Informe Alcohol Polivinilico..Docx 11 (1)

Facultad de Ingeniería Química

Universidad Nacional del Callao Facultad de Ingeniería Química “Año de la Consolidación del Mar de Grau”

“ALCOHOL POLIVINILICO”

PRESENTADO POR:     

GAMBOA MEJIA , JHOEL MAMANI MAMANI ,EVA VENTURA FLORES, GLADYS PEREZ HUAMAN ,BRYANM ZEVALLOS OROSCO ,PERCY

Callao, 26 de Octubre del 2016

1


INDICE I.

II.

III.

INTRODUCCIÓN ........................................................................................

1.1

HISTORIA

1.2

JUSTIFICACION DEL TEMA

3

OBJETIVOS ......................... ............ .......................... .......................... .......................... .......................... ........................... ................. ... 6 2.1 O B J E T IV IV OS OS

G ENERALES

2.2 O B J E T IV IV O OS S

E S P E C I F IC IC O S

MARCO TEÓRICO ..................................................................................... 7 3.1

POLIMEROS

3.2 P O L I ME ME R O S 3.3 A L C OH OL

SINTETICOS

P OL I V I NI L I C O

IV.

MATERIALES MA TERIALES E INSTRUMENTOS INSTRUMEN TOS ………………………………………..25

V.

OBTENCION Y PRUEBAS DE IDENTIFICACION DEL PVOH ...............

VI. VII.

26

RESULTADOS Y DISCUSIÓN ............................................................... 30 CONCLUSIONES .....................................................................................

35

VIII.

RECOMEDACIONES ............................................................................... 36

IX.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS………………………………………... .37

2


I.

INTRODUCCION

El alcohol polivinilico (PVOH) son grandes moléculas formadas por la unión de muchas pequeñas moléculas llamadas monómeros (vinílico). Este polímero es un sólido (presentes en forma de gránulos) que al mezclarse con el agua actúa como un plastificante, y debido a esto las propiedades y longitud de cadena que la forma se unen para formar estructuras tridimensionales. Denominamos plástico debido a que se puede someter a un proceso de moldeo, extrusión o laminado. Lo observamos principalmente en pegamentos o cola cola blanca blanca basados basados

con cadenas cadenas polivinilicas ya que son son la

base de este pegamento, A diferencia de muchos polímeros vinílicos, el PVOH no es preparado por la polimerización del correspondiente monómero. Dado que el alcohol vinílico es inestable con respecto a la isomerización a acetaldehído su polímero debe prepararse por métodos indirectos. El monómero, alcohol vinílico, existe casi exclusivamente en la forma tautoméricas, el acetaldehído. El PVOH se prepara por alcohólisis (se emplean también los términos menos exactos hidrólisis y saponificación) parcial o total de acetato de acetato de polivinilo para eliminar los grupos acetato.

3


1.1 HISTORIA

Herrmann y Haehnel fueron capaces de obtener el producto deseado (PVA) La preocupación principal de los descubridores fue el desarrollo o una sutura para operaciones quirúrgicas de la fibra. En Japón Sakurada y sus co-investigadores logró btaining un agua de fibra de PVA insoluble en 1939 por mojada girando un PVA acuosa, en 1942 Kyoto Unersity con el apoyo del gobierno construyó una planta piloto para promover la investigación y el desarrollo de la fibra de PVA durante la Segunda guerra Mundial después de la guerra Kurashiki Rayon Co. construyó una planta piloto y comenzó la producción comercial en 1950, la producción comercial de PVA fibra fue así comenzó en Japón

Es un polímero sintético, soluble en agua, excelente formador de película, emulsificante, modificador de la viscosidad y adhesivo Se encuentra en forma de gránulos y al mezclarse con agua ésta actúa como un plastificante. Forma un coloide reversible en agua caliente y es insoluble en agua fría.

4


1.2

JUSTIFICACION DEL TEMA

Los motivos que nos llevaron a realizar la obtención del alcohol polivinílico , pruebas de identificación y usos en la industria química , se centran en que es un polímero que proporciona una amplia gama de beneficios en las aplicaciones de recubrimiento. Es un material hidrosoluble usado como coloide protector en reacciones de polimerización en emulsión y como aditivo para polímeros. Pretendemos entonces aprovechar las propiedades del alcohol polivinilico y usarlo en el desarrollo de gran cantidad de aplicaciones.

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II.

OBJETIVOS

2.1 OBJETIVOS GENERALES



Obtención de alcohol polivinílico



Identificación del alcohol polivinílico



Conocer los usos y aplicaciones del alcohol polivinílico



Conocer los beneficios en la vida cotidiana del alcohol polivinílico

2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS



Preparación del slime a partir del alchol polivinilico.



Obtención del polivinil acetal a partir del alcohol polivinilico

6


III.

