Práctica de laboratorio Química de los polímeros

1. FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y FORMALES
ESCUELA PROFESIONAL DE QUÍMICA
Práctica N° 02
“POLÍMEROS INDUSTRIALES “
Laboratorio de Química de los
Polímeros
Integrantes:
• AMBOR MACHACA ANGELES YULISSA
• CARNERO LINARES IVONE ZARAHI
• CCOSCCO FLORES ANA CELIA
• LLOSA CHOQUICONDO, SHIRLEY SOLENKA
• POMALEQUE MAMANI CARLOS
• VÁSQUEZ MOLLEAPAZA DARWIN A.
• VENTURA OLLACHICA WINY XIMENA
Docente:
• ROSSANA GEORGINA JUAREZ MONTIEL
Arequipa – Perú
2021

2. Reporte 02
POLIMEROS INDUSTRIALES
I. OBJETIVOS
● Demostrar la síntesis de poliestireno vía radicalaria utilizando peróxido de
benzoilo como iniciador.
● Identificar las propiedades básicas del poliestireno preparado.
● Demostrar la polimerización del estireno mediante Ecuaciones Químicas.
● Determinar su solubilidad en acetona.
● Determinar el punto de fusión del poliestireno obtenido.
II. DISEÑO EXPERIMENTAL
El poliestireno (PS) es uno de los polímeros de vinilo más grandes y se usa en
innumerables productos, desde recipientes para alimentos y cubiertos de plástico hasta
aislamiento para el hogar. Las principales razones de su popularidad son su bajo
costo, alta transparencia, buenas propiedades mecánicas, fácil coloración, formación
de espuma y procesamiento.
El poliestireno comercial se sintetiza principalmente mediante polimerización
a granel, en suspensión o en solución de etilbenceno (estireno). El método más común
es la polimerización por radicales libres, utilizando peróxido de benzoilo como
iniciador.
2.1 Reactivos
● Acetona C3H6O
● Peróxido de benzoílo C₁₄H₁₀O₄
● Metanol CH3OH
● Hidróxido de sodio acuoso NaOH
● Estireno (sin inhibidor) C8H8
● Tolueno C7H8
2.2 Equipos y materiales
● Balanza analítica
● Embudo de separación de 250 ml
● Tubo de ensayo
● 2 Pipetas graduadas de 10 ml
● 2 vasos de precipitados de 400 ml
● Termómetro
● Matraz Kitasato
● Bombas de vacío
● Papel de filtro
● Probeta de 100 ml de vidrio
● 6 tubos de ensayo
● Espátula de metal
● Varilla agitadora de vidrio

3. ● Aparato de punto de fusión
● Vaso de precipitados de 150 ml
2.3 Procedimiento experimental
PARTE A: ACONDICIONAMIENTO DEL ESTIRENO
Si el estireno contiene inhibidores, se debe eliminar los inhibidores. Para hacer esto,
medir 60 ml de estireno inhibido en un embudo de decantación de 250 ml, agregar 60
ml de solución de Hidróxido de sodio. Agitar el contenido varias veces con
ventilación adecuada durante 1 minuto. Separar el estireno del embudo de separación
y colocarlo en un vaso de precipitado. Añadir aproximadamente 2 gramos de
carbonato de calcio en el estireno y revolver bien. Esto logrará el secado del estireno.
PARTE B: POLIMERIZACIÓN POR VÍA RADICAL
● Agregar 20 ml de tolueno y 5 ml de estireno libre de inhibidor a un tubo de
ensayo.
● Agregar 0.3 g de peróxido de benzoílo.
● Colocar el tubo de ensayo en un baño de agua caliente. Mantener la temperatura
del baño entre 90-95 ° C.
● Después de 60 minutos, retirar el tubo de ensayo, dejar enfriar durante 5
minutos, y observar la viscosidad de la solución.
● Verter la solución en 200 ml de metanol contenido en un vaso de 400 ml. Se
formará un precipitado blanco de poliestireno.
● Recoger el poliestireno por filtración usando un embudo Büchner y lavar el
precipitado en el embudo con 50 ml de metanol.
● Retirar el precipitado del embudo, extender el precipitado en una hoja grande y
limpia de papel de filtro para su secado.
● Colocar 3 ml de acetona en un tubo de ensayo limpio y agregar 0,2 g de
polímero seco. Revolver la mezcla por varios minutos para comprobar su
solubilidad.
● Colocar alrededor de 0.1 g del polímero en una espátula de metal y calentar
suavemente sobre una llama hasta que el polímero se derrite, tocar el fundido
con una varilla de vidrio para remover el polímero fundido y retirarlo
suavemente para extraer una fibra.
● Determinar el punto de fusión de la fibra de éste polímero.
2.4 Reacción Química

