Análisis Químico de Plásticos

“ANÁLISIS QUÍMICO DE PLÁSTICOS”

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTIL ÁREA ACADÉMICA ACADÉMICA DE INGENIERÍA QUÍMICA

PROYECTO DE INVESTIGACIÓN: “ Análisis Análisis Químico de Plásticos” CURSO:

Laboratorio de Química Cualitativa (QU-B)

INTEGRANTES:  Espinoza Meza Libio  Milla Salazar Víctor  Ganoza Carrasco Endy  Santiesteban Obregón Luis

PROFESOR: Ing. Bertha Cárdenas PERIODO ACADÉMICO:

2014- I

AÑO 2014 1


Tabla de contenido INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. 4 Análisis Químico de Plásticos ........................................................... ........................................................................................................ ............................................. 5

OBJETIVOS .................................................................................................... ..................................................................................................................................... ................................. 5 OBJETIVO GENERAL .................................................................................. ................................................................................................................... ................................. 5 OBJETIVOS ESPECIFICOS ............................................................... ............................................................................................................ ............................................. 5 MARCO TEÓRICO.................................................................... ........................................................................................................................... ....................................................... 5 CAPITULO I: INTRODUCCIÓN A LOS PLÁSTICOS ....................................................................... ....................................................................... 5 Breve Reseña Histórica............................................................. .......................................................................................................... ............................................. 5 ¿Qué son los Plásticos? ......................................................................................................... 6 Clasificación de los Plásticos de los demás materiales ......................................................... 7 CAPITULO II: BREVE INTRODUCCIÓN A LA QUIMICA Y FISICA DE LOS PLASTICOS. PL ASTICOS. ................... 7 2.1. Origen de las sustancias macromoleculares. ................................................................. ................................................................. 7 2.2. Tipos de Reacción para la formación de plásticos ......................................................... 7 a) Polimerización ................................................................................................................... ................................................................................................................... 7 b) Policondensación .............................................................................................................. .............................................................................................................. 8 c) Poliadición ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... 8 2.3. Propiedades Pr opiedades Físicas ........................................................................................................ 8 CAPITULO III: ANALISIS ANA LISIS QUÍMICO DE LOS PLASTICOS ............................................................... ............................................................... 8 3.1. Ensayos Preliminares en la en la identificación de un plástico ..................................... ..................................... 8 3.1.1. Comportamiento al calor y a la combustión c ombustión ............................................................... 9 3.1.1.1. Comportamiento al calor ......................................................................................... 9 3.1.1.2. Comportamiento a la combustión ........................................................................... 9 3.2. Detección y determinación de los elementos característico ....................................... ....................................... 10 3.2.1. Determinación cualitativa ......................................................................................... 10 3.2.1.1. Carbono .............................................................................................. .................................................................................................................. .................... 10 .............................................................................................................. 10 3.2.1.2. Hidrógeno ............................................................................................................... ................................................................................................................. 10 3.2.1.3. Oxigeno .................................................................................................................. .............................................................................................................. 11 3.2.1.4. Nitrógeno ............................................................................................................... .................................................................................................................... 11 3.2.1.5. Azufre ..................................................................................................................... ........................................................................................................... .......................................... 11 3.2.1.6. Halogenuros ................................................................. ................................................................................................................... ...................................................... 12 3.2.1.7. Fosforo ............................................................. 2


..................................................................................................................... ...................................................... 12 3.2.1.8. Silicio ............................................................... ....................................................................................................................... 12 3.2.1.9. Boro ........................................................................................................................

3.2.2. Interpretación del Resultado del Análisis cualitativo ............................................... 13 3.3. Detección y determinación determinación de Aditivos y materiales Auxiliares ............................... 13 CAPITULO IV: CLASIFICACIÓN DE PLÁSTICOS Y SU RESPECTIVO ANÁLISIS ............................................................................................................................... ................................................................. 13 QUÍMICO .............................................................. 4.1.Elastómeros ................................................................................................................... ................................................................................................................... 13 4.1.1. Asfalto , Brea y Betunes ............................................................................................ ............................................................................................ 13 4.1.2.el poliisopreno o caucho natural, ........................................................... ............................................................................... .................... 15 4.1.3. el polibutadieno, ....................................................................................................... ....................................................................................................... 15 4.1.4. el poliisobutileno ............................................................ ....................................................................................................... ........................................... 15 4.1.5. los poliuretanos: ............................................................ ....................................................................................................... ........................................... 15 ............................................................................................................... ...................................................... 15 4.2. Termoestables......................................................... 4. 2.1. resinas fenólicas, resinas de Poliéster, resinas Ureicas, resinas epóxicas , Poliuretano, resinas de melamina................................................................... ...................................................................................... .................... 15

4. 3. Termoplásticos ............................................................................................................ 15 4.3. 1. 1 . Polietileno................................................................................................................. Polietileno................................................................................................................. 16 4.2.2. Polipropileno ............................................................................................................. ............................................................................................................. 21 4.2.3. Poliacetato de Vinilo ................................................................................................. 21 4.4. Polímeros que Contienen Cloro .................................................................................. .................................................................................. 21 4.5. Polímeros que contienen Fluor .................................................................................... 21 4.6. Poliéteres................................................................. ...................................................................................................................... ..................................................... 21 4.7. Poliésteres .............................................................................................................. .................................................................................................................... ...... 21 4.8. Polímeros de celulosa................................................................................................... celulosa................................................................................................... 21 4.9. Polivinil ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... 21 4.10. Policarbonatos.................................................................. ............................................................................................................ .......................................... 25 4.19. Ácido Á cido poliacrilico poliacr ilico ........................................................................................................ ........................................................................................................ 30 4.21. Silicona S ilicona .............................................................................................................. ....................................................................................................................... ......... 31 CONCLUSIONES .................................................................................................................. ........................................................................................................................... ......... 36 ANEXO ............................................................. ................................................................................................................................... ............................................................................ ...... 36 REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA ................................................................................... ....................................................................................................... .................... 36

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INTRODUCCIÓN En años recientes, el número de materiales plásticos ha ido incrementándose y nuevos productos y nuevas combinaciones de plásticos se han encontrado cuyos usos son diversificados en el uso cotidiano, en equipos técnicos, en una variedad de materiales y en la mayoría de industrias. Antes de la era del plástico las materias primas (madera metales, piedras, cerámica y vidrio) eran fáciles de identificar: Hoy la identificación de un material plástico presenta más dificultad, el objetivo principal de este proyecto de investigación es la dar una introducción a los métodos empleados para la identificación de los plásticos. Para la determinación de los elementos orgánicos e inorgánicos se emplea un esquema de análisis. La muestra primeramente se disuelve, los elementos se separan en grupos por precipitación y finalmente se identifican por reacciones características A partir de estos resultados la composición de un material o mezcla puede conocerse. Con los materiales plásticos y polímeros, tal procedimiento es solamente posible en un número reducido de casos. Sin embargo, la identificación puede realizarse por un procedimiento sistemático: ensayo preliminar, detección de los elementos, determinación de índices característicos y, finalmente, ensayos específicos. Para una identificación exacta, es importante que el material sea un producto puro y no contenga aditivos (plastificantes, cargas, pigmentos, etc.), ya que estos puede actuar como impurezas y afectar a los resultados y por tanto el material debe ser purificado antes del análisis mediante diversos procedimientos.

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Análisis Químico de Plásticos OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL 

Dar una introducción Teórica de los métodos empleados para la identificación de los elementos característicos que puede poseer un plástico, así como también los métodos para la identificación las diversos tipos de plásticos.

OBJETIVOS ESPECIFICOS 

Estudiar de manera general a los plásticos sus características químicas y físicas. Su historia y los diversos tipos de plásticos existentes, además de sus diversas aplicaciones.

MARCO TEÓRICO CAPITULO I: INTRODUCCIÓN A LOS PLÁSTICOS Breve Reseña Histórica

Para tener bases propias, lo primero que se debe aceptar es que el plástico es un material de diseño y construcción, compite con el acero, vidrio madera, aluminio y muchos otros materiales (incluso con el mismo), como todos los materiales, es aceptado o rechazado según el comportamiento donde se utilice El plástico es el primer material nuevo en más de 300 años. Durante este periodo, los demás materiales han tenido la oportunidad de afianzarse, establecer normas, imponer preferencias entre lo que es adecuado y lo que no sirve y de posesionarse en el mercado Los primeros materiales con las propiedades maravillosas que hoy se le atribuyen a los plásticos, fueron los cuernos (asta natural), las pezuñas animales e incluso en ocasiones conchas de tortuga, que eran usados para fabricar peines y botones, entre otros artículos de moda o accesorios. Se usaron también polímeros naturales como la goma laca o la Gutapercha, pero debido a su difícil recolección, recuperación o purificación, el primer paso a la búsqueda de polímeros sintéticos, fue la modificación de materiales naturales que tratados químicamente resultaban en materiales duros, flexibles y elásticos; como el caucho vulcanizado de Charles Goodyear quien descubrió que al combinar azufre en polvo con caucho natural, mejoraba enormemente sus características. El primer plástico se origina como resultado de un concurso realizado en 1860, cuando el fabricante estadounidense de bolas de billar Phelan and Collander ofreció una recompensa de 10.000 dólares a quien consiguiera un sustituto aceptable del marfil natural, destinado a la fabricación de bolas de billar. Una de las personas que compitieron fue el inventor norteamericano Wesley Hyatt, quien desarrolló un método de procesamiento a presión 5


