Polimerización de Nylon

1. Objetivo General

• Producir Nailon mediante la polimerización condensada  del ácido adípico y el hexametilendiamina para la comprensión de la síntesis de los polímeros.

1. Objetivos Específicos

• Emplear los métodos de separación aprendidos en clases previas para la purificación de los reactivos empleados en la reacción de polimerización.
• Emplear un método adecuado basado en las propiedades físicas de los reactivos que nos permita obtener mayor cantidad de sal de nailon.
• Elegir el tipo de calentamiento adecuado para que se logre la correcta fundición de la sal de nailon.

1. Marco Teórico

Polímeros

Un polímero es una molécula grande que está compuesta por muchas unidades de repetición de menor tamaño llamadas monómeros las cuales se encuentran unidas entre sí. Actualmente cuando se habla acerca de los polímeros, por lo general se hace referencia a los polímeros orgánicos sintéticos en lugar de biopolímeros orgánicos naturales como el ADN, la celulosa y una proteína, o polímeros inorgánicos como el vidrio y el concreto. El primer polímero sintético orgánico se preparó en 1838, cuando se polimerizó por accidente el cloruro de vinilo. El poliestireno fue descubierto en 1839, a poco tiempo después haberse sintetizado y purificado el estireno. El que se haya descubierto el poliestireno era inevitable, debido a que la polimerización del estireno ocurre de forma espontánea a no ser que un estabilizador sea adicionado. (Wade, 2011, pág. 1222)

En no poco menos de 150 años, literalmente nos hemos rodeado por polímeros sintéticos. Usamos vestimenta fabricada de nailon y poliéster, tenemos alfombras hechas a partir de polipropileno, nuestros automóviles son ensamblados con guardafangos de plástico ABS y neumáticos de caucho sintético, incluso en la medicina se usan corazones artificiales y otros órganos hechos de polímeros de silicona. Los bolígrafos con los que escribimos y computadoras con las que trabajamos, los juguetes y televisores están hechos en gran medida de plásticos.

El desarrollo de polímeros sintéticos es considerado uno de los grandes avances del siglo XX, y eso es gracias a la gran variedad de sus posibilidades de uso, tanto en la industria como en la vida cotidiana. Estos polímeros sintéticos son obtenidos principalmente a partir del petróleo y son creados para cumplir ciertas funciones específicas. Los plásticos son populares porque son a la vez, económicos, livianos, resistentes a la oxidación, inalterables a los agentes atmosféricos, versátiles, aislantes de la corriente eléctrica además de que estos pueden reemplazar a la madera, a la piedra o al metal. (VALERO VALDIVIESO, ORTEGÓN, & USCATEGUI, 2013)

No obstante, las mismas ventajas también pueden convertirse en sus peores problemas. Su alta resistencia a la corrosión, al agua y a la descomposición bacteriana hace que se conviertan en residuos difíciles de eliminar y, por consiguiente, en un grave problema ambiental. El polietileno y el polipropileno (bolsas plásticas) pueden tardar hasta 500 años en descomponerse. La cifra global de residuos plásticos aumenta año tras año, lo que genera un importante problema para su gestión. La versatilidad de este material ha ocasionado un incremento de su consumo y, por lo tanto, de la contaminación. (VALERO VALDIVIESO, ORTEGÓN, & USCATEGUI, 2013)

Clases de polímeros sintéticos

Hay dos clases principales de los polímeros sintéticos aquellos que son polímeros de adición y los que son polímeros de condensación.

Los polímeros de adición resultan de la adición rápida de una molécula a la vez a una cadena de polímero en crecimiento, regularmente por la acción de un intermediario reactivo (catión, radical o anión) en el extremo en crecimiento de la cadena. A los polímeros de adición ocasionalmente se los suele llamar polímeros de crecimiento de cadena puesto que generalmente el crecimiento ocurre en el extremo de una cadena. Los monómeros usualmente son alquenos y la polimerización envuelve adiciones seguidas por medio de los dobles enlaces. El policloruro de vinilo, de gran uso como piel sintética es un polímero de adición. (Wade, 2011, pág. 1222).

Los polímeros de condensación se generan de la condensación entre los monómeros. Las condensaciones más usuales involucran la generación de amidas y ésteres. En una polimerización por condensación, dos moléculas cualesquiera pueden condensarse; no es necesario que se sitúen en el extremo de una cadena. A los polímeros de condensación en ocasiones se les conoce como polímeros de crecimiento por pasos porque cualquier par de moléculas de monómero puede reaccionar para formar un paso en la condensación. El poliéster Dacrón es un polímero de condensación.

El mecanismo de crecimiento de cadena involucra la adición del extremo reactivo de la cadena en crecimiento a través del enlace doble del monómero. Dependiendo del monómero y el iniciador usados, los intermediarios reactivos pueden ser radicales libres, carbocationes o carbaniones.

Polimerización por radicales

La polimerización por radicales libres se produce al momento de calentarse un alqueno adecuado con un iniciador de radicales. Un ejemplo de esto es el estireno que se polimeriza a poliestireno cuando es calentado a 100 °C en presencia de peróxido de benzoilo. Esta polimerización por crecimiento de cadena es una reacción en cadena de los radicales libres.

Polimerización catiónica

La polimerización catiónica se genera a través de un mecanismo semejante al proceso por medio de radicales libres, con la excepción de que este involucra carbocationes intermediarios. Se utilizan como catalizadores a los ácidos fuertes para empezar la polimerización catiónica. Un catalizador muy efectivo  que se emplea es el  BF3 que requiere una taza de agua o metanol como co-catalizador.

Polimerización aniónica

La polimerización aniónica ocurre por medio de carbaniones intermediarios. La polimerización aniónica efectiva necesita un monómero que genere un carbanión estabilizado en el momento en que reacciona con el extremo aniónico de la cadena en crecimiento. Un buen monómero para la polimerización aniónica debe poseer cuanto menos un grupo atractor de densidad electrónica fuerte como un grupo carbonilo, un grupo ciano o uno nitro.

...