4. 2.5 Mecanismo de reacción
A) INICIACIÓN: Ruptura homolítica del peróxido de benzoilo.
B) PROPAGACIÓN: Formación del radical sobre la cadena de estireno
C) TERMINACIÓN: Formación del polímero por unión de moléculas de estireno

5. III. DIAGRAMA DE BLOQUES

8. IV. OBSERVACIONES
En la síntesis del poliestireno se utilizó el estireno como monómero el cual al iniciar
la síntesis se observó incoloro y en estado líquido, el cual se polimerizó por vía
radicalaria, como iniciador se utilizó el peróxido de benzoilo, como solvente se usó
tolueno y para precipitar el polímero se utilizó el metanol.
Se procedió con la parte experimental, agregando 20 ml de tolueno (solvente) en el
tubo de ensayo que contiene el peróxido benzoilo (iniciador), se observó una turbidez,
se procedió a agitar para lograr la solubilidad, se le agrega el monómero a la reacción,
se agitó y se colocó la tapa al tubo para evitar que ingrese el oxígeno.
Se procedió a colocar el tubo de ensayo en un baño termostatizado alrededor de 90 °C
por 1 hora, nunca se debe descuidar el baño termostatizado ya que la presión del
tolueno aumenta, luego de 1 hora y media a 92.1 °C, se retiró el tubo de ensayo, se
tornó a un líquido parecido con el que se comenzó, se llevó el tubo al caño para
acelerar el enfriamiento, después de unos minutos el líquido pasó de ser translúcido a
presentar una turbidez, se procedió a agregar el contenido del tubo de ensayo a un
vaso precipitado que contenía metanol con el objetivo que se precipite, se observó un
precipitado sólido blanco, este se removió con una bagueta para que el sólido se
aglomere, se lavó bien el polímero y luego de unos segundos de agitarlo se observó en
la bagueta un sólido blanco (blando).
El primer lavado fue con metanol, se realizó la decantación separando los sólidos,
luego se obtuvo un segundo sólido, se agitó con la bagueta para eliminar la gran
cantidad de tolueno, observándose un sólido blanco, se filtró para eliminar el solvente
en exceso utilizando un sistema de filtrado al vacío, por medio de un embudo de
porcelana montado a un kitasato conectado a un sistema de vacío, en cuanto al papel
filtro es de diferentes calidades, mientras mayor sea su número de grado menor será
su porosidad, se utilizó para la práctica un papel filtro de origen alemán con un grado
de 3,93, se evitó que el papel quede pegado a las paredes para evitar que el filtrado
pase por abajo, sino que este esté en el centro, se procedió a filtrar, el líquido filtrado
es incoloro, para arrastrar el sólido que quedó en el vaso se lavó con el solvente,
volviendo a filtrar.
Antes de apagar la bomba se debe retirar la manguera de la salida lateral del kitasato,
posterior a esto se apaga la bomba, el sólido blanco obtenido en el papel filtro se
colocó en una luna de reloj, gran parte del sólido se quedó en el papel filtro, el cual se
retiró con una espátula para que no afecte el rendimiento del poliestireno, se llevó a
la estufa para secar el sólido a 60° C, luego se procedió a pesarlo, obteniéndose 1.45
g a partir de 5ml del monómero.
Finalmente se realizó la caracterización del poliestireno mediante dos ensayos, uno de
solubilidad y uno de fusión.
Se realizó el ensayo de solubilidad con la acetona, siendo soluble, pero con cierta
turbidez, (blanquecina), debido a la poca cantidad de solvente.
Se realizó el ensayo de punto de fusión, la muestra problema se colocó en un capilar,
la cual se comparó con un patrón de poliestireno, ambos se colocaron en el equipo
teniendo en cuenta que el punto de fusión del poliestireno está alrededor de los 200
°C, a los 175.9°C se observó una transparencia en la muestra problema, mas no en el
patrón, indicando que la muestra problema está más contaminada, la muestra
problema a los 178° C comenzó el proceso de fusión y terminó a los 186°C, el patrón
comenzó a fundir de 190°C a 192°C, ambas muestras se observaron transparente.

