INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS INGENIERÍA QUÍMICA INDUSTRIAL
ACADEMIA DE QUÍMICA ORGÁNICA Y POLÍMEROS TÉCNICAS DE POLIMERIZACIÓN Y FORMULACIÓN DE LOS POLÍMEROS
PRÁCTICA No. 2 “POLIMERIZACIÓN EN SUSPENSIÓN” INTEGRANTES DEL EQUIPO CASTA!EDA"UAREZ DANIEL MARRUFO MARTINEZ YARI DEL CARMEN MARTINEZ ESPINOSA YENIFER PÉREZ RAMÍREZ LOURDES DEL ROCÍO
PROFESORA TIERRA #LANCA GUDI!O #ERENICE GRUPO $IV%% EQUIPO NO.&
FEC'A DE ENTREGA 2()*+)2+*,
ÍNDICE RESUMEN………………………………………………………………………………… ………………………. MARCO TEÓRICO…………………………………………………………………………………… …………. OBJETIVOS………………………………………………………………………………… ……………………… MATERIALES Y REACTIVOS………………………………………………………………………………… PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL…………………………………………………………………….. RESULTADOS……………………………………………………………………………… …………………….. DISCUSIÓN………………………………………………………………………………… …………………….. CONCLUSIONES………………………………………………………………………… ……………………… REFERENCIAS…………………………………………………………………………… ……………………….
RESUMEN En este trabajo se presentara la técnica de polimerización en suspensión, para la obtención del polimetacrilato de metilo, mostrando as sus !entajas " des!entajas de este método de elaboración# En la polimerización de suspensión el monómero es dispersado en $orma de %otas en el a%ua, en esta polimerización un $actor mu" importante es la a%itación mec&nica para 'ue la dispersión se manten%a, pero también es necesaria la adición de estabilizadores o a%entes de suspensión( )os indicadores usados son solubles en a%ua# El proceso 'ue utilizamos para la producción de polimetacrilato de metilo $ue contar con un reactor conectado a una re$ri%erante, adicionar a%ua " $os$ato tric&lcico, comenzando una a%itación *asta 'ue calentamos a +-C, lue%o se disol!ió peró.ido de benzolo en el monómero " se a/adió al reactor para calentar lentamente a 01-C, para obtener un producto en $orma de perlas# Con este proceso se pudo obser!ar 'ue la temperatura es m&s $&cil de controlar, 'ue la $orma de obtención en perlas del polmero es mu" $a!orable# Estas se obtubieron en $orma de particulas es$ericas de tama/o " $orma relati!amente uni$orme#
M2RC3 4E5RIC3 )a polimerización en suspensión 6Mezcla en 'ue pe'ue/as partculas de un sólido o l'uido se mantienen suspensas en un l'uido o un %as7, también conocida como polimerización en perlas, por la $orma como se obtienen los polmeros, es una polimerización *etero%énea donde el monómero " el iniciador son insolubles en el medio dispersante, en %eneral el a%ua# En la polimerización en suspensión en $ase acuosa mediante a%itación se mantiene el monómero 6insoluble en a%ua7 en $orma de %otas en las 'ue tiene lu%ar la reacción# Esta modalidad se distin%ue de la aparentemente similar polimerización en emulsión por la localización del iniciador " la cinética a 'ue obedece# El iniciador est& disuelto en el monómero " la cinética es la misma 'ue la de la polimerización en masa# El monómero es la $ase dispersa " da lu%ar a un polmero en $ase sólida también dispersa# )a dispersión se mantiene por una combinación de a%itación " el empleo de estabilizadores solubles en a%ua 6por ejemplo, metilcelulosa o %elatina7# Uno de los objeti!os principales de las polimerizaciones por suspensión es la $ormación de una dispersión uni$orme de %otas de monómero dentro de la $ase continua, pre!iniendo su coalescencia durante el proceso de polimerización( para esto se utilizan sustancias como coloides protectores, estabilizantes o a%entes de suspensión 'ue a"udan a 'ue las %otas se manten%an aisladas # 2l $inalizar el proceso de polimerización se obtienen partculas sólidas de $orma es$érica, esta $orma se obtiene en las primeras etapas del proceso cuando las dos $ases inmiscibles son a%itadas )a técnica de polimerización en suspensión procura reunir las !entajas de los procesos de polimerización en masa, solución " emulsión, al mismo tiempo 'ue procura eliminar al%una de sus des!entajas# )a polimerización en suspensión corresponde apro.imadamente a una polimerización en masa dentro de cada %ota de monómero suspendida en el a%ua# )as partculas 'ue se $orman son relati!amente %randes 618 a 88 micrómetros7 " la separación del producto $inal por sedimentación es $&cil, los ni!eles de impureza en el producto " los aditi!os $inales son por lo %eneral bajos comparados con un a polimerización en emulsión
