Plásticos, Hules y Fibras Textiles 1. Los plásticos han sustituido en

Plásticos, Hules y Fibras Textiles
1. Los plásticos han sustituido en muchos usos a otros materiales empleados desde
hace mucho tiempo, como los metales, la madera, el vidrio, la lana y el algodón,
porque representan ventajas sobre ellos: son más ligeros, más resistentes a los
impactos y a la intemperie, son moldeables y, en general, presentan un menor
costo que los materiales a los que sustituyeron. Nombre cuatro polímeros
(diferentes), si es termoplástico o termofijo, el material al que sustituyeron, el
tipo (nombre) del objeto que contiene el plástico, dibuje la estructura de la
unidad monomérica e indique la cadena petroquímica para obtener el
monómero.
2. En México existe el Instituto Nacional de Recicladores (INARE) que reutiliza
diversos materiales, entre ellos numerosos plásticos. Internacionalmente se ha
establecido un código para identificar los diferentes tipos de polímeros de uso
más frecuente de acuerdo al número de veces que se puede reciclar un material.
Dar el nombre de cuatro polímeros (diferentes), el nombre comercial del
producto (No envases), método de moldeo y el número de veces que puede ser
reciclado el polímero.
3. Los poliéteres aromáticos tienen un punto de reblandecimiento arriba de 210ºC y
presentan características muy especiales, la principal es que son autoextinguibles
a la inflamación. Su polimerización se describe a continuación: En un reactor
fuertemente agitado, se cargan nitrobenceno, piridina y Cu2 Cl2 . Se burbujea
oxígeno seguido de la adición de 2,6-dimetilfenol. El polímero se trata con
cloroformo y posteriormente con metanol que contiene HCl concentrado, se
filtra, se lava y se empaca.
La reacción que ocurre es:
OH
Py
O
+ ½ O2
Cu2Cl2
+ H2 O
n
Explique cual es la función del nitrobenceno, piridina, Cu2 Cl2 , O2 , cloroformo,
metanol, HCl y 2,6-dimetilfenol.
4. El proceso Snam Progetti se usa para la producción de 40 000 Mt/año de
polietileno de alta densidad (0.959-0.968) en Gela, Italia, a partir de etileno de
98% de pureza. Utiliza un sistema catalítico de dos componentes: un halogenuro
de titanio (TiCl3 ) y un cocatalizador basado en aluminhidruros del tipo AlHNEt2
suspendidos en un disolvente. Tanto la temperatura como la presión son
controladas cuidadosamente para mantener la calidad del polímero. Dar el
mecanismo monometálico para la polimerización del etileno. (Iniciación,
propagación y terminación)
5. El caucho fue una sustancia de usos limitados hasta 1839 en que Charles
Goodyear descubrió el proceso de la vulcanización mediante un accidente feliz.
Mientras buscaba el modo de conservar el caucho volcó una mezcla del látex y
azufre sobre una estufa caliente. La raspó y la dejó enfriar y al cabo de un rato
vio que ya no era pegajosa, que recobraba su forma original si se le estiraba o
retorcía, que con temperaturas frías seguía siendo flexible y que resistía las
sustancias que disolvían el caucho en crudo. Goodyear no sacó provecho de su
descubrimiento, sin embargo la vulcanización determinó el enorme crecimiento
de la industria hulera. Su auge ocurrió a principios del siglo. La llanta
neumática, inventada en 1845 por Robert Thomson, pero ignorada por años, fue
reinventada por un veterinario de Belfast para el triciclo de su hijo. Tras las
mejoras que proporcionaron los hermanos André y Edouard Michelin en
Francia, la llanta fue un éxito incontenible en la era del automóvil. Además del
azufre que otros compuestos pueden ser usados para vulcanizar hules. (Tres son
suficientes).
6. En 1925 el padre Julius A. Nieuwland, de Notre Dame, logró hacer un pequeño
polímero partiendo de tres moléculas de acetileno. Usando ese polímero como
base, los químicos de la Du Pont produjeron un acetileno de dos moléculas, que
al ser tratado con ácido, dejaba en libertad un material aún más prometedor. Lo
llamaron cloropreno. El grupo de Carothers pronto aprendió a polimerizar
cloropreno, el resultado fue el neopreno, el primer caucho sintético de los
Estados Unidos, que fue introducido con éxito en 1931. El neopreno se ganó la
inmediata preferencia sobre el caucho natural en cientos de usos, como
mangueras, balsas salvavidas y revestimiento para tanques de combustible de
aviones de guerra, en donde servía como látex natural, para sellar las
perforaciones. Proponga una síntesis de cloropreno a partir de acetileno.