9. V. DISCUSIÓN DE RESULTADOS
El método cualitativo utilizado para realizar la práctica es válido porque el
poliestireno se puede obtener por polimerización de radicales libres, donde se utilizó
el estireno como monómero, el cual es bastante reactivo y da fácilmente lugar a la
formación de un polímero, y al peróxido de benzoilo como iniciador, se obtuvo un
polímero sólido translúcido. (C.Anda.2005).
Al mezclar nuestros reactivos, monómero,iniciador y solvente; y llevarlo a un baño
termostatizado (baño Maria) así inicia la polimerización, se tapa bien el tubo de
ensayo para que no ingresé oxígeno debido a que este proceso de polimerización
radicalaria requiere de la eliminación de oxígeno.(J.Contreras.2020).
Al terminar la hora de reacción, observamos que no hay algún cambio físico pero al
acelerar el proceso de enfriamiento con agua se observa una turbidez debido a la
insolubilidad del polímero en tolueno.
Al llevar nuestro reactivo a precipitación con metanol y agitar se obtiene un polímero
precipitado, por consiguiente llevamos la reacción a filtración al vacío para poder
eliminar el agua y/o solvente.(M.Dolors.2009).
Después de la filtración al vacío se obtiene un sólido blanco (poliestireno), el cual se
puede llevar a una estufa para poder acelerar el proceso de secado.(I.Angurell.2013).
Al realizar el ensayo de solubilidad de poliestireno en acetona, concluimos que esta es
parcialmente soluble en acetona.(M.Cruz.2013).
Para la caracterización del punto de fusión del poliestireno, colocamos nuestra
muestra problema y una muestra patrón en capilares para la comparación y lo
llevamos a un equipo ,se observa que el punto de fusión de la muestra problema funde
entre 178ºC y 186ºC, que posiblemente esté contaminada comparando con el valor
bibliográfico; mientras que el punto de fusión de la muestra patrón es de 190ºC.
VI. CONCLUSIONES
● Se demostró la síntesis del poliestireno vía radicalaria utilizando el peróxido
de benzoilo como iniciador, el cual es usado como catalizador y hace posible
la polimerización del estireno.
● Se demostró la polimerización del estireno mediante el mecanismo de
reacción. los cuales consisten en 3 pasos: iniciación, prolongación y
terminación del poliestireno.
● Se comprobó la solubilidad del poliestireno en la acetona, fue positiva aunque
presentó una cierta turbidez indicando que falta más solvente para que su
solubilidad sea total.
● Se determinó el punto de fusión el cual estuvo en un rango de 178ºC a 180ºC,
debido a que la muestra de poliestireno podría estar contaminada.
● Mediante la práctica se demostró las propiedades cualitativas del poliestireno,
el cual es un sólido blanco, estos polímeros son termoplásticos, son
moldeables a temperatura alta, ya que tiene esa propiedad, más no se solidifica
rápidamente, se debe dar un tiempo prudente para que las macromoléculas

