ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA METALÚRGICA ASIGNATURA: QUÍMICA DE DE POLÍMEROS - DICIEMBRE 2010 TRABAJO Nº 3 EJERCICIOS DE POLIMERIZACIONES/ Examen 2 1.
Polimerización. Tipos. Pon un ejemplo de cada uno.
2.
Escribe seis ejemplos de polimerización de adición y dos de polimerización de condensación indicando los nombres tanto de monómeros como de sus correspondientes polímeros, así como una aplicación de cada polímero.
3.
Clasifica los polímeros según su composición, estructura y comportamiento ante el calor. Pon ejemplos.
4.
Desarrolle lo siguiente a) Dibuja a) Dibuja la estructura del polímero de adición formado por el 2-cloro-1,3-butadieno; b) ¿qué b) ¿qué unidades moleculares se combinan para dar un nucleótido? ¿Qué es un polipéptido?: c) c) Cuáles son los monómeros que son la base del teflón y del PVC?. Enumera al menos una aplicación de cada polímero.
5.
La baquelita. Tipos de polímero. Obtención, reacciones y aplicaciones
6.
Una muestra de polibutadieno tiene una masa molecular media aproximada de 10000 UMAs ¿Cuántas unidades de monómero habrá en la muestra?
7.
Dadas las siguientes estructuras poliméricas: policloruro de vinilo; teflón (tetrafluoretileno); cloropreno (neopreno); silicona y poliéster: I)
( – –CH2 –CHCl – –)n;
II)
( – –CH2 –CCl=CH –CH2 –)n;
III)
(R –OOC –R –COO –)n;
IV)
( – –SiR2 –O –)n ;
V)
( –CF2 –CF2 –)n
a) Asocie cada una de ellas con su nombre y escriba cuales son polímeros elastómeros y cuales termoplásticos. b) Enumerar, al menos un uso doméstico o industrial de cada una de ellas. c) Señale al menos dos polímeros cuyo mecanismo de polimerización sea por adición 8.
Un policarbonato moldeado por inyección tiene un peso molecular promedio de 27.000 g/mol. Calcule su grado de polimerización para la estructura del mero de policarbonato.
9.
Calcule el peso molecular promedio Mm para un termoplástico que tiene las siguientes fracciones de peso f para los intervalos de pesos moleculares relacionados a continuación: Peso molecular promedio intervalo, g/mol fi
M
Σ fiM
0.000-5.000
0.01
2.5
0.025
5.000-10.000
0.05
7.5
0.375
10.000-15.000
0.15
12.5
1.875
15.000-20.000
0.17
17.5
2.975
20.000-25.000
0.18
22.5
4.05
25.000-30.000
0.22
27.5
4.95
30.000-35.000
0.17
32.5
5.525
35.000-40.000
0.05
37.5
1.875
Σ= 1.00
Σ= 21.65
10.
Un copolimero formado por un 75 % en peso de poliestireno y un 25 % en peso de poliacrilonitrilo. Calcule la fracción molar de cada componente en este material.
11.
Determine la fracción molar del policloruro de vinilo y el poliacetato de vinilo en un copolímero que tiene un peso molecular de 9.000 g/mol y un grado de polimerización de l25.
12.
Si se añaden 5kg de azufre a 400 Kg de caucho de butadieno ¿Qué fracción de las posiciones de entrecruzamiento se conectan?
13.
Se fabrica un caucho de butadieno-estireno por polimerización de dos monómeros de estireno con seis monómeros de butadieno. Si se tienen que enlazarse con el azufre un 22% de las posiciones de entrecruzamiento ¿Cuánto porcentaje en peso de azufre se necesita?
14.
¿Qué porcentaje en peso de azufre debe añadirse al polibutadieno para entrecruzar un 15% de las posiciones de entrecruzamiento posibles?
15.
Si un 17% de las posiciones de entrecruzamiento en el caucho de isopreno están enlazadas, ¿Qué porcentaje en peso de azufre debe contener el caucho?
16.