de la piroxilina, un nitrato de celulosa de baja nitración tratado previamente con alcanfor y una cantidad mínima de disolvente de alcohol. En 1909 el químico norteamericano de origen belga Leo Hendrik Baekeland (18631944) sintetizó un polímero de interés comercial, a partir de moléculas de fenol y formaldehído; este plástico se bautizó con el nombre de baquelita (o bakelita), el primer plástico totalmente sintético de la historia. Los resultados alcanzados por los primeros plásticos incentivaron a los químicos y a la industria a buscar otras moléculas sencillas que pudieran enlazarse para crear polímeros. En la década del 30, químicos ingleses descubrieron que el gas etileno polimerizaba bajo la acción del calor y la presión, formando un termoplástico al que llamaron polietileno (PE). Hacia los años 50 aparece el polipropileno (PP). Al reemplazar en el etileno un átomo de hidrógeno por uno de cloruro se produjo el cloruro de polivinilo (PVC), un plástico duro y resistente al fuego, especialmente adecuado para tubería de todo tipo. Al agregarles diversos aditivos se logra un material más blando, sustitutivo del caucho, comúnmente usado para ropa impermeable, manteles, cortinas y juguetes. Otro de los plásticos desarrollados en los años 30 en Alemania fue el poliestireno (PS), un material muy transparente comúnmente utilizado para vasos, potes y hueveras. El poliestireno expandido (EPS), una espuma blanca y rígida, es usado básicamente para embalaje y aislante térmico. También en los años 30 se crea la primera fibra artificial, el nylon. Su descubridor fue el químico Walace Carothers, que trabajaba para la empresa Dupont. Descubrió que dos sustancias químicas como la hexametilendiamina y el ácido adípico, formaban polímeros que bombeados a través de agujeros y estirados formaban hilos que podían tejerse. Su primer uso fue la fabricación de paracaídas para las fuerzas armadas estadounidenses durante la Segunda Guerra Mundial, extendiéndose rápidamente a la industria textil en la fabricación de medias y otros tejidos combinados con algodón o lana. Al nylon le siguieron otras fibras sintéticas como por ejemplo el orlón y el acrilán. Los plásticos se deben en su mayoría a los desarrollos en la segunda guerra mundial, ya que eran sustitutos perfectos de fibras naturales que escaseaban durante la guerra. Durante los años de la posguerra se mantuvo el elevado ritmo de los descubrimientos y desarrollos de la industria de los plásticos destinados a diferentes usos. En el pasado siglo, su producción y uso aumento significativamente en relación a los materiales metálicos, debido a su versatilidad. ¿Qué son los Plásticos?

Son compuestos constituidos por moléculas que forman estructuras muy resistentes, que permiten moldeo mediante Presión y Calor. La American Society for Testing Materials (ASTM) define como plástico a cualquier material de un extenso y variado grupo que contiene como elemento esencial una sustancia orgánica de gran peso molecular, siendo sólida en su estado final; ha tenido o puede haber tenido en alguna etapa de su manufactura (fundido, cilindrado, prensado, estirado, moldeado, etc.) diferentes formas de fluidificación, mediante la aplicación, junta o separada, de presión o calor. Los plásticos se caracterizan por una relación resistencia/densidad alta, unas propiedades excelentes para el aislamiento térmico y eléctrico y una buena resistencia a los ácidos, 6


álcalis y disolventes, tienen baja conductividad eléctrica y térmica, y no son adecuados para utilizarse a temperaturas elevadas. Los plásticos son producidos mediante un proceso conocido como polimerización, ya sea por adición, por condensación, o por etapas, es decir, creando grandes estructuras moleculares a partir de moléculas orgánicas. Las enormes moléculas de las que están compuestos pueden ser lineales, ramificadas o entrecruzadas, dependiendo del tipo de plástico. Clasificación de los Plásticos de los demás materiales

CAPITULO II: BREVE INTRODUCCIÓN A LA QUIMICA Y FISICA DE LOS PLASTICOS. Han de tener un cierto conocimiento de la constitución de los plásticos 2.1. Origen de las sustancias macromoleculares. El objetivo principal de la química orgánica son las combinaciones de bajo peso molecular, cuyas moléculas constan desde 10 hasta 100 átomos. El átomo de carbono es uno de los pocos que se une consigo mismo, pudiendo formar cadenas y anillos. Hay por ello consigo un muy número muy elevado de combinaciones orgánicas que pasa ahora del medio millón. Pues bien si se reúnen mediante reacciones apropiadas muchas moléculas pequeñas , es decir, grupos atómicos dispuestos alrededor de átomos de carbono , se forman las llamadas macromoléculas o moléculas de gran tamaño que contienen átomos en un orden de magnitud de 103 a 106 o mayor. Los plásticos son sustancias macromoleculares de este tipo, constituidos por moléculas gigantes, originadas a su vez por multitud de pequeñas partículas o unidades, por eso también se les denomina “altos polímeros “

2.2. Tipos de Reacción para la formación de plásticos a) Polimerización Además del sentido general con que se viene utilizando la palabra polimerización, para cualquier tipo de formación de macromoléculas, se emplea para cualquier tipo de formación de macromoléculas, se emplea para otro tipo de reacción especial cuya característica esencial puede ser el “desdoblamiento” de los dobles enlaces entre dos átomos de carbono. Los monómeros son compuestos químicos no saturados, en los que dos átomos de carbono están unidos por doble enlace .En la polimerización se rompen los dobles enlaces de los monómeros, que se unen entre sí formando una cadena, sin que se separen productos secundarios en la figura tenemos representada la polimerización de este tipo, cual es la transformación del etileno monómero en polietileno. Una polimerización puede también tener lugar entre dos o más moléculas de diferente tipo (bipolimero, multipolimero.)

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b) Policondensación En tanto que en la polimerización mediante el desdoblamiento de los dobles enlaces únicamente hay una “reorganización” de la estructura molecular, siendo igual la composición química elemental de la sustancia antes y después de la reacción , en la policondensación acontece una modificación química .En esta última se unen unidades de la misma y diferentes naturaleza para formar macromoléculas, pero el proceso químico no consiste sencillamente en un desdoblamiento de enlaces dobles CC, sino en la unión química de varios grupos capaces de reaccionar , con separación como agua, ácido clorhídrico , entre otros. . Otra diferencia con la mera polimerización transcurre paso a paso y el curso de la reacción puede detenerse en cualquier momento, formándose en un principio moléculas filiformes, que en la etapa siguiente se alargan, ramifican o entrelazan. Un ejemplo clásico de este tipo de reacción es la formación de la resina de fenolformaldehido a partir de estos dos materiales .A partir de los plásticos policondensación pueden originarse plásticos tanto lineales ( y ramificados) como entrelazados. Los policondensados lineales son termoplásticos, al igual de los polimerizados lineales .Las reacciones de policondensacion pueden efectuarse de forma muy diferente, siendo algunas muy complicadas en su desarrollo químico.

c) Poliadición Además de la polimerización (desdoblamiento de enlaces dobles CC) y de la policondensación (separación de subproductos) se conoce todavía una reacción de formación llamada poli adición .Los productos resultantes de esta reacción se llaman poliaductos m o también productos de poliadición , siendo precisamente muchos de los plásticos modernos que tienen su origen en esta reacción de adición. Las macromoléculas se constituyen en este caso por adición de grupos químicos de diferente naturaleza entre si. Ya los propios productos iniciales pueden estar constituidos por moléculas superiores originadas en reacciones previas, pero que aún poseen grupos capaces de reaccionar. Si en cada molécula del producto previo hay dos de dichos grupos reaccionables , se formaran en la adición cadenas largas , siendo por tanto el poliducto de estructura lineal y termoplástico . En cambio, si las moléculas del producto contienen más de dos de estos grupos, se originan mediante la adición plásticos termoestables entrelazados

2.3. Propiedades Físicas

CAPITULO III: ANALISIS QUÍMICO DE LOS PLASTICOS 3.1. Ensayos Preliminares en la en la identificación de un plástico

Propiedades físicas, como la densidad, solubilidad, punto de fusión e índice de refracción, y las características cuantitativas, como el índice de saponificación índice de acidez y de yodo, dan frecuentemente información valiosa acerca del tipo de plástico, además se puede deducir conclusiones importantes del comportamiento del material al calor y su inflamabilidad; en muchos casos puede identificarse a partir de estos ensayos solamente. Los métodos usados para el calentamiento y ensayos de combustión, así como para la determinación de las propiedades físicas y las características cuantitativas pueden llegar a determinar la identificación del material plástico. 8


3.1.1. Comportamiento al calor y a la combustión

Muchos plásticos pueden ser identificados grosso modo por su comportamiento cuando son calentados cuidadosamente y quemados. El ensayo debe realizarse cuidadosamente con pequeñas cantidades de material porque si el calentamiento es demasiado rápido o intenso, la descomposición puede ir demasiado lejos y los cambios característicos no podrán observarse. Si emplean grandes cantidades pueden ocurrir posibles explosiones desagradables. La nitrocelulosa y los plásticos que la contengan como por ejemplo, el celuloide, arde con explosiva violencia y otros materiales tales como policloruro de vinilo o hidrocarburos fluorados, se descomponen con desprendimientos de vapores venenosos o irritantes 3.1.1.1. Comportamiento al calor

Se coloca unos miligramos de material en un tubo de combustión y se calienta lentamente con una lana muy pequeña (llama piloto).Al mismo tiempo, una tira de papel indicador universal ( pH 1-10) o tiras de papel tornasol y papel rojo Congo se colocan en la boca del tubo. La dirección del calentamiento se efectúa desde la boca del tubo hacia la muestra. Se observa el comportamiento del material (fusión, descomposición, desprendimiento de gas, destilación, vapores sofocantes) y la reacción de los vapores con el papel indicador. Los ácidos orgánicos son indicados por una débil reacción acida (pH 4-5, color rojo del papel tornasol), los acido minerales por una reacción fuertemente acida (PH 1-2 color azul del papel rojo Congo ) y los vapores alcalinos correctamente dan un PH de valor 8 -10 (color azul de papel tornasol). De cuando en cuando, el olor de los gases que se desprende se comprueba brevemente. Finalmente el tubo se tapa con tapón de corcho y se deja enfriar en posición horizontal. Después de algún tiempo se observa nuevamente el olor y si se han formado cristales en las paredes del tubo, se establece el punto de fusión y se establece su identidad, como por ejemplo acido ftálico. 3.1.1.2. Comportamiento a la combustión

Para este ensayo, un trocito del material desconocido se calienta sobre una espátula (una llama piloto o una cerrilla puede ser suficiente) y se observa si hay inflamabilidad, combustión, autoextinción o continuación de la combustión al separarlo de la llama, desprendimiento de gases, color de la llama, formación de gotas, formación de hollín, etc. También, la velocidad de combustión puede algunas veces dar información provechosa como por ejemplo, con la nitrocelulosa , finalmente , la llama se apaga soplándola y la naturaleza de los productos que se desprenden se determinan por su olor . Esto da nueva información del tipo de plástico que estamos investigando. En la tabla N°2 se reúnen el comportamiento de los plásticos individualmente, los cuales son clasificados de acuerdo con su inflamabilidad, comportamiento al sepáralo de la llama y los cambios en el material, tales como el ablandamiento y descomposición. En las columnas adicionales se describen las observaciones concernientes con la reacción individualmente.