MARCO TEORICO

3.1 POLIMEROS La materia está formada por moléculas que pueden ser de tamaño normal o moléculas gigantes llamadas polímeros. Los polímeros se producen por la unión de cientos de miles de moléculas pequeñas denominadas monómeros que forman enormes cadenas de las formas más diversas. Algunas parecen fideos, otras tienen ramificaciones. Algunas más se asemejan a las escaleras de mano y otras son como redes tridimensionales. Existen polímeros naturales de gran significación comercial como el algodón, formado por fibras de celulosas. La celulosa se encuentra en la madera y en los tallos de muchas plantas, y se emplean para hacer telas y papel. La seda es otro polímero natural muy apreciado y es una poliamida semejante al nylon. La lana, proteína del pelo de las ovejas, es otro ejemplo. El hule de los árboles de hevea y de los arbustos de Guayule, son también polímeros naturales importantes. Sin embargo, la mayor parte de los polímeros que usamos en nuestra vida diaria son materiales sintéticos con propiedades y aplicaciones variadas. Lo que distingue a los polímeros de los materiales constituídos por moléculas de tamaño normal son sus propiedades mecánicas. En general, los polímeros tienen una excelente resistencia mecánica debido a que las grandes cadenas poliméricas se atraen. Las fuerzas de atracción intermoleculares dependen de la composición química del polímero y pueden ser de varias clases. 

Fuerzas de Van der Waals.

También llamadas fuerzas de dispersión, presentes en las moléculas de muy baja polaridad, generalmente hidrocarburos. Estas fuerzas provienen de dipolos transitorios: como resultado de los movimientos de electrones, en cierto instante una porción de la molécula se vuelve ligeramente negativa, mientras que en otra región aparece una carga positiva equivalente. Así se forman 7


dipolos no-permanentes. Estos dipolos producen atracciones electroestáticas muy débiles en las moléculas de tamaño normal, pero en los polímeros, formados por miles de estas pequeñas moléculas, las fuerzas de atracción se multiplican y llegan a ser enormes, como en el caso del polietileno. En la tabla 3.1 se observa cómo cambian la densidad y la temperatura de fusión, al aumentar el número de átomos de carbono en la serie de los hidrocarburos. Los compuestos más pequeños son gases a la temperatura ambiente. al aumentar progresivamente el número de carbonos, los compuestos se vuelven líquidos y luego sólidos, cada vez con mayor densidad y mayor temperatura de fusión, hasta llegar a los polietilenos con densidades que van de 0,92 a 0, 96 g / cm 3 y temperaturas de fusión entre 105 y 135° C.

Hidrocarburo

Fórmula

Peso molecular

Densidad

T. de fusión

Metano

CH4

16

gas

-182 °C

Etano

C2H6

30

gas

-183 °C

Propano

C3H8

44

gas

-190 °C

butano

C4H10

58

gas

-138 °C

Pentano

C5H12

72

0,63

-130 °C

Hexano

C6H14

86

0,66

-95 °C

Heptano

C7H16

100

0,68

-91 °C

Octano

C8H18

114

0,70

-57 °C

Nonano

C9H20

128

0,72

-52 °C

8


Decano

C10H22

142

0,73

-30 °C

Undecano

C11H24

156

0,74

-25 °C

Dodecano

C12H26

170

0,75

-10 °C

Pentadecano

C15H32

212

0,77

10 °C

Eicosano

C20H42

283

0,79

37 °C

Triacontano

C30H62

423

0,78

66 °C

Polietileno

C2000H4002

28000

0,93

100 °C

Tabla 3.1 Densidad y temperatura de fusión de hidrocarburos. 

Fuerzas de atracción.

Debidas a dipolos permanentes, como en el caso de los poliésteres. Estas atracciones son mucho más potentes y a ellas se debe la gran resistencia tensil de las fibras de los poliésteres. 

Enlaces de hidrógeno.

Como en las poliamidas (nylon). Estas interacciones son tan fuertes, que una fibra obtenida con estas poliamidas tiene resistencia tensil mayor que la de una fibra de acero de igual masa. 

Otros polímeros.

Hay atracciones de tipo iónico que son las más intensas: Un ejemplo sería el copolímero etileno-ácido acrílico, que al ser neutralizado con la base M(OH) 2, producirá la estructura indicada. Estos materiales se llaman ionómeros y se usan, por ejemplo, para hacer películas transparentes de alta resistencia. 9


Tipo de enlace

Kcal / mol

Van der Waals en CH 4

2,4

Dipolos permanentes

3a5

Enlaces hidrógeno

5 a 12

Iónicos

mayores a 100

Tabla 3.2 Energía requerida para romper cada enlace.

La fuerza total de atracción entre las moléculas del polímero, dependería del número de las interacciones. Como máximo, sería igual a la energía de enlace según la tabla, multiplicada por el número de átomos de carbono en el caso del polietileno o por el número de carbonílicos C = O en los poliésteres, etc. rara vez se alcanza este valor máximo, porque las cadenas de los polímeros no pueden, por lo general, acomodarse con la perfección que sería requerida.

3.1.1 CLASIFICACION DE LOS POLIMEROS: Según su origen: 

Polímeros naturales. Existen en la naturaleza muchos polímeros y las biomoléculas que forman los seres vivos son macromoléculas poliméricas. Por ejemplo, las proteínas, los ácidos nucleicos, los polisacáridos (como la celulosa y la quitina), el hule o caucho natural, la lignina, etc.



