Síntesis de polímeros

SEXTA PRÁCTICA SÍNTESIS DE POLÍMEROS Objetivo Obtención de poliestireno y análisis de algunas de sus propiedades físicas y químicas características.

Material y produto!  Material:

Tubos Tubos de ensayo y gradilla, tapones de corcho, varilla, placa calefactora y estufa de secado.  Productos:  Productos:

Peróxido de benoílo, estireno, etanol, tolueno.

"u#da$e#to te%rio !e denominan polímeros a aquellos compuestos, naturales o sint"ticos, que están formados por repetición de una misma unidad estructural. #a formación de  poliestireno es un e$emplo del proceso llamado poli$eri&ai%#% la unión de muchas moléculas pequeñas para dar origen a moléculas muy grandes.

&l compuesto formado

 por estas grandes mol"culas se denomina pol'$ero 'del griego poli ( meros, muchas  partes). #os compuestos simples con los que se hacen los polímeros 'por e$emplo, por  reorganiación reorganiación de los enlaces de valencia) se conocen como $o#%$ero!  'mono, uno). !eg*n el mecanismo de polimeriación se clasifican en% •

Pol'$ero! de adii%# , en los cuales el monómero tiene un doble enlace por lo menos, como sucede con el polietileno, que se obtiene a partir del etileno y otros tales como el  policloruro de vinilo, poliestireno, poliestireno, polipropileno y el plexiglás% n +-  +-

→

. . . . . '+- / +-)n . . . . .

'&teno o etileno)'0rupo etileno) '0rupo terminal)

•

'0rupo terminal)

Pol'$ero! de o#de#!ai%# o#de#!ai%# , los cuales se forman con eliminación de agua, alcohol, un

ácido, sal o amina, u otras mol"culas sencillas entre los que tenemos a las proteínas, el dacrón, el nylón y la baquelita%   n'O+- / +-O) → O+- / +- / 'O+- / +-)n/- / O+- / +-O ( 'n/ 1)-O 2esde el punto de vista de sus propiedades físicas y estructurales se clasifican en% •

Polímeros li#eale! y ra$i(iado! 'poliestireno, polipropileno y policloruro de vinilo), que  pueden ser más o menos cristalinos y comprenden distintos polialquenos. 3unden por  calentamiento y en este estado blando se puede moldear o extrudir (polímeros termoplásticos).

•

Polímeros de red e!paial 'resinas fenol/formaldehido, urea/formaldehido, resinas epoxi, etc.), que tienen muchos enlaces cruados, formando estructuras tridimensionales, aunque irregulares y rígidas. 4na muestra de ese material es esencialmente una sola mol"cula gigantesca. &l calentamiento no la ablanda, no funden ' polímeros termoestables) puesto que el ablandamiento requiere la ruptura de enlaces covalentes% incluso, puede generar enlaces cruados adicionales ' polímeros termoduros).  Síntesis del poliestireno.

2espu"s del polietileno y P5+ 'policloruro de vinilideno), es el plástico de mayor consumo. &l poliestireno, polímero atáctico, amorfo y transparente, se obtiene a nivel industrial por poli$eri&ai%# radialaria  del estireno 'líquido incoloro que hierve a 167 8+ y debe guardarse en oscuridad porque, con la lu, se polimeria convirti"ndose en una masa sólida) con peróxidos en masa o suspensión. &l poliestireno presenta una estructura lineal, se reblandece a menos de 199 8+ y es fácilmente moldeable por extrusión, pero no se puede esteriliar. &s un buen aislante el"ctrico, combustible y soluble en disolventes orgánicos. #a poli$eri&ai%# del e!tire#o  implica una serie de etapas. #a presencia del grupo fenilo del estireno aumenta la reactividad del grupo vinilo '/++ -). #a reacción debe controlarse para evitar alteraciones, pues es exot"rmica. +omo el monómero 'estireno) va acompa:ado de una quinona y otro protector que evita su polimeriación a la temperatura ambiente, deberá a:adirse un iniciador de la reacción 'peróxido de benoilo, por e$emplo, con  precaución,

pues es explosivo en forma sólida) que opera rompi"ndose para generar un

radical libre. &ste radical se une a la mol"cula del alqueno formando así otro radical libre, que se agrega a otra mol"cula de alqueno, y así sucesivamente. #a cadena se termina por pasos,

como la unión de dos radicales, que consumen, pero no generen radicales.

Etapa! del proe!o de poli$eri&ai%#) via radialaria* a

!niciación

R-O-O-R

R-O

+

O-R

[R = PhCO2]

HC

CH2

CH-CH 2-OR

+ O-R

b

Propagación

-+

;/O/+-/+ ( -+

+

;/O/+-/+/+-/+

Ph

Ph

Ph

-+

+ Ph

;/O/+-/+/+-/+/+-/+ Ph

Ph

c

Ph

"erminación

;/O +-/+ +-/+ ( Ph

n

Ph

+/+-  +/+- O;  Ph

Ph

+-/+/+-/+/+/+-/+/+Ph

Ph Ph

Ph

n

Ph

+ Ph

Proedi$e#to e+peri$e#tal !e colocan en un tubo de ensayo 9,99< g de peróxido de benoilo y se le a:aden -,< m# de estireno 'el peróxido será distribuido por el profesor encargado de la  práctica). #a adición del estireno será llevada a cabo en la campana de extracción de gases. !e tapa el tubo con un tapón de corcho sin apretarlo demasiado y se coloca en la gradilla existente en la estufa de secado, una ve etiquetado, manteniendo su temperatura a =9 8+ durante un mínimo de 6= horas. 4na ve haya polimeriado el estireno, se sacará el tubo de ensayo de la estufa y se depositará inmediatamente en la gradilla designada para ello. Posteriormente, se romperá el tubo 'P;&+>4+?@A), obteni"ndose el correspondiente  polímero. &ntregar la muestra obtenida al profesor para su comprobación. > continuación verificar con el poliestireno obtenido los siguientes ensayos% •

Observar su aspecto, color y durea.

•

Observar su fusibilidad, cortando una peque:a porción y colocándola en el interior de un tubo de ensayo. !e calienta lentamente con la ayuda de un ba:o de aceite y se observa si funde. &n caso de fusión, probar si forma fibra, al tocar con otras varillas, estirando lentamente.

•

Observar con una peque:a porción de la muestra su solubilidad en agua, alcohol y tolueno.

Cue!tio#e! 1. &n la polimeriación del poliestireno Bqu" función realia el peróxido de benoiloC 1. BPor qu" debe calentarse en la estufa la mecla reaccionanteC BPodrá obtenerse el  polímero manteni"ndolo a la temperatura ambienteC 1. 2ibu$a la estructura del poliestireno. -. BPor qu" el poliestireno se puede hilarC