Polímero - ingenieria de materiales PDF

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ingenieria de materiales...

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TITULO: CURSO

“POLIMEROS” :

QUIMICA GENERAL

DOCENTE:

ING.PATRICIA CARRANZA VILCHEZ

GRUPO N**: 3 INTEGRANTES:

CASTRO CAMPOS, ELÍAS AMARANTO BERNILLA, CARLOS HUAYAN FLORES. CRISTHIAN STEVEN QUEVEDO RODRIGUEZ, GIANCARLO VALVERDE TIZNADO, DIEGO

UNIDAD FECHA:

:

II 06/07/2016

2016 1

INDICE: Introducción…………………………………………………………03 Clasificación.…………………………………………………….…04 Según: -origen…………………………………………………………...04 -composición……………………………………………………05 -estructura…………………………………………………….....07 -frente al calor…………..………………………………………08 -Reacción de polimeracion……………………………………10 Aplicaciones………………………………………………………..12 -baterias,biomédicas…..………………………………………13 -sensores……….……………………………………………….14 Importancia…………………………………………………………15 Referencia Bibliográfica………………………………………………………..16

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Introducción En este informe nos evocaremos específicamente a un concepto denominado "polímero", pero primero es necesario saber: ¿Qué son los polímeros? La materia está formada por moléculas que pueden ser de tamaño normal o moléculas gigantes llamadas polímeros. Los polímeros se producen por la unión de cientos de miles de moléculas pequeñas denominadas monómeros que forman enormes cadenas de las formas más diversas. Algunas parecen fideos, otras tienen ramificaciones. Algunas más se asemejan a las escaleras de mano y otras son como redes tridimensionales. Existen polímeros naturales de gran significación comercial como el algodón, formado por fibras de celulosas. La celulosa se encuentra en la madera y en los tallos de muchas plantas, y se emplean para hacer telas y papel. La seda es otro polímero natural muy apreciado y es una poliamida semejante al nylon. La lana, proteína del pelo de las ovejas, es otro ejemplo de ello. Sin embargo, la mayor parte de los polímeros que usamos en nuestra vida diaria son materiales sintéticos con propiedades y aplicaciones variadas. Lo que distingue a los polímeros de los materiales constituidos por moléculas de tamaño normal son sus propiedades mecánicas. En general, los polímeros tienen una excelente resistencia mecánica debido a que las grandes cadenas poliméricas se atraen. Las fuerzas de atracción inter moleculares dependen de la composición química del polímero y pueden ser de varias clases. Los polímeros son macromoléculas (generalmente orgánicas) formadas por la unión mediante enlaces covalentes de una o más unidades simples llamadas monómeros. Estos forman largas cadenas que se unen entre sí por fuerzas de Van der Waals, puentes de hidrógeno o interacciones hidrofóbicas. Los polímeros tienen elevadas masas moleculares, que pueden alcanzar incluso millones de UMAs (Unidad de Masa Atómica). [1 ]

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1.

Clasificación según su origen:  Polímeros naturales o biopolímeros: que como su nombre indica se encuentran en la naturaleza. Ejemplos: Polisacáridos, proteínas, ácidos nucleicos, ADN, lignina.

1. ADN

 Polímeros semi-sintéticos: Se obtienen por transformación de polímeros naturales. Ejemplo: caucho vulcanizado, etc.

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2.Neumáticos vulcanizados

 Polímeros

sintéticos: Se

obtienen

industrialmente.

Ejemplos: nailon, poli estireno, PVC, polietileno, etc.

3. Nylon 2. Clasificación según su composición:  Homopolímeros: Formados a partir de un solo tipo de monómero.



Heteropolímeros: Formados por dos o más monómeros distintos. Cuando están formados solo por dos tipos de monómeros, reciben el nombre de copolímeros.

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2.1. Cadenas de un copolímero:  Al azar:

 Alternada:

 En

bloque:

 Injertado:

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3. Clasificación según su estructura:  Lineales: Formados por monómeros disfuncionales. Ejemplos: Polietileno, poliestireno, kévlar.

 Ramificados: Formados por monómeros trifuncionales. Ejemplo: Poliestireno (PS).

 Entrecruzados: enas

Cad

lineales

adyacentes unidas linealmente con enlaces covalentes.

Ejemplo: Caucho.

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 Reticulados: Con cadenas ramificadas entrelazadas en las tres direcciones del espacio. Ejemplo: Epoxi.

