UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO Facultad de Ingeniería Escuela Académica Profesional de Ingeniería de Materiales
POLIMERIZACIÓN DEL ESTIRENO.
PRACTICA Nº 5
CURSO:
Laboratorio de Materiales Poliméricos.
DOCENTE:
ING. CHAVEZ NOVOA, Danny.
ALUMNOS:
CUBEÑAS PÉREZ, Mariana. ESPINOZA ARROYO, Franco. GUILLENA BURGA, Michel. PUGLISEVICH RUIZ, Diana. TRUJILLO MONZON, Cristopher. VASQUEZ ARRIBASPLATA, Felipe. VEGA ACOSTA, Alexis.
TURNO: FECHA:
Jueves 11:00 am – 01:00 pm 30-10-14
TRUJILLO – PERÚ PERÚ 2014
GRUPO
: 1
I.
RESUMEN. En este laboratorio se realizó la polimerización del estireno con peróxido de benzoilo en un baño maría.
II.
OBJETIVOS.
III.
Desarrollar la polimerización del estireno. Comprender la forma de polimerizar del estireno. Comprender el funcionamiento de un activador.
FUNDAMENTO TEORICO. 3.1. Polimerización por radicales libres. Es un método de polimerización de polimerización por por el que un polímero un polímero se forma por la adición sucesiva de bloques de construcción (monómeros) gracias (monómeros) gracias a la elevada reactividad de los radicales los radicales libres. libres. Los radicales libres pueden formarse por medio de un número de diferentes mecanismos que implican generalmente moléculas iniciadoras. Después de su generación, la propagación de radicales libres añade unidades de monómero, con lo que el crecimiento de la cadena de polímero es constante. La polimerización por radicales libres es una vía de síntesis clave para obtener una amplia variedad de diferentes polímeros y materiales compuestos. La naturaleza relativamente no específica de los radicales libres y sus interacciones químicas hacen de ésta una de las formas más versátiles de polimerización disponible. [3] Todo el proceso comienza con una molécula llamada iniciador. Este puede ser por ejemplo el peróxido de benzoilo Lo que hace especial a esta molécula, es que posee la inexplicable habilidad de escindirse de un modo bastante inusual. Cuando lo hace, el par de electrones del enlace que se rompe, se separa. Esto es extraño, dado que siempre que sea posible, los electrones tienden a estar es tar apareados. apa reados. Cuando ocurre ocu rre esta escisión, es cisión, nos quedamos con dos fragmentos llamados fragmentos de iniciador , provenientes de la molécula original, cada uno con un electrón desapareado. La molécula como ésta, con electrones desapareados recibe el nombre de radicales libres.
Fig.1. Peróxido de benzoilo escindiéndose para formar radicales libres.
3.2. Estireno: El estireno es un hidrocarburo un hidrocarburo aromático aromático de fórmula C8H8, un anillo de benceno de benceno con un un sustituyente sustituyente etileno. etileno. Este compuesto Este compuesto molecular molecular se conoce también como vinilbenceno, etenilbenceno, cinameno o feniletileno. Es un líquido incoloro de aroma dulce que se evapora fácilmente. El estireno es apolar, es apolar, y por tanto se disuelve en algunos líquidos orgánicos, pero no se disuelve muy fácilmente en agua. [1]
Fig.2. Estireno. Fuente: http://www.alonsoformula.com/organica/aromaticosexercicio_2.htm.
3.2.1. Estado físico; aspecto: Líquido aceitoso, incoloro a amarillo. 3.2.2. Propiedades Físicas. -
Punto de ebullición: 145°C Punto de fusión: -30,6°C Densidad relativa (agua = 1): 0,91 Solubilidad en agua, g/100 ml a 20°C: 0,03 Presión de vapor, kPa a 20°C: 0,67 Densidad relativa de vapor (aire = 1): 3,6 Densidad relativa de la mezcla vapor/aire a 20°C (aire = 1): 1,02 Punto de inflamación: 31°C c.c. Temperatura de autoignición: 490°C Límites de explosividad, % en volumen en el aire: 0,9-6,8
- Coeficiente de reparto octanol/agua como log Pow: 3,0. [2] 3.3. Poliestireno.
Fig.3. Poliestireno. El poliestireno es un polímero vinílico. vinílico. Estructuralmente, es una larga cadena hidrocarbonada, con un grupo fenilo unido cada dos átomos de carbono. Es producido por una polimerización una polimerización vinílica por radicales libres a partir del monómero estireno. [5]
3.4. Preparación del poliestireno mediante polimerización por radicales libres. El poliestireno se sintetizó por primera vez en 1839. En 1917 se patentó que el peróxido de benzoilo es un catalizador para la polimerización de monómeros del mismo tipo que el estireno. Para realizar la polimerización por radicales libres se necesita el monómero, un iniciador (o catalizador) y un aporte de calor que inicie la reacción química. La polimerización por adición se inicia y progresa según el siguiente esquema:
donde I• es el iniciador ya activado.
