Universidad Autónoma Metropolitana Unidad Azcapotzalco
Laboratorio de estructura y propiedades de los materiales Profesor: Coello Ramírez Rubén aniel
Pr!ctica "#
Polímeros Polímeros de condensación
$%uipo " & 'ello López aniel Andrés aza Ponce (isel )ómez $strada Luis $nri%ue Mercado Cortés Linda Aimeé *rtiz Morales +ernanda ,!s%uez Martínez -or.e
Mé/ico istrito +ederal0 &1 de febrero de 23&4 Objetivos • • •
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Definir el concepto de polimerización por condensación o etapas. Dar ejemplos de polímeros de condensación. Obtener la baquelita, en forma “instantánea” a partir de resorcinol y formaldehido utilizando como catalizador ácido clorhídrico. Obtener un polister, la resina !lyptal por condensación de "licerina y anhídrido ftálico Marco Teórico
#a reacción de síntesis de un polímero donde se elimine una molcula peque$a como el a"ua % &O, metanol '% (O% o cloruro de hidro"eno %'l, se describe como polimerización por condensación o por etapas, cada unidad monomrica tiene que tener al menos & "rupos funcionales. #a )aquelita, el !lyptal y el *ailon son polímeros por condensación. #a )aquelita es uno de los termofijos fenólicos más usual, fue el primer polímero sinttico. +e trata de una reacción de condensación que une a las molculas de fenol y de formaldehido que producen la resina inicial fenólica lineal. l átomo de O reacciona con un átomo de % de cada una de dos molculas de fenol liberando a"ua como subproducto, despus las dos molculas de fenol se unen mediante un átomo de carbono restante del formaldehido -sustitución electrofílica aromática. l formaldehido en e/ceso sir0e como a"ente de formación de enlaces cruzados, produciendo una red de polímero termoestable. stos enlaces cruzados son causa de propiedades como1 resistencia al impacto, al calor y ele0ada resistencia a la corrosión química. #o que hace a los polímeros entrecruzados poco o más biode"radables. n 23(4 se obtu0o una superpoliamida capaz de ser hilada y se le llamó nailon. #os nailon eran las más resistentes y duras de todas las fibras hasta la aparición de otras mejores como el polister 5e0lar. l nilón 6,6 ese forma cuando el ácido adípico se condensa con he/ametilendiamina liberando a"ua. !racias a su alta resistencia a la tensión, elasticidad y resistencia a la abrasión, el nilón es ideal para aplicaciones tales como cables, cuerdas para neumáticos, prendas de uso rudo, medias y alfombras. +in embar"o la luz ultra0ioleta lo de"rada, las prendas de nailon blancas se 0uel0en amarillentas. #os polisteres son tambin polímeros de condensación se obtienen de un polialcohol y diácido or"ánico.
Resumen de la sesión de “Polímeros de condensación”
7rimeramente se dio una lectura "eneral al tema, con el propósito de darnos una idea de lo que se hará en la práctica, posterior a ello comenzamos a elaborar el inciso 8 l cual consistió en la elaboración de un "lyptal -9esina de polister. 7ara esto se necesitó de un molde de aluminio con forma de la base de un 0aso, en el cual se 0ertió anhídrido ftálico y "licerina, despus se colocó el molde sobre una parrilla de calentamiento y se esperó apro/imadamente 24 minutos, hasta obser0ar que comenzaba a her0ir y a tornarse de color amarillo -miel, al momento de lle"ar a ese punto se retiró de la parrilla y se dejó enfriar, para despus desmoldarse y re"istrar resultados. :na 0ez terminado lo anterior se prosi"uió con el inciso ) llamado “)aquelita instantánea” este fue un e/perimento muy di0ertido, ya que nos permitió obser0ar como de la mezcla de tres sustancias se puede formar un sólido. 7rimeramente se colocó resorcinol en un tubo de ensayo -con un pedazo de alambre dentro de su interior, despus se le a"re"o formaldehído y se a"ito para disol0er el resorcinol, finalmente con mucho cuidado se le a"re"ó dos "otas de ácido clorhídrico. 8l transcurso de 2 minuto nuestra mezcla de sustancias, se comenzó a solidificar y a cambiar de color. ;inalmente retiramos nuestra )aquelita con mucho cuidado de no romper el tubo, y la0amos con abundante a"ua el recipiente. Materiales y procedimiento
2 0aso de precipitada de 2<< ml & pipetas 2 espátula 2 0aso de precipitado de &< ml 2 0arilla de 0idrio 2 termómetro &&<= ' o termómetro >9 2 parrilla de calentamiento 2 pinzas para crisol 7apel aluminio 98'?>@O+ 9esorcinol, 2,( dihidro/ibenceno -O% &'6%A ;ormaldehído Bcido clorhídrico %'l 6 C en frasco "otero 8nhídrido ftálico !licerina -densidad2,&62 "Eml