10. puedan ordenarse y formar redes cristalinas, mientras más lento sea el proceso
de solidificación se obtiene un mejor procesos de cristalización.
VII. CUESTIONARIO
Comentar un video sobre la síntesis de un polímero por mecanismo de
polimerización iónica.
VIDEO 1: POLIMERIZACIÓN CATIÓNICA DEL ESTIRENO.
Link: https://www.youtube.com/watch?v=qqxDwepdJ1A
Se observa la polimerización de estireno por tratamiento con ácido, primero se
calienta el estireno con H2SO4, luego en un vaso de precipitados se agrega la mezcla
anterior, se agita, y se observa que se forma un polímero blanco, este producto se
vierte a una luna de reloj y se lleva a un horno de secado purificador y posteriormente
se realiza el secado en alto vacío. El inconveniente con este video es que no posee
audio el cual pueda guiarnos con el procedimiento.
VIDEO 2: POLIMERIZACIÓN ANIÓNICA DE ESTIRENO.
Link: https://www.youtube.com/watch?v=VSto7-fYfbg
En este video se observa la polimerización aniónica de estireno en atmósfera inerte, se
observa una coloración roja la cual se produce por los aniones poliestireno litio que se
está formando en el sistema. El inconveniente con este video al igual que el anterior
es que no se menciona el procedimiento, solo se observan imágenes, lo cual dificulta
su comprensión.
VIDEO 3: POLIMERIZACIONES ANIÓNICAS DE MONÓMEROS
REACTIVOS.
Link: https://www.youtube.com/watch?v=JFttnBEVcQI
En este video se realiza la síntesis de polímeros con parámetros moleculares y
estructurales controlados debido a la pureza requerida de los productos químicos y la
exclusión de impurezas. Se utiliza monómero de óxido de etileno para obtener
polietilenglicol mediante la técnica de polimerización por apertura de anillo aniónico.
VIDEO 4: POLIMERIZACIÓN CATIÓNICA - SÍNTESIS DEL
POLIPROPILENO.
Link: https://www.youtube.com/watch?v=LT5lVlmHgVc
En este video básicamente se explica el mecanismo de reacción para la polimerización
catiónica del polipropileno, en este se explica la iniciación, propagación y la
terminación.

11. VIDEO 5: SINTESIS DE POLIMEROS
Link: https://www.youtube.com/watch?v=7P88KUuqCX4
En este video se realiza la síntesis del poliestireno vía radicalaria para ello en un tubo
de ensayo se introduce 10 ml de estireno y 4 ml de estireno, y luego se coloca el
iniciador para empezar la polimerización, todo esto en baño maría, luego se deja
enfriar, una vez frío se mezcla con metanol para precipitar el poliestireno, repetimos
este procedimiento dos veces, finalmente se decanta y se obtiene una masa elástica, lo
cual es el poliestireno.
VIII. BIBLIOGRAFÍA
● Departamento de Química UBB (2020) Síntesis y Caracterización de
Poliestireno. Recuperado 27 de enero 2022, de
http://ciencias.ubiobio.cl/quimica/web/wp-content/uploads/2018/11/Gu%C3%
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● Poliestireno | Textos Científicos. (2006). Textos científicos. Recuperado 27 de
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● Polímeros, T. E. (2018). Polimerización por Radicales Libres. WordPress.com.
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● Fernandez, G. (2012, 30 mayo). Preparación del Poliestireno | Química
Orgánica. Química Orgánica. Recuperado 27 de enero de 2022, de
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● JEFFERSON J., ROMERO D, SIMBAÑA D,. (2019). SÍNTESIS DE
POLÍMEROS POR ADICIÓN. Recuperado 27 de enero de 2022, de
https://www.docsity.com/es/sintesis-de-polimeros-por-adicion/5215174/