Johanna Castillo 1 • Alexander Chamba1 • Andrés Coronel1 • Freddy Marcillo1 1 Escuela de Ingeniería Química, Universidad Técnica Particular de Loja, Loja, Ecuador ¿
En el presente trabajo, se muestra en detalle el proceso y mecanismo de reacción para la obtención de un polímero de polivinil acetato de boro, llamado comercialmente como “Slime” en el área de la petroquímica, se presenta las principales propiedades físicas observables del polímero además del cambio de la estructura en los enlaces químicos y finalmente las conclusiones de la parte experimental del procedimiento estándar de obtención de un nuevo polímero.
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In this work it is shown in detail the process and reaction mechanism for obtaining a polyvinyl acetate polymer boron, commercially known as "Slime" in the petrochemical area, the main observable physical properties of the of the polymer also presented structure change in chemical bonds and finally the conclusions of the of the experimental part of the of the standard process for obtaining a new polymer. polymer,polyvinylacetateboronreactionmechanism
Los polímeros, provienen de las palabras griegas Poly y Meros, que significa muchas partes, son grandes moléculas formadas por la unión de muchas pequeñas moléculas llamadas monómeros. [1] Al número de unidades (monómeros) que se repite en un polímero, se le llama grado de polimerización. Los polímeros pueden ser líquidos o sólidos, sus propiedades dependen del tipo de monómeros que los forman, la longitud de las cadenas, la manera como se unen esas cadenas entre sí para formar estructuras tridimensionales, etc. Muchas de las sustancias orgánicas presentes en la materia viva y materiales sintéticos son polímeros. Cuando un polímero fluye y se puede someter a un proceso de moldeo, extrusión o laminado, se le denomina plástico. Hay dos tipos de plásticos: los termoplásticos, que pueden suavizarse o volver a moldearse por calentamiento y los termoestables, que no se pueden volver a moldear. Muchos pegamentos comunes son polímeros. Por ejemplo: los adhesivos vinílicos que se utilizan para pegar madera, papel, etc., tienen como componente principal al alcohol polivinílico. [2] El pegamento o cola blanca suelen estar basados en mezclas de cadenas polivinílicas (con base en el alcohol polivinílico), frecuentemente con acetato de polivinilo y estabilizantes en una disolución acuosa. La adición de un compuesto como el tetraborato de sodio, conocido como bórax, Na2B4O7.10 H2O, puede establecer enlaces débiles con cadenas polivinílicas vecinas que hace que se formen un polímero elastómero con propiedades similares a la de la plastilina donde las cadenas lineales polivínilicas se ligan con iones boratos procedentes del bórax, como se muestra en la Fig.1. [3]
+
Alcohol polivínilico
Ión borato
Polímero de cola blanca
Figura 1. Reacción de química para la cola blanca [4].
Figura 2. Esquema general para la elaboración de un polímero (Autores)
La presente práctica de obtención de un polímero se realizó en los Laboratorios de química aplicada de la Universidad Técnica Particular de Loja, Loja, Ecuador. Para la obtención de un polímero primeramente se colocó en un matraz 40g de Bórax en 130ml de agua tibia a 50°C, se agito hasta que este se disolviera. En un vaso de precipitación se colocó 40g de pegamento y agregamos poco a poco 20ml aproximadamente de agua, mientras agitamos hasta la disolución, a esta se le agrego la disolución de bórax y se agito por 5 minutos observado la reacción producida. Se obtuvo una masa de polímero moldeable a la que se la extendió sobre una superficie plástica para eliminar el exceso de agua. Finalmente se manipulo la masa de polímero dándole forma esférica y eliminando el excedente de agua para que la bolita tenga mayor rebote al momento de ser lanzada.
El mecanismo para la obtención del polímero, se llevó a cabo en cuatro pasos.
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Paso. 1. El entrecruzamiento entre las cadenas del polímero de alcohol polivinílico (PVA) se produjo mediante la adición de bórax, Na2B4O7 x 10H2O (tetraborato de sodio).
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Paso. 2. El pegamento PVA contiene, entre otras cosas, el alcohol de polivinilo (también llamado polietanol). El PVA presentó la estructura [CH2CH(OH)]n.
