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POLIMEROS

POR:Mabel Johanna Saavedra Colque
UN POCO DE HISTORIA…
Describir la diferencia entre el mundo molecular y macrocospico no era nada fácil hace mas medio siglo. Pero ya en los años 1930 la ciencia de los polímeros comenzó a surgir, identificando a este tipo de moléculas con un alto peso moluecular pero que además, se diferenciaban por su naturaleza, biológicos o no biológicos como también por sus propiedades mecánicas, termodinámicas o la cantidad de monómeros que presente.
Los polímeros forman parte de la vida del hombre interviene en lo procesos del desarrollo de la vida como portadores de información genética ADN, o macromoléculas sintéticas para la fabricación de fibras, plásticos, etc.
¿QUE SON LOS POLIMEROS?
Un polímero es una gran molécula construida por la repetición de pequeñas unidades químicas simples llamados monómeros que se repiten a lo largo de una cadena que puede ser lineal o ramificado. La unidad repetitiva del polímero usualmente el equivalente al monómero. Por ejemplo del poli cloruro de vinilo es –CH2 CHCL-

PROPIEDADES DE LOS POLIMEROS
Hoy en día los materiales poliméricos se encuentran en todas las áreas dela vida cotidiana como en la alimentación, telecomunicación, medicina, agricultura, etc. Siendo su producción muy importante en la economía.
El conocimiento de sus propiedades químicas y físicas es un requisito para su correcta utilización.
Un punto de partida para determinar el comportamiento del material es a partir de su estructura. Las propiedades que presentan se pueden clasificar como físicas y químicas.


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POLIMERIZACION
Las reacciones de polimerización son el conjunto de reacciones químicas en las cuales un monómero iniciador o endurecedor activa a otro monómero comenzando una reacción en cadena la cual forma el polímero.
Pensemos en la mecha de un explosivo, cuando acercamos una fuente de calor como una cerilla o un mechero, este reacciona rápidamente quemándose a lo largo de toda la mecha, en este ejemplo el mechero o cerilla sería el monómero iniciador y la mecha quemada sería el polímero final que se obtendría.
Las reacciones de polimerización se clasifican en:


POLIMERIZACION RADICAL

Para que se produzca la polimerización radical es necesario que el monómero iniciador o endurecedor, el que activa y provoca la reacción, contenga radicales libres, es decir contenga electrones desapareados los cuales reaccionen con el monómero de la resina para formar el polímero.
El radical se define como una especia química extremadamente inestable y por tanto con gran poder reactivo al poseer electrones desapareados.
Las etapas que se producen en las polimerizaciones radicales son:
• Iniciación de la reacción – Se forman los radicales libres debido a la acción de energía química, térmica, electroquímica o fotoquímica
o 1º) Formación del radical RAD-R ---> RAD* + *R
o 2º) Iniciación de la cadena RAD* + A ---> RAD-A*
• Crecimiento de la cadena
o RAD-A* + A ---> RAD-A-A*
o RAD-A-A* + A ---> RAD-A-A-A* …
• Terminación de la cadena – Existen varias maneras de terminar con la reacción ya sea por:
o Combinación de 2 radicales RAD-A-A-A* + *A-A-A-RAD ---> RAD-A-A-A-A-A-A-RAD
o Usando inhibidores / reguladores – Agentes externos a la polimerización los cuales reaccionan con el radical haciéndolos terminar la reacción.
Una de las principales desventajas de la polimerización radical reside en que no se puede controlar el peso molecular y tamaño del polímero debido a que cada reacción termina en un camino indefinido.
Los polímeros que se producen mediante polimerización radical son fuertemente dependientes de la temperatura, un aumento de esta acelerará las reacciones originando:
• Cadenas más cortas de los polímeros disminuyendo sus propiedades mecánicas (resistencia y elongación)
• Reducción del tiempo de trabajo.
Polimerización iónica.
El funcionamiento de la polimerización iónica es similar a la polimerización radical, en este caso el radical es un ión (átomo o molécula) en el cual una de sus zonas está cargada positivamente o negativamente por la ausencia o presencia de electrones.
Características:
• Necesita menos energía de activación que la radical
• No es tan dependiente de la temperatura
• La terminación de la cadena solo se produce por el uso de inhibidores, reguladores u otros agentes que paren la reacción.
En función de la carga del ión la polimerización iónica se clasifica en:
Polimerización Anionica – El ion es un átomo o molécula con exceso de electrones – carga negativa
ION- + A --> ION-A-
ION-A- + A --> ION-A-A-
ION-A-A- + A --> ION-A-A-A-
Polimerización Catiónica – El ion es un átomo o molécula con falta de electrones – carga positiva
ION+ + A --> ION-A+
ION-A+ + A --> ION-A-A+
ION-A-A+ + A --> ION-A-A-A+
Adhesivos de curado mediante polimerización:
Polimerización radical
• MMA
• Anaeróbicos
• Poliésteres insaturados
• Acrílicos de curado por ultravioleta.
Polimerización Iónica:
• Aniónica - Cianoacrilatos
• Catiónica - Epoxy de curado por radiación
Se denomina polimerización al proceso mediante el cual se forman polímeros a partir de monómeros.