Polímeros semisintéticos. Se obtienen por transformación de polímeros naturales. Por ejemplo, la nitrocelulosa, el caucho vulcanizado, etc.



Polímeros

sintéticos.

Muchos

polímeros

se

obtienen

industrialmente a partir de los monómeros. Por ejemplo, el nylon, el poliestireno, el cloruro de polivinilo (PVC), el polietileno, etc.

10


Según su mecanismo de polimerización: 

Polímeros de condensación: La reacción de polimerización implicaa cada paso la formación de una molecula de baja masa molecular por ejemplo el agua.



Polímeros de adición: La polimerización no implica la liberación de ningún compuesto de baja masa molecular. Esta polimerización se genera cuando un catalizador inicia la reacción, este separa la unión doble de carbono en los monómeros , luego ellos se unen con otros , debido a los electrones libres y asi hasta que la reacción termina .

Según su composición química: 

Polímeros orgánicos. Posee en la cadena principal átomos de carbono.



Polímeros vinílicos. La cadena principal de sus moléculas está formada exclusivamente por átomos de carbono.



Polímeros orgánicos no vinílicos. Además de carbono, tienen átomos de oxígeno o nitrógeno en su cadena principal .



Polímeros

ignorantes.

Basados

en

azufre.

Ejemplo:

polisulfuros. Basados en silicio. Ejemplo: silicona. Según su comportamiento al elevar su temperatura: Para clasificar polímeros, una de las formas empíricas más sencillas consiste en calentarlos por encima de cierta temperatura. Según si el material funde y fluye o por el contrario no lo hace se diferencian dos tipos de polímeros: 

Termoplásticos, Que fluyen (pasan al estado líquido) al calentarlos y se vuelven a endurecer (vuelven al estado sólido) al enfriarlos. Su estructura molecular presenta pocos (o ningún) entrecruzamientos. Ejemplos: polietileno (PE),polipropileno (PP), PVC.

11




Termoestables. Que no fluyen, y lo único que conseguimos al calentarlos es que se descompongan químicamente, en vez de fluir. Este comportamiento se debe a una estructura con muchos entrecruzamientos, que impiden los desplazamientos relativos de las moléculas.

Según sus aplicaciones: Muchas propiedades de los polímeros tales como su capacidad disolvente, propiedades químicas, resistencia, permeabilidad a gases, y propiedades eléctricas son importantes en la determinación del uso de un polímero específico en una aplicación específica. Sin embargo, la principal consideración en la determinación de la utilidad general de un polímero es su comportamiento mecánico, es decir, su deformación y características de flujo bajo estrés. El comportamiento mecánico de un polímero se puede caracterizar por sus propiedades de tensión-deformación.Esto a menudo implica la observación del comportamiento de un polímero a medida que se aplica una tensión de tracción al mismo con el fin de alargar (deformar) hasta el punto donde se rompe (se separa). Los resultados por lo general se muestran como un gráfico de la tensión frente a la elongación (deformación). El estrés suele expresarse en newton po r centímetro cuadrado (N cm -2) o megapascale (MPa) donde 1 MPa = 100 N cm -2.

La deformación es el incremento fraccional en la longitud de la muestra de polímero (es decir, ΔL / L, donde L es la, longitud de la muestra original sin estirar). La deformación también se puede expresar como el porcentaje de alargamiento, ΔL / L 100%. Aunque N cm -2 es la unidad SI para la tensión, psi

(libras por pulgada cuadrada) se encuentra ampliamente en la literatura. El factor de conversión es 1 N cm -2 = 1.450

psi. Las unidades SI se utilizan en

todo el texto y también se indican otras unidades de uso común. La ciencia de los polímeros es un campo muy amplio que incluye muchos tipos de materiales que incorporan estructuras de cadena larga con muchas 12


unidades repetidas. Una forma útil de clasificar los polímeros es por el comportamiento funcional. Estas categorías no son fijas en el sentido más estricto, o incluso particularmente precisas, y usted debe ser consciente de que algunos materiales pueden encajar en más de una categoría: 

Elastómeros son materiales flexibles o "gomosos" que se pueden deformar fácilmente y vuelven rápidamente a casi su forma y tamaño original una vez liberados de la tensión, lo que los hace capaces de formar sellos confiables. Cauchos naturales y sintéticos son ejemplos comunes de elastómeros.



Los plásticos son materiales a los que se puede dar forma o moldear en condiciones adecuadas de temperatura y presión, y luego mantener su forma. En contraste con los elastómeros, los plásticos tienen una mayor rigidez y carecen de elasticidad reversible.



Algunos plásticos, tales como el nailon y acetato de celulosa, se pueden formar en fibras. Estos tienen diferentes características mecánicas y son a menudo considerados como una clase separada de polímero.

Las relaciones de tensión-deformación para estos grupos son sustancialmente diferentes, como puede verse en la Figura 3.1, Cuatro cantidades importantes caracterizan el comportamiento tensión-deformación de un polímero: 1. Módulo. La resistencia a la deformación, medida por la tensión inicial dividido por ΔL / L.