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Paso. 3. El bórax formó un ión borato en solución, este presento la siguiente estructura: [B(OH)4]−. Paso. 4. El ión borato provocó dentro de la reacción, enlaces débiles con los grupos O‐H en las cadenas del polímero permitiendo vincular las cadenas juntas, produciendo el polivinil acetato de boro, como se muestra a en Fig. 3. [1‐3]
Fig. 3. Polímero de interés, polivinil acetato deboro. Producido por MarvinSketch.[4]
En Tabla 1, se detallan algunas propiedades físicas cualitativas del polímero realizado, de acuerdo a la observación de los autores. Solida cuando se
Consistencia
enfría
Plastilina
Color
Blanco
Goma/laca
Plasticidad
Si
Plastilina
Lenta
Si
Miel
Brusca
Si
Gelatina
Elasticidad
No
Cristalino
No
‐ ‐
Olor
Goma
Goma
Viscosidad
Si
Gel seco
Deformidad
Tabla 1. Algunas propiedadesfísicas observables.
La presente práctica estuvo dada como una forma de evidenciar de manera experimental la formación de un copolímero donde utilizamos como base del experimento un polímero ya estructurado que nos facilitó determinar los componentes iniciadores que para este caso son dos diferentes; la formación del nuevo polímero estuvo dado por el cambio de propiedades del polímero, base que fue el acetato de polivinilo (pegamento blanco), la pérdida de elasticidad fue la más evidente convirtiéndose en un polímero con una mayor rigidez que podemos deducir que se debe al entrecruzamiento de las cadenas polivínilicas con el ión de borato debido a la disociación de sodio del bórax. Además pudimos determinar que el cambio de estructura con lleva también a un cambio en el comportamiento de los polímeros tanto en sus características físicas y químicas que pueden ser resultado de las características individuales o características totalmente independientes.
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Es necesario que las proporciones de los reactivos sean equitativas para no tener una reacción incompleta. No existe riesgo tóxico del polímero obtenido sin embargo es necesario no tener contacto directo con la boca o los ojos. Para tener una mejor consistencia y mayor rebote de la pelota, es recomendable dejar secar mayor tiempo para que la esfera se compacte y tenga mayor intensidad de rebote.
El pegamento blanco ocupado durante la práctica suelen estar basados en mezclas de cadenas polivinílicas (con base en el alcohol polivinílico), frecuentemente con acetato de polivinilo cuya composición química es CH3 ‐ COO ‐ CH=CH2.
El Bórax es un componente inorgánico cuya composición química es Na2B4O7∙10H2O, y su nomenclatura química es borato de sodio o tetra borato de sodio. [5]
El polímero de acetato de poli vinil‐boro, se produce a través de una reacción de adición, por lo tanto requiere de una reacción para realizarse, a través de una polimerización de radicales libres.
Finalmente, se obtiene el polímero de acetato poli vinil de boro.
Es físicamente solido cuando se ha enfriado además conserva el color del acetato de poli vinil y con una plasticidad muy pequeña y una viscosidad equivalente a la de un gel seco.
Por su tipo de formación el acetato de poli vinil‐boro puede ser un considerado un copolímero, debido a su estructura seria un polímero entrecruzado, por su comportamiento frente al calor es un termoestable debido a su endurecimiento por acción del calor. [6]
[1]Barboza, E. (2008, Junio).
Polímeros y biomoléculas.
Retrieved Julio 3, 2015, from Monografías: http://www.monografias.com/trabajos11/polim/polim.shtml [2] COBAT. (n.d.). Colegio de bachilleres deestadode Tlaxcala. Retrieved Julio 3, 2015, from ELABORACIÓN DE LA SUPERGOMA (BLOQUE V): http://www.actiweb.es/laboratorioplantel11/archivo4.pdf [3] Fernandez , J. M. (n.d.). Polímerodecolablanca . Retrieved Julio 3, 2015, from Aulas Virtuales del IES Jorge Manrique: http://aulas.iesjorgemanrique.com/calculus/quimica/practicaslab/alkyl/alkyl.html [4] Paredes, S. (2011, Abril 26). FabricandoBlandiBlub . Retrieved Julio 3, 2015, from Cluster Divulgación científica: http://cluster ‐divulgacioncientifica.blogspot.com/2011/04/fabricando‐blandi‐blub.html [5] Rieche, Alfred (1965). “Química orgánica técnica”. Acribia. Zaragoza. http://www.cienciaenaccion.org/es/2014/experimento‐222/fabricacion‐slime‐polimero‐sintetico‐entrecruzado.html [6] Shakashiri, Bassam H. (1983) Chemical Demostrations Tomo 1. Wisconsin University Press
