Polimeros

ESTUDIO CUALITATIVO DEL MECANISMO Y CINÉTICA DE POLIMERIZACIÓN DEL POLI (ÁCIDO ACRÍLICO)



1. OBJETIVOS:

▪ Conocer el mecanismo de la reacción de polimerización del ácido acrílico.

▪ Emplear el mecanismo propuesto para conocer, de manera cualitativa, las condiciones a las cuales la reacción es más viable.



2. FUNDAMENTO TEÓRICO:

Una molécula de polímero está formada porla unión, mediante enlaces covalentes, de moléculas mas pequeñas llamadas monómeros. La transformación monómero ( polímero se lleva a cabo mediante las reacciones de polimerización. Estas se pueden clasificar en dos grandes grupos:

Polimerizaciones en cadena.

Para que ocurran estas reacciones, se necesita la existencia en el monómero de un enlace doble, generalmente un enlace doble C = C.Tal es el caso de los monómeros vinílicos, cuya estructura general es CH2 = CHX, donde X representa a un sustituyente, tal como: -COOH, -CH3, etc. La reacción comenzará por el ataque de algún iniciador a uno de los carbonos del monómero, provocando la ruptura del doble enlace y dando lugar en el otro a la aparición de un radical, un anion o un cation, que es por donde continuará la reacción. Lamolécula final puede representarse por:

T - CH2 - CHX – [CH2 – CHX]n - CH2 - CHX – T’

Donde T y T’ representan los grupos finales, y la letra ‘n’ indica cuantas veces se ha repetido esa unidad a lo largo de la cadena. Si esta cadena es lo suficientemente larga, la contribución debida a los grupos finales puede despreciarse.



Polimerizaciones por etapas.

En las polimerizaciones poretapas, una de las posibilidades es emplear monómeros multifuncionales en los que existan al menos dos grupos funcionales distintos, capaces de reaccionar entre sí mediante clásicas reacciones de condensación, tales como la polimerización entre el ácido sebásico (HOOC – (CH2)8 – COOH) y el etilenglicol (HOCH2 – CH2OH) . En este tipo de polimerizaciones suele ocurrir la formación de una moléculapequeña, generalmente agua, aparte de la macromolécula en cuestión. Sin embargo, los grupos que reaccionan en la condensación pueden provenir del mismo compuesto, como en el caso de la polimerización de monómeros tales como HOOC – R – NH2.

Para el caso del ácido acrílico, el mecanismo más probable será el del polimerización en cadena, debido a que este monómero no contiene gruposmultifuncionales que puedan polimerizar por etapas, sino que contiene dobles enlaces que pueden participar en reacciones en cadena.

2.1 Polimerización en cadena:

Es generalmente el resultado de la apertura del doble enlace existente en muchos compuestos monoméricos como los derivados vinílicos o acrílicos.

La ruptura, además de estar condicionada por la propia estructura del monómero,lo esta por las condiciones de reacción y, sobre todo, por la acción de un iniciador que activa la densidad electrónica del monómero de forma que rompe el doble enlace, ya sea por ruptura homolítica o heterolítica. En el primer caso se generan radicales, mientras que en el segundo, se generan cationes o aniones, dependiendo del carácter electrófilo o nucleófilo del iniciador.

Laspolimerizaciones en cadena vía radicales son las más comunes, y de hecho, casi el 50% de todos los polímeros sintetizados en el mundo se preparan por polimerización radical, tal como el caso de los acrilatos, y debido a esta importancia, serán tratadas en la siguiente sección.





2.2 Esquema de la polimerización radical:

El mecanismo de la polimerización radical es un proceso en cadena que puederesumirse de la siguiente forma:

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Donde AX puede ser cualquier sustancia del medio capaz de transferir un átomo o grupo de átomos a las especies radicalarias propagantes.

2.2.1 Iniciación:

La iniciación consta de dos procesos: en el primero se generan una serie de radicales mediante procesos físicos o químicos, los cuales reaccionarán en un segundo proceso con los monómeros,...