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3.2. Detección y determinación de los elementos característico 3.2.1. Determinación cualitativa 3.2.1.1. Carbono

El ensayo de combustión es suficiente normalmente. En caso dudoso uno de los métodos siguiente puede realizarse. Método de Rosenthaler

Aproximadamente 50 mg del material a ensayar se calienta con 200 mg de dicromato potásico y 10 gotas de ácido fosfórico siruposo en un pequeño tubo de ensayo a 150 – 250 °C. El dióxido de carbono desprendido se pasa por un segundo tubo conteniendo solución de cloruro bárico. Un precipitado blanco de carbonato bárico indica la presencia de carbono. Método de Sozzi y Ni ederl.

El material a ensayar (2-5mg) se mezcla cuidadosamente con una cantidad igual de sodio y sulfato amónico seco, lentamente se calienta al rojo, se enfría y se disuelve en 0.3 mL de agua, se hierve con 2 mg de sulfato ferroso y se vuelve a enfriar. Se añade 2 mg de sulfato férrico a la solución clara y la mezcla luego se acidifica con ácido clorhídrico al 10 %. Un color azul indica la presencia de carbono. Un color amarillo o verde parduzco indica un resultado negativo (La reacción se realiza mejor sobre una placa de ensayo a la gota.)

3.2.1.2. Hidrógeno Una pequeña cantidad del material se calienta a 220-250 °C con unos centigramos de azufre en un tubo de combustión. Una tira de papel de acetato de plomo se coloca en la boca de tubo. Una mancha parda de sulfuro de plomo formado en el papel a los 2 minutos indica la presencia de hidrogeno. Límite de sensibilidad: 0.05- 0.5 µg

3.2.1.3. Oxigeno Una gota de solución saturada del material a ensayar en cloroformo se coloca en un tubo de combustión y se agita con una varilla delgada de vidrio que lleva en su extremo un poco de sulfocianuro de hierro sólido. [La varilla se prepara sumergiéndola en una solución etérea del reactivo (ver abajo) y después se seca al aire.] Un color brillante rojo oscuro de la gota indica un material que contiene oxígeno. El ensayo no es infalible. Límite de sensibilidad: 5-10 mg. Reactivo: se disuelven por separados en 20mL de agua 5 g de sulfocianuro potásico y 4 g de cloruro férrico hexahidratado. Las soluciones se combinan y se extraen con éter. Se emplea el extracto etéreo. Este extracto es estable durante unas semanas en la oscuridad.

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3.2.1.4. Nitrógeno Fusión: Aproximadamente 10 mg del material a ensayar se calientan cuidadosamente en un tubo de combustión con doble cantidad de sodio recién cortado, hasta que el sodio funde (hacerlo con precaución). Se añade otra nueva pequeña cantidad de material y el tubo se calienta al rojo. Después se deja caer el tubo con cuidado en un vaso pequeño conteniendo aproximadamente 20 mL de agua, el tubo se rompe y la solución se hierve durante corto tiempo y se filtra. Detección El filtrado (1-2 mL) se trata con 2 gotas de solución diluida de hidrogeno sódico y solución de sulfato ferroso, se hierve durante un minuto se deja enfriar y se trata con una gota de solución de cloruro de férrico. Se añade a continuación la suficiente cantidad de ácido clorhídrico para disolver el hidróxido de hierro formado. Un precipitado azul Berlín indica la presencia de nitrógeno, se forma inicialmente un color verde azulado). Este ensayo a veces falla con sustancias que contienen grupos nitros y con compuestos conteniendo heterociclos nitrogenados.

3.2.1.5. Azufre La fusión se realiza como para el nitrógeno. El filtrado (1-2 mL) se acidifica con acido acético y se añade unas gotas de solución acuosa de acetato de plomo . Un precipitado negro de sulfuro de plomo indica la presencia de azufre. 3.2.1.6. Halogenuros Método de fusión con sodio: La fusión se realiza como en el caso del nitrógeno. El filtrado (1-2 mL) se acidifica con ácido nítrico diluido, se hierve en la vitrina para separar el H2S y el HCN y entonces se añade unas gotas de gotas de solución de nitrato de plata: Un precipitado blanco que se vuelve gris azulado indica cloro; un precipitado amarillo bromo; y un precipitado amarillo yodo. Estos pueden diferenciarse añadiendo unas gotas de cloroformo a la solución nítrica inicial, la cual entonces se sacude y se trata gota a gota , con agua de cloro. E nsayo de la eosina para el bromo

El filtrado de la fusión (1mL) se trata con 1mL de ácido acético y la punta de la espátula de dióxido de plomo. El tubo de ensayo se cubre con un papel de filtro mojado con una solución etanólica al 1% de fluoresceína. Si el color amarillo de la fluoresceína se vuelve rosa, indica bromo, y si pardo yodo .Los cloruros y los cianuros no interfieren. E nsayos para el flúor

El filtrado (1-2mL) se acidifica con ácido acético, se hierve, enfría y 1-2 gotas se colocan en un papel de filtro. Este se prepara por inmersión de papel en una solución hecha de 3mL de una solución etanólica hecha al 1% de alizarina y 2mL de solución al 0,4 % de cloruro o nitrato de zirconio. Se deja después secar y, justamente antes del 11


ensayo, se humedece con una gota de acido acético al 50 %. Un color amarillo sobre el papel rojo indica la presencia de flúor. E nsayo de Beiltein

Un alambre de cobre se calienta en una llama no voluminosa de un mechero bunsen hasta que la llama parezca incolora. Una pequeña cantidad de material a ensayar se coloca sobre el alambre a frío y se calienta en la otra parte de la llama. El carbono arde primeramente con una llama luminosa. Un posterior verde a azul verdoso, producido por los haluros de cobre volátiles, indica halógenos (Cloro, bromo, yodo). Detección de flúor por el ensayo de humectación:

Aproximadamente 0,5 g del material a ensayar se piroliza en un tubo de ensayo y se añade unos minilitros de ácido sulfúrico concentrado .El característico comportamiento de las paredes del del tubo de no mojarse (grasiento) indica la presencia de flúor. Se recomienda realizar un ensayo paralelo con un compuesto que se sepa que contenga flúor.

3.2.1.7. Fosforo El material inicial (1g) se descompone con ácido nítrico concentrado y unas gotas de ácido sulfúrico concentrado , se deja enfriar , se diluye con agua y se trata con unas gotas de una solución de molibdato .La mezcla se calienta durante un minuto .Un precipitado amarillo indica fósforo Solución de molibdato: 30 g de molibdato amónico se disuelven en agua caliente, la solución se deja enfriar, se diluye hasta 100 mL y se añade en chorro fino a una solución de 10 g de sulfato de amonio en 100 mL de ácido nítrico, aproximadamente al 55 % se deja estar durante un día , se filtra y se guarda bien tapado en la oscuridad.

3.2.1.8. Silicio El material a ensayar se calienta lentamente a 500 °C en una capsula de platino, se enfría y las cenizas se hierven durante 30 minutos con solución acuosa de carbonato de sódico al 20 %. Después de enfriada, la solución se diluye con agua y se filtra. Se hace exactamente acida con ácido clorhídrico. Unas gotas de esta solución se pone en un tubo de combustión con una gota del reactivo de molibdato (5g de molibdato amónico en 100 mL de agua fría, vertido en 35 mL de ácido nítrico 1:1) y se calienta justamente por debajo del punto de ebullición. Después del enfriado se añade una gota de solución de bencidina (50 mg de bencidina disuelta en 10 mL de ácido acético al 50 % y diluido hasta 100 mL con agua ) y 1 gota de solución saturada de acetato de sódico . Un color azul indica la presencia de ácido silícico. Se recomienda realizar una determinación en blanco .Límite de sensibilidad: 0.1 µg de SiO2. 3.2.1.9. Boro La sustancia orgánica se funde con carbonato sódico y nitrato sódico en un crisol de platino o con sodio en un tubo de cuarzo (no de vidrio) . El extracto acuoso (0.5 mL ) se trata con 5 mL de ácido sulfúrico concentrado y 5 mL de solución de diantrimida en un tubo de cuarzo y se calienta a 90°C más de 3 horas en una vitrina . – el color 12


verde del reactivo se vuelve azul, sin embargo, mezclas conteniendo unos microgramos de boro se vuelven azul intenso, después de 3 horas. Solución de diantrimida: una solución de 0, 1 g de 1:1’- diantrimida [di (antraquinonil- 1) amina ] en 25 mL de ácido sulfúrico concentrado. La solución es estable durante varios meses si se guarda en nevera. Antes del empleo, la muestra de la solución se diluye 20 veces en volumen con ácido sulfúrico concentrado.

