Síntesis de polimetacrilato de metilo

1. Practica 8
Polímeros.
Integrantes del equipo 3.
QBP
Introducción.
Los dos métodos principales para la obtención de polímeros
son la polimerización por adición y la polimerización por
condensación.Las propiedades químicas delos polímeros son
similares a lasdesus moléculas pequeñas.Un grupo funcional
unido a una cadena polímera reacciona generalmente en la
misma forma que si estuviera presente en un monómero.
Debido a las propiedades mecánicas peculiares de los
polímeros, algunos son sometidos a fuertes deformaciones
sin que se rompan, otros son duros y fuertes, otros suaves y
flexibles y otros pueden soportar impactos considerables sin
romperse. El comportamiento inusual de un polímero se debe
a la gran cantidad de interacciones entre sus cadenas. Estas
interacciones consisten de varios tipos de enlaces
intermoleculares y de arreglos físicos.
Antecedentes.
Una de las reacciones más comunes y útiles para la obtención
de polímeros,es la polimerización por radicales libres. Puesto
que la mayoría de los plásticos, los elastómeros y algunas
fibras sefabrican por polimerización de radicales libres, este
método es el de mayor importancia desde el punto de vista
comercial. Se emplea para sintetizar polímeros a partir de
monómeros vinílicos, es decir, pequeñas moléculas
conteniendo dobles enlaces carbono-carbono. Entre los
polímeros obtenidos por polimerización por radicales libres
tenemos el poliestireno, el poli(metacrilato de metilo, el
poli(acetato de vinilo) y el polietileno ramificado.
Objetivos.
Generales.
Obtener un material termoplástico (polimetacrilato de
metilo) a partir de metacrilato de metilo, empleando
peróxido de benzoilo como iniciador de radicales libres.
Poner en manifiesto un iniciador y un inhibidor de radicales
libres.
Particulares.
Observar la base de los mecanismos de reacción.
Parte experimental.
Reacción de polimerización.
Colocar 10 mL de metacrilato de metilo en un matraz
Erlenmeyer de 125 mL y agregar 0.5 g de lenteja de hidróxido
de sodio.Tapar el matraz con papel aluminio y agitar durante
10 minutos (las lentejas de hidróxido toman un color
amarillo-verdoso). Eliminar las lentejas de NaOH por
decantación del metacrilato de metilo y dividir el reactivo en
tres tubos de ensayo.
Al tubo 1 agregar 3 gotas de la solución iniciadora. , Al tubo 2
agregar trazas de hidroquinona.
Al tubo 3 no agregar nada.
Tapar perfectamente los tubos con papel de aluminio para
evitar que entre agua durante el calentamiento y colocarlos
en un baño maría a ebullición. Cuando se observe que en el
tubo 1 se incrementa la viscosidad, retirar el tubo 1 del baño
maría y agregar 3 gotas más de la solución iniciadora y dos
gotas de cloroformo el calentamiento debe ser moderado
(menor ó igual a 70 °C) para evitar la formación de espuma, si
se forma, colocar el tubo en un baño de hielo. Continuar el
calentamiento controlando la temperatura del baño maría a
65 -70 °C, hasta que solidifique el producto.
Continuar calentando los tubos durante el dos horas más, si
no ha solidificado durante éste tiempo, guardar los tubos
hasta la próxima sesión de laboratorio.
Resultados.
Tubo I:
Se obtuvo el polímero (Polimetacrilato demetilo) de color
transparente después de una hora con treinta minutos.
Posteriormente después de ese lapso (dos horas con 20
minutos) seformó burbujas debido al calory la prolongación
del tiempo que se le dio.
Tubo II:
Debido a la presencia de hidroquinona no seformó el
polímero sin embargo se formó un precipitado decolor verde
oscuro.
Tubo III:
Al no haber presencia dela solución iniciadorano seformo
nada.
Discusión.
Tubo I:

2. La etapa de iniciación involucra la descomposición de un
iniciador tal como un peróxido (peróxido de bencilo) o un
azocompuesto (azo-bis-isobutironitrilo) para producir dos
radicales por mol de reactivo. Todos ellos se caracterizan por
generar radicales libres muy estables en presencia de calor.
En el paso de propagación o crecimiento de la cadena se
adicionan más monómeros a las especies iniciales. Una
suposición importante es que todas las cadenas tienen la
misma reactividad.Otra suposición razonable es que como el
paso de iniciación solamente incluye la reacción de una
molécula de monómero, entonces la velocidad de la
polimerización es básicamente equivalente a la velocidad de
propagación. Esto explica el tiempo tardado que se obtuvo
en el tubo I.
La etapa de terminación ocurre por combinación entre dos
macrorradicales crecientes que interactúan para generar
especies inactivas. Debe señalarse que si lo anterior ocurre
puede ser posible obtener una macromolécula que tenga
fragmentos de iniciador en ambos extremos de la cadena.
Otro modo alterno de terminación es la desproporción. En
este caso dos radicales macromoleculares se terminan uno al
otro. Uno de ellos abstrae un protón para formar un grupo
final saturado y al mismo tiempo la otra cadena termina
como un grupo final insaturado. Dando como producto final
el polímero formado.
Tubo II:
La clase más importante de inhibidores son moléculas que
pueden reaccionar con cadenas radicales para formar
radicales de más baja reactividad. Los más utilizados de esta
clase de inhibidores son las quinonas, como la 1,4-
benzoquinona y la 2,3,5,6- tetraclorobenzoquinona. En
general, pueden formarse dos tipos de productos, quinonas y
éteres, según que el radical de propagación ataque a un
carbono o a un oxígeno de la quinona respectivamente.
Cuando el ataque del radical de propagación es sobre el
oxígeno de la quinona (p.e. 1,4- benzoquinona), el proceso
que tiene lugar es
El radical ariloxi formado puede terminar por acoplamiento
y/o por desproporción con otro radical depropagación o con
otro radical ariloxi. En el caso de la hidroquinona, existen dos
efectos de inhibición. Durante el periodo de inducción, la
hidroquinona se transforma en 1,4-benzoquinona, por
reacción con los radicales del iniciador, y la polimerización
está completamente parada.Hasta que toda la hidroquinona
no se ha transformado totalmente en 1,4-benzoquinona, no
se inicia el curado. Cuando éste se inicia, tiene lugar a baja
velocidad (comparado con el curado en ausencia de
inhibidor), ya que la 1,4-benzoquinona retarda la
polimerización al reaccionar con los radicales de
propagación.
En este proceso se consumen dos radicales de iniciador por
cada molécula de hidroquinona. Como cada molécula de
iniciador se descomponía en dos radicales, la estequiometría
global del proceso es que cada molécula de hidroquinona
reacciona con una de iniciador. Por lo anterior no se forma la
polimerización del metacrilato de metilo en el tubo II y solo
se forma precipitados de color verde oscuro.
Tubo III:
No hubo reacción al no contener solución inicidora.
Conclusiones.
Los polímeros son ampliamente usados en la industria para
diferentes propósitos se pueden obtener fácilmente con
peróxidos como iniciadores con temperatura optima que vria
para el polímero. Puede haber moléculas inhibidoras como la
hidroquinona que evitan el proceso de la polimerización.
Bibliografía.
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