Material polimérico
Un polímero es una sustancia compuesta por macromoléculas[2]. Una macromolécula es una molécula de alta masa molecular relativa, cuya estructura comprende esencialmente la repetición múltiple de unidades derivadas, real o conceptualmente, de moléculas de baja masa molecular relativa[3].
es una sustancia o material formado por moléculas muy grandes, o macromoléculas, compuestas por muchas subunidades repetidas[6]. Debido a su amplio espectro de propiedades,[7] tanto los polímeros sintéticos como los naturales desempeñan papeles esenciales y ubicuos en la vida cotidiana[8] Los polímeros van desde los conocidos plásticos sintéticos, como el poliestireno, hasta los biopolímeros naturales, como el ADN y las proteínas, que son fundamentales para la estructura y la función biológicas. Los polímeros, tanto naturales como sintéticos, se crean mediante la polimerización de muchas moléculas pequeñas, conocidas como monómeros. Su masa molecular consecuentemente grande, en relación con los compuestos de moléculas pequeñas, produce unas propiedades físicas únicas que incluyen dureza, alta elasticidad, viscoelasticidad y una tendencia a formar estructuras amorfas y semicristalinas en lugar de cristales.
La polimerización explicada
InicioAplicacionesCiencia e ingeniería de los materiales Síntesis de polímerosSíntesis de polímerosLos polímeros son una clase de materiales que comprenden pequeñas unidades químicas repetitivas. El bloque de construcción o la unidad repetitiva del polímero se denomina monómero. La polimerización, o síntesis de polímeros, es una reacción química en la que los monómeros se unen mediante enlaces covalentes para formar estructuras poliméricas. La longitud de la cadena polimérica se caracteriza por el número de unidades repetitivas en la cadena, que se denomina grado de polimerización (DP). El peso molecular del polímero es el producto del peso molecular de la unidad de repetición y el DP. Las propiedades básicas inherentes a los polímeros dependen principalmente del peso molecular, la estructura (lineal o ramificada) y el DP.
En función de los tipos de reacción química implicados, las polimerizaciones se agrupan en dos tipos, conocidos como polimerización por condensación y por adición. En la polimerización por condensación o por etapas, se produce una reacción de condensación entre dos monómeros bifuncionales o trifuncionales diferentes para producir polímeros, por lo que las moléculas pequeñas, a menudo el agua, se eliminan de la reacción. En la polimerización por adición, o polimerización por crecimiento en cadena, el crecimiento del polímero se produce mediante la adición de monómeros a los sitios activos de la cadena del polímero con la regeneración de los sitios activos al final de cada paso de crecimiento. Se requiere un iniciador para producir las especies iniciadoras con centros reactivos. El centro reactivo puede ser un radical libre, un catión, un anión o un complejo organometálico.
Polimerización radical
Los polímeros de ingeniería incluyen materiales naturales como el caucho y materiales sintéticos como los plásticos y los elastómeros. Los polímeros son materiales muy útiles porque sus estructuras pueden alterarse y adaptarse para producir materiales 1) con una gama de propiedades mecánicas 2) en un amplio espectro de colores y 3) con diferentes propiedades de transparencia.
Un polímero está compuesto por muchas moléculas simples que repiten unidades estructurales llamadas monómeros. Una sola molécula de polímero puede estar formada por cientos o un millón de monómeros y puede tener una estructura lineal, ramificada o en red. Los enlaces covalentes mantienen unidos los átomos de las moléculas de polímero y los enlaces secundarios mantienen unidos los grupos de cadenas de polímeros para formar el material polimérico. Los copolímeros son polímeros compuestos por dos o más tipos diferentes de monómeros.
Un polímero es un material orgánico y la columna vertebral de todo material orgánico es una cadena de átomos de carbono. El átomo de carbono tiene cuatro electrones en la capa exterior. Cada uno de estos electrones de valencia puede formar un enlace covalente con otro átomo de carbono o con un átomo extraño. La clave de la estructura de los polímeros es que dos átomos de carbono pueden tener hasta tres enlaces comunes y seguir enlazándose con otros átomos. Los elementos que se encuentran con más frecuencia en los polímeros y sus números de valencia son: H, F, Cl, Bf, e I con 1 electrón de valencia; O y S con 2 electrones de valencia; n con 3 electrones de valencia y C y Si con 4 electrones de valencia.
Tasa de polimerización
Monitorización de los procesos de polimerizaciónDr. Tim Long – Virginia TechEl Dr. Long describe cómo el FTIR in-situ impactó en la investigación de la síntesis de polímeros. La tecnología permitió a su grupo determinar la cinética en tiempo real, los ratios de reactividad y las energías de activación en las reacciones de polimerización estudiadas. Esta presentación destaca la monitorización FTIR in situ de varios procesos de polimerización de crecimiento de cadena para la determinación de los ratios de reactividad durante la copolimerización. FTIR es muy adecuado para la adición de crecimiento de cadena que involucra monómeros olefínicos. Además, se describe la adición de varios nucleófilos utilizando reacciones de clic con un enfoque en la reacción de adición de Michael. La espectroscopia durante la descomposición del peróxido también permite determinar los tiempos de vida media durante la polimerización mediada por nitróxido. Además de las polimerizaciones de crecimiento de cadena, el FTIR in situ es muy adecuado para la supervisión de la composición de isocianatos en la formación de uretanos.
Analizadores de tamaño de partículas en líneaPara mejorar las reacciones de polimerizaciónEn las reacciones de polimerización, el impacto de los parámetros del proceso en el tamaño de las gotas son factores importantes a tener en cuenta. Tradicionalmente, esto se ha estimado utilizando métodos fuera de línea. Sin embargo, este enfoque puede ser difícil e inseguro.La monitorización en línea con analizadores de tamaño de partículas permite controlar las gotas en tiempo real y permite a los operarios actuar con decisión en el entorno de la planta para garantizar el cumplimiento de las especificaciones del producto. Los mecanismos clave de las partículas, como la coalescencia y la rotura, pueden cuantificarse en tiempo real, lo que permite a los usuarios comprender el impacto de los cambios en los parámetros del proceso y garantizar la repetibilidad entre lotes.Reacciones de polimerización en publicaciones relacionadas con la industriaArtículos recientes que describen el uso de la espectroscopia FTIR in situ de ReactIR en reacciones de polimerización: Artículos recientes que describen el uso de Reactores Automatizados en reacciones de polimerización: Artículos recientes que describen el uso de analizadores de tamaño de partículas en línea en reacciones de polimerización:AplicacionesAplicaciones relacionadas con las reacciones de polimerización