Colegio de Ciencias y Humanidades Azcapotzalco

ENSAYO

LOS POLIMEROS Y SUS PROPIEDADES

Elaborado por:Arana Pérez Elsy Verónica

Cureño Contreras Fabian JosuéMadariaga Serrano Lilian

Vara Cisneros Edith Paola

Prof: Lira Vázquez Gilberto

Gpo: 681________________________________________________________

Universidad Nacional Autonomía de México

¿Por qué los polímeros tienen tan diversas propiedades?

Cuando hablamos de polímeros, nos referimos a una sustancia constituida por

moléculas que se caracterizan por la repetición (despreciando extremos finales,

ramificaciones y otras irregularidades de relativa importancia) de uno o más tipos

de unidades mono numéricas.

Se trata de cadenas muy largas en las que muchos átomos están alineados uno

junto a otro.

Los monómeros son, por lo tanto, sustancias químicas de bajo peso molecular

capaces de reaccionar consigo mismo o con otras sustancias para formar un

polímero

En el sentido etimológico, la palabra “polímero” deriva del griego poli y meros que

significa muchas y partes, respectivamente, en contraste con monómeros (mono

significa uno).

El terminó macromoléculas suele utilizar también con el mismo significado que el

de polímero; lo mismo sucede con la expresión de cadena polimérica

Los enlaces covalentes de los polímeros son los mismos que los de las moléculas

corrientes; la única diferencia de los polímeros con las cadenas normales es el

tamaño

Los polímeros tienen importancia en tres campos:

A.   Polímeros naturales

B.   Polímeros naturales modificados

C.   Polímeros sintéticos

A.   Los polímeros naturales se pueden clasificar en cuatro grupos

                            I.         Polisacáridos (almidón y celulosa)

                          II.        Proteínas

                        III.        Ácidos nucleótidos

                        IV.       Caucho natural

B.   Polímeros naturales modificados                I.         Derivados de la celulosa (nitrato y acetato de celulosa,

celulosa regenerada)              II.         Caucho vulcanizado

C.   Polímeros sintéticos

                I.         De adición  (polietileno, polipropileno, policloruro de vinilo, etcétera)

Se basan en el hecho de que el doble enlace de las moléculas no saturadas tiene aun dos lugares potenciales de enlace: el enlace puede en cierto modo abrirse, ambos átomos de carbono pueden pasar del estado de hibridación sp2 al sp3, y captar uno de ellos, un nuevo asociado en el enlace, estas moléculas no saturadas son los monómeros

II.

De condensación (poliamidas, poliéster)

En

este

caso los monómeros no son moléculas

saturadas, sino que en el caso más general hacen grupos funcionales en sus

extremos, eligiendo monómeros en grupos antagónicos, se puede llevar a cabo el

encadenamiento por reacción entre estos grupos

Fotografía de microscopio electrónico del poliéster

Hay muchas maneras en cómo podemos describir los polímeros, ya que se puede

ver como son, como se sienten, como huelen, como actúan, como suenan al caer

en el suelo. También pueden ser duros o blandos, duros o curvos, fuerte o débiles,

lisos o rugosos, brillantes o mater y entre otros.

Estructura del policloruro de vinilo

Entonces, nos preguntaremos ¿cómo podemos saber lo fuerte es una fibra, o

solamente como es su banda elástica de goma?, tenemos que informarnos de

esto ya que se puede mejorar la fibra de un polímero, ya que se deseara

cuantificar el polímero con un mayor y mejor polímeros. Todo esto se debe gracias

a Leigh Muire quien invento una de fibra mejorada con polímeros cuantificados.

También se puede decidir si lo quieres mas elástico o no. Todo esto nos da una

larga cadena de posibilidades para el uso de los polímeros.

Los científicos han llegado a formularse varios tipos de preguntas para saber

cuáles son sus características de los polímeros como:

¿Qué tal fácil es de estirarse?

¿Cuánto peso puede soportar un hilo? (fibra o cable)

¿Cuánto va a durar si se deja al sol?

¿Cómo va actuar si se calienta ¿Se derretirá si lo dejo en el coche en medio del

verano?

¿Cuánto calor se necesita para hacer completamente pegajoso?