4. Clasificación según su comportamiento frente al calor:  Termoplásticos: Después de ablandarse o fundirse por calentamiento, recuperan sus propiedades originales al enfriarse.

Ejemplos: derivados polietilénicos, poliamidas (o nailon), sedas artificiales, celofán, etc.

CELOFÁN

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 Termoestables: Después del calentamiento se convierten en sólidos más rígidos que los polímeros originales. Este comportamiento se debe a que con el calor se forman nuevos entrecruzamientos que provocan una mayor resistencia a la fusión. Suelen ser insolubles en disolventes orgánicos y se descomponen a altas temperaturas.

Ejemplos: baquelita, ebonita, etc.

 Elastómeros: Los elastómeros son polímeros que tienen propiedades elásticas, es decir, pueden ser estirados hasta doblar muchas veces su tamaño y después regresar a su forma original.

Ejemplos: cauchos, siliconas, poliuretanos.

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5.

Clasificación según la reacción de polimerización: La polimerización es

un

proceso

químico

por

el

que

los reactivos, monómeros (compuestos de bajo peso molecular) se agrupan químicamente entre sí, dando lugar a una molécula de gran peso, llamada polímero, o bien una cadena lineal o una macromolécula tridimensional. Se produce la polimerización a través de una gran variedad de mecanismos de reacción que varían en complejidad debido a los grupos funcionales presentes en los monómeros1 y sus efectos estéricos (si tienen cadenas laterales voluminosas o son monómeros con restricción de rotación... pueden afectar a la polimerización).

En

la

polimerización

más

sencilla,

con alquenos, que son relativamente estables debido al enlace entre los átomos de carbono, los polímeros se forman a través de reacciones radicales; por el contrario, reacciones más complejas, como las que implican la sustitución en el grupo carbonilo, requieren síntesis más complejas debido a la manera en que reaccionan las moléculas por condensación. 

[ 1,2]

Por reacción en cadena (o adición): En su reacción no se produce la liberación de compuestos de masa molecular baja. Se lleva a cabo la polimerización en este tipo de polímeros, cuando está presente un catalizador, que provoca la unión de un polímero detrás del otro, hasta el final de la reacción. Es decir, un polímero de adición se forma cuando tiene un catalizador y también una temperatura favorable para su formación, pues dichos factores harán que el 10

alqueno abra su doble enlace, de manera que quede una valencia libre de cada átomo de carbono participante, pudiendo así añadirse moléculas de monómeros, hasta llegar a conseguir un polímero concreto.

[ 3]

Esta reacción implica siempre que se produzca una ruptura de las uniones entre monómeros, o también una apertura entre ellas, con el fin de permitir la formación de una cadena. Consta de 3 etapas.

o Adición vinílica:

 Por crecimiento en pasos (o condensación): Se produce por reacción entre dos monómeros diferentes, cada uno de ellos con dos grupos funcionales, uno en cada extremo de la molécula. La unión entre los monómeros supone la eliminación de una molécula pequeña, normalmente agua. La reacción transcurre en varias etapas, y los polímeros que se forman son más pequeños que los de adición. Son además, heteropolímeros.

[ 3]

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APLICACIONES Mira a tu alrededor ¿qué ves? Yo estoy viendo un ordenador, cuya carcasa está fabricada con está fabricada con una poliofefina o un policarbonato y que contiene poliuretanos modificados como retardadores de llama, que evitan posibles incendios provocado por el calor generado por los componentes electrónicos. También tengo cerca de mí, la funda del ordenador, que está fabricada de neopreno, que es el mismo material con el que se hacen los trajes para deportes extremos, como el submarinismo. 1. Baterías: Una de las aplicaciones más conocidas son las baterías recargables, estas son de menor peso que las convencionales que contenían plomo y ácido sulfúrico; entre otras propiedades. Este tipo de baterías triplican la capacidad de las baterías de Li existentes en la actualidad, con un voltaje de dos a tres veces mayor que el de las baterías Ni-Cd y 1,5 mayor que las baterías Pbácido que se utilizan en los automóviles. Su mayor problema es que la velocidad de descarga espontánea (que determina la vida útil de una batería) resulta ser significativamente menor que el de baterías clásicas. 2. Biomédicas:

