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    Pi365 - Práctica Calificada 2 - 2021-2

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    Este documento contiene las respuestas a una segunda práctica calificada sobre polímeros. La práctica cubre temas como copolímeros, terpolímeros, polímerización por etapas y policondensación. El estudiante demuestra un entendimiento sólido de los conceptos clave y las diferencias entre los diferentes tipos de polímeros.

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    PI365 - PRÁCTICA CALIFICADA 2 - 2021-2

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    UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

    FACULTAD DE ING. QUÍMICA Y TEXTIL


    POLÍMEROS - PI365 / Periodo 2021-2
    SEGUNDA PRÁCTICA CALIFICADA

    JIMÉNEZ FERRO, RITA ANGÉLICA 20172181H


    FECHA: 20/10/21
    1) Sobre los Copolímeros :
    a) ¿Qué diferencia en las propiedades tendría un Copolímero (PP/PVDC) de estructura
    tipo Bloque Lineal, con otro igual de Bloque Injertado? (1 p.)
    El copolímero de bloque lineal tendrá propiedades intermedias a las de los homopolímeros
    individuales (PP/PVDC) a diferencia del copolímero de bloque injertado que tendrá
    propiedades aditivas a la de los homopolímeros individuales (PP/PVDC).
    b) ¿Qué diferencias de estructuras tienen los Copolímeros de Estireno y Butadieno
    denominados como SB, SBR y SBS? (1 P.)

     SB : estructura de tipo estadística o Random.


     SBR: estructura de tipo bloque lineal.
     SBS: estructura de ABA tribloque.
    c) ¿Bajo qué principio se generan las estructuras de Copolímeros “en estrella”? (2 p.)
    Un copolímero en estrella es generado al tener una cabeza o núcleo, que es un compuesto
    activado (material de silicio activado) en donde se comienzan a insertar cadenas cortas de
    polímeros en diferentes direcciones del espacio.
    ¿Cómo serían las fuerzas secundarias de estos respecto a los copolímeros en bloque?
    En los copolimeros en estrella las interacciones secundarias que se desatan son mayores en
    cantidad con respecto a los copolimeros en bloque. Todo dependerá de los grupos
    presentes en el copolimero en estrella ,todo suma.
    d) ¿Qué tipos de comportamientos presentarían los Terpolímeros ABS siguientes? (1 p.)
    Poli(Estireno/Butadieno/Acrilonitrilo) _________________________________________
    Este terpolímero tiene en orden decreciente las fracciones en peso de estireno, butadieno
    y acrilonitrilo. Por lo tanto, este terpolímero será muy rígido y ligeramente elastomérico
    (resistente al impacto) y con algo de plástico intermedio (resistencia térmica y química).
    Poli(Butadieno/Estireno/Acilonitrilo)_________________________________________
    Este terpolímero tiene en orden decreciente las fracciones en peso de butadieno, estireno
    y acrilonitrilo. Por lo tanto, este terpolímero será muy elastomérico (ductilidad a baja
    temperatura y resistente al impacto, fusión y fatiga) y ligeramente rígido y con algo de
    plástico intermedio (resistencia térmica y química).
    2) ¿Cómo denominaría, según las Normas IUPAC, a las siguiente macromoléculas? (3 p)

     PBT (POLIÉSTER): Poli (Politereftalato de butilenglicol)


     NEOPRENO (Elastómero: Policloropreno
     Siliconas : Polisiloxano
     Teflón : Politetrafluoretileno
     PVC : Poli (cloruro de vinilo)
     Resinas Fenólicas: Resinas de fenol formaldehído
    3) Para las Polimerizaciones, en general :
    a) ¿Qué significan las Temperaturas “Tope” y “Suelo”.¿En qué casos tienen lugar? (1.5 p.)

     La temperatura Techo o Tope se manifiesta cuando la variación de entalpía y la de


    entropía son negativas. La temperatura es la máxima para generar la polimerización.
    Encima de esta variación de energía libre se hace positiva y se hace imposible la
    reacción.
     La temperatura Suelo se manifiesta cuando la variación de entalpía y entropía son
    positivas, la temperatura suelo es la mínima en la que se generará la polimerización
    y por debajo de esta, no ocurrirá la polimerización.
    b) ¿Por qué se dice frecuentemente que las Polimerizaciones son Exotérmicas? (1 p.)
    Se dice polimerizaciones que son exotérmicas porque esta polimerización expulsa calor,
    debido a que la energía final de los polímeros formados es menor que la energía inicial de
    los polímeros antes de someterse a una reacción de polimerización.
    c) ¿Cómo sería una Gráfica “PM vs p” (Peso Molecular versus Conversión) en la
    Policondensación y en la Poliadición?. Justificar su respuesta (2 p.)
    Al aplicarse la distribución ponderal, el factor p representa la conversión de la reacción. En
    el caso de la policondensación, se puede observar una función biyectiva, mientras que en
    la poliadición ocurre lo opuesto, esto se debe al número total de cadenas presentes en el
    polímero. Por otra parte ,en la policondensación se presenta un aumento del peso
    molecular mucho más lento debido a la reacción química y en la poliadición, la reacción es
    más rápida, ya que el doble enlace es reactivo y se da un aumento más rápido del peso
    molecular.
    d) ¿Cómo es la reactividad de los Monómeros en la Policondensación y en la Poliadición
    (1 p.)

     En la Policondensación su reactividad se manifiesta de tal forma que los monómeros


    tienen la capacidad de combinarse consigo mismo o con otra especie, siempre
    teniendo presentes grupos funcionales diferentes. Al poco tiempo de comenzada la
    reacción se logra la desaparición de los monómeros iniciales.