¿Qué tan rápido podrá disolverse en tu estomago? (como las capas de las

pastillas)

¿Qué tan bien puedo ver atreves de ella?

¿Qué pasa si le pego con el martillo?

También las empresas influyen mucho en el costo de los polímeros, por las

nuevas bicicletas, juguetes o un champú, etc. ¿estos productos serán una buena

inversión?

ESTRUCTURA MOLECULAR

Según la forma de las macromoléculas se puede clasificar de la siguiente forma:

a) Polímeros Lineales.

En un polímero lineal las unidades manométricas se unen unas a otras formando

cadenas sencillas. Estas largas cadenas son flexibles y se comportan como una

masa de fideos, esquematizada en la figura, donde cada círculo representa una

unidad manométrica. Las cadenas de los polímeros lineales pueden unirse entre sí

por fuerzas de van der Waals. Polietileno, cloruro de polivinilo, poliestireno, poli

(metacrilato de metilo), nilón y fluorocarbonos son algunos polímeros de estructura

lineal.

b) Polímeros ramificados.

Se sintetizan polímeros cuya cadena principal está conectada lateralmente con

otras cadenas secundarias. Son los llamados polímeros ramificados. Las ramas,

que forman parte de la cadena molecular principal, son el resultado de las

reacciones locales que ocurren durante la síntesis del polímero. La eficacia del

empaquetamiento de la cadena se reduce con las ramificaciones y, por tanto,

también disminuye la densidad del polímero

c) Polímeros entrecruzados.

En los polímeros entrecruzados, cadenas lineales adyacentes se unen

transversalmente en varias posiciones mediante enlaces covalentes. El

entrecruzamiento se realiza durante la síntesis o por reacciones químicas

irreversibles que normalmente ocurren a elevada temperatura. A menudo el

entrecruzamiento va acompañado por la adición mediante enlace covalente de

átomos o moléculas a las cadenas. Muchos de los materiales elásticos de caucho

están entrecruzados.

d) Polímeros reticulados.

Las unidades manométricas trifuncionales, que tienen tres enlaces covalentes

activos, forman redes tridimensionales (figura) en lugar de las cadenas lineales

generadas por las unidades monoméricas bifuncionales. Los polímeros

compuestos por unidades trifuncionales se denominan polímeros reticulados. Un

polímero entrecruzado, prácticamente, se puede clasificar como polímero

reticulado. Estos materiales tienen propiedades mecánicas y térmicas específicas.

Los polímeros epoxy y los fenol-formaldehído pertenecen a este grupo.

Conviene recordar que algunos polímeros no pertenecen a un solo grupo. Por

ejemplo, un polímero predominantemente lineal puede tener algún número

limitado de ramas y de entrecruzamiento o de reticulación bidimensional.

También a partir de la igualdad de los monómeros constituyentes pueden ser :

a) Homopolimeros (constituidos por un solo monómero)

b) Copolimeros (constituido por moléculas que contienes gran número de

unidades de dos o más tipos químicos diferentes en una secuencia

regular); los copolimeros pueden ser de bloque, de ingerto, al azar y

alternados  

Fuerzas que pueden actuar en los polímeros

a) Enlaces covalentes

b) Las cargas eléctricas que pueden existir en las cadenas

c) Los momentos dipolares

d) Las fuerzas de dispersión o de van waals, a causas de dipolos fructuantes

e) Los enlaces de hidrogeno

Un plástico es un material que contiene como componente fundamental un

polímero y que, en algunas de sus fases de transformación tiene unas

características de fluido que permiten su conformado. Puede llevar plastificantes

estabilizantes o pigmentos

Propiedades de polímeros

Mecánicas

El conocimiento de las propiedades mecánicas de un material determina la

capacidad de soportar esfuerzos y deformaciones sin que quede inutilizado.

El comportamiento mecánico de un material depende de su naturaleza, estructura,

composición, modo de transformación.

Dureza

La dureza es una característica por la que el material se opone a ser rallado o a

ser penetrado, se suele medir por el valor del esfuerzo aplicado a una bola o un

punzón, para imprimir una deformación dada en la superficie del material.

Desgaste

Los podemos definir como el resultado del desprendimiento de partículas solidas

de las superficies rosantes. Si una de las superficies es más dura y rugosa, cabe

considerarlo más bien como abrasión

Adherencia

Indica la posibilidad de reacción o interacción de un material del contacto con otro

(aspecto químico) por defecto de razonamiento (aspecto mecánico) o por acción

electrostática.

