDADES MECANICAS Curvas de resistencia frente a deformacinEstructura y propiedadesTensinModulo Tensil Alto Fibras Plsticos rgidosModulo Tensil intermedio Plsticos flexiblesModulo Tensil Bajo - ElastmerosPlsticos flexibles

PROPIEDADES MECANICAS Curvas de resistencia frente a deformacinEstructura y propiedadesCompresin-flexionModulo Alto Plsticos rgidosModulo intermedio Plsticos flexiblesModulo Bajo - ElastmerosCompresion -Modulo BajoFlexin -Modulo altoFibrasTensin -Modulo Bajo En otras direccionesTensin -Modulo Alto En la direccin de las fibrasAnlogamente a tensin

PROPIEDADES MECANICAS Estructura y propiedadesDurezaEs el rea bajo la curva resistencia - deformacinDureza es una medida de la energa que una muestra puede absorber antes de que se rompaTensinResistencia x Deformacin = Fuerza x Distancia = Energa

PROPIEDADES MECANICAS Estructura y propiedadesDurezaEs el rea bajo la curva resistencia - deformacinPueden ser resistentes y poco durosPlsticos flexibles- Poca rea =Poco duros- Poca rea =Poco duros

PROPIEDADES MECANICAS Estructura y propiedadesDurezaEs el rea bajo la curva resistencia - deformacinPlsticos flexibles- Resistentes y poco duros- Poco resistentes y Poco duros- Resistentes y duros- Poliestireno, policarbonatos, polimetacrilatos etc.- Polietileno, polipropileno, plastificantes + PVC etc.- Poliisopreno, polibutadieno, poliisobutileno etc.

Morfologa en estado slidoEl vidrio es un material amorfo y el hielo es una sustancia cristalina. A pesar de la comn apariencia de los dos, se comportan de forma distinta cuando los observamos a travs de polarizadores cruzados. La estructura cristalina altamente ordenada del hielo cambia la propiedades de la luz polarizada, y el hielo aparece claro. El vidrio y el agua carecen de ese orden y ambos aparecen oscuros.Estructura y propiedades

Morfologa en estado slidoEstructura y propiedades

Morfologa en estado slidoLas razones de los diferentes comportamientos se encuentran en la estructura de los slidos. Los materiales cristalinos tienen sus molculas dispuestas en patrones repetidos. Sal, azcar, hielo y la mayora de los metales son materiales cristalinos. Como tales, todos ellos tienden a tener estructura regular. Los materiales amorfos, por contra, tienen sus molculas dispuestas aleatoriamente y las cadenas se enroscan y curvan a su antojo.Estructura y propiedades

Morfologa en estado slidoLa morfologa de la mayora de los polmeros es semi-cristalina. Es decir, forman mezclas de pequeos cristales y materiales amorfos y funden en un rango de temperatura, en lugar de un punto de fusin. Estructura y propiedades

Morfologa en estado slidoLa estructura amorfa tipo vidrio presenta las cadenas enredadas. Estructura y propiedadesEl material cristalino muestra un alto grado de orden formado por plegamiento y apilamiento de las cadenas del polmero.

Morfologa en estado slidoGrado de Polimerizacin (DP) y morfologa.En el proceso de cristalizacin, se ha observado que cadenas relativamente cortas se organizan en estructuras cristalinas mas rpidamente que molculas ms grandes. Polmeros con un alto grado de polimerizacin (DP) tienen dificultad de organizarse en capas porque la tendencia es de enredarse. Por consiguiente, el DP en un factor importante para determinar la cristalinidad del polmero. Estructura y propiedades

Morfologa en estado slidoGrado de Polimerizacin (DP) y dureza.Los polmeros con peso molecular bajo (cadenas cortas) son, generalmente, ms dbiles.Las fuerzas de intermoleculares que mantienen las capas juntas son pocas y adems forman cristales facilmente. Esto puede hacer que las capas cristalinas se deslicen, causando un corte en el material. Los polmeros con peso molecular alto (cadenas largas) sin embargo, tienen mayor dureza porque las molculas se enredan entre las capas. Son polmeros amorfos.Estructura y propiedades

Morfologa en estado slidoFuerzas intermoleculares y dureza.Las fuerzas de Van der Vaals mantienen las capas juntas si el polmero es de alto DP. Fuerzas polares o puentes de hidrgeno mantienen mejor unidas las cadenas entre s .Transferencia de carga entre anillos y grupos dadores y aceptores entre las cadenas tambin aumentan la fuerzas de unin entre ellasEstructura y propiedades

Morfologa en estado slidoTamao y forma del monmero y morfologa. Si los monmeros son grandes e irregulares, se hace ms difcil que las cadenas del polmero se dispongan de una manera ordenada, resultando un slido ms amorfo.

Estructura y propiedadesIgualmente, monmeros ms pequeos y monmeros que tienen una estructura muy regular formarn polmeros cristalinos.

Propiedades trmicasVelocidad de enfriamiento y morfologa.Enfriamiento lento proporciona una cantidad mayor de cristalizacin. Un ritmo rpido produce materiales muy amorfos.

Temperatura de transicin vitrea (Tg)Es aquella a al cual el polmero se endurece como slido amorfo. Se denomina as porque el slido amorfo tiene propiedades similares al vidrio.