ADICIÓN - CONDENSACIÓN
Una polimerización es por adición si la molécula de monómero pasa a formar parte del polímero sin pérdida de átomos.
La polimerización es por condensación si la molécula de monómero pierde átomos cuando pasa a formar parte del polímero. Por lo general se pierde una molécula pequeña, como agua o HCL gaseoso.
La polimerización por condensanción genera subproductos. La polimerización por adición no.

CRECIMIENTO DE CADENA - CRECIMIENTOS POR ETAPAS (o pasos)

En la polimerización por crecimiento de cadena los monómeros pasan a formar parte de la cadena de uno en uno. Primero se forman dímeros, después trímeros, a continuación tetrámeros, etc. La cadena se incrementa de uno en uno, monómero a monómero.
En la polimerización por crecimiento en etapas es posible que un oligómero reaccione con otros, por ejemplo un dímero con un trímero, un tetrámero con un dímero, etc., de forma que la cadena se incrementa en más de un monómero.
En la polimerización por crecimiento en etapas, las cadenas en crecimiento pueden reaccionar entre sí para formar cadenas aún más largas. Esto es aplicable a cadenas de todos los tamaños. En una polimerización por crecimiento de cadena sólo los monómeros pueden reaccionar con cadenas en crecimiento.
Procesos de Polimerización
El proceso de construir una molécula polimérica, y por ende obtener un material plástico, se denomina polimerización. Se diferencian dos tipos de procesos de polimerización, de adición y de condensación.

POLIMERIZACION POR ADICION
En esta clase de polimerización los polímeros son sintetizados por la adición de monómeros insaturados a la cadena creciente. Un monómero insaturado es aquel que tiene un enlace covalente, o doble, entre sus átomos, estos enlaces covalentes son bastante reactivos y al ser eliminados permiten que el monómero se pueda acoplar con otros monómeros insaturados.
Por ejemplo, al monómero de etileno se le rompe el enlace covalente entre sus dos átomos de carbono dejando dos electrones desapareados. Esto atrae otro monómero de etileno, rompiéndole el enlace covalente y acoplándolo. Así puede continuar indefinidamente la reacción formando la cadena polimérica.


Obviamente, cuando se va a iniciar la reacción, el primer monómero no es capaz por sí solo de romper el enlace covalente, por lo que se utilizan iniciadores. Los iniciadores son moléculas que tienen la particularidad de romper por sí mismas uno de sus enlaces. Luego de haberse dividido tenemos dos fragmentos, denominados fragmentos iniciadores, cada uno con un electrón no apareado. Moléculas como estas son el peróxido benzoico y el 2,2'-azo-bis-isobutirilnitrilo (AIBN).


2,2'-azo-bis-isobutirilnitrilo (AIBN) Peróxido benzoico




Ahora recuérdese, estos electrones no apareados no estarán contentos con esta situación por lo que buscarán cualquier electrón con el fin de aparearse. Este electrón lo obtienen al romper el enlace covalente de un monómero, dejando a su vez a este monómero con un electrón desapareado que reacciona, de igual manera que el iniciador, con otro monómero propagándose la reacción de polimerización por adición.

Desafortunadamente, la reacción tiene que acabar. Hay dos maneras de terminar la reacción. La primera es llamada acoplamiento. Sucede cuando dos electrones no apareados de dos cadenas diferentes que están creciendo se encuentran, permitiendo que sus respectivas cadenas se acoplen.


La segunda forma de terminación de la reacción es llamada desproporcionalización. Es un poco más particular que la anterior. En la desproporcionalización, cuando se encuentran las dos cadenas crecientes, uno de los electrones desapareados en lugar de acoplarse sencillamente con el de la otra cadena, lo que hace es arrebatarle un átomo de hidrógeno, terminando su crecimiento y dejando a la última cadena con dos electrones desapareados entre los cuales se forma un enlace doble que también cierra esta cadena.











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inf sobre tipos de polimeros