2. Resistencia límite o Resistencia a la tracción. La tensión requerida para romper la muestra. 3. Elongación final. El grado de alargamiento en el punto donde se rompe la muestra. 4. Elongación Elástica. La elasticidad medida por el grado de elongación

reversible.

13


Figura 3.1

Los polímeros varían ampliamente en su comportamiento mecánico en función del

grado

de

cristalinidad,

grado

de

reticulación,

y

los

valores

de Tg (temperatura de transición vítrea) y Tm (temperatura de fusión cristalina). Una alta resistencia y baja extensibilidad se obtienen en polímeros por tener varias combinaciones de altos grados de cristalinidad o reticulación o cadenas rígidas (caracterizados por una alta T g). Alta extensibilidad y baja resistencia en los polímeros son sinónimo de bajo grado de cristalinidad y de reticulación y bajos valores de T g. Los límites de temperatura de la utilidad de un polímero se rigen por su T g y/o Tm. La resistencia se pierde en o cerca de T g para un polímero amorfo y en o cerca de T m para un polímero cristalino. Se puede producir una variedad casi infinita de materiales poliméricos. El científico de polímeros debe tener un conocimiento de las propiedades deseadas en el polímero final con el fin de tomar una decisión sobre el polímero a ser sintetizado. Diferentes polímeros se sintetizan para producir diversos comportamientos mecánicos por las combinaciones apropiadas de cristalinidad , reticulación , T g y T m. Dependiendo de la combinación particular, un polímero específico se utilizará como una fibra, un plástico flexible, un plástico rígido, o un elastómero (caucho). 14


Algunos artículos comúnmente encontrados que tipifican estos usos de los polímeros son la ropa y las cuerdas (fibra), películas de embalaje y tapizado de asientos (plástico flexible), lentes y carcasas para aparatos (plástico rígido), y bandas de goma y neumáticos (elastómero). La siguiente tabla muestra los usos de muchos de los polímeros comunes. Algunos polímeros se utilizan en más de una categoría debido a que ciertas propiedades mecánicas pueden ser manipuladas por medios químicos o físicos apropiados, tales como mediante la alteración de la cristalinidad o la adición de plastificantes o de copolimerización . Algunos polímeros se utilizan tanto como plásticos y como como fibras, y otros se utilizan como elastómeros y plásticos.

Elastómeros, fibras y plásticos Las diferencias entre las fibras, plásticos y elastómeros se pueden ver en el gráfico de tensión-deformación. El módulo de un polímero es la pendiente inicial de dicho gráfico; la resistencia a la tracción y la elongación final son los valores más altos de estrés y elongación respectivamente.

3.2 POLIMEROS SINTETICOS Existen varios tipos de polímeros con propiedades y estructuras químicas diferentes. Los polímeros sintéticos son aquellos que son obtenidos en laboratorio o en la industria. Algunos ejemplos de polímeros sintéticos son el nylon, el poliestireno, el policloruro de vinilo (PVC), el polietileno, etc. Los Polímeros sintéticos son creados por el hombre a partir de elementos propios de la naturaleza. Estos polímeros sintéticos son creados para funciones específicas y poseen características para cumplir estas mismas.

Estructura de un polímero Un polímero está constituido por moléculas (unidad fundamental con que se forma un compuesto químico), denominadas monómeros, frecuentemente unidas unas a otras formando una cadena lineal. Cada molécula puede tener un origen natural o sintético, y tener bajo peso molecular (PM). Esta magnitud 15


es la relación entre el promedio de la masa de una sustancia, por molécula de su composición isotópica específica, y 1/12 avos de la masa del átomo de carbono-12. La unión entre las moléculas ocurre por medio de reacciones químicas (Figura 1). La cantidad de monómeros unidos puede ser de cientos o miles llevando el peso molecular del polímero a valores del orden de 1.000 a 1.000.000. Este número n es el grado de polimerización (DP).

Figura 1: Formación del polímero polietileno (un plástico) a partir de la unión de varios monómeros de etileno (a), promovida por la conversión del enlace doble C = C en dos enlaces simples C - C.

Un ejemplo típico de polímero sintético es el formado a partir del monómero etileno que por reacción con moléculas del mismo tipo forman el polietileno, o simplemente, PE (figura 1). La reacción química para la síntesis del polímero se llama polimerización.

La molécula del etileno es CH 2=CH2 se une con

otras n moléculas para formar el polímero. (Figura 2). La característica principal de los polímeros es su peso molecular elevado, que determina las propiedades químicas y físicas de éstas moléculas. A medida que la polimerización avanza crece el grado de polimerización y con el peso molecular del polímero. También, existen polímeros de origen natural producidos por organismos: los polisacáridos (celulosa y almidón), proteínas 16


(colágeno, hemoglobina, hormonas, albúmina, etc.) y los ácidos nucleicos (DNA y RNA). Tanto los polímeros como estas moléculas son clasificados como macromoléculas.

Figura 2: Representación bidimensional (arriba) y tridimensional de la estructura similar al «espagueti» del polietileno sólido.