3.2.2. Interpretación del Resultado del Análisis cualitativo El conocimiento de los elementos presentes en un material plástico es el primer paso para su identificación. Los aditivos, así como las cargas y auxiliares del procesado, deberán ser separados primeramente, por ejemplo, por extracción.)

3.3. Detección y determinación de Aditivos y materiales Auxiliares CAPITULO IV: CLASIFICACIÓN DE PLÁSTICOS Y SU RESPECTIVO ANÁLISIS QUÍMICO 4.1.Elastómeros

Los elastómeros son compuestos químicos cuyas moléculas consisten en varios miles de monómeros, que están unidos formando grandes cadenas, las cuales son altamente flexibles, desordenadas y entrelazadas. Cuando son estirados, las moléculas son llevadas a una alineación y con frecuencia toman una distribución muy ordenada (cristalina), pero cuando se las deja de tensionar retornan espontáneamente a su desorden natural, un estado en que las moléculas están enredadas. Entre los polímeros que son elastómeros se encuentran: el poliisopreno o caucho natural, el polibutadieno, el poliisobutileno los poliuretanos: 4.1.1. Asfalto , Brea y Betunes ASFALTO, BREA Y BETUNES: 

Asflato:

El asfalto es un material viscoso, pegajoso y de color negro. Se utiliza mezclado con arena o gravilla para pavimentar caminos y como revestimiento impermeabilizante de muros y tejados. En las mezclas asfálticas es usado como aglomerante para la construcción de carreteras, autovías o autopistas. Está presente en el petróleo crudo y compuesto casi por completo de betún bitumen. El Asfalto es una sustancia que constituye la fracción más pesada del petróleo crudo. A pesar de la fácil explotación y excelente calidad del asfalto natural, no suele explotarse desde hace mucho tiempo ya que, al obtenerse en las refinerías petroleras como subproducto 13


sólido en el craqueo o fragmentación que se produce en las torres de destilación, resulta mucho más económica su obtención de este modo. Sucede algo parecido con la obtención del gas, que también resulta un subproducto casi indeseable en el proceso de obtención de gasolina y otros derivados del petróleo. Como el asfalto es un material muy impermeable, adherente y cohesivo, capaz de resistir altos esfuerzos instantáneos y fluir bajo la acción de cargas permanentes, presenta las propiedades ideales para la construcción de pavimentos cumpliendo las siguientes funciones: Impermeabilizar la estructura del pavimento, haciéndolo poco sensible a la humedad y eficaz contra la penetración del agua proveniente de la precipitación. Proporciona una íntima unión y cohesión entre agregados, capaz de resistir la acción mecánica de disgregación producida por las cargas de los vehículos. Igualmente mejora la capacidad portante de la estructura, permitiendo disminuir su espesor.



Betún:

El betún o bitumen es una mezcla de líquidos orgánicos altamente viscosa, negra, pegajosa, completamente soluble en disulfuro de carbono y compuesta principalmente por hidrocarburos aromáticos policíclicos. Nombre genérico de varias sustancias, compuestas principalmente de carbono e hidrógeno, que se encuentran en la naturaleza y arden con llama, humo espeso y olor peculiar. El betún se usa primordialmente para pavimentar carreteras y calles, en forma de hormigón asfáltico. Sus otros usos son en productos para impermeabilizar como botas de vino, incluyendo el papel alquitranado para el sellado de techos y tejados, impermeabilización de obras con el objeto de prevenir la acción del desplazamiento del agua, impermeabilización de edifícios, de canales, de presas de tierra, etc. También es la principal materia prima para la explotación petrolera de las arenas bituminosas 

Brea:

La brea es un residuo de la pirólisis de un material orgánico o destilación de alquitranes. Como demuestra el experimento de la gota de brea, es líquida a temperatura ambiente, pese a que parece sólida pues tiene una viscosidad muy alta. Está constituida por una mezcla compleja de muchos hidrocarburos de las siguientes clases: hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) (alquil

sustituidos,

con

el

grupo

ciclopentadieno,

parcialmente

hidrogenados,

heterosustituidos, con grupos carbonilo, etc.), oligoarilos y ologoarilmetanos, compuestos 14


policíclicos heteroaromáticos (benzólogos de pirrol, furano, tiofeno y piridina). Las breas presentan un amplio intervalo de ablandamiento en vez de una temperatura definida de fusión. Cuando se enfría el fundido las breas solidifican sin cristalización. Según su origen existen varios tipos de brea: 

Brea de alquitrán de hulla.



Brea de petróleo.



Brea vegetal o de biomasa.



Brea sintética.



Brea de mesofase.

La materia prima principal para la fabricación de los materiales de carbón es la brea, principalmente la de alquitrán de hulla y petróleo y sus coques. La transformación de estos precursores en un material de carbón implica un proceso de tratamiento térmico denominado carbonización.

4.1.2.el poliisopreno o caucho natural, 4.1.3. el polibutadieno, 4.1.4. el poliisobutileno 4.1.5. los poliuretanos:

4.2. Termoestables Los polímeros termoestables, son aquellos que solamente son blandos o "plásticos" al calentarlos por primera vez. Después de enfriados no pueden recuperarse para transformaciones posteriores. Es un material compacto y duro, su fusión no es posible (la temperatura los afecta muy poco), Insoluble para la mayoría de los solventes, encuentran aplicación en entornos de mucho calor, pues no se ablandan y se carbonizan a altas temperaturas. Según su componente principal y características algunas de las clasificaciones de los polímeros termoestables son: resinas fenólicas, resinas de Poliéster, resinas Ureicas, resinas epóxicas , Poliuretano, resinas de melamina. 4. 2.1. resinas fenólicas, resinas de Poliéster, resinas Ureicas, resinas epóxicas , Poliuretano, resinas de melamina.

4. 3. Termoplásticos Las resinas termoplásticas son fácilmente conformables al aplicárseles temperatura y presión, entre los métodos más usados para su manufactura se encuentran la inyección, extrusión, soplado y termoformado. La temperatura máxima de trabajo para los 15


productos moldeados son bastante más bajas que la temperatura de ablandamiento o de fusión, usualmente alrededor de la mitad de la temperatura de fusión correspondiente. Variaciones en los esfuerzos mecánicos o condiciones ambientales pueden reducir los márgenes de resistencia del material. Otra característica de estos materiales es su tendencia a absorber agua, ya sea del ambiente o por inmersión. En general, los termoplásticos se pueden clasificar con referencia a su arreglo molecular, lo cual influye en su proceso de fusión, solidificación, y puede determinar las propiedades físicas y mecánicas:

Estructura amorfa

Formación Las moléculas no presentan ningún tipo de orden: están dispuestas aleatoriamente.

Características

Ejemplos

• Son normalmente transparentes. • La fusión se

• PVC • PS • SAN • ABS • PMMA • PC

realiza en un intervalo de temperatura, no existe un punto de fusión preciso. • A medida que la

temperatura aumenta el material pasa de un estado sólido a uno pastoso, hasta convertirse finalmente en un fluido muy viscoso. • En el

intervalo de fusión pueden ser manufacturados por inyección, extrusión, soplado, etc. • Sin

cristalina

Al enfriarse, sus cadenas tienden a enlazarse muy ordenadamente por lo que se produce un empaquetamiento muy ordenado, que se denomina cristalización.

carga tienen una contracción en el moldeo de 0.3 % a 0.9%, con carga este valor es menor. • Son opacos • Poseen un punto característico de fusión • El intervalo útil de transformación está

limitado a pocos grados centígrados: un poco abajo del punto de fusión, está todavía sólido y no se puede moldear; y no es prudente superar mucho la temperatura de fusión porque puede

PE • PP • POM • PA • PET

intervenir el fenómeno de degradación térmica. •

Tienen contracción elevada en el moldeo. La contracción para un polímero no reforzado varía de 1 al 5 %.

4.3. Polietileno Introducción:

El polietileno o polieteno (abreviado PE) es el plástico más común. Su uso principal es el de embalajes (bolsas de plástico, láminas y películas de plástico, geomembranas, contenedores incluyendo botellas, etc.) Muchos tipos de polietileno son conocidos, pero casi siempre presenta la fórmula química (C 2H4)nH2. El PE es generalmente una mezcla de compuestos orgánicos similares que difieren en el valor de n. El polietileno se clasifica en varias categorías basadas sobre todo en su densidad y ramificación. Sus propiedades mecánicas dependen en gran medida de variables tales como la extensión y el tipo de ramificación, la estructura cristalina y el peso molecular. 16


Con respecto a los volúmenes vendidos, los grados de polietileno más importantes son el HDPE, LLDPE y LDPE. A continuación se nombran los polietilenos más conocidos con sus acrónimos en inglés:           

Polietileno de ultra alto peso molecular (UHMWPE) Polietileno de ultra bajo peso molecular (ULMWPE o PE-WAX) Polietileno de alto peso molecular (HMWPE) Polietileno de alta densidad (HDPE) Polietileno de alta densidad reticulado (HDXLPE) Polietileno reticulado (PEX o XLPE) Polietileno de media densidad (MDPE) Polietileno de baja densidad lineal (LLDPE) Polietileno de baja densidad (LDPE) Polietileno de muy baja densidad (VLDPE) Polietileno clorado (CPE)

Características:

