Poliamidas Presentacion

POLIAMIDAS

Microfibras de Nylon vistas al microscopio

Curso: 2016/2017 Química Macromolecular

Índice • Introducción • Características estructurales generales • Clasificación de poliamidas • Métodos de síntesis • Propiedades generales • Aplicaciones • Bibliografía

Introduccion - 1933 Carothers obtuvo la primera poliamida Nylon - 1899 había sido fabricado  no serbia - 1939 la empresa Du Pont patento  escala industrial - 1976 la producción mundial los 2,7 millones de toneladas. - Después se introdujeron poliamidas aromáticas  Kevlar y Nomex - 1976 la empresa Good-year sintetizo Flexten - El nombre proviene  mitos New York(Ny) y Londres(Lon) - Nylon fibra milagrosa propiedades parecidas fibra natural o artificial (fuerte y resistente a la abrasión , excelente elasticidad, estabilizarse por calor ) - Desventajas acumulación estática, mal tacto y la falta de comodidad de la prenda al tacto de la piel y baja resistencia a la luz. - 1960 producción de Nylon en los EUA  Nylon 6,6 >Nylon 12.

Características estructurales generales • En la naturaleza como fibras de seda o lana naturales o sintetizado  Nylon o Kevlar. • Las poliamidas son : 1. Polímeros semicristalinos de cadena larga que contienen unidades amida (N-H-C=O). 2.Son compuestos orgánicos unidades estructurales que contienen átomos de C, H, N y O. 3. El grupo característico:

• Se pueden obtener dependiendo R1 alifáticas o aromáticas. • Lineales alifáticas  los grupos amido se alternan con cadenas de CH2: • Los extremos de las cadenas por carboxilos y/o por grupos amino. • Éstas tienen una estructura próxima a la de los poliaminoacidos, polipeptidos o proteínas naturales a los cuales pertenece la seda:

• Poliamidas aromáticas  estructura con anillos aromáticos  reacción entre una diamina aromática + ácidos dicarboxilicos aromáticos  Kevlar

• Se caracterizan  su rigidez y menor absorción de humedad.

Clasificación En función de los componentes de partida  principal Código universal: 1. El numero de cifras =al número de componentes: - PA 6 aminoácido o del lactama - PA 66 de la hexametilendiamina con acido adipico. 2. Valores de las cifras =numero de átomos de carbono que contiene el componente. - Nylon o PA 66  Primer número 6 C de la diamina y segundo  6 C del diacido.

Según la orientación de las uniones del grupo amida en las cadenas Según orientación de uniones amida a lo largo de la cadena tipos - Las tipo AB todas las uniones del grupo amida se encuentran en la misma orientación a lo largo de la cadena (p. ej. PA 6)

- Las tipo AABB donde las uniones amidas alternan en orientación a lo largo de la cadena (p. ej. PA 66).

1. Poliamidas alifáticas Nombre de poliamida o nylon

Grupo o grupos del que proviene

Nylon 6

ɛ-caprolactama

Formula quimica

Acido adipico y Nylon 66 Hexametildiamina

Acido sebacico y Nylon 610

Hexametilendiamina

Nylon 11

Acido amino undecanoico

Nylon 12

Acido amino dodecanoico o por apertura de dodecanolactama

H2N(CH2)10COOH

Unidad estructural que se repite a lo largo de la cadena

2. Poliamidas aromáticas 1. Kevlar - Primer polímero aromático - Reacción de p-fenilendiamina + dicloruro del ácido tereftálico - Compuesto 14 C, 2 N, 2 O y 10 H - Grupos amida se unen al anillo fenilo en los carbonos 1 y 4 del anillo.

2. Nomex - Derivado  Kevlar, - Grupos amida se unen al anillo fenilo en los carbonos 1 y 3.

•Hay otros dos tipos  uso menor Kermel y Karvin •Policondensados mixtos o copoliamidas  p. ej. Nylon 66/6 o Nylon 66/6/610

Métodos de síntesis 1. Métodos de preparación de poliamidas lineales alifáticas. 1.1. Reacción de diaminas con ácidos dicarboxilicos vía "sal de Nylon“ - Reacción de obtención  Nylon 66 y 610 - Reacción de polimerización por etapas  sistema cerrado + policondensación. - Reacción entre un diacido y una diamina. - Catalizadores ácidos (provienen del diacido) . - Equivalencia de grupos. - Obtención de producto Sal de amonio + H2O.

• Mecanismo de reacción:

1) Protonacion del oxigeno de una molecula de acido adipico

- O del CO protonado  más electrofilo ataque del N de la diamina (nucleofila). - El O atrae hacia sí mismo los electrones que comparte con el carbonilo.

2) Ataque de N de diamida al C del Co deficiente de e -:

-

Un e- del doble enlace del CO desplaza hacia el oxígeno. N carga positiva. e- del enlace O-H  van al oxígeno  liberando el protón. Formación del doble enlace CO Productos finales  H2O + dimero

1.2. Reacción de apertura de lactamas • Obtención del Nylon 6. • Reacción en cadenas • En el medio: caprolactama + H2O (5-10%)+ calentar 250° 1) Protonacion del O del CO + liberación de OH- al medio

2) Formación del carbocation en el C del CO.