Importancia de los polímeros sintéticos Los objetos que más empleamos cotidianamente y con más frecuencia se cuentan los polímeros sintéticos y los cauchos. Los polímeros sintéticos son usados en forma masiva en la manufactura de: embalajes

para

productos

alimenticios,

fármacos

y

químicos,

electrodomésticos, herramientas, utensilios domésticos, juguetes, componentes automotrices; lo forman parte de una lista muy larga de aplicaciones. También, los polímeros tienen aplicación en diversas áreas de la ciencia y tecnología. Ese uso tan extendido se debe al bajo costo de producción, baja densidad, tenacidad adecuada, buen acabado superficial, durabilidad, versatilidad del sistema de producción, entre otras ventajas respecto a los materiales metálicos o cerámicos. También, es necesario notar que muchos productos hechos originalmente con otros materiales fueron suplantados por objetos diseñados en materiales plásticos. Así, por ejemplo, componentes automotrices tales 17


como los paragolpes metálicos cromados han sido reemplazados por otros de plástico reforzado debido al menor costo de producción y mayor resistencia a la corrosión luego de sufrir impactos. Otras piezas sustituto han sido el panel, el volante, el forro del techo interno, el tapizado y el relleno de los asientos, componentes de los cinturones de seguridad, revestimiento de cables de eléctricos, las mangueras, los recipiente para líquidos y las juntas, etc. Además, este uso intensivo del plástico y del caucho permite la reducción de peso del automóvil, menor consumo de combustible, mayor comodidad y seguridad para el pasajero. Las ventajas mencionas se contraponen con la lenta degradación de estos materiales, que puede extenderse por varios años, generando importantes problemas ambientales. Todavía más costoso el reciclado de estos materiales que su producción a partir de materiales vírgenes. Los polímeros sintéticos provienen mayoritariamente del petróleo (mezcla de hidrocarburos). El 4 % de la producción mundial de petróleo se convierte en polímeros. Después de un proceso de cracking y reforming, se tienen moléculas simples, como etileno, benceno, etc., a partir de las que comenzará la síntesis del polímero. La síntesis de cualquier polímero, con una calidad controlada, es un proceso muy complejo, y encontraremos normalmente a la gran industria petroquímica asociada a la producción de los diversos materiales plásticos. Esta industria suministrará material acabado susceptible de posterior moldeo, en el caso de termoplásticos, o líquidos y polvos reactivos, en el caso de los termoestables, a falta de la reacción final de entrecruzamiento.

3.3 ALCOHOL POLIVINILICO El alcohol de polivinilo (PVOH, PVA, o PVal), también llamado polietenol o poli (alcohol vinílico), es un polímero sintético soluble en agua, de fórmula química general (C2H4O)n. No debe confundirse con acetato de polivinilo, un popular pegamento de madera. 18


Obtención del Acetato de Polivinilo -Produccion de acetato de vinilo: La mayor parte de producción de acetato de vinilo se obtiene mediante el llamado proceso Wacker, haciendo reaccionar etileno, oxígeno y ácido acético en presencia de un catalizador de paladio.

El acetato de polivinilo es preparado por polimerización vinílica por radicales libres del monómero acetato de vinilo.

Estructura química y Síntesis: La estructura química abreviada del alcohol de polivinilo es la siguiente:

A diferencia de muchos polímeros vinílicos, el PVOH no es preparado por la polimerización del correspondiente monómero. Dado que el alcohol vinílico es inestable con respecto a la isomerización a acetaldehído su polímero debe prepararse por métodos indirectos. El monómero, alcohol vinílico, existe casi exclusivamente en la forma tautoméricas, el acetaldehído. El PVOH se prepara por alcohólisis (se emplean también los términos menos 19


exactos hidrólisis y saponificación) parcial o total de acetato de polivinilo para eliminar los grupos acetato.

Fig. 3.1.3 (a)

Para efectuar la alcohólisis puede utilizarse etanol o metanol, con un ácido o una base como catalizador. La hidrólisis alcalina es mucho más rápida. La hidrólisis ácida es más probable que produzca algunos enlaces en la cadena por medio de un mecanismo que implica la pérdida de una molécula de agua de dos grupos hidroxilos adyacentes. Se trata de una reacción no deseable. La alcohólisis se lleva a cabo usualmente disolviendo el poli (acetato de vinilo) en el alcohol, añadiendo el catalizador y calentando. El

poli(alcohol

de

vinilo)

precipita

de

la

disolución.

Se puede controlar esta reacción de modo que queden grupos acetato en el polímero. Lo que se obtiene entonces, es un copolímero de poli (alcohol vinílico) y de poli (vinil acetato) llamado poli (alcohol vinílico-co-vinil acetato). Es un copolímero al azar, parecido al poli (alcohol vinílico) excepto que cada tanto tiene unidades repetitivas de vinil acetato.

Fig.3.1.3 (b)

Esto confiere al polímero zonas hidrofílicas (grupos alcohol) y zonas hidrofóbicas (grupos acetato). Propiedad útil para elaboración de pinturas 20


acrílicas de base acuosa. Esto permite que el poli metil metacrilato (PMMA) forme una suspensión puesto que no es soluble en agua formando un látex, de aquí la denominación de pinturas al látex. El polímero se enrolla, quedando los grupos alcohol hacia afuera (en contacto con el agua) y los grupos acetato hacia dentro (cubriendo la moléculas de PMMA).