Propiedades físicas El polietileno es un polímero termoplástico que consiste en largas cadenas de hidrocarburos. Dependiendo de la cristalinidad y el peso molecular, un punto de fusión y de transición vítrea puede o no ser observables. La temperatura a la que esto ocurre varía fuertemente con el tipo de polietileno. Para calidades comerciales comunes de polietileno de media y alta densidad, el punto de fusión está típicamente en el rango de 120 a 130°C (248 a 266°F). El punto de fusión promedio polietileno de baja densidad comercial es típicamente 105 a 115°C (221 a 239°F). Propiedades químicas La mayoría de los grados de polietilenos de baja, media y alta densidad tienen una excelente resistencia química, lo que significa que no es atacado por ácidos fuertes o bases fuertes. También es resistente a los oxidantes suaves y agentes reductores. El polietileno se quema lentamente con una llama azul que tiene una punta de color amarillo y desprende un olor a parafina. El material continúa ardiendo con la eliminación de la fuente de llama y produce un goteo. El polietileno (aparte del polietileno reticulado) generalmente se puede disolver a temperaturas elevadas en hidrocarburos aromáticos tales como tolueno o xileno, o en disolventes clorados tales como tricloroetano o triclorobenceno. Producción: El punto de referencia de avance en la producción comercial de polietileno comenzó con el desarrollo de catalizadores que promueven la polimerización a temperaturas y presiones moderadas. El primero de ellos era un catalizador basado en trióxido de cromo, descubierto en 1951 por Robert Banks y J. Paul Hogan de Phillips Petroleum. 17


En 1953, el químico alemán Karl Ziegler desarrolló un sistema catalítico basado en haluros de titanio y compuestos de órgano-aluminio que trabajaban en condiciones aún más leves que el catalizador de Phillips. El catalizador Phillips es menos costoso y más fácil de trabajar, sin embargo, ambos métodos son muy usados industrialmente. Al final de la década de 1950 tanto los catalizadores del tipo Phillips y Ziegler estaban siendo utilizados para la producción de polietileno de alta densidad. En el 1970, el sistema de Ziegler fue mejorada por la incorporación de cloruro de magnesio. En 1976, se recurrió a sistemas catalíticos basados en catalizadores solubles, los metalocenos, desarrollados por Walter Kaminsky y Hansjörg Sinn. La familia de catalizadores, basados en metaloceno y Ziegler, ha demostrado ser muy flexible en la copolimerización de etileno con otras olefinas y se han convertido en la base de la amplia gama de resinas de polietilenos disponibles en la actualidad, incluyendo polietileno de muy baja densidad y polietileno lineal de baja densidad. Tales resinas, en forma de fibras como Dyneema, a partir de 2005, han comenzado a sustituir a las aramidas en muchas aplicaciones de alta resistencia. La producción anual es de aproximadamente 80 millones de toneladas métricas. Aplicaciones y Uso: El polietileno se ubica dentro de los productos de consumo masivo. Es ampliamente utilizado en la industria del envasado de alimentos en forma de film, bolsas, botellas, vasos, potes, etc. El polietileno, particularmente el polietileno de alta densidad, a menudo se utiliza en sistemas de tuberías de presión debido a su inercia, fuerza y la facilidad de montaje. Como se ha descrito, el polietileno puede ser formulado para cubrir un gran número de requerimientos de los productos con él fabricados, admitiendo ser procesado por todos los métodos de conformación de termoplásticos conocidos (inyección, extrusión, soplado, rotomoldeo, termoformado, etc), entre los productos más importantes de PE están los siguientes: Cables Como aislante para los cables submarinos. En esta aplicación, la escasa permitividad y la resistencia al agua son de especial utilidad. En 1940, era usado como aislante en los cables de alta frecuencia usados especialmente en las instalaciones de radar, y en este caso es el factor de potencia el que tiene la máxima importancia. Muchos otros tipos de cables para usos militares y civiles han empleado también el PE como aislante. Más recientemente, una salida importante para el PE se ha encontrado en la construcción de cables en los cuales el polímero se usa no como aislante eléctrico, sino como envoltura exterior. En este caso puede considerarse como sustitutivo del plomo. Envases, vasijas y tubos El PE se usa muchos en forma de botellas, vasos y otros recipientes, tanto en la industria para la manipulación de materias corrosivas como en el hogar para diversos líquidos. En esas aplicaciones, las principales ventajas son la inercia, el poco peso y menor probabilidad de que se rompa, comparado al vidrio. El PE se utiliza en frascos 18


lavadores de laboratorio y en frascos para la pulverización de cosméticos. El PE se usa mucho para cierres de diversos tipos. Los tubos de pared gruesa se usan para el transporte de agua, especialmente en las granjas y en las minas, donde la facilidad para colocar las tuberías, la resistencia a las condiciones corrosivas del suelo y el poco peso son factores importantes. Otra aplicación de los tubos de polietileno son las instalaciones de calor radiante; en éstas, las tuberías que conducen el agua caliente están incluidas en un piso de hormigón. Sin embargo, en ésta y en otras aplicaciones hay que tener en cuenta la oxidación del polímero a temperaturas próximas a 50 ºC y posiblemente a temperaturas más bajas. Película La película de polietileno en un espesor de 0,025-0,250 mm absorbe una proporción elevada de la producción total de polietileno. Su uso se basó originalmente en su combinación de buenas propiedades mecánicas con una baja permeabilidad al vapor de agua, y por ello sirve para empaquetar productos alimenticios, aplicación en la cual su flexibilidad a baja temperatura hace satisfactorio su uso en los refrigeradores. También sirve para la protección de objetos metálicos, equipo eléctrico, piezas grandes de maquinaria y vehículos, para evitar su deterioro a consecuencia de la humedad. Se pueden usar también para empaquetar ciertos productos alimenticios, y en este caso la transparencia, la tenacidad y la resistencia al desgarramiento son las cualidades importantes. La película de PE puede convertirse fácilmente en bolsas en maquinaria automática, uniendo las secciones por medio del calor. Los adhesivos para el PE no dan resultado. La película de PE puede imprimirse satisfactoriamente. La irradiación gamma de la película de PE mejora señaladamente la retención de tinta. Un uso especial interesante de la película de PE es la construcción de globos para las investigaciones a grandes altitudes. Revestimiento del papel Otro uso del polietileno en forma de película es el revestimiento del papel para reducir la permeabilidad al vapor de agua y mejorar las propiedades mecánicas. Un uso semejante del PE es el mejoramiento de las propiedades del revestimiento de parafina aplicado al papel. Filamentos El bajo punto de fusión del polietileno limita seriamente su uso como fibra textil; pero se han hecho tejidos para tapicería de automóviles con monofilamentos de polietileno. El PE no se tiñe fácilmente. Los filamentos se usan en el estado estirado en frío, y una limitación a la utilidad de este material es el aflojamiento que se produce a temperaturas elevadas. El deterioro mecánico a la luz solar es también un problema. Instalaciones químicas

19


El PE se usa para la construcción de instalaciones químicas en las cuales se necesita cierta resistencia a los productos químicos. La película de PE se ha usado para construir pisos resistentes a los ácidos. Análisis Químico: El polietileno se obtiene a partir del monómero etileno (nombre IUPAC: eteno). Tiene la fórmula C2H4, que consiste en un par de grupos metilenos (CH 2) conectadas por un enlace doble. Debido a que los catalizadores son altamente reactivos, el etileno debe ser de gran pureza. Las especificaciones típicas son <5 ppm de agua, oxígeno, así como otros alquenos. Contaminantes aceptables incluyen N 2, etano (precursor común para etileno), y el metano. El etileno se produce generalmente a partir de fuentes petroquímicas, pero también puede ser generada por la deshidratación de etanol. El etileno es una molécula bastante estable que se polimeriza en contacto sólo con los catalizadores. La conversión es altamente exotérmica (el proceso libera una gran cantidad de calor). Para la polimerización del eteno se utilizan cloruros u óxidos metálicos. Los catalizadores más comunes constan de cloruro de titanio (III), llamado catalizadores Ziegler-Natta. Otro catalizador común es el catalizador de Phillips, preparado mediante el depósito de óxido de cromo (VI) sobre sílica. El polietileno puede ser producido mediante polimerización por radicales, pero esta ruta es sólo de utilidad limitada y generalmente requiere un equipo de alta presión.

20


. Introducción Características Producción Aplicaciones y Uso Análisis Químico

4.3.2. Polipropileno 4.3.3. Poliacetato de Vinilo 4.3.4. Polímeros que Contienen Cloro 4.3. 5. Polímeros que contienen Fluor 4.3.6. Poliéteres 4.3.7. Poliésteres 4.3.8. Polímeros de celulosa 4.3.9. Polivinil

Introducción: El PVC es el producto de la polimerización del monómero de cloruro de vinilo a policloruro de vinilo. Es el derivado del plástico más versátil. Este se puede producir mediante cuatro procesos diferentes: Suspensión, emulsión, masa y solución. Se presenta como un material blanco que comienza a reblandecer alrededor de los 80 °C y se descompone sobre 140 °C. Es un polímero por adición y además una resina que resulta de la polimerización del cloruro de vinilo o cloroeteno. Tiene una muy buena resistencia eléctrica y a la llama. El átomo de cloro enlazado a cada átomo de carbono le confiere características amorfas principalmente e impiden su recristalización, la alta cohesión entre moléculas y cadenas poliméricas del PVC se deben principalmente a los momentos dipolares fuertes originados por los átomos de cloro, los cuales a su vez dan cierto impedimento estérico es decir que repelen moléculas con igual carga, creando repulsiones electrostáticas que reducen la flexibilidad de las cadenas poliméricas, esta dificultad en la conformación estructural hace necesario la incorporación de aditivos para ser obtenido un producto final deseado. Características: 21


