Introducción a la Ciencia de los Polímeros

Agradecimientos

Francisco López Serrano Ramos agradece al Programa de Apoyos para la Superación del Personal Académico (PASPA) de la Dirección General de Asuntos del Personal Académico (DGAPA) de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) y a la Universidad de Guadalajara por haberlo recibido como Profesor Huésped en el ciclo 2015-2016. Ambos hicieron posible la conclusión de este trabajo.

Pedro Ortega Gudiño agradece a Hugo Pardo, Brian Lamb y Ludmila Layne por la inspiración para intervenir y gestionar este libro electrónico. A la Coordinación de Innovación Educativa y Pregrado, en especial a la Dra. Patricia Rosas, la Mtra. Sandra Cobián,  la Mtra. Suzannet Corona y al Mtro. Efrén De la Mora, por los Diplomados de Enseñanza Móvil y Diseño Instruccional, cuyos conceptos se reflejan en la edición de este texto. Al Dr. Cesar Monzón, al Mtro. Sergio Limones  y a la Lic. Cristina Neri, Rector, Secretario Académico y Coordinadora de Extensión del CUCEI, por el apoyo para realizar esta publicación. A mis maestros de ciencia de los polímeros: Dr. Rubén González Núñez, Dr. Sergio Manuel Nuño Donlucas, Dr. Martín R. Arellano Martínez y Dr. Jorge Puig Arévalo.


Prólogo

La Universidad enfrenta un reto singular. En la actualidad su papel como proveedor de contenido ya no puede considerarse suficiente, simplemente porque el internet ofrece muchas fuentes en constante actualización, situación que lamentablemente no garantiza que la información ahí contenida sea veraz ni de calidad.

En ese sentido, las instituciones de educación superior deben procurar que sus cursos utilicen como bibliografía material que califique como Recurso Educativo Abierto (Open Educational Resource), elaborado por especialistas y diseñado para mantenerse vigente.

Para lograr lo antes expuesto, los autores de esta obra presentan una propuesta de libro de texto universitario de “Introducción a la Ciencia de los Polímeros” dirigido a alumnos de nivel licenciatura. Para facilitar su distribución se planteó que su edición fuera gratuita y en formato digital (PDF y HTML). Con el objetivo de que este libro pudiera ser considerado Recurso Educativo Abierto, se integró con material original y otros elementos con licencias de sus respectivos autores para ser reutilizados sin fines comerciales. Finalmente, editorial CUCEI abrió un canal de comunicación permanente a través de redes sociales (@eCUCEI), con el que se pretende dar seguimiento a los comentarios, dudas y sugerencias que realicen los lectores. Esa retroalimentación se hará llegar a los autores con el fin de mejorar y mantener vigente la información que integra este trabajo.

Dr. Pedro Ortega Gudiño (@DrGudinho)
Compilador


Índice

1. INTRODUCCIÓN
1.1 Generalidades
1.2 Estructura molecular
1.3 Cristalinidad
1.3.1 Regularidad estructural
1.3.1.1 Simetría
1.3.1.2 Tacticidad
1.3.1.3 