Fig.3.1.3 (c)

Principales fabricantes En Japón Sakurada y sus co-investigadores logró btaining un agua de fibra de PVA insoluble en 1939 .En 1942 Kyoto Unersity. En agua a 20 ºC y con un contenido máximo de 10% de acetato se hincha, es soluble entre un 10% y un 38%, forma un gel fino entre 38% y 75% y contenidos mayores lo hacen insoluble. Vinal fibras o fibras de alcohol Polivinil no se hacen en EE.UU., pero la fibra la producen comercialmente en Japón, Corea, China, donde se utiliza el nombre genérico vinylo.

21


Propiedades del PVOH: • No tóxico. • Inodoro. • Resistente a aceites, grasas y solventes. • Transparente pero puede ser pigmentado. • Ofrece protección contra rayos UV. • Biodegradable. • Bajo nivel de compuestos orgánicos. • Modificador reológico

Beneficios generales • Excelente formador de película • Recubrimiento protector • Puede ser coloreado o pigmentado • Barrera contra el vapor • Sensibilidad al agua controlada • Protección contra rayos UV • Bajo nivel de VOC (Compuestos Orgánicos Volátiles, según sus siglas en

inglés) • Transparente • Apresto textil para lograr tiesura • Removible • Biodegradable • Soluciones con base de agua • Seguro (Varias aprobaciones del FDA)

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Usos y aplicaciones: El alcohol polivinílico es materia prima para hacer otros polímeros: Nitrato de Polivinilo (PVN) , Polivinil acetales , Polivinil butiral(PVB) y polivinil formal(PVF), ya que estos son de esta familia de polímeros. Debido a sus propiedades este alcohol es usado en el desarrollo de gran cantidad de aplicaciones. 

Recubrimientos arquitectónicos: Pueden desarrollarse aplicaciones de recubrimientos o selladores con resistencia a condiciones de alta humedad. También tiene la propiedad de ser resistente a la mayoría de los solventes, lo cual ayuda en el desarrollo de recubrimientos anti-grafiti. Se puede regular el espesor de un recubrimiento para proteger superficies de las inclemencias del tiempo por periodos de hasta de un año.



Recubrimientos en automóviles: Ofrece protección a la suciedad y los rayones.



Revestimientos de papel: En la industria del papel puede formar parte del recubrimiento del papel para aumentar la resistencia y mejorar el brillo.



Protector de telas: Aporta propiedades repelentes que ayudan a prevenir las manchas en los textiles siendo especialmente útil en los de origen sintético debido a que los almidones no tienen efectividad en ellos.



Adhesivos: Como espesante en adhesivos. Las formulaciones de PVA no se hacen amarillentas con el tiempo.



Medicamentos oftálmicos: La viscosidad del alcohol polivínilico y su solubilidad en agua son propiedades que hacen que sea útil en gotas oftálmicas, lágrima artificial y en soluciones para lentes de contacto.

23




Pinturas de látex: En algunas formulaciones el alcohol polvinílico actúa como espesante.



Desmoldante: Como recubrimiento de moldes brinda protección y ayuda al vaciado y liberación del producto.



Juguetes: Se usa en masas y geles para moldeado.



Envases: Como barrera para evitar el paso de bióxido de carbono en botellas de PET.



Artículos de higiene personal: Como soporte plástico biodegradable en toallas femeninas.



Equipos de protección personal: En la fabricación de guantes resistentes a químicos.

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IV.

MATERIALES E INSTRUMENTOS

MATERIALES E INSTRUMENTOS 

    

   

Vasos de precipitado Probeta Pizetas Pipetas Propipeta Lunas de reloj Espátula Balanza Vagueta Guantes

REACTIVOS NaOH Etanol (alcohol al 96%) Acetato polivinilico Agua destilada Borax Colorante

     

25


V.

OBTENCION Y PRUEBAS DE IDENTIFICACION DEL PVOH

OBTENCIÓN DEL ALCOHOL POLIVINILICO El PVOH se prepara por alcohólisis (se emplean también los términos menos exactos hidrólisis y saponificación) parcial o total de acetato de polivinilo para eliminar los grupos acetato. En un vaso de precipitado se coloca el acetato de polivinilo y NaOH en solución. Agitar energéticamente con una varilla y calentarlo. Una vez que se diluye la solución se va adicionando la solución de alcohol poco a poco. Pasando el tiempo se podrá observar un precipitado en la disolución que vendría a ser el poli (alcohol de vinilo).

PRUEBAS DE IDENTIFICACIÓN -Prueba de elasticidad Se aplica para determinar la naturaleza del polímero. Si regresa a su forma original, es un polímero elastómero, si no regresa a su forma original, es un polímero termoplástico.

-Resistencia a la inflamabilidad Dependiendo de su composición los polímeros se comportan de forma distinta al aplicárseles una fuente de ignición. Pudiendo destacarse: facilidad de ignición, autoextinción de la llama, color de la llama, desprendimiento de algún olor, la presencia de humos, etc. Esta propiedad es muy útil conocer, por ejemplo, en los plásticos utilizados en recubrimiento de cables.

