ESCUELA POLITÉCNICA NACIONALFACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y AGROINDUSTRIA INGENIERÍA QUÍMICA LABORATORIO DE INTRODUCCIÓN A POLÍMEROS Práctica N° 1 Polimerización en masa vía radical Realizado por: Vanessa Maldonado Bacca Fecha de realización: 13/05/2015 Fecha de entrega: 20/05/2015 PERIODO 2015-A (ABRIL 2015-SEPTIEMBRE 2015) Se trabajó a una temperatura de 60°C y se tomaron muestras cada 5 minutos para analizar la disminución de la altura de la curva del grupo funcional doble enlace carbono-carbono en el espectro FTIR. La polimerización en masa presentó dificultades en cuanto al control de la temperatura y viscosidad. el mismo que usando una jeringa se introdujo en un molde preparado previamente. Las propiedades que estos presentan. Además. INTRODUCCIÓN Los polímeros son de vital importancia en la sociedad actual debido a su universalidad en cuanto a aplicaciones se trata. existen diferentes técnicas de polimerización a nivel industrial y una de las más usadas corresponde a la polimerización en masa debido a que se requiere únicamente del monómero y el agente iniciador. sin embargo el factor principal en la selección de plástico como material corresponde al económico (Billmeyer. La reacción de polimerización inició a los 50 minutos aproximadamente tras el inicio de la experimentación y el polimetil metacrilato obtenido tuvo una coloración transparente.RESUMEN La práctica realizada tuvo como objetivos obtener la curva de seguimiento de la reacción de polimerización mediante la medición de la altura en un espectro FTIR y obtener una lámina de PMMA a partir de su pre polímero.07%. eléctricas. Una vez iniciada la reacción de polimerización. 1. p. . sin embargo. el mismo que se dejó en un baño termostático a 60°C por 3 horas hasta la obtención del polímero PMMA. se obtuvo un pre polímero. mecánicas. presenta problemas en cuanto al control de la temperatura y viscosidad. Dada su importancia. 1975. Para ello.248). esta técnica es ecológica y económica. permiten que se usen inclusive en aplicaciones ópticas. se realizó un reflujo del monómero metil metacrilato previamente destilado al cual se le añadió peróxido de hidrógeno como agente iniciador al 0. p.1] se ilustra una de las reacciones de iniciación del peróxido de benzoilo que usualmente se descompone en radicales fenílicos y dióxido de carbono. formando más especies radicalarias. entre otros. una propagación donde los productos se desarrollan y una terminación. resonancia e interacción entre los radicales de propagación también son importantes. MARCO TEÓRICO El mecanismo de la polimerización vía radical comprende reacciones típicas de radicales libres. Ravve (2012). reacciones redox. En la reacción [2. los radicales formados en la etapa anterior siguen interactuando entre sí. Los peróxidos contienen enlaces de valencia débiles en su estructura y factores como el calor permiten disociar estos compuestos en radicales libres.1] PROPAGACIÓN En la propagación. permitiendo la adición de miles de monómeros. La velocidad de propagación depende de la reactividad del monómero.69). los efectos de polaridad. Los radicales iniciadores deben ser lo suficientemente energéticos para reaccionar con los compuestos vinílicos. La formación de radicales iniciadores puede darse de varias maneras: Descomposición térmica de los compuestos con grupos azo y peroxi. señaló que el cambio de viscosidad durante el proceso de polimerización no afecta a la velocidad de propagación o a la reacción de crecimiento del polímero.3 2. radiación ionizante. Sin embargo. la forma más común de iniciación es a través de los grupos peroxi. Es decir. INICIACIÓN La formación de radicales iniciadores es el paso determinante de la velocidad en una reacción de iniciación. donde las reacciones en cadena de los radicales libres terminan (Ravve. TERMINACIÓN . 2012. existe una iniciación donde los radicales se forman. [2. Una serie de pasos repetitivos siguen a cada paso de iniciación. 2. Figura. se vuelven a formar especies moleculares. Polimerización vía radical En la figura 2.4 La terminación es causada por una reacción radical-radical de segundo orden. Los productos resultantes son muy puros debido a que en el proceso se ocupa únicamente el monómero y el iniciador. De esta manera. Las polireacciones en masa tienen una .1. una reacción radical-molécula de segundo orden o una pérdida de actividad del radical. POLIMERIZACIÓN EN MASA La polimerización en masa se lleva a cabo con solventes o diluyentes. terminándose la reacción vía radical. TÉCNICAS DE POLIMERIZACIÓN Existen diferentes técnicas de elaboración de polímeros a nivel industrial: polimerización en masa. solución y dispersión.1 se observa un ejemplo general de la polimerización vía radical. En la polimerización heterogénea el polímero es insoluble en el monómero y la polimerización se lleva a cabo por debajo del punto de reblandecimiento.48) Sin embargo. (Braun. también se presentan dificultades en la ejecución del proceso que son causados por la eliminación del calor de polimerización y el manejo de las mezclas de reacción viscosas. 