%eptano
Desarrollo experimental A) Obtención del lyptal
!) !a"uelita instant#nea $resina %enol&%ormalde'ído)
Observaciones A) Glyptal
'uando la mezcla del anhídrido ftálico -sólido con la "licerina -líquido se pone a calentar, toda la mezcla se 0uel0e líquida, este proceso desprende un aldehído lacrimó"eno con el cual se debe tener cuidado, despus de un tiempo de calentado se obtiene un sólido, un sólido que es frá"il. B) Baquelita instantánea
:na 0ez que se mezcló el resorcinol con el formaldehído y las & "otas de ácido clorhídrico, en apro/imadamente 2 minuto, la solución liquida, comenzó a cambiar de color drásticamente, y se solidifico, formando un +ólido dentro del interior del tubo de ensayo. :na 0ez lo"rado este cambio, se dejó un rato más, y posteriormente con ayuda del "ancho de alambre, se sacó la )aquelita del tubo, a la cual se le hicieron al"unas pruebas de resistencia. Cuestionario.
2. #os polímeros pueden ser preparados por dos tipos de reacción. F'uáles sonG l de adición y la condensación. n las polimerizaciones de adición, todos los átomos de monómero se con0ierten en partes del polímero. n las reacciones de condensación al"unos de los átomos del monómero no forman parte del polímero, sino que son liberados como %&O, 'O&, 9O%, etc.
&. /plicar qu es un polímero #os polímeros se definen como macromolculas compuestas por una o 0arias unidades químicas -monómeros que se repiten a lo lar"o de toda una cadena. :n polímero es como si unisemos con un hilo muchas monedas perforadas por el centro, al final obtenemos una cadena de monedas, en donde las monedas serían los monómeros y la cadena con las monedas sería el polímero. (. Cencionar tres propiedades de ellos 7ueden ser1 Termoestables: #os parámetros característicos de los materiales termoestables es el punto de "elidificación o punto de "el, el cual se refiere al momento en el que el material pasa de una manera irre0ersible de un estado liquidoH0iscoso a un estado sólido durante el proceso de curado o reticulado, una 0ez se ha traspasado dicho punto de "elidificación el material deja de fluir y no puede ser moldeado o procesado de nue0o. *o se pueden derretir, antes de derretirse pasan a un estado "aseoso !eneralmente no se hinchan ante la presencia de ciertos sol0entes +on insolubles. 8lta resistencia al fenómeno de fluencia • • • •
lastómeros: #a principal característica de los materiales elastómeros es la alta
elon"ación o elasticidad y fle/ibilidad que disponen dichos materiales frente a car"as antes de fracturarse o romperse. *o se pueden derretir, antes de derretirse pasan a un estado "aseoso +e hinchan ante la presencia de ciertos sol0entes !eneralmente insolubles. +on fle/ibles y elásticos. Cenor resistencia al fenómeno de fluencia que los termoplásticos • • • • •
Termoplásticos: n función del "rado de las fuerzas intermoleculares que se producen
entre las cadenas polimricas, estas pueden adoptar dos tipos diferentes de estructuras, estructuras amorfas o estructuras cristalinas, siendo posible la e/istencia de ambas estructuras en un mismo material termoplástico. 7ueden derretirse antes de pasar a un estado "aseoso. 7ermiten una deformación plástica cuando son calentados. +on solubles en ciertos sol0entes. +e hinchan ante la presencia de ciertos sol0entes. )uena resistencia al fenómeno de fluencia. • • • • •
A. F'uál de los polímeros obtenidos en la práctica fue el primero de la historiaG #a baquelita, la baquelita fue la primera sustancia plástica totalmente sinttica, creada en 23
#a baquelita es un buen aislante trmico y elctrico, de ahí sus utilidades y aplicaciones en accesorios elctricos, para hacer man"os de cazos y sartenes, mandos de cocina, man"os para soldadores, etc. 6. n la obtención del !lyptal F+e utilizó al"Jn indicador de la reacciónG /plicar porqu. +í, se a$ade una peque$a cantidad para que el líquido cambie a una forma sólida. I. l !lyptal es un polímero termofijo o termoplástico. /plicar porqu. l !lyptal es un termo fijo, porque son materiales rí"idos que tienen una estructura molecular compleja del tipo red, la cual tiene lu"ar en el proceso de moldeo. #os plásticos llamados termofijos o termoestables son plásticos que una 0ez moldeados no pueden modificar su forma, y por lo tanto no pueden ser reciclados.