26


-Medida del pH de los vapores En un tubo de ensayo se deposita una muestra del problema. Se toma un pedazo de papel indicador universal y se sujeta en la boca del tubo con un poco de algodón, procurando que el papel no toque el tubo. Se humedece el algodón de modo que el papel también se humedezca y se calienta suavemente la muestra, cuando se observa que el papel cambia de color se separa el tubo de la llama.

-Detección de heteroátomos Los heteroátomos son aquellos elementos diferentes al carbono que conforman la estructura del polímero, por ejemplo, nitrógeno azufre, cloro y flúor. Para su determinación se utilizaron dos métodos cualitativos: el método Lassaigne, para la determinación del nitrógeno, y el método de Beilstein, para la detección de halógenos como cloro y bromo.

-Ensayo de Lassaigne para identificación de nitrógeno El método de Lassaigne, se llevó a cabo combinando una cierta cantidad de la muestra a identificar junto a pequeños trozos de sodio metálico, ambos divididos e intercalados dentro de un tubo. Posteriormente, se aplicó calor al tubo utilizando un mechero Bunsen. Posterior al calentamiento el tubo, todavía al rojo vivo, se colocó en un vaso de precipitado con aproximadamente 10 ml de agua destilada donde se rompió el tubo. Los productos de la reacción son solubles en agua. A continuación se procedió a filtrar el contenido del vaso. 27


Para la determinación del nitrógeno, se tomó alrededor de 1-2 ml de solución obtenida y se le agrego sulfato ferroso Fe 2SO4. Se deja enfriar y se agregó algunas gotas de cloruro férrico. Luego se lleva a cabo una acidificación con ácido clorhídrico (HCl) diluido, con el fin de disolver los hidróxidos de hierro /ferroso y férrico) insolubles, formados por la oxidación con el aire durante la ebullición. Si la solución presenta un color azul-verdoso y dejando en reposo durante algunas horas, indica la aparición del precipitado característico de azul de Prusia entonces la prueba es positiva indicando la presencia de nitrógeno. Si no apareciera el color, entonces la prueba es negativa dando a entender que no hay presencia de nitrógeno en el polímero.

-Prueba de Beilstein La prueba de Beilstein es un método simple para determinar la presencia de un halógeno (cloro, flúor, bromo y yodo). Para esta prueba hay que calentar un alambre de cobre limpio en una llama de Bunsen hasta que se ponga incandescente. Después se pone en contacto rápidamente el alambre caliente con la muestra de ensayo y se retorna el alambre a la llama. Una llama verde demuestra la presencia de halógeno. Los plásticos que contienen cloro son policlorotrifluoretileno, PVC, policloruro de vinilideno y otros, que dan positivo en el ensayo de halógeno. Si la prueba es negativa, es posible que el polímero esté compuesto solamente de carbono, hidrogeno, oxigeno o silicio.

-Prueba de solubilidad La solubilidad de un polímero varía en función de su estructura química y del peso molecular, siendo más fácilmente solubles las fracciones de bajo peso molecular. Por lo tanto no es extraño que durante un proceso de disolución se disuelvan las fracciones más ligeras del polímero, quedando insolubles las de alto peso molecular.

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-Otros métodos Algunos métodos más automatizados pueden ser la clasificación por densidad en seco con insufladores, que logran separar los materiales con corrientes de aire fuertes para mover los finos y materiales contaminantes de poco peso, pero no tanto para mover los materiales más pesados. Se usan también detectores de rayos x (que identifican átomos de cloro en el PVC, por ejemplo), detectores ópticos que distingan colores, infrarrojos de onda larga simple para determinar la opacidad y clasificar en lotes transparentes, translucidos u opacos; o detectores infrarrojos de onda larga múltiple que pueden comparar la constitución química de un elemento, comparándola con un patrón.

REACCIONES QUÍMICAS -Síntesis del polímero Slime apartir del alcohol polivinilico: Consiste simplemente en agregar la solución de bórax rápidamente y con agitación a la solución de PVA, hasta que se observe la formación del gel. Coloque 20 ml de la solución del alcohol polivinílico en un tubo de ensayo, ponga dentro del tubo el agitador y agregue 2 ml de la solución de borato de sodio, agite y observe el proceso. Para hacerlo más agradable a la vista agrega colorante a la solución de borato de sodio. El borato de sodio es añadido a la solución de alcohol polivinílico y los iones borato reaccionan con los grupos hidroxilos del alcohol para generar el entrecruzamiento, esto hace que se forme un gel viscoso. El alcohol polivinilico reacciona con el borato en una relación de 10 a 1 convirtiéndose en un material viscoso, que a medida que transcurre el tiempo se va tornando cada vez más denso.

-Obtención polivinil acetal a partir del alcohol polivinílico Se coloca alcohol polivinilico en un vaso de precipitados luego se agrega el formaldehido obteniendo parcialmente polivinilacetal insoluble.