2010.1. 0. Las polimerizaciones en masa pueden ser homogéneas o heterogéneas. MATERIALES Y MÉTODOS 3. Materiales y reactivos Materiales Balón de destilación Refrigerante Sistema de condensación Jeringa. 3. En la polimerización homogénea el polímero permanece disuelto en el monómero. 20mL Equipos Balanza. así como su disposición final no son necesarios. PG5002-5. Máx. p. 5100 [g].01 [g] Plancha de calentamiento Estufa VENTICELL . METTER TOLEDO.5 ventaja económica y ecológica debido a que la purificación o reciclaje de los solventes. Solo pocos monómeros como el estireno y metil metacrilato son capaces de disolver sus propios polímeros. se inyectó el pre polímero en el molde a través de las mangueras. esto se realizó hasta conseguir la mínima altura correspondiente a la menor cantidad de monómero. Obtención del pre polímero y de la placa de acrílico Se armó el equipo de reflujo con el balón y el refrigerante. 4.6 Baño termostático Reactivos Metil-metacrilato (MMA). se calentó la solución a 60°C y se tomaron muestras al inicio y cada 5 minutos para realizar el seguimiento de la polimerización mediante FTIR.7%. RESULTADOS . Procedimiento Preparación del molde para la placa Se unieron los tres bordes de una placa de vidrio de 10x10 cm con silicona. Finalmente.2. se dejó secar hasta que la silicona esté endurecida. 3. se desmoldó en caliente. Inmediatamente se detuvo el calentamiento y a través de una jeringuilla. 100 [g] Peróxido de benzoilo al 50 % de pureza. se cargó en el balón 100 [g] de monómero destilado MMA y se añadió peróxido de benzoilo al 0. A continuación se colocó dos trozos de manguera encima de la placa y se selló la placa con otra placa de las mismas dimensiones utilizando silicona. A continuación. Se dejó secar por 24 horas. Se completó la polimerización dentro del molde a 60°C en un baño termostatizado por un tiempo aproximado de 3 horas. sp M4.37 pertenecientes al doble enlace carbono-carbono.sp - Figura 4. mientras que para las curvas anteriores. por lo cual fue imposible controlar tanto la temperatura del proceso como llegar a la temperatura requerida (60°C) para que se produzca la iniciación y es apenas en la última curva donde se alcanzó la temperatura requerida para que el monómero empiece a polimerizar y . cuya altura disminuye conforme el tiempo debido a la disminución de los dobles enlaces que se rompen para iniciar la polimerización. sin embargo. 5 M7.sp M2.sp M6.sp M5. sino con una plancha de calentamiento.7 Date: 13/05/2015 95.1. se observan diferentes curvas a un número de onda de 1638. Esto se debió a que no se trabajó con un baño termostático. al comparar las curvas que se realizaron a diferentes tiempos.37 20 8. En la Figura 4. la transmitancia es prácticamente igual. 1 1680 1670 1660 Practica 13-05-2015 13/05/2015 Practica 13-05-2015 13/05/2015 Practica 13-05-2015 13/05/2015 Practica 13-05-2015 13/05/2015 Practica 13-05-2015 13/05/2015 Practica 13-05-2015 13/05/2015 1650 1640 1630 cm-1 1620 1610 1600 1590 1578.8 90 80 70 60 %T 50 40 30 1638.1.sp M3. Curva de seguimiento de la reacción de polimerización a través del espectro FTIR. se observa que apenas la última curva (color rojo) difiere en el porcentaje de transmitancia. antes de que este empiece a polimerizar. desde el estado de monómero hasta el estado de pre polímero. Se consiguió un aumento del % de transmitancia de 10 a 18.4 1685. Ritter. . en donde fue muy notable el cambio de viscosidad de la solución. Alemania: Springer Ravve. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Braun. La disminución de la altura del espectro FTIR fue el indicio del inicio de la polimerización. 3ra edición. Principles of Polymer Chemistry. 5ta edición. RECOMENDACIONES Realizar la experimentación con otro monómero para establecer un análisis comparativo entre tiempos y temperaturas de polimerización. M. CONCLUSIONES Se requirió un tiempo aproximado de 50 minutos para que inicie la polimerización. El polimetil-metacrilato obtenido presentó un color transparente. Llevar a cabo polimerización del metil-metacrilato a través de técnicas adicionales a la polimerización en masa para poder comparar la eficiencia de los métodos. El polimetil-metacrilato obtenido presentó un color transaparente. 5. H y Voit.8 entonces empiecen a romperse los dobles enlaces carbono-carbono. Rehahn. A (2012). Esto sucedió aproximadamente a los 50 minutos. 6. Es importante mencionar también que fue muy difícil controlar la viscosidad debido a que al suspender el calentamiento la solución se pegó inmediatamente al balón y su viscosidad cambió de manera muy rápida.D. La polimerización del MMA presentó problemas en el control de la temperatura y viscosidad. Polymer Synthesis: Theory and Practice. B (2010). USA: Springer. Cherdron. 7. H. Synthetic Polymers: Chem. Abstract. L. Polimetilmetacrilato obtenido Figura AI.9 Zhang. 2004. Fu.I Polimetilmetacrilato obtenido . 17(1). 140. 107-112. 1000. (2003). K. ANEXOS ANEXO I. Q & Jiang.