     En la Poliadición su reactividad se manifiesta de tal forma que los monómeros solo


    serán capaces de reaccionar con grupos activos (apertura del enlace doble). El
    monómero permanecerá en el medio de reacción hasta lograr conversiones muy
    altas.

    4) En la Polimerización POR ETAPAS (POLICONDENSACIÓN) :


    a) Mencione los tipos de mecanismos cinéticos que hay para obtener Polímeros lineales
    (1.5 p.)

     n A – A + n B − B → (-A −AB −B-)n + (2n – 1) C


     n A − B → (-A − B-)n + (n-1) C
    b) En el caso de una Reacción cinética Catalizada, mencione las Ecuaciones Cinéticas.
    ¿Qué suposiciones se hacen en este caso? (1.5 p.)
    Modelo principal ,em forma práctica:
    ~ A+ ~ B (Cat.) → ~ AB ~ + C
    Suposiciones:

     El catalizador añadido No se consume, constante.


     El grupo funcional A reacciona con un grupo funcional B a la vez (reacción equimolar)
     Para una POLIESTERIFICACIÓN.
     El seguimiento de la Reacción se hace a través del componente que pueda ser
    medido, para el caso de POLIESTERIFICACION, sería el ácido (seguimiento por
    titulación).
    Ecuaciones Cinéticas:

     Para una POLIESTERIFICACION:


    ~ COOH + ~ OH (Cat.) → ~ CO-O ~ + C

     Reacción equimolar, entonces:


    (COOH) = (OH)
     El seguimiento de la Reacción se hace a través de la (COOH):
    − [d(COOH)/dt] = k1 (COOH) (OH) (CAT.) Ec. (I)
    De la Ec. (I) : [−d(COOH)/dt] = k2 (COOH) (OH) (CAT.)

     Asumimos que el (CAT.) NO se consume (es constante)


    Definimos: k’ = k2 (CAT.)
    Así se tiene: [−d(COOH)/dt] = k’ (COOH) (OH) = k’ (COOH)2 (B)

     Del mismo modo: (COOH) = C


    C = C0 , t = 0 y C = C , t = t

     Integrando Ec. (B), se obtiene:


    (1/C) − (1/C0) = k’ t (1’)
    (1/1−p) − 1 = (k’ C0) t (2’)
    (DPm) − 1 = (k’ C0) t (3’)
    Donde:
    P: conversión
    P= (Co-C)/Co , C=Co(1-p)
    DPm=(Co/C)= 1/(1-p)

    c) Explique, concreto, ¿Cómo es la interpretación de la Curva de Distribución Ponderal de


    los Pesos Moleculares? ¿Cómo es la Anchura de la Curva? (1.5 p.)
    La curva de distribución ponderal de los moleculares me representa las fracciones en peso
    de un polímero lineal de condensación que ha alcanzado un grado de conversión p. Es decir,
    para cada gramo de polímero que tenga, habrá Wp gramos de polímero con grado de
    conversión “p”. Por tanto, habrá una repartición de pesos por tamaños en un tiempo “t”.
    Tendré curvas con anchura cada vez mayor para “p” cada vez mayores. Por lo que, si llevo
    la conversión(p) a muy alto valor para lograr pesos moleculares más altos corro riesgo de
    que la curva sea más ancha y obtendré un polímero con mayor distribución. Esta tendencia
    es natural, sin embargo, puede ser manipulada y sacar curvas más angostas logrando pesos
    altos a altas conversiones. Ello implica uso de aditivos, juego con las condiciones de
    operación, etc.

    5) Sugiera como debería ser la reacción para obtener un Copolímero de estructura EN


    BLOQUE, que tenga unidades repetitivas de Poliamida 6,6 y Poliamida 9,6 (1 p.)
    De las dos alternativas para una copolicondensación por bloques más ordenada se sugiere:
    Formar 2 prepolímeros con extremos amino(diamina) y que sean diferentes (Ax y By), para
    el caso específico los prepolímeros son: hexametilendiamina y nonametilendiamina.
    A ellos los hago reaccionar con cloruro de ácido (R:4 carbonos). La estructura resultante es
    un bloque de cada uno de los prepolímeros.
    H2N~Ax~NH2 + ClCO−R−COCl + H2N~By~NH2 →
    ~(HN~Ax~NH−CO−R−CO−NH~By~NHCO−R−CONH)~n
    Donde:
    Poliamida a, b:
    a: # de átomos de carbono de la diamina.
    b: # de carbonos del diácido.

    6) Con la copolimerización, ¿Cómo se afecta o altera el comportamiento (las


    características) respecto a los homopolímeros? (1 p,)
    Al darse la copolimerización la cristalinidad respecto a los homopolímeros decrece (orden)
    como consecuencia a ello aumenta la flexibilidad, es decir, se vuelve más plastificable,
    deformable. Así también, la temperatura de fusión(Tf) y temperatura de transición
    vítrea(Tg)descienden, variando en magnitud de acuerdo al copolímero que se forme, sea en
    bloques o al azar.
    Por otra parte, de manera general las propiedades de los copolímeros en bloques resultan
    muy próximos al valor medio de las propiedades de 2 los homopolímeros utilizados para su
    copolicondensación, mientras que en el caso de los copolímeros al azar terminan siendo
    completamente diferentes al promedio de los 2 homopolímeros utilizados.

    NOTA : Enviar la solución en Archivo PDF, al correo : walterzal4@gmaiI.com


    EL PROFESOR - 20/10/21

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