Ejemplos de Diferentes fuerzas

Trata de tirar- Resistencia a la tracción

Tratar de comprimir- Resistencia a la compresión

Tratar de doblar- Resistencia a la flexión

Tratar de torcerla- Resistencia  la torsión

Tratar de recibir un golpe fuerte (con un martillo)- Resistencia al impacto

Propiedades térmicas

1. Termoplástico

Es aquel que es capaz de ser ablandado repentinamente por acción del calor y

endurecido por enfriamiento en un intervalo de temperatura característico para

cada plástico y ser capaz de conformarse repentinamente en artículos acabados

por aplicación de calor y presión

Un termoplástico es un plástico que, a temperatura ambiente, es plástico o

deformable, se derrite cuando se calienta y se endurece en un estado vítreo

cuando se enfría lo suficiente. La mayor parte de los termoplásticos son polímeros

de alto peso molecular, los cuales poseen cadenas asociadas por medio de

débiles fuerzas Van der Waals (polietileno); fuertes interacciones dipolo-dipolo y

enlace de hidrógeno, o incluso anillos aromáticos apilados (poliestireno)

Los más usados son: el polietileno (PE), el polipropileno (PP), el poliestireno (PS),

el polimetilmetacrilato (PMMA), el policloruro de vinilo(PVC), el politereftalato de

etileno (PET), el teflón (o politetrafluoretileno, PTFE) y el nylon (un tipo de

poliamida).

2. Termoestable

Termoestable es un plástico que curado por calor u otros medios se transforman

en un producto sustancialmente infusible e insoluble

Los plásticos termoestables son polímeros infusibles e insolubles. La razón de tal

comportamiento estriba en que las cadenas de estos materiales forman una red

tridimensional espacial, entrelazándose con fuertes enlaces covalentes. La

estructura así formada toma el aspecto macroscópico de una única molécula

gigantesca, cuya forma se fija permanentemente, debido a que la movilidad de las

cadenas y los grados de libertad para rotación en los enlaces es prácticamente

cero

Un ejemplo puede ser la baquerita o goma vulcanizada

3. Calor especifico

Suponiendo que dos plásticos tengan los mismos puntos de fusión y similares

calores latentes de fusión, aquel que tenga un calor especifico más alto exigirá

mayor cantidad de calor para fundir; la evacuación de calor en el molde si se trata

de de un termoplástico dependerá también del calor especifico

4. Coeficiente de dilatación

En los plásticos este coeficiente es de 5 a 10 veces superior al del acero. Esto a

conseja disponer juntas de dilatación en piezas de plástico con metales cuando se

trate de piezas de gran tamaño sometidas a cambios sensibles de temperaturas

5. Temperatura de deformación bajo carga

Es la temperatura a partir de la cual pueden aparecer las primeras deformaciones

en una pieza en tención, Generalmente sea determina midiendo la temperatura a

la cual la probeta, en unas concisiones de carga dadas sufre una deformación

acordada

En los plásticos para aplicaciones eléctricas, es conveniente que esta temperatura

sea elevada, ya que se puede expresar fuertes calentamientos, el los

termoestables no tiene sentido hablar de temperatura de deformación bajo carga

sino del punto de degradación térmica.

6. Índice de fluidez

Se define por el peso en gramos extraídos bajo una carga estándar en un

plastometro normalizado a 190° C en 10 minutos

Permite controlar cualitativamente el peso molecular el peso molecular y es bien

importante cuanto a las propiedades de procesabilidad del polímero. Guarda una

relación inversa con el peso molecular

7. Combustibilidad de los plásticos

Se puede determinar en función de la velocidad de propagación de la llama

cuando se hace arder, la probeta con un mechero bunsen. Según el desarrollo de

la combustión se establece una escala de 0 a 8 (cero es igual a velocidad de

combustión nula, 8 velocidad muy alta)

Un material es autoextinguible cuando separado el foco térmico se apaga

Es incombustible cuando en contacto con el foco térmico no es capaz de arder

Los agentes ignifugos se pueden clasificar en los siguientes grupos principalmente

7.1  compuestos halogenados que forman oxihaloros, que actúan como gases

protectores y evitan la oxidación de la parte hidrocarbonada

7.2  alúmina hidratada que desprende el agua de hidratación y absorbe así el calor

de combustión

7.3  óxidos de cierto metales, oxido de antimonio, que desactivan los radicales

libres de combustión de los radicales.