Tiene una elevada resistencia a la abrasión, junto con una baja densidad (1,4 g/cm3), buena resistencia mecánica y al impacto, lo que lo hace común e ideal para la edificación y construcción. Al utilizar aditivos tales como estabilizantes, plastificantes entre otros, el PVC puede transformarse en un material rígido o flexible, característica que le permite ser usado en un gran número de aplicaciones. Es estable e inerte por lo que se emplea extensivamente donde la higiene es una prioridad, por ejemplo los catéteres y las bolsas para sangre y hemoderivados están fabricadas con PVC, así como muchas tuberías de agua potable. Es un material altamente resistente, los productos de PVC pueden durar hasta más de sesenta años como se comprueba en aplicaciones tales como tuberías para conducción de agua potable y sanitarios; de acuerdo al estado de las instalaciones se espera una prolongada duración del PVC así como ocurre con los marcos de puertas y ventanas. Debido a los átomos de cloro que forman parte del polímero PVC, no se quema con facilidad ni arde por si solo y cesa de arder una vez que la fuente de calor se ha retirado. Los perfiles de PVC empleados en la construcción para recubrimientos, cielorrasos, puertas y ventanas, se debe a la poca inflamabilidad que presenta. Se emplea eficazmente para aislar y proteger cables eléctricos en el hogar, oficinas y en las industrias debido a que es un buen aislante eléctrico. Se vuelve flexible y moldeable sin necesidad de someterlo a altas temperaturas (basta unos segundos expuesto a una llama) y mantiene la forma dada y propiedades una vez enfriado a temperatura ambiente, lo cual facilita su modificación. Alto valor energético. Cuando se recupera la energía en los sistemas modernos de combustión de residuos, donde las emisiones se controlan cuidadosamente, el PVC aporta energía y calor a la industria y a los hogares. Rentable. Bajo costo de instalación. Producción: Las resinas de PVC se pueden producir mediante cuatro procesos diferentes: Suspensión, emulsión, masa y solución. Con el proceso de suspensión se obtienen homopolímeros y copolímeros y es el más empleado, correspondiéndole cinco octavas partes del mercado total. El proceso se lleva a cabo en reactores de acero inoxidable por el método de cargas la tendencia es hacia reactores de 15,000 Kilogramos. En la producción de resinas de este tipo se emplean como agentes de suspensión la gelatina, los derivados celulósicos y el alcohol polivinílico, en un medio acuoso de agua purificada o de aereada. Algunas veces se hace necesaria el agua desmineralizada. Los catalizadores clásicos son los peróxidos orgánicos. Este tipo de resinas tiene buenas propiedades eléctricas. 22


Con el proceso de emulsión se obtienen las resinas de pasta o dispersión, las que se utilizan para la formulación de plastisoles. Las resinas de pasta pueden ser homopolímeros o copolímeros; también se producen látices. En este proceso se emplean verdaderos agentes surfactantes derivados de alcoholes grasos, con objeto de lograr una mejor dispersión y como resultado un tamaño de partícula menor. Dichos surfactantes tienen influencia determinante en las propiedades de absorción del plastisol. La resina resultante no es tan clara ni tiene tan buena estabilidad como la de suspensión, pero tampoco sus aplicaciones requieren estas características. El mercado de esta resina es de dos octavos del total de la producción mundial. La producción de resina de masa se caracteriza por ser de “proceso continuo”, donde sólo se emplean catalizador y agua, en ausencia de agentes de suspensión y emulsificantes, lo que da por resultado una resina con buena estabilidad. El control del proceso es muy crítico y por consiguiente la calidad variable. Su mercado va en incremento, contando en la actualidad con un octavo del mercado mundial total. La polimerización de las resinas tipo solución se lleva a cabo precisamente en solución, y a partir de este método se producen resinas de muy alta calidad para ciertas especialidades. Por lo mismo, su volumen de mercado es bajo. Aplicaciones y Uso:                      

Usos del PVC en la construcción Aislamiento de cables y alambres Marcos de puertas y ventanas Ductos y tuberías Membranas de revestimiento y de tejados Tapices de paredes Suelo Losetas Perfilería Juguetes Muñecas Patos de baño Juguetes playeros inflables Piscinas para niños Pelotas Automóviles Paneles para puertas Tableros Asientos Molduras Cables eléctricos Perfiles para sello de ventanas 23


                          

Filtros para aire y aceite Selladores automotrices y arneses. Empaque Garrafones y botellas para agua purificada. Botellas para aceite comestible, vinagre y jugos de fruta, así como para envasar productos farmacéuticos, cosméticos, limpiadores y aditivos automotrices. Película para empaque de carne, frutas y vegetales. Empaque rígido para medicinas y productos diversos. Plastilatas y sellos de garantía. Medicina Guantes quirúrgicos Tubos Bolsas para sueros Bolsas para transfusiones de Plasma y sangre Usos Generales Agricultura: tuberías para riego, mangueras, película para invernadero y almacenamiento de agua. Mobiliario: muebles para casa habitación, oficina y jardín. Calzado: zapatos, suelas para tenis, botas para jardín e industriales, sandalias. Tarjetas de crédito. Tapicería: para muebles, bolsas, maletas, carteras, lonas, impermeables, tapiz para muros. Película para anuncios publicitarios. Señalamientos viales. Álbumes fotográficos. Cortinas para baño. Mantelería. Película para forros de libros. Pasillos plásticos para alfombras. Persianas

Análisis Químico: EL PVC es una combinación química de carbono, hidrógeno y cloro. Sus componentes provienen del petróleo bruto (43%) y de la sal (57%). Se obtiene por polimerización del cloruro vinílico, fabricación a partir de cloro y etileno. Es un material termoplástico, es decir bajo la acción del calor (140 a 205ºC) se reblandece, pudiendo moldearse fácilmente; cuando se enfría recupera la consistencia inicial conservando la nueva forma. Se utiliza mayoritariamente en aplicaciones de larga duración.

.Características químicas del proceso del PVC: 24


       

No es posible además la reversibilidad del proceso, es decir, la disolución de las cadenas moleculares del PVC en monómeros. El PVC, es un polímero termoplástico. Los productos de PVC rígido como perfiles de ventanas o tubos están exentos de plastificantes. La presencia de cloro en el PVC, hace que los envases sean lisos y brillantes. Producir menos desechos. El PVC es un material con gran inercia química. Se puede producir, compuestos tóxicos. La técnica actual de incineración permite, además, la eliminación de los metales pesados y la recuperación del cloro en forma de sal ( Na CL).

4.3.10. Policarbonatos Introducción:

Hermann Schnell, investigador de Bayer AG, experimenta con poliéster y fosgeno gaseoso. A mediados de 1953 descubre el policarbonato en el laboratorio de la factoría de Uerdingen. Ese material fue registrado bajo el nombre comercial de Makrolon®, nombre que mantiene hoy en día. Casi al mismo tiempo se logra también tener éxito, pues también en 1953, Daniel W. Fox, un científico que trabajaba en la General Electric Co. buscando un material que sirviera como recubrimiento de cables eléctricos, descubrió una resina de policarbonato tenaz y resistente al calor, sintetizada igualmente a base de éster de ácido carbónico. General Electric enseguida se dio cuenta de que el producto podía tener un buen futuro y lo registro con el nombre de Lexan®. Los puntos fuertes del policarbonato (transparencia, resistencia frente a impactos y buen comportamiento frente a temperaturas relativamente elevadas) hicieron vislumbrar el éxito de este producto desde un primer momento. Sus aplicaciones son variadísimas, como sustituto del vidrio en numerosas aplicaciones, en el ámbito de la construcción y del automóvil, telecomunicaciones, etc. Características: Existen, actualmente desarrollados por GE y Bayer más de 20 tipos diferentes de policarbonato de bisfenol A. Muchos de estos contienen agregados para mejorar las propiedades originales del policarbonato para una determinada aplicación, como: fibra de vidrio, absorbentes de UV, aditivos anti-llama, desmoldantes, antioxidantes, etc. Todos estos materiales pueden ser comercializados en "color" transparente (excepto los materiales con fibra y algunos anti-llama) o en colores traslucidos (ídem) u opacas. Debido a que los grupos bencénicos están directamente en la cadena principal, la molécula es muy rígida, haciendo que el policarbonato tenga una estructura amorfa, una 25


baja contracción en el moldeo (tanto transversal como paralela al flujo) y sea transparente. Su regularidad y los grupos laterales polares ofrecen un alto valor de la temperatura de transición vítrea Tg al policarbonato (145ºC), esto le hace poseer elevados valores de las propiedades térmicas, y estabilidad dimensional muy buena. A pesar de que la estructura principal de la cadena del policarbonato está congelada a temperatura ambiente, gracias a sus grupos fenileno, isopropilideno y carbonato, posee movilidad suficiente para disipar energía de impacto en la temperatura ambiente. La movilidad de estos grupos laterales cesa a temperatura inferiores (alfa=0ºC y beta= 200ºC), haciendo que la resistencia al impacto caiga. La cadena polimérica del policarbonato es simétrica. Por eso, el policarbonato posee buenas propiedades dieléctricas a través de una ancha banda de frecuencia, hasta una temperatura de 125°C. Las propiedades químicas del policarbonato son las de un polímero levemente polar. Los grupos carbonatos son extremadamente sensibles a la hidrólisis y como están en la cadena principal, pueden provocar degradación en las propiedades del termoplástico. Debido a esta reacción el policarbonato debe estar siempre seco para el proceso, de otra forma el material vería su peso molecular reducido drásticamente y las propiedades y apariencia deterioradas. Las piezas de policarbonato, en permanente contacto con el agua, tienen su vida útil reducida si la temperatura de trabajo supera 60ºC. En aplicaciones donde el contacto con el agua no es constante, este problema no aparece. Generalmente el policarbonato no es sensible a ácidos orgánicos e inorgánicos en condiciones normales de temperatura y concentración, sin embargo su resistencia a los demás compuestos orgánicos es baja. Esta baja resistencia se ve aún más afectada con la aparición del microfisuramiento sobre tensión, que provoca porosidad en la superficie del material, facilitando el ataque químico. El policarbonato posee óptima estabilidad a las radiaciones UV. Los tipos normales de policarbonato poseen una cierta estabilidad natural. El ataque de la radiación es evidenciado por una degradación en los primeros 50-100 micrómetros de la superficie de la pieza. Esta estabilidad mantiene las propiedades del policarbonato hasta un cierto límite, sin embargo no es suficiente para mantener la coloración y el acabado superficial de las piezas moldeadas. Por eso, el policarbonato es indicado para aplicaciones interiores. En aplicaciones para exteriores, donde el ataque de radiaciones del tipo UV son más severas, es necesario establecer una protección extra al policarbonato, agregándole un absorbente de UV.