Estructura y propiedades

Propiedades trmicasEstructura y propiedadesEstado vtreoEstado cristalinoLquidoEstado de gomaEn un material amorfo, a la Tg, hay un cambio en la pendiente de la curva del volumen especfico frente a la temperaturaEn el enfriamiento de un material cristalino hay un cambio brusco en el volumen al pasar por el punto de fusin

Propiedades trmicasEstructura y propiedadesEstado vtreoLquidoEstado de gomaLa Tg depende de la velocidad de enfriamiento.Se obtienen valores ms altos de Tg con enfriamientos ms rpidos.

Propiedades trmicasEstructura y propiedadesTemperatura de transicin vitrea (Tg)Al descender la temperatura por debajo de la de su Tg, el polmero se hace cada vez ms quebradizo.Si la temperatura aumenta por encima de Tg, el polmero adopta una aspecto de goma.En general:Polmeros rgidos.- valores de Tg muy por encima de la temperatura ambiente Elastmeros .- valores de Tg, muy por debajo de la temperatura ambiente.

Propiedades trmicasEstructura y propiedadesTg y propiedades mecnicas.Otra propiedad importante de los polmeros, que tambin depende de la temperatura, es la respuesta a la aplicacin de una fuerza. Hay dos tipos de respuesta: elstica y plstica.

La mayora de los materiales presentan una combinacin de los dos comportamientos, mostrando un carcter plstico despus de sobrepasar el lmite elstico. El vidrio es uno de los pocos materiales completamente elstico mientras la temperatura es inferior a su Tg (entre 510 y 560 C). A temperatura ambiente (muy por debajo de su Tg) el vidrio ser un slido frgil.

Propiedades trmicasEstructura y propiedadesTg y propiedades mecnicasPor comparacin, el PVC que tiene una Tg de 83C sirve para embotellar agua fra, pero es intil para almacenar agua caliente. PVC tambin ser un slido frgil a temperatura ambiente.

Ejemplos: disulfuro de carbono, nitrobenceno, salicilato de naftilo, benzoato de etilo, monmeros no polimerizables etc.

Propiedades trmicasEstructura y propiedadesAadiendo una pequea cantidad de plastificante al PVC puede bajar su Tg desde 83C a -40C. Esta adicin convierte al PVC en un material blando, flexible a temperatura ambiente.

- Ensayos de resistencia de materiales

PlastificantesCuando se evaporan el material se vuelve ms rgido y quebradizo- Olor a nuevo es es la evaporacin de plastificantes - Actan aumentando el volumen libre- Disminuyen la Tg

Propiedades trmicasEstructura y propiedadesTemperatura de transicin vtrea (Tg)Dependencia de la estructura:- Flexibilidad de la cadena principal- A mayor flexibilidad menor Tg- Efecto de los grupos unidos a la cadena- Grupos que disminuyen Tg- Grupos que aumentan Tg

Propiedades trmicasEstructura y propiedadesTemperatura de transicin vtrea (Tg)Dependencia de la estructura:- Grupos unidos a la cadena que aumentan Tg- Aumentan la unin entre cadenasPor ejemplo grupos muy voluminosos y rgidos como el adamantanoAtrapan a las molculas vecinas y dificultan la movilidad (Actan como anclas)

Propiedades trmicasEstructura y propiedadesTemperatura de transicin vtrea (Tg)Dependencia de la estructura:- Grupos unidos a la cadena que disminuyen TgSi flexibles actan como plastificantesMenor Tg a mayor longitud de cadena

ViscosidadEstructura y propiedades

SOLUBILIDADEstructura y propiedadesLa disolucin de los polmeros ocurre lentamente y en dos etapas:1- Hichamiento por difusin del disolvente dentro de la masa slida del polmero.2- Disolucin A mayor grado de polimerizacin o entrecruzamiento menor solubilidad.

Muchos son solo solubles por encima de su temperatura de reblandecimiento siendo absolutamente insolubles a temperaturas bajas o ambiente.

El proceso puede durar meses.

SOLUBILIDADEstructura y propiedades0,010,050,10,150,02Fraccin de polmero05203040TTemperatura crticaDisolvente 1Disolvente 2Por encima de la lnea solubilidad total

SOLUBILIDADEstructura y propiedadesSegn su polaridad:

1- Hidrofbicas .-Con pocos grupos polares2- Hidroflicas.- Poli hidroxilados

HumectacinEstructura y propiedades

Morfologa en disolucinPolielectroltos Son polmeros con grupos que en disolucin actuan como electrolitos. Por ejemplo un polmero con grupos carboxilo.Estructura y propiedadesLos polmeros neutros en disolucin estn formando ovillosLos polielectrolitos en disolucin no los forman porque la repulsin entre cargas lo impideAbsorben grandes cantidades de agua de solvatacin

OTRASEstructura y propiedadesPropiedades Opticas .- Indices de refraccin, coloracin, transmisin etc.

Propiedades elctricas.- Conductividad, aislantes

Propiedades magnticas.- Permeabilidad magntica, Anisotropia diamagntica etc.

Propiedades Acsticas.- Aislamientos

************************************************************************

introduccion de polimeros

Documents