Examen de POLIMEROS Para Enviar

Instituto de Estudios Superiores en Ingeniería 2do. Examen Parcial de TT IV (Polímeros) 8 –Julio-2013 Nombre: ___________________________________________________ Calificación:_________

1.- ¿Cómo funciona una columna de cromatografía para determinar el peso molecular de los polímeros? Cromatografía de Permeabilidad en Gel. Es útil para la separación de proteínas. La Cromatografía de exclusión molecular, también llamada de filtración en gel, separa en función de su tamaño. La matriz de la columna está formada por un polímero entrecruzado con poros de tamaños determinados. Las proteínas de mayor tamaño migran más deprisa a lo largo de la columna que las de pequeño tamaño, debido a que son demasiado grandes para introducirse en los poros de las bolas de polímero y por tanto siguen una ruta más corta y directa a lo largo de la longitud de la columna. Las proteínas de menor tamaño, entran en los poros y su marcha a lo largo de la columna es más lenta.

2.- En el siguiente gráfico se presenta una curva de polidispersidad para un polímero X. Describe qué tipo de información te proporciona este gráfico y qué significa el índice de polidispersidad.

Polidispersidad En general, la polidispersidad es siempre igual o superior a la unidad. Si una muestra es homogénea y todas las cadenas tienen la misma longitud, , lo que implica una polidispersidad de valor la unidad, o sea, es "monodispersa". Esto no es frecuente industrialmente, de modo que la mayoría de los polímeros tienen una polidispersidad de 2 a 100. Si comparamos de Z,(

por

con

deducimos que se puede obtener

a partir de

. Del mismo modo podemos multiplicar cada sumando de

por

), y continuar así para masas moleculares promedios de órdenes superiores. = Σ(Ni*Mi^3)/Σ(Ni*Mi^2)

multiplicando cada sumando para obtener la "masa molecular promedio

La importancia de , y es que hay métodos experimentales que dán estos promedios directamente. Cuando la distribución de tamaños no es gaussiana, la gráfica sería asimétrica, y del siguiente tipo:

Distribución de tamaños no gaussiana. Distribución asimétrica. Mn y Mw no corresponden a las posiciones de los máximos de Ni y Wi Ejemplos Mezcla

Masa molecular(g/mol) Numero de moles Mn

Mw

r=Mw/Mn

1g C95 H192+ M95=1332 1gC105H212 M105= 1472

7.51.10-4 6.79·10-4

1399 g/mol 1402 g/mol 1.002

1g C10H22+ 1gC190H382

7.04.10-3 7.13.10-4

207 g/mol 1402 g/mol 5.1

7.04.10-3 7.14.10-5

281 g/mol 7072 g/mol 25.17

M10=142 M190=2662

1g C10H22+ M10=142 1gC1000H2002 M1000=14002

- Mw siempre superior (o igual en caso de polidispersidad unidad o distribución gaussiana) a Mn. - Mn es sensible a la mezcla de moléculas de baja masa molecular. - Mw es sensible a la presencia en la mezcla de moléculas de gran masa molecular. Se puede explicar con las expresiones de definición : M/ Wn = Σ(Ni * Mi) / Σ Ni Mw = Σ(Ni * Mi2) En la expresión de Mw, hay un cuadrado (Mi²) : Mw va a crecer más con un Mi grande.

3.- ¿Qué relación existe entre el índice de polidispersidad y las propiedades del polímero?

4.- Experimentalmente cómo definimos el grado de reacción de un polímero.

Se define grado de polimerización (n) como el número de veces que se repite una unidad repetitiva. Ejemplo: Generalmente, el grado de polimerización no es único, es decir, todas las macromeléculas no tienen el mismo número de unidades repetitivas, sino que lo que se obtiene es una distribución de tamaño molecular. Por ello, se suele hablar de la "masa molecular promedio" con diferentes definiciones, relacionadas con la forma de caracterizar esta propiedad.