2%itación )a a%itación del sistema es un $actor mu" importante en esta técnica, pues la !elocidad de a%itación empleada tiene una alta in$luencia en la !ariación del tama/o de partcula# Se sabe 'ue la a%itación estabiliza la suspensión, es decir, de no e.istir un campo de $lujo la suspensión tendra a $ormar dos $ases continuas lo 'ue cambiara el proceso de suspensión a polimerización en masa con todos sus problemas# Estabilizadores Una polimerización de suspensión %eneralmente re'uiere una adición de pe'ue/as cantidades de un estabilizante para impedir la coalescencia " un rompimiento de las %otas durante la polimerización# El estabilizante a$ecta el tama/o " la $orma de las partculas, " de la cristalinidad " de la transparencia $inal de las partculas# 2l%unos estabilizadores de %ota en polimerización en suspensión son polmeros miscibles en a%ua# Estos materiales son a !eces llamados coloides protectores# Estos inclu"en sustancias naturales como la %elatina " una amplia %ama de polmeros sintéticos parcialmente *idrolizados como el poli 6acetato de !inilo7
Iniciadores Como en toda reacción de polimerización, el iniciador determina la cantidad de radicales primarios 'ue ori%inan las cadenas poliméricas# )os iniciadores utilizados en polimerización de suspensión son solubles en la $ase or%&nica "a 'ue la polimerización ocurre en las %otas del monómero# Durante la elección del iniciador, el criterio de
solubilidad en el monómero es decisi!o# 9or lo %eneral son utilizados como iniciadores los peró.idos or%&nicos " los azocompuestos "a 'ue casi siempre son solubles en $ase monoméricas or%&nicas
3:;E4I<3S
3bjeti!os espec$icos=
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3btener polimetacrilato de metilo por el proceso de polimerización en suspensión De$inir 'ué $actores modi$ican las propiedades del producto a obtener
3bjeti!os particulares=
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Identi$icar para 'ue se utilizan los coloides protectores, estabilizantes o a%entes de suspensión e indicadores dentro de la polimerización de suspensión Destacar las !entajas de lle!ar a cabo una polimerización en suspensión
M24ERI2) > E?UI93 • • • • • • •
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Matraz de @ bocas de A888 ml Re$ri%erante 4ermómetro Embudo de separación 4apones de corc*o 1 bandejas 9inzas de nuez 2%itador de propela di%ital
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9ropela de a%itación de acero
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:omba de recirculación para a%ua
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:alanza %ranataria
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Resistencia eléctrica
SUS42NCI2S U4I)IB2D2S
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2%ua os$ato tric&lcico 9eró.ido de benzolo Monómero de metacrilato de metilo
DES2RR3))3 E9ERIMEN42) 9olimerización en suspensión obtención del polimetacrilato de metiloF
E'uipar el matraz de tres bocas con a%itación mec&nica de 18818 rpm, re$ri%erante de re$lujo, termómetro " medios de calentamiento " en$riamiento
2dicionar al reactor A8 ml de a%ua " 8#1 % de $os$ato tric&lcico# 2%itar " calentar a +-C
Disol!er 8#%r de peró.ido de benzolo en G8 ml de monómero de metacrilato de metilo " a/adir al reactor Calentar lentamente *asta 01-C " mantener a esa temperatura# Después de
RESU)42D3S
Co-o/01 21 34565o-373 18 0o-901/o :o;3 3 :o;3< 83 2o8=659- o/0373 0>2 63-;5434 41 7=/7=?32 ;o/-3-4o21 41 6o8o/ 303/5881-;o @ o36o .