En las condiciones adecuadas, el 1,1,2,2-tetra-fluoreteno se polimeriza dando politetrafluoreteno (teflón), un polímero muy usado como revestimiento anti-adherente para utensilios de cocina. a)
Formule la reacción de polimerización.
b)
Justifique si se trata de una polimerización por adición o por condensación.
c)
Razone si el polímero es un homopolímero o un copolímero.
d)
Las propiedades físicas del polímero se deben sobre todo al elevado porcentaje de flúor que contiene el monómero, ¿cuál es dicho porcentaje?
Rpta: 76% 17.
El ácido adípico (hexanodioico), es una de esas materias primas que se utilizan en la fabricación del nylon, se obtiene comercialmente oxidando el ciclohexano con oxígeno, formándose también agua. a)
Formule y ajuste la reacción correspondiente.
b)
Si se utilizan 50,0 g de ciclohexano, ¿qué cantidad teórica de ácido adípico debería obtenerse?
Rpta: 86.9% c)
Si en la reacción anterior se obtienen 67,0 g de ácido adípico, ¿cuál es el rendimiento de la reacción?
Rpta: 77.1% 1.
La siguientes reacciones son las de obtención de los polímeros: poliéster, neopreno y polietileno. I. ...CH2=CH2 + CH2=CH2...
a)
–CH2 –CH2 –CH2 –CH2 –
Identifique a cada uno de ellos.
I = Polietileno, II = poliéster, III = neopreno
b)
Justifique si son polímeros de adición o de condensación;. El polietileno y el neopreno son polímeros de adición pues la masa molecular del polímero es un múltiplo exacto de la de los correspondientes monómeros, mientras que el poliester es de condensación pues se elimina en cada unión una molécula de agua.
c)
Nombre cada uno de los grupos funcionales que aparecen en sus moléculas. = (doble enlace) = alqueno; –OH = hidroxilo (alcohol); –COOH = ácido carboxílico; –Cl = haluro (cloruro); –COOR (éster); –C6H5 = fenilo
d)
¿Dependen las propiedades de la longitud de la cadena? ¿Y del grado de entrecruzamiento? El grado de entrecruzamiento influye mucho más que la longitud de la cadena en las propiedades pues crea estructura tridimensional con multitud de nuevos enlaces que le dan consistencia al polímero.
18.
¿El 2 –cloro, 1-3 Butadieno es el equivalente al Policloropropeno o neopreno?
19.
Un copolímero ABS consiste en un 25 % en peso de poliacrilonitrilo, un 35 % en peso de polibutadieno, y un 40 % en peso de poliestireno. Calcule la fracción molar de cada componente en este material. Rpta: fm PB = 0.4675 f m PS = 0.1923 f m = PAN= 0.3401
20.
Cuanto azufre debe añadirse a 10gr de caucho de butadieno para entrecruzar un 3% de los meros (considere que todo el azufre se utilizara en el entrecruzamiento de los meros y que solo un átomo de azufre está involucrado en cada enlace de entrecruzamiento Rpta: 0,1776 gr
21.
Si se añaden 10gr de azufre a 100gr de caucho de butadieno ¿Cuál es la fraccion máxima de lugares de entrecruzamiento pueden conectarse? Rpta: La fracción equivalente es de 0.1687 o un 16.87%
22.
Escriba la ecuación para la reacción de una molécula de hexamentilendiamina con una de ácido adípico para producir una molécula de nylon 6,6. ¿Cuál es el subproducto de esta reacción?
23.
Se fabrica caucho de butadieno-acrilonitrilo por polimerización de un monómero de acrilonitrilo con 6 monómeros de butadieno. ¿Cuánto azufre se necesita para que reaccionen 100kg de este caucho y entrecruzar un 20% de las posiciones de entrecruzamiento posibles?
24.
De los tres polímeros: Polietileno, poliestireno y poliamida 12, el grado de polimerización es 500. -Calcule sus tres masas moleculares.
25.
El siguiente poliéster se formó a partir del etilenglicol (HO-CH 2CH2-OH) y un ácido aromático.