(onclusiones Los objetivos fueron cumplidos. Esta práctica fue muy divertida, debido a que observe como la mezcla de ciertos reactivos a una elevada temperatura, puede lograr una Polimerización por condensación. Pienso que la importancia de saber cómo puede constituirse un material a base de mezclas de reactivos, es algo muy importante que como alumno y ciudadano es bueno saberlo. As como tambi!n en la "ngeniera el!ctrica, es de gran importancia estar consciente de que ciertos materiales, son propensos a deformarse o cambiar de forma al momento de ser sometidos a altas temperaturas, de esta forma, al saber cómo están constituidos, podemos saber fácilmente si son materiales conductores, o aislantes y darles un uso correcto, en determinada situación. #ello López $aniel Andr!s $aza Ponce %isel En la realización de esta práctica que estaba muy ligada a la práctica cinco, terminamos de conocer los dos tipos de polimerización y la importancia de ambas, en esta práctica que obtuvimos la baquelita y un poli!ster &resina glyptal', conocimos al primer polmero de la (istoria, y como tambi!n la importancia de que un polmero sea termoplásticos ya que estos son de fácil reciclaje, como tambi!n la estructura de un termofijo que no son biodegradables. Por lo tanto para la ingeniera en general uno debe de tener muy en cuenta que materiales son los que debera utilizar y as evitar el aumento de la contaminación terrestre.
)ómez Estrada Luis Enrique En !sta práctica conocimos nuevos reactivos como el an(drido ftálico, además de que obtuvimos la baquelita y el poli!ster, se tuvo muc(o cuidado en la realización de esta práctica pues requera precisión en cuanto a tiempos y temperatura, se conocieron aplicaciones e (istoria de la baquelita y el nylon as como algunas propiedades. En qumica es importante adquirir práctica en laboratorio y !stas prácticas se prestan a ello. *ercado +ort!s Linda Aime! $urante esta práctica obtuvimos baquelita instantánea, está especialmente me resulto muy interesante porque paso de estado lquido a un estado sólido de un instante a otro. ambi!n obtuvimos glyptal mezclando an(drido ftálico y glicerina y calentándolo en la parrilla, aunque se quemó un poco pareca caramelo. *e parece que es realmente importante observar la obtención de polmeros y determinar los materiales que los conforman para iniciar la investigación de nuevos polmeros que sean biodegradables, o que sean más resistentes y reciclables, e incluso encontrar formas de descomponer las cadenas polim!ricas y encontrar la forma de aprovec(ar los componentes de los polmeros. -rtiz *orales ernanda Al realizar esta práctica se pudo definir el concepto de polimerización por condensación, además se obtuvo la baquelita a partir de resorcinol y formalde(ido utilizando como catalizador ácido clor(drico y tambi!n se obtuvo un poli!ster, la resina glyptal por condensación de glicerina y an(drido ftálico. /e pudo determinar la caracterización de los polmeros (ule, baquelita mediante algunas pruebas fsicas0 en el poli!ster se observó una resina de color transparente, liso, quebradizo, con resistencia alta y conductividad mnima0 mientras que con la baquelita observamos una resina de color rosa, dureza nula, quebradiza ya que al momento de enjuagar se rompió y tiene una resistencia el!ctrica. Los polmeros en general suelen ser malos conductores de calor por lo que se emplean masivamente en la industria el!ctrica y electrónica como materiales aislantes0 las propiedades el!ctricas de los polmeros están determinadas principalmente, por la naturaleza qumica del material &enlaces covalentes de mayor o menor polaridad' y son poco sensibles a la microestructura cristalina o amorfa del material, que afecta muc(o más a las propiedades mecánicas. inalmente se puede decir que la polimerización por condensación es aquella reacción de unión de dos monómeros donde se pierde una peque1a mol!cula de agua. 2ásquez *artnez 3orge
!ibliora%ía Manual de Laboratorio de $structura y Propiedades de los materiales0 )po5 e 6nvesti.ación en la $nse7anza de la 8uímica0 Universidad Autónoma Metropolitana Unidad Azcapotzalco0 Ciencias '!sicas0 Mé/ico 5+55