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El cuerpo humano es otro “dispositivo” en el que los polímeros conductores podrían desempeñar un papel importante en el futuro debido a su alta estabilidad y a su carácter inerte se especula con la posibilidad de su utilización en prótesis neurológicas y musculares. 3. Sensores: - Aplicaciones debidas al electrocromismo: - Ventanas inteligentes: Permiten el control de la intensidad de la luz capaz de penetrar en un espacio cerrado: edificios, coches, aviones, etc. y la reflectividad aumenta. Durante la reducción polimérica ocurre el proceso inverso. 4. Espejos inteligentes : Este dispositivo esta basado también en dispositivos electrocrómicos. Trabaja con grandes reflectancias y bajas absorciones. La reducción parcial provoca un incremento en la absorción evitando altas intensidades de reflexión en los espejos retrovisores de los coches. 5.Biosensores: Los biosensores amperométricos constituyen un amplio campo de trabajo por su interés científico y sus múltiples aplicaciones biomédicas y analíticas. Las posibilidades de inmovilización de los bio-reactivos (incluyendo enzimas, células, tejidos y anticuerpos) son muy diversas, lo que hace que existan un gran número de trabajos científicos que se publican en la actualidad sobre el tema. Dentro de las posibilidades de modificar la superficie de los electrodos empleados en la detección amperométrica, destacan por sus ventajas 13

la generación electroquímica de polímeros y el incipiente desarrollo de sensores basados en la tecnología sol-gel. [ 4]

La figura siguiente muestra algunas de los artilugios que usamos cotidianamente.

Todos ellos están hechos de polímeros. ¿Y qué es un polímero? Bueno ya te lo explique al inicio de ese informe.

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IMPORTANCIA En el ámbito de la ciencia, los polímeros son sustancias muy importantes debido a que pueden tener varios y muy diversos usos en la vida cotidiana. Los polímeros pueden ser descriptos como sustancias compuestas en las cuales se entremezclan varias moléculas de monómeros formando moléculas más pesadas y que pueden ser encontradas en diversos objetos y elementos naturales. Los polímeros pueden ser también artificiales o creados por el hombre cuando los polímeros naturales son transformados (ejemplos de esto son los textiles sintéticos como el nylon). La palabra polímeros proviene del griego, idioma en el cual el prefijo poli significa muchos y el sufijo mero significa parte. En la naturaleza encontramos muchos elementos que pueden ser considerados polímeros y que van desde elementos presentes en la alimentación (como el almidón, la celulosa) hasta elementos textiles (el nylon, aunque el mismo es un polímero resultante de la alteración de polímeros naturales, o la seda) e incluso el ADN que cada ser vivo posee. Los polímeros se pueden formar básicamente por dos procesos: por condensación de varias moléculas de monómeros o por la adición que supone una suma de todas las moléculas de monómeros que se multiplican. La importancia de los polímeros reside especialmente en la variedad de utilidades que el ser humano le puede dar a estos compuestos. Así, los polímeros están presentes en muchos de los alimentos o materias primas que consumimos, pero también en los textiles (incluso pudiéndose convertir en polímeros sintéticos a partir de la transformación de otros), en la electricidad, en materiales utilizados para la construcción como el caucho, en el plástico y otros materiales cotidianos como el poli-estireno, el polietileno, en productos químicos como el cloro, en la silicona, etc. Todos estos 15

materiales son utilizados por diferentes razones ya que brindan propiedades distintas a cada uso: elasticidad, plasticidad, pueden ser adhesivos, resistencia al daño, etc. [ 5]

BIBLIOGRAFIAS

1. Tema: Polímero / Fecha de revisión: 02-07-16 Disponible en: https://es.wikipedia.org/wiki/Pol%C3%ADmero 2. Tema: Que son los polímeros/ Fecha de revisión: 01-07-16 Disponible en: http://www.losadhesivos.com/definicion-de-polimero.html 3. Autor: anónimo /Tema: Polímero / Fecha de revisión: 02-07-16 Disponible en: http://www.eis.uva.es/~macromol/curso0910/Guillermo/web/polimeros.htm 4. Tema: Reacciones de polimerización/ Fecha de revisión: 01-07-16 Disponible en: https://es.wikiversity.org/wiki/Reacciones_de_polimerizaci %C3%B3n

5. Tema: Polímero conductor, importancia / Fecha de revisión: 01-07-16 Disponible en: https://es.wikipedia.org/wiki/Pol%C3%ADmero_conductor

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