Producción: 26


Las empresas que fabrican el policarbonato como materia prima, bien en forma de granza o bien en forma de placas de policarbonato compacto, de policarbonato celular o en forma de film. También consideraremos aquellas fábricas que transforman el policarbonato para construir sus productos. En el momento actual hay tan sólo unas pocas fábricas a nivel internacional importantes por volumen de producción de policarbonato como materias prima, es decir en forma de granza , planchas de PC compacto, PC celular o films de PC. Las empresas con más experiencia y prestigio son Bayer AG y General Electric Co. que son aquellas en cuyos laboratorios tuvo lugar la invención de este polímero. Ambas comercializan policarbonato con diversos nombres comerciales, General Electric lo hace bajo el nombre Lexan y Bayer bajo el nombre Makrolon, Makrofol, Apec, Bayfol. Otra empresa a destacar a nivel internacional (aunque sin la importancia de las dos anteriores es Brett Martin que comercializa policarbonato con el nombre comercial de Marlon. A continuación un listado de las principales empresas que fabrican policarbonatos: API-Kolon Engineered Polymers Ardor Machinery Works Co., Ltd Arkema México, S.A. de C.V. Bayer de México, S.A. de C.V. Bayer MaterialScience LLC Commercial Plastics Recycling, Inc. Dow LA Dow Química de Colombia S.A. DSM Engineering Plastics Dyna-Purge Division of Shuman Plastics, Inc. Herrmann Ultrasonics, Inc. Iberochem New Particle Chemical Colors Corp. Nexeo Solutions Orion International

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Parabor Colombia Ltda. Quimicoplásticos Ltda. RTP Company SABIC SABIC Innovative Plastics México Uniflon Fluoromasters Aplicaciones y Uso: El policarbonato es un material que permite su utilización en innumerables aplicaciones. Como hemos visto sus propiedades de transparencia, resistencia al impacto y su capacidad de soportar temperaturas de hasta 130ºC, son comunes a todas las variedades de policarbonato. Pero lo que es mejor es que podemos superar esas propiedades para casos particulares; podemos obtener un policarbonato que aguante hasta 220ºC, otro que impida el paso de gran parte de los rayos UV, otro que soporte la abrasión, otro que tenga un excelente comportamiento frente a compuestos químicos. Estas modificaciones se consiguen mediante "aleación" con otros polímeros como el ABS, mediante recubrimiento exterior con otros materiales, por medio de tratamientos tras su conformado con rayos UV y otras técnicas ingenieriles. Gracias a estas magníficas propiedades, el policarbonato es el material más adecuado para sustituir al vidrio en muchísimas aplicaciones, lo que representa un importante ahorro de peso, porque el policarbonato es mucho más ligero que el vidrio. Además el policarbonato puede adoptar formas curvas con mucha facilidad, se puede tener en colores transparentes u opacos y en caso de rotura, ésta no se produce de modo frágil estallando en mil pedazos. El principal inconveniente de este magnífico material es su elevado precio. Esto ha impedido que su utilización haya sido aún más extensa, como en el caso de otros polímeros como el polipropileno. De todos modos, en el ámbito del automóvil está empezando a utilizarse para construir las ventanillas, los techos transparentes, los faros. El policarbonato se puede conseguir en dos versiones: 1.- Policarbonato en planchas: que a su vez pueden ser. 1.1.- Compacto:(Lexan, Makrolon, Apec) El policarbonato compacto en placas se utiliza en construcciones en los casos en que se desee obtener transparencia de superficies, tanto horizontales como verticales o curvas. Dado que no tiene tanta rigidez como el vidrio, su modo más eficiente de utilización es en superficies curvas, donde la forma es fácilmente obtenible dada su elasticidad. 28


El policarbonato compacto se obtiene en color gris (llamado también nube o fumée), en color castaño (llamado oro o bronce) y transparente. 1.2.- Celular o Alveolar: En los casos en que no sea imprescindible una superficie transparente sino sólo translúcida, el policarbonato alveolar resulta más económico que el compacto, tanto por su precio por unidad de superficie como por la ventaja de abonarse generalmente por la superficie neta adquirida, sin los recortes sobrantes, en razón de la mayor demanda que tiene. 2.- Policarbonato en películas o films:(Makrofol, Bayfol, Lexan) El policarbonato en su modalidad de película se utiliza para recubrir productos fabricados con otros plásticos o como producto independiente en la fabricación de displays, de tarjetas, para la fabricación de tableros de mando como en el Ford Mondeo.

Análisis Químico: La base de policarbonato, más conocido como un plástico de ingeniería, es el bisfenol. Este produce mediante la reacción de bisfenol A (BPA) y fosgeno. La reacción global se

puede escribir como sigue:

El primer paso de la síntesis implica el tratamiento de bisfenol A con hidróxido de sodio, que deprotona los grupos hidroxilo (-OH) de los bisfenol A.1 (HOC6H4)2CMe2 + 2 NaOH → (NaOC6H4)2CMe2 + 2 H2O

El difenóxido ((NAOC6H4)2CMe2) reacciona con fosgeno para dar un cloroformiato, que posteriormente es atacado por otro fenóxido. La reacción neta del difenóxido es: (NaOC6H4)2CMe2 + COCl2 → 1/n [OC(OC6H4)2CMe2]n + 2 NaCl

De esta manera, aproximadamente mil millones de kilogramos de policarbonato se producen anualmente.

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4.3.11. Ácido poliacrilico

Introducción: El acrílico, es una de las tantas variantes del plástico. La gracia del acrílico, es que puede permanecer largo tiempo, en la intemperie, sin sufrir daño alguno. Por lo mismo, el acrílico es un material, largamente utilizado en las construcciones. Debido principalmente, a lo antes señalado, como al hecho de que es un tipo de plástico, más flexible de de lo normal. Lo que lo hace aún más fácil de trabajar. Pero en la construcción, no es el único campo donde se utiliza el acrílico. También es utilizado el acrílico en ciertos medios de transporte, como lo son las motos y las lanchas a motor. Ya que éste material, se utiliza para la fabricación de los parabrisas que utilizan estos medios de transporte. Asimismo, el acrílico es ocupado en la protección de equipos eléctricos, para letreros luminosos, señaléticas, incluso en la fabricación de muchas de las bandejas que hoy en día, se utilizan en las casas. Características: Aspecto: Líquido incoloro a ligeramente amarillo transparente Olor: Sin olor Solubilidad: Agua, alcoholes, éteres y cloroformo Peso Molecular (g/mol)Variable: 1.200 a 100.000 Viscosidad limitada (300°C) DL/g :0,0550 – 0,1000 Contenido sólido: 25-42% Punto de ebullición: 96,7°C Gravedad específica; g/cm 3: 1,1500 Densidad: (200C) g/cm 3: 1,0900 Producción: Principales productores del ácido poliacrílico: Productores CarboMer, Inc. Carbómero, Inc., USA BeijingMasa Technology Co., Ltd., China Empresas Wealson Co., Ltd., China Tecnología avanzada Industrial Co., Ltd., China Chem HBC. Inc. Inc., USA World Headquarters Hach Company, USA 30


Aplicaciones y Uso: El ácido poliacrílico y sus derivados se usan como agentes dispersantes, resinas de intercambio iónico y adhesivos. También son populares como agentes espesantes, dispersantes y emulsionantes en fármacos, cosméticos y pinturas. Análisis Químico: Puede ser preparado por polimerización directa de radicales libres en solución acuosa o por precipitación de polimerización en benceno. Los alcoholes y mercaptanos son comúnmente productos que controlan la longitud de la cadena polimerizada, agentes para la regulación del peso molecular del polímero. Las colas de ácido poliacrílico se obtienen por polimerización del monómero ácido acrílico. Esta se lleva a cabo con adición de persulfato sódico y bisulfito sódico. Síntesis del ácido poliacrílico y su conversión a poliacrilato. También puede ser preparado por hidrolisis del poliacrilatoalquil. .

4.3.12. Silicona

Introducción: Las siliconas son compuestos inertes, sintéticos con una gran variedad de formas y usos. Por lo general son resistentes al calor y similares a los elastómeros, que se utilizan en selladores, adhesivos, lubricantes, aplicaciones médicas (por ejemplo, los implantes mamarios), utensilios de cocina, y aislamiento térmico. Las siliconas son polímeros que incluyen silicio junto con carbono, hidrógeno, oxígeno, y en ocasiones otros elementos químicos. Algunas formas comunes incluyen el aceite de silicona, grasa de silicona, caucho de silicona y resina de silicona. El químico Frederick Kipping fue pionero en el estudio de los compuestos orgánicos de silicio (organosilicios) y acuñó el término silicona. Características: Algunas de las propiedades más útiles de las siliconas son: o o o

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Baja reactividad química. Baja toxicidad. Estabilidad térmica (propiedades constantes en un amplio rango de temperaturas de -100 a 250°C). Cuando la silicona se quema en el aire o el oxígeno, forma sílice sólida (dióxido de silicio) en forma de un polvo blanco y varios gases. El polvo a menudo se lo denomina humo de sílice debido a que se dispersa fácilmente. La capacidad de repeler el agua y forman juntas de estanqueidad, a pesar de siliconas no son hidrófobos. 31


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Excelente resistencia al oxígeno, el ozono, y la luz ultravioleta (UV) como la luz del sol. Esta propiedad ha llevado al uso generalizado de siliconas en la industria de la construcción (revestimientos, por ejemplo, protección contra incendios y sellado de vidrio) y la industria automotriz (las juntas externas e internas). Buen aislamiento eléctrico. Esto debido a que la silicona puede ser formulado para ser eléctricamente aislante o conductor, lo que es adecuado para una amplia gama de aplicaciones eléctricas. No se pega. No es compatible con crecimiento microbiológico. Alta permeabilidad a los gases. A temperatura ambiente (25°C), la permeabilidad de caucho de silicona para los gases como el oxígeno es aproximadamente 400 veces la del caucho butílico, lo que hace de silicona útil para aplicaciones médicas en las que el aumento de aireación es necesario. Sin embargo, las gomas de silicona no se pueden utilizar cuando son necesarios sellos impermeable a los gases.