7. Los químicos alemanes de los años treintas no percibieron que del butadieno se
podía sacar caucho butílico a pesar de haber experimentado con el gas desde
1925. Su meta era crear un buen caucho para llantas. Su primer caucho Buna era
evidentemente inferior al natural. Pero tras muchos experimentos, en 1928
dieron con un copolímero a base de butadieno y estireno (Buna S) y formaron el
primer sintético de múltiples aplicaciones, que podía reemplazar
económicamente al caucho en los neumáticos para automóviles. Para preparar el
caucho de butadieno-estireno se utiliza una formulación que contiene butadieno,
estireno, agua, jabón, n-C12 H25 SH y persulfato de potasio. Cual es la razón de la
presencia de cada una de estas sustancias en la formulación.
8. En el proceso del Instituto Francés del Petróleo, el isopreno se produce a partir
de isobutileno y formaldehído. En este proceso el metanol se convierte en
formaldehído, el cual reacciona con isobutileno para formar dimetilmetadioxano
(DMD) en presencia de un catalizador. En la siguiente etapa el DMD es
sometido a una desintegración catalítica produciendo formaldehído, agua e
isopreno. Dar las reacciones que ocurren durante el proceso. En la primera etapa
se utiliza H2 SO4 como catalizador, en la segunda se utiliza H3 PO4 .
9. En el proceso Snam Progetti, el isopreno se manufactura a partir de acetona,
acetileno e hidrógeno. El proceso se basa en las tres etapas siguientes: 1)
etinilación de la acetona usando amoniaco líquido como disolvente y KOH
acuoso como catalizador para producir metilbutinol (MBI), 2) hidrogenación
selectiva para obtener el metilbutenol (MBE) en presencia de un catalizador
apropiado el cual previene la formación del 2- metil-2-butanol y 3)
deshidratación sobre alúmina a 250-300ºC y presión atmosférica. Dar las
reacciones que ocurren durante el proceso y el tipo de catalizador que se podría
utilizar en la hidrogenación catalítica.
10. El rayón fue la primera fibra textil artificial producida en volúmenes
industriales. Se basa en la celulosa como materia prima. Existen actualmente tres
tipos de rayón: el rayón viscosa que en su proceso utiliza CS2 en la etapa del
hilado. Este rayón es el más utilizado de los tres como fibra grado textil. El
segundo tipo es el rayón cuproamoniacal, se hila en un baño de agua. Aunque
este rayón no se fabrica en volúmenes similares a los del método de viscosa,
produce filamentos más finos que éste y cuenta con un mercado especializado.
El tercer tipo es el acetato de celulosa o rayón acetato, un material con una
resistencia muy alta, pero su alargamiento de ruptura es bastante bajo. ¿Cuales
son las diferencias estructurales, métodos de pretratamiento, de digestión,
maduración e hilado entre cada uno de estos rayones?
11. Mientras las fibras naturales, a causa de su elevado carácter polar, tienden a
degradarse sin fusión, la mayoría de las fibras sintéticas son termoplásticos,
algunas suficientemente estables por encima de su punto de fusión. Las fibras
que no son térmicamente estables se obtienen de forma bastante más laboriosa.
Las fibras pueden obtenerse, por tanto, mediante uno de tres métodos de
hilatura: hilatura en seco, hilatura en húmedo o hilatura por fusión. Explique la
diferencia entre los tres tipos de hilatura y proporcione un ejemplo de fibra
sintética que se obtenga por esos métodos.
12. El sarán es un sistema de polímeros y copolímeros producido por la Dow
Chemical Co. El principal constituyente es el cloruro de vinilideno. El sarán se
utiliza para cubiertas de asientos para automóviles, muebles para el aire libre,
parasoles, telas para filtros, cortinas contra insectos. Con fibras cortadas,
multifilamentos y monofilamentos de varios tamaños se producen telas de tacto
suave, apropiadas para cortinajes y tapicería, telas para cubiertas, alfombras,
telas para filtros y pelo para muñecas. Dar la cadena petroquímica para la
producción de cloruro de vinilideno (CH2 CCl2 )
Junio de 2003
Jaime Mondragón Aguilar