La reacción termina por alguna de las siguientes vías:
La polimerización del estireno por radicales libres se puede hacer fácilmente en el laboratorio, consiguiendo un material polimérico sólido de propiedades completamente diferentes a los reactivos iniciales. La reacción es exotérmica (17 Kcal/mol) una vez que se ha activado, por lo que hay que prever la evacuación del calor producido. Esto junto con el hecho de que el poliestireno resultante se adhiere fuertemente al vidrio u otro material que lo contiene, son los mayores problemas que aparecen en la realización de este experimento.
El estireno se puede utilizar incluso sin destilar, esto es, con los inhibidores de polimerización que lleva el monómero, únicamente hay que añadir un pequeño exceso de iniciador. La polimerización progresa en un tiempo corto, produciéndose normalmente un alto grado de conversión del monómero en polímero y sin que el oxígeno del aire sea un problema. prob lema. Sin embargo, el poliestireno que se obtiene por este método es amorfo, con una distribución de pesos moleculares muy ancha y de propiedades mecánicas muy pobres. [6] pobres. [6]
IV.
INSTRUMENTOS, MATERIALES Y REACTIVOS.
-
4.1. Instrumentos. Vaso de precipitación de 250 ml.
-
4.2. Materiales. Pinza para sujetar tubos de ensayo. Tubo de ensayo de vidrio. Soporte universal.
-
4.3. Reactivos. Estireno. Peróxido de benzoilo (BPD).
V.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL. 5.1. Colocar 15 ml de estireno en un tubo de ensayo. 5.2. Pesar 0.6 gr de BPD y adicionar al tubo de ensayo. 5.3. Calentar el tubo de ensayo en un baño maría, hasta que se torne de un color amarillento, cuando el color amarillento desaparezca y la mezcla comience a burbujear retírelo del baño, debido a que q ue la reacción es exotérmica. 5.4. Después de unos minutos de reposo, vuelva a calentarlo por algunos minutos más, agitándolo constantemente. 5.5. Quitarlo del baño y verter en los moldes. 5.6. Dejar polimerizar por varias horas.
VI.
VII.
VIII.
RESULTADOS Y ANALISIS. 6.1. 6.2. El polímero obtenido es transparente, debido a su rápida polimerización este tiene una estructura amorfa. 6.3. Tiene muy poca tenacidad. 6.4. CONCLUSIONES. 7.1. Se desarrolló la polimerización del estireno. 7.2. Se comprendió la forma de polimerización del estireno. 7.3. Se comprendió el funcionamiento de un activador en nuestro caso los radicales libres de peróxido de benzoilo. RECOEMNDACIONES. 8.1. No se debe calentar demasiado la muestra porque acelera el proceso de polimerización y va a hacer un poco difícil verter el contenido hacia los moldes. 8.2. Se debe usar guantes al manipular el monómero debido a que puede causar reumatismo.
IX.
BIBLIOGRAFIA. -
[1] http://www.atsdr.cdc.gov/es/toxfaqs/es_tfacts53.html#bookmark1: http://www.atsdr.cdc.gov/es/toxfaqs/es_tfacts53.html#bookmark1: visitado el 28/10/2014, se obtuvo el concepto de “estireno”.
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[2]http://www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Documentacion/FichasTecnicas/FI [2] SQ/Ficheros/0a100/nspn0073.pdf: visitado SQ/Ficheros/0a100/nspn0073.pdf: visitado el 28/10/2014, se obtuvo el concepto de “ propiedades físicas y aspecto de estireno”.
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[3]http://es.wikipedia.org/wiki/Polimerizaci%C3%B3n_por_radicales_libres: [3] visitado el 28/10/2014, se obtuvo el concepto de “polimerización por radicales libres”.
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[4] http://pslc.ws/spanish/radical.htm: http://pslc.ws/spanish/radical.htm: visitado el 28/10/2014, se obtuvo el concepto de “obtención de radicales libres”.
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[5] http://pslc.ws/spanish/styrene.htm. http://pslc.ws/spanish/styrene.htm. visitado el 28/10/2014, se obtuvo el concepto de “Poliestireno”.
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[6] http://www.ual.es/~mjariza/pract9.pdf. http://www.ual.es/~mjariza/pract9.pdf. visitado el 28/10/2014, se obtuvo el concepto de “Preparación del poliestireno mediante polimerización por radicales libres”.
X.
ANEXOS.