A8 32o 41 &+ 05-. 3/oB5034301-;1< @3 21 37D3 o/034o 18 o8D01/o< 12;1 21 o7;=o 1- o/03 41 1/832 41 3/1654o 250583/ 3 =-o2 4505-=;o2 =116588o2 41 6o8o/ 732;3-;1 ;/3-23/1-;1 1/o 85:1/301-;1 303/5881-;o 41 ;303Fo 3/oB5034o 3 =- * 058D01;/o 41 45>01;/o< 83 ;1B;=/3 41 G2;32 21/ o721/373 732;3-;1 /D:543. L3 63-;5434 o7;1-543 =1 0=@ o63.
E8 /o4=6;o /121-;9 651/;o o8o/ 63/36;1/D2;56o 0=@ 1-1;/3-;1.
DISCUSI5N C3NC)USI3N
CUES4I3N2RI3
*H D15-3 18 6o-61;o 41 o8501/53659- o/ =1-594écnica de polimerización *etero%énea donde el monómero " el iniciador son insolubles en el medio dispersante a'u se obtienen partculas sólidas de $orma es$érica#
2H I-45J=1 6=381 o- 8o 36;o/1 /5-65381 J=1 5-;1/51-1- 1- 83 o8501/53659- o/ =1-594emperatura de reacción, estabilizador, relación monómeroJa%ua, tiempo de reacción, !elocidad de a%itación#
$H EB85J=1 83 451/1-653 J=1 1B5;1 1-;/1 =-3 =1-59- @ =-3 10=8599ara las emulsiones se eli%en los iniciadores solubles en la $ase continua mientras 'ue en las suspensiones se utilizan los solubles en la $ase dispersa
En la suspensión, con el $in de 'ue se $ormen partculas aisladas, se pre$iere el uso de monómeros 'ue sean pr&cticamente insolubles en la $ase continua, mientras 'ue en las emulsiones se utilizan monómeros al%o soluble en esta "a 'ue all se da inicio a la polimerización, por lo 'ue la $ase dispersa actKa como reser!a de monómero.
El producto $inal en las polimerizaciones por emulsión es un l&te. m&s o menos estable, esto es, una dispersión de polmero en el medio continuo, di$erente a lo 'ue sucede con las suspensiones, en donde el polmero se separa por sedimentación o $lotación cuando se detiene la a%itación#0
&H D1 36=1/4o 3 = 6o-4565o-1 41 o1/3659- o71/343 1- 1;3 />6;563 5-45J=1 J= 50o/;3-653 ;51-1 83 63-;5434 41 3:=3 1081343. El a%ua es el medio de reacción de la polimerización, permite la dispersión del monómero " de esta $orma el calor desprendido en la reacción es absorbido por el a%ua# ,H L3 o8501/53659- o/ =1-59- 1 /16o01-43781 3/3 o7;1-1/ o801/o 41 38o/1 41 T: 38;o. EB85J=1 o/ J=. 9or'ue normalmente $orma polmeros amor$os 'ue se caracterizan por presentar 4% altas# El 9MM2 es un polmero amor$o duro, por lo tanto presenta 4% relati!amente alta#
KH D1 8o /136;5o 108134o 1- 18 1B1/501-;o< 45:3 6=>8 1 83 =-65941 6343 =-o 41 188o. 2%ua= Medio de reacción os$ato tric&lcico= 2%ente estabilizador 6a%ente de suspensión7 9eró.ido de benzolo= Iniciador Metacrilato de metilo= Monómero %H I-45J=1 6=381 o- 83 1-;3?3 @ 411-;3?3 J=1 /11-;3 18 /o61o 41 o8501/53659- o/ =1-59-< 6o- /116;o 38 41 033 @ 10=859-.
TÉCNICA M2S2
VENTA"AS 2lto %rado de pureza# Re'uiere e'uipos sencillos#
DESVENTA"AS Control de temperatura di$cil# Distribución de peso molecular anc*a# EMU)SI5N 9olimerización r&pida# Contaminación del polmero 3btención de polmeros con con a%entes emulsionantes alto peso molecular# " a%ua# &cil control de la temperatura# SUS9ENSI5N Control de temperatura $&cil# Contaminación del polmero 3btención del polmero en con a%entes estabilizadores $orma de perlas# " a%ua# Re'uiere a%itación continua
H E6/573 83 /136659- 41 o8501/53659- 3;3 ;/1 =-54341 0o-o0/563 H< 5-4563-4o J=1 ;5o 41 0163-50o 1 8813 3637o.
:I:)I3LR2Í2