7.4  Cadenas poliméricas con una relación C/H elevada, poliasmidad aromáticas

puesto que el C es menos inflamable que el H

8. Resistencia a la incandecencia

Se mide por el efecto destructivo en una probeta por una fuete de calor definida

950 °C por 3 min. El producto de la pérdida de peso por la longitud degrada

expresa el efecto destructivo

9. Termogravimetria

Es una técnica mediante la cual una muestra se pesa continuamente a medida

que se calienta a una velocidad controlada. La variación de peso frente a la

temperatura da lugar a una curva denominada termoadrama, que proporciona

información acerca de la estabilidad térmica y composición de la muestra original,

la composición y estabilidad de los compuestos intermedios y composición del

residuo. Cada material tiene su termograma correspondiente, la cual permite su

identificación

10. Análisis térmica diferencial (DTA)

Está basado en la medida de los cambios térmicos que ocurren en una sustancia,

ya sea por reacciones químicas o por trasformaciones físicas. Se calienta una

muestra a la vez que un material de referencia, a una velocidad uniforme y se

representa una función de la temperatura, la diferencia de temperatura entre las

dos sustancias.

La evolución térmica de la muestra hace que la temperatura  se adelante o se

atrase con respecto a la del material de referencia, que es inerte, se obtienen unos

diagramas, que muestran unos picos positivos o negativos, escalones, etcétera,

según los tipos de trasformaciones endotérmicas o exotérmicas del proceso

11.  Calorimetría  diferencial (DSC)

El análisis calorimétrico diferencial, es una táctica avanzada en la determinación

del flujo calórica diferencial, necesaria para mantener una muestra de un materia y

que sirve de referencia inerte a la misma temperatura, esto se denomina principio

de balance nulo de temperatura

Propiedades eléctricas

  I.     Resistividad de volumen

Es la resistividad óhmica de la masa dieléctrica del material medida como si este

fuera un conductor

Se define como la resistencia entre las caras opuestas de un cubo de un

centímetro de lado. Este valor depende de la temperatura, frecuencia y voltaje

variado con el material

II.     Resistividad superficial

Se define como la resistencia entre dos electrodos sobre la superficie de un

material aislante. Se puede medir solamente en materiales que tengan una

elevada resistividad de volumen. Las unidades son ohmios por centímetro

cuadrado, su valor depende de la temperatura, frecuencia y voltaje, pero está muy

afectado por la humedad y los ciclos de acondicionamiento del aire afectado, todo

lo cual debe indicarse junto con el valor

  III.     Resistencia de aislamiento

Es una combinación de la resistencia de volumen y la superficial

 IV.     Huella conductora

Es la formación de un camino conductor, como consecuencia de haberse

carbonizado sobre la superficie de un aislante por la acción de dos electrodos

mantenidos a una cierta diferencia de potencial

En términos generales, un polímero cristalino es 4 veces más conductor

que su homologo amorfo

   V.    Resistencia al arco

Se evalúa por el tiempo en segundos en que un arco puede actuar sobre la

superficie de un material, sin que la vuelva conductora, la corriente que provoca el

arco es de alta intensidad y alto voltaje

El fallo puede darse por carbonización, calentamiento y otras cosas y

depende de la temperatura, frecuencia y acondicionamiento, lo cual así

como el tipo de fallo debe especificarse

VI.   Constante dieléctrica

Es la relación entre la capacidad de un condensador con un determinado

dieléctrico y la capacidad del mismo condensador con aire como dieléctrico. Su

valor depende de la frecuencia y de la temperatura y varía con el grado de

humedad, lo cual debe de ser específico

  VII.     Factor de disipación

Es la relación entre la potencia real (en fase) y la potencia reactiva (con 90° de

fase) hay autores que a esto de denominan como tangente del Angulo de perdida

y está relacionada con el factor de potencia (cociente entre la potencia real y el

producto voltios y amperios) también por otro autores como seno del ángulo

Propiedades ópticas

A.   Trasparencia

Un plástico será transparente cuando no disperse la luz que lo atraviesa y

tampoco la absorba para que existe transparencia el índice refracción en el

plástico ha de ser constante en la dirección que va desde el objeto al ojo un

plástico cristalino no será transparente  debido a que las interfaces entre las

regiones de distinta densidad y por lo tanto de diferente índice de refracción,

dispersara los rayos de luz. No obstante como si las zonas cristalinas que la

longitud de onda de la luz incidente, no produciría intervención y el polímero será

transparente.