El grado de polimerización se define como Los parámetros de caracterización más utilizados son: : masa molecular media del polímero : masa molecular del mero : masa molecular de una cadena : número de moles de una cadena Mi : masa total de un tipo de cadena de Mi, de modo que Wi = Mi• Ni. : masa total W = ΣWi = Σ(Ni * Mi)

(masa molecular media en número)= Σ(Ni*Mi)/ΣNi = Σwi/ΣNi = W/ΣNi (masa molecular media en masa) = Σ(Wi*Mi)/ΣWi = Σ(Wi*Mi)/W = ΣNi*Mi^2/W En general, la distribución del tamaño de las cadenas es de tipo gaussiana.

Distribución de tamaños gaussiana. Mn y Mw corresponden a las posiciones de los máximos de Ni (número de moles) y Wi (masa). Desde un punto de vista matemático, los promedios en número y en masa no son más que el primer momento de sus respectivas

distribuciones (en número o en masa). Cuando se describen las distribuciones también son importantes los momentos de segundo orden (anchuro de la distribución) o el tercer orden (asimetría de la distribución). La medida de la dispersión es el cociente de los promedios números o en masa, como medida de la dispersión de la distribución. A este concepto se le llama "polidispersidad".

5.- ¿Qué diferencias existen entre los polímeros termoplásticos y los elastómeros?  Un termoplástico es un plástico que, a temperaturas relativamente altas se vuelve deformable o flexible, se derrite cuando se calienta y se endurece en un estado de transición vítrea cuando se enfría lo suficiente  Los elastómeros son aquellos polímeros que muestran un comportamiento elástico. El término, que proviene de polímero elástico, es a veces intercambiable con el término goma, que es más adecuado para referirse a vulcanizados.

6.- Realice un dibujo donde ejemplifique los diferentes tipos de fuerzas intermoleculares que existen en las cadenas poliméricas

 Este tipo de enlaces se caracteriza por que la distancia entre los átomos es más grande, se encuentran las fuerzas de London, Van der Waalls y los puentes de hidrógeno. Estos enlaces son los que permiten cierta cohesión en sustancias como el agua o que le dan a ciertos materiales propiedades eléctricas (electrostática). Adiferencia de los otros enlaces, este es más común moléculas y no tanto para átomos.

Figura 5.1. Diagrama de un enlace intermolecular, puente de hidrógeno de las moléculas de agua.

7.- Explique según el siguiente gráfico cómo es que podemos generar una estructura amorfa y una estructura cristalina. Identifique las dos temperaturas importantes en este gráfico.  Variación del volumen específico en función de la temperatura para a) un polímero cristalino y b) un polímero amorfo El término temperatura de fusión se debe emplear sólo para los polímeros cristalinos o semicristalinos. En el caso de los polímeros amorfos, a temperaturas por encima de la Tg las cadenas adquieren mayor movilidad, llegando a hacerse fluidas, si bien realmente no hay fusión, por lo que se habla . de intervalo de reblandecimiento y estrictamente hablando no se puede decir que el polímero se encuentra fundido. Los polímeros cristalinos puedenpresentar también temperatura de transición vítrea pues la cristalización sólo ocurre hasta una cierta extensión y siempre habrá regiones amorfas en un polímero sólido. Hasta cierto punto las propiedades de los polímeros cristalinos dependerán de si las regiones amorfas residuales se encuentran enel estado vítreo (por debajo de Tg) o en el estado caucho (por encima de la Tg).

8.-¿Cuáles son algunas de las aplicaciones de los elastómeros y de los polímeros termoplásticos?

ELASTOMEROS  Goma natural  Poliuretanos  Polibutadieno  Neopreno  Silicona  Guantes quirúrgicos  En la industria aeronáutica se usa para mangueras de combustible y aceite  Sellos  En la industria nuclear guantes y equipos de proteccion  productos moldeados  Calzado  adhesivos, selladores, esponjas  Espumas expandidas  Bajo alfombras

POLIMEROS TERMOPLASTICOS  POLIETILENO: Entre otros productos se fabrican con polipropileno los cubiertos  desechables, los cascos de seguridad, las piezas de fontanería, sillas apilables, juguetes  para los niños, etc.  PVC (CLORURO DE POLIVINILO): En su forma blanda el PVC se utiliza como aislante para cables  eléctricos, y en la fabricación DE ALGUNA ROPA IMPERMEABLE.  Si añadimos al PVC una gran proporción de plastificante podremos usarlo para revestir  telas, asientos, bolsos, algunos muebles, etc.