3) Ataque del ion hidróxido al carbocatión uniéndose a él

- La molécula que se forma inestable

3) Reordenamiento de electrones

- Se forma: doble enlace C-O, N toma el H del O y se rompe el enlace C-N - Obtención aminoácido.

4) Reacción de aminoácido lineal con otra molécula de caprolactama - El O del CO de caprolactama se protona con el H del aminoácido lineal  formación de carboxílico - Reordenamiento  C del carbonilo del caprolactama carbonación - N de la molécula de aminoácido ataca al carbonación formación enlace C-N y N protonado

5) Obtención del dímero -

El COO- roba H del alcohol Se origina  nuevo grupo carbonilo  dímero

2. Métodos de preparación de poliamidas lineales aromaticas. • • •

•

Reacción mas importante obtención Kevlar. Reacción de polimerización de adicion-condensacion en etapas y en sistema cerrado Reacción entre la para-fenilendiamina + dicloruro del ácido tereftálico o acido tereftalico.

Se lleva a cabo en solución N-metil-pirrolidona y cloruro de calcio y a temperaturas bajas debido muy exotérmica.

Propiedades generales - Las poliamidas alifáticas (nylon 6, 66, 610 ,11 y 12) termoplásticos - La mayor o menor longitud de grupos alifáticos  flexibilidad tenaces por encima de Tg - Tm altas  fuerte atracción molecular (Nylon 66 Tm 255-260ºC) - Buenos aislantes a bajas frecuencias cuando están secos. - Buena resistencia química: resisten a la mayoría de disolventes Atacados por los fenoles y ácidos fuertes. - Propiedades mecánicas excepcionales: resistencia al impacto, a la fatiga, pequeño coeficiente de fricción, resistencia a la abrasión y buena resistencia al calor. - Frágiles temperaturas altas y en presencia de aire o por efecto de la luz solar. - Cadena de nylon regular y simétrica y cristalinos Grupos amida muy polares y pueden unirse por enlaces de puente de hidrógeno. - Excelente equilibrio coste/rendimiento el Nylon 66 y 6 son más baratos. - Nylon 6,6  mejores propiedades mecánicas pero  mayores dificultad de procesado y tiene un valor de absorción de agua alto. - Nylon 6  peores propiedades mecánicas pero  más fácil de procesar

Aplicaciones -Campo de la ingeniería mecánica para fabricar: asientos de válvulas, engranajes en general, excéntricas, cojinetes, rodamientos, etc.. - Pueden funcionar sin lubricación, son silenciosas, pudiendo en muchos casos moldearse en una sola pieza  evita el uso de máquinas caras. - En medicina y farmacia  objetos moldeados y esterilizables Debido a su durabilidad los peines para el cabello - En aplicaciones de embalaje para productos alimenticios y farmacéuticos  posibilidad de hervir la bolsa con los alimentos dentro y baja transmisión del olor. - Fabricación de arrollamientos, bobinas y bloques terminales debido a su tenacidad - Industria del textil elaboración de fibras textiles mediante hilado  medias y confección. https://www.youtube.com/watch?v=fGXKKSaJ9CI - En el moldeo de piezas técnicas por inyección , láminas y películas por extrusión.

Bibliografía - http://www.textoscientificos.com/polimeros/nylon - https://www.quiminet.com/articulos/cuantos-tipos-de-poliamidas-existen-2714583.htm https://books.google.es/books?id=UxA3kcGMi 0C&pg=PA224&lpg=PA224&dq=nylon+carothers+sintesis&source=bl&ots=5XG2RZ2hEH&sig=Chqzq9SY_aAEMVpTL0qoAsLufc&hl=es&sa=X&ved=0ahUKEwi-3PjLpvbPAhWBvhQKHV16BdYQ6AEIMTAD#v=onepage&q=nylon%20carothers %20sintesis&f=false http://www.eis.uva.es/~macromol/curso04-05/kevlar/Archivos/2.htm https://es.wikipedia.org/wiki/Kevlar https://www.quiminet.com/articulos/cuantos-tipos-de-poliamidas-existen-2714583.htm http://www.eis.uva.es/~macromol/curso05-06/nylon/Nylon_file/page0007.htm http://www.eis.uva.es/~macromol/curso05-06/nylon/Nylon_file/page0004.htm http://fdbfibras.blogspot.com.es/p/kevlar-historia-el-tereftalamida-una.html http://es.slideshare.net/yormanzambrano/el-kevlar http://castellanosleonsilvia.blogspot.com.es/2013/04/punto-de-fusion-de-poliamida.html http://www.resinex.es/tipos-de-polimeros/pa.html http://todosobrelasfibrassinteticas.blogspot.com.es/2013/04/poliamida-pa.htm