*
O
C C O H2 H2
O
O
C
C
n
*
a)
Basándote en la estructura del poliéster, deduce la estructura del ácido aromático empleado en la síntesis del polímero.
b)
Escribe la reacción de condensación que lleva a la formación del polímero.
26.
El caucho y el azufre reaccionan muy lentamente, incluso a elevadas temperaturas, de forma que para acortar el tiempo de curado a elevadas temperaturas se añaden aceleradores químicos además de otros aditivos como rellenos, plastificantes y antioxidantes. ¿Qué materiales se utilizan en la composición del caucho y cuál es la función de cada uno?
27.
¿Cómo pueden los átomos de oxigeno entrecruzar las moléculas de caucho? y ¿Cómo puede retardarse el entrecruzamiento?
28.
Indique a qué corresponde a cada una de las siguientes definiciones: 1)
Molécula gigante formada por la repetición de pequeñas unidades químicas simples: Rpta.- Polímeros
2) Los polímeros por su origen se dividen en: Rpta.- Naturales y sintéticos 3)
Primera resina sintética (polímero) obtenida a partir del fenol y formaldehido Rpta.- Baquelita
4)
Polímero amorfo cuyo ingrediente principal es un compuesto orgánico de elevada masa molecular;
es posible que se le haga fluir y que se le moldee y es sólido en su estado final: Rpta.- Plástico 5) Los plásticos se clasifican en: Rpta.- Termoplásticos y termoestables 6) Termoplástico de estructura molecular lineal, reciclable hasta cierto grado:
Rpta.7)
Polietileno
Polímero termoestable, de estructura molecular ramificada o entrelazada, sólo puede ser fundida una vez Rpta.-
Baquelita
8) En la antigüedad este término se aplicaba a los productos de origen natural; en la Industria del plástico se considera un ingrediente activo en los recubrimientos para Superficies Rpta.9)
Resinas
Polímero de estructura lineal que ofrece una resistencia a la tensión y baja elasticidad en la dirección del eje de la fibra. Ejemplo el ACRILÁN Rpta.-
Fibra
10) Su propiedad fundamental es la de ser elástico y poder estirarse cuando se aplica una tensión, hasta alcanzar varias veces su tamaño original Rpta.-
Elastómero
11) Proceso descubierto por Charles Goodyear en 1839, que permite unir hule natural con Azufre y así obtener una estructura reticular que le confiere gran resistencia y dureza Rpta.-
Vulcanización
12) Proceso mediante el cual se combina químicamente cierto número de moléculas Iguales o semejantes para formar una molécula de elevado peso molecular Rpta.-
Polimerización
13) Son ejemplos de polímeros naturales Rpta.-
Lana y seda
14) Cuáles son ejemplos de polímeros sintéticos Rpta.-
Nylon y baquelita
15) Dos tipos de reacciones por las que se puede llevar a cabo la polimerización Rpta.-
Adición y condensación
16) Polímero que surgió en la década de los treintas y que substituyó a la seda Rpta.-
Nylon
17) Dé más de 3 ejemplos de polímeros de condensación son: Rpta.-
Poliestireno y poliacrilonitrilo
18) Dé más de 3 ejemplos de polímeros de adición son: Rpta.-
Tetrafluoroetileno
19) Dé más de 3 ejemplos de Plásticos reciclables: Rpta.-
polietileno
20) Dé más de 3 ejemplos de Plástico no reciclables: Rpta.29.
Resina epóxica
El poliuretano se sintetiza según la siguiente reacción:
a.- Calcula la cantidad en kg de cada uno de los monómeros que será necesaria para obtener 10 TM de poliuretano. b.- Determina el grado de polimerización del poliuretano obtenido, si el peso molecular medio del mismo es 55000 g/mol. 30.
Indica cuál será el efecto de (i) aumentar la cantidad de iniciador y (ii) aumentar la cantidad de monómero en una reacción de polimerización por adición mediante un mecanismo de radicales libres en: a) el número de cadenas que se inician. b) en el grado de polimerización medio.