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VI.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

6.1 OBTENCIÓN DEL ALCOHOL POLIVINILICO El alcohol polivinílico se obtiene por transesterificación del acetato de polivinilo en reacción polímero-análoga, es decir, sin escisión apreciable de las cadenas macromoleculares. El proceso se efectúa disolviendo el acetato de polivinilo en etanol y catalizando con alcoholato sódico.

Diagrama de obtención del alcohol polivinilico

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6.2 PRUEBAS DE IDENTIFICACIÓN -Prueba de elasticidad Al estirar la muestra, regresó a su forma original dando a entender que es un polímero elastómero. Aunque el poli (alcohol de vinilo) es amorfo cuando no está estirado, puede estirarse dando una fibra cristalina por ser los grupos hidroxilo lo bastante pequeños para encajar en un retículo cristalino a pesar de la estructura de cadena atáctica.

-Resistencia a la inflamabilidad Al calentar la muestra se obtuvo los siguientes resultados: POLÍMERO

INFLAMABILIDAD

ASPECTO DE LA

OLOR DE LOS

LLAMA

VAPORES Irritantes

Alcohol

Arde en la llama, no se

Luminoso, la

Polivinílico

autoextingue

materia se descompone

El poli (alcohol de vinilo) no funde como un termoplástico, sino que se descompone por pérdida de agua de dos grupos hidroxilos adyacentes a temperaturas superiores a 150°C.

-Medida del pH de los vapores Al calentar el tubo de ensayo, la muestra libera unos vapores que al contacto con el papel tornasol, no hay variación de color.

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-Detección de heteroátomos Se utilizaron dos métodos cualitativos: el método Lassaigne, para la determinación del nitrógeno, y el método de Beilstein, para la detección de halógenos como cloro y bromo.

-Ensayo de Lassaigne para identificación de nitrógeno: No hubo precipitado azul, dando a entender que no hay presencia de nitrógeno en el polímero.

-Prueba de Beilstein Cuando se pone en contacto el alambre caliente con la muestra de ensayo y se retorna el alambre a la llama no se forma una llama verde demostrando que no hay presencia de halógenos.

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-Prueba de solubilidad Se utilizaron los siguientes solventes en la prueba obteniendo los siguientes resultados: SOLUBILIDAD POLÍMERO

DISOLVENTE

NO DISOLVENTE

Alcohol Polivinílico

Agua

Hidrocarburos, metanol, acetona, dietiléter

El poli (alcohol de vinilo) es soluble en agua. Se disuelve lentamente en agua fría, pero lo hace más rápidamente a temperaturas elevadas, y puede normalmente disolverse a más de 90°C.

6.3 REACCIÓN DE USO Y APLICACIÓN DEL ALCOHOL POLIVINILICO

6.3.1 síntesis del polímero Slime a partir del alcohol polivinilico El alcohol polivinilico se combina con bórax forma un producto gelatinoso viscoso que escurre (juguete llamado Slime, Flubber u otros nombres comerciales )

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5.3.2 Obtención polivinil acetal apartir del alcohol polivinilico Se elaboran a partir de alcohol polivinílico seguido de un endurecimiento con formol, con lo que se transforman parcialmente en polivinilacetal insoluble. El poli (vinil formal) se utiliza en esmaltes para recubrimientos de cables eléctricos y en tanques de gasolina de auto -sellado.

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VII. CONCLUSIONES



Se obtuvo el alcohol polivinilico a partir de la alcohólisis del acetato polivinilico.



El alcohol polivinilico es un polímero elastómero de pH acido.



Mediante las pruebas de detección de heteroátomos se confirmó que no hubo presencia de nitrógeno ni halógenos.



Se obtuvo el slime a partir de la mezcla del alcohol polivinilico y el bórax.

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VIII. RECOMEDACIONES 

Para efectuar la alcohólisis puede utilizarse etanol o metanol, con un ácido o una base como catalizador.



Colocar bien los tubos de ensayo sobre el mechero para apreciar una buena combustión, al calentar tener cuidado debido a que en algunas reacciones saltan al ser calentados.



Para obtener una mayor consistencia del slime, agregar una mayor cantidadde bórax.



En la preparación de slime, para hacerlo más agradable a la vista agregar colorante a la solución.

36


IX.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

http://www.pochteca.com.mx/alcohol-polivinilico/





HERNÁNDEZ B, Efrén. Caracterización del alcohol polivinílico usado en recubrimientos de base acuosa. Revista Mexicana. 2007. Consultado en página



web (http://polivinilicoslaily.blogspot.mx/2011/11/alcohol-polivinilicopvohpva.html)

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Folleto: Alcohol Polivinílico – Un polímero versátil para aplicaciones de recubrimiento especializado. Sekisui Speciality Chemicals America.

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http://www.gtm.net/images/industrial/a/ALCOHOL%20POLIVINILICO.pdf

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http://www.textoscientificos.com/polimeros/sinteticos

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https://prezi.com/iqmbj2fikgou/polimeros/

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SAKURADA Ichiro. Polyvinyl Alcohol Fibers. International FiberScience and Technology Series 6.

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Fred W. Billmeyer. Ciencia de polimeros. Editorial Reverté. S. A.

37

Informe Alcohol Polivinilico..Docx 11 (1)

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