Producción: La demanda mundial de siliconas acercó EE.UU. 12.5 mil millones dólares en 2008, un 4% más que el año anterior. Continúa crecimiento similar en los años siguientes hasta llegar a EE.UU. $ 13,500,000,000 en 2010 Los principales fabricantes mundiales de materiales de base de silicona pertenecen a tres organizaciones regionales: el Centro Europeo de silicona en Bruselas, Bélgica, la Salud y el Medio Ambiente del Consejo de Seguridad en Herndon, Virginia, EE.UU., y la silicona Asociación de la Industria de Japón en Tokio, Japón. El Consejo Mundial de silicona actúa como una estructura paraguas sobre las organizaciones regionales. su principal misión es promover la seguridad de las siliconas de una salud, la seguridad y la perspectiva ambiental. Aplicaciones y Uso: 

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Las siliconas se usan en muchos productos, y se incluyen como componentes de otros. Las siliconas se utilizan en sellado de acuarios, en la industria automotriz, recubrimientos, artículos de cocina, disolvente de limpieza en seco, antiespumante, electrónica, lubricantes, cortafuego, etc. Sellador Los selladores de silicona son muy utilizados en la fabricación de acuarios, No sólo cumple una función de sellado, sino también, de unión de las placas de cristal. Las juntas de vidrio hecho con sellador de silicona pueden soportar una gran presión, lo que hace innecesario la construcción de acuarios con ángulos de hierro y masilla como sellador. No todas las siliconas comerciales son seguras para la fabricación de acuarios. Las siliconas no suele utilizarse para la fabricación de acuarios de acrílico ya que no tienen buena adhesión a los plásticos a largo plazo. Industria automotriz 32


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En el campo automotriz, la grasa de silicona se utiliza normalmente como un lubricante para los frenos ya que es estable a altas temperaturas, no es soluble en agua, y es mucho menos probable una falla que con otros lubricantes. Los cables de las bujías están aisladas por varias capas de silicona para evitar que las chispas salten a los cables adyacentes, causando fallas. Las láminas de silicona se utilizan para la fabricación de juntas para los motores de automóviles, transmisiones y otras aplicaciones. Además, los compuestos de silicona, como el caucho de silicona se utilizan como recubrimientos y selladores para airbags (bolsas de aire), la alta resistencia de goma de silicona hace que sea un óptimo adhesivo / sellador de bolsas de aire de alto impacto. Recubrimiento Muchas telas pueden ser recubiertas o impregnadas con silicona para formar un compuesto fuerte y resistente al agua, como el silnylon. Medicina Las siliconas se utiliza en implantes quirúrgicos (ejemplo: implantes de mamas) tanto para fines reconstructivos como para fines netamente estéticos. Tambien se utiliza para imitar los tejidos para recubrir protesis de miembr Utensilios de cocina o Algunas siliconas pueden ser utilizadas como material "no tóxico" en contacto con los alimentos. La silicona se está convirtiendo en un producto importante en la cocina, en especial para hornear y en utensilios. o La silicona es utilizada como un aislante resistente al calor en agarraderas y artículos similares, sin embargo, es más conductor del calor que otros materiales menos densos similares. Los guantes de silicona horno son capaces de soportar temperaturas de hasta 260°C (500°F), lo que permite tolerar el agua hirviendo. o Es ampliamente utilizada para fabricar moldes para chocolate, hielo (cubeteras), galletas, magdalenas y otros alimentos diferentes. Moldes para hornear o También es utilizada para confeccionar otros productos tales como tapas, manteles, espátulas, cucharas, etc. Juguetes El polidimetilsiloxano hace algo realmente extraño cuando se lo mezcla con ácido bórico, o B(OH)3. La mezcla es suave y dúctil, y puede ser moldeada fácilmente con los dedos. Pero también es muy elástica. Más aún, al tocarla suavemente se desliza, pero al golpearla fuerte con un martillo y se quiebra. Si se esparce sobre un papel de diario y se aprieta, el texto del diario queda impreso en ella. No se ha encontrado una aplicación industrial para este maravilloso material, pero se han vendido toneladas del mismo a través del juguete llamado Silly Putty. Anti-espuma

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Las siliconas se utilizan como compuesto activo en antiespumantes, debido a su baja solubilidad en agua y buenas propiedades de propagación. Limpieza en seco La silicona líquida puede ser utilizada como un disolvente para limpieza en seco, proporcionando una alternativa al tradicional cloro que contiene el solvente percloroetileno (PERC). Además, la silicona líquida es químicamente inerte, no reacciona con las telas o los tintes durante el proceso de limpieza, reduciendo así la cantidad de la de las prendas. El uso de siliconas en la limpieza en seco reduce el impacto ambiental de la industria tintorera, por lo general, altamente contaminantes Electrónica Los componentes electrónicos son a veces envueltos, en un proceso llamado encapsulamiento, en silicona para aumentar la estabilidad frente a impactos mecánicos y eléctricos, radiaciones y vibraciones. Las siliconas se utilizan cuando durabilidad y alto desempeño se exigen en condiciones difíciles, como en el espacio (tecnología satelital). A veces, son seleccionadas por sobre el encapsulado de poliuretano o epoxi cuando se requiere una amplia gama de temperaturas de funcionamiento (-65 a 315ºC). Las siliconas también tienen la ventaja de presentar un bajo calor exotérmico durante el curado, baja toxicidad, buenas propiedades eléctricas y alta pureza. Existen en el mercado productos para recubrimiento de circuitos impresos curables a temperatura ambiente (RTV: Room Temperature Vulcanization) lo cual presenta la ventaja de que no exista daño en los componentes electrónicos por efecto de la temperatura. Corta fuego La espuma de silicona se ha utilizado en edificios de América del Norte en un intento de evitar la propagación de las llamas y el humo de una habitación a otra. Sin embargo, la espuma de silicona para barreras contra el fuego ha sido objeto de controversia debido a la composición del gas y humo que se desarrolla en la pirólisis de los componentes dentro de la espuma. Las barreras contra el fuego de silicona también se utilizan en los aviones. Otros usos Además de un gran número de elementos elaborados con silicona, también existen productos que llevan en su composición, compuestos de silicona. Su uso es muy común en productos cosméticos, champús, fijadores para el cabello, cremas, etc.

Análisis Químico: Más convenientemente llamadas siloxanos polimerizados o polisiloxanos, las siliconas son mezclas de polímeros de compuestos orgánicos e inorgánicos con fórmula química (R2SiO)n, donde R es un grupo orgánico, como metilo, etilo o fenilo. Estos materiales consisten en una cadena inorgánica de silicio y oxígeno (-Si-O-Si-O-Si-O-) con grupos laterales orgánicos unidos a los átomos de silicio. 34


En algunos casos, los grupos orgánicos secundarios pueden ser utilizados para unir dos o más de estas cadenas Si-O. Mediante la variación de la longitud de la cadena Si-O, los grupos secundarios, y reticulación, las siliconas se pueden sintetizar con una amplia variedad de propiedades y composiciones lo que permite variar la consistencia, de líquido a gel o de goma a plástico duro. El siloxano más común es el polidimetilsiloxano lineal (PDMS), un aceite de silicona. La sílice (dióxido de silicio), común en piedra arenisca y arena de la playa y en otras materias naturales, es el material inicial del cual se producen siliconas (la sílice es también ampliamente utilizado en la producción de vidrio). Las siliconas son sintetizadas a partir de clorosilanos, tetraetoxisilano, y compuestos relacionados. En la producción de la silicona PDMS, el material de partida es dimetildiclorosilano, que reacciona con el agua de la siguiente manera:

Durante la polimerización, se produce cloruro de hidrógeno como subproducto. Para siliconas de uso comercial y médico, se desarrolló un proceso en que los átomos de cloro en el precursor de silano fueron sustituidos por grupos acetato, que producen ácido acético como subproducto de reacción (Menos peligroso que el HCl. El ácido acético se encuentra en el vinagre) pero el proceso de curación es mucho más lento. Esta reacción química se utiliza en muchas aplicaciones como la masilla y adhesivos de silicona. Se pueden introducir ramificaciones o entrecruzamientos en la cadena polimérica mediante el uso de precursores de silano con más grupos ácido y menos grupos metilo, como metiltriclorosilano. Lo ideal sería que cada molécula de dicho compuesto se convierte en un punto de ramificación. Este proceso puede ser utilizado para producir resinas de silicona dura. Del mismo modo, los precursores con tres grupos de metilo se pueden utilizar para limitar el peso molecular, ya que cada molécula de este tipo sólo tiene un sitio reactivo y por lo tanto constituye el final de una cadena de siloxano. Las resinas de silicona modernos se hacen generalmente usando tetraetoxisilano, que reacciona de una manera más suave y controlable que los clorosilanos. El dimetildiclorosilano puede ser obtenido por reacción de cloruro de metilo con silicio catalizada por cobre en reactores de lecho fluido.

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Análisis Químico de Plásticos

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