Será transparente cuando la zona amorfa y la cristalina tengan la misma densidad.

La trasparencia se define como la fracción de luz que incide en el sentido normal a

la superficie y se transmite con una desviación inferior a 0.1° de la dirección de

haz primerio.

Propiedades fisicoquímicas

Parámetro de solubilidad

Tenemos dos líquidos y pongámoslos cuidadosamente en contacto. Las moléculas

del primero desarrollan entre sí fuerzas de atracción (cohesión). Lo mismo ocurre

con las moléculas de segundo grado. Ahora bien, entre las moléculas de ambos

líquidos pueden actuar asimismo fuerzas reciprocas de atracción (fuerzas de

adhesión)

Permeabilidad

La permeabilidad de un polímero se define por el producto de la solubilidad, S, y la

dufucion D

P = S x D

S = f (parámetro de solubilidad)

D = f (estructura de compactación)

Densidad de los polímeros 1

En la tabla se observa cómo cambian la densidad y la temperatura de fusión, al

aumentar el número de átomos de carbono en la serie de los hidrocarburos. Los

compuestos más pequeños son gases a la temperatura ambiente. al aumentar

progresivamente el número de carbonos, los compuestos se vuelven líquidos y

luego sólidos, cada vez con mayor densidad y mayor temperatura de fusión, hasta

llegar a los polietilenos con densidades que van de 0,92 a 0, 96 g / cm3 y

temperaturas de fusión entre 105 y 135° C.

hidrocarburo

Fórmula Peso molecular Densidad T. de fusión

Metano CH4 16 gas -182 °C

Etano C2H6 30 gas -183 °C

Propano C3H8 44 gas -190 °C

butano C4H10 58 gas -138 °C

Pentano C5H12 72 0,63 -130 °C

Hexano C6H14 86 0,66 -95 °C

Heptano C7H16 100 0,68 -91 °C

Octano C8H18 114 0,70 -57 °C

Nonano C9H20 128 0,72 -52 °C

Decano C10H22 142 0,73 -30 °C

Undecano C11H24 156 0,74 -25 °C

Dodecano C12H26 170 0,75 -10 °C

Pentadecano C15H32 212 0,77 10 °C

Eicosano C20H42 283 0,79 37 °C

Triacontano C30H62 423 0,78 66 °C

Polietileno C2000H4002 28000 0,93 100 °C

Conclusiones:

*los polímeros son grandes cadenas moleculares que debido a las características

de resistencia que presentan, se les han podido dar varios usos. su importancia

siempre ha estado presente con los polímeros naturales hasta el desarrollo de la

tecnología para la producción de polímeros sintéticos.

con los polímeros se pueden producir diversos productos ya que son muy

resistentes y es difícil que se desgasten. en la vida cotidiana los podemos

encontrar en los plásticos, resinas, en el calzado, en los accesorios que usamos

como aretes, anillos, llaveros, bolsas; también en los cuadros donde la resina

además de darle más duración también le da un toque más estético.

prácticamente los polímeros tienen gran importancia en nuestra vida por los

diferentes usos que les podemos dar, y por ser más resistentes y duraderos.

* con este trabajo nos podemos dar cuenta de todas las diversas propiedades de

los polímeros y que gracias a ellas, los polímeros pueden adoptar diferentes

estructuras que nos son de mucha ayuda en la vida cotidiana

sabemos que hay polímeros de origen natural y sintético, pero de un modo son

utilizados para nuestros beneficios, algunos son muy resistentes y otros muy

frágiles, todo depende del polímero del que este elaborado, hoy en día los

polímeros son indispensables en nuestra vida, vivimos rodeados de ellos y a sus

diversas propiedades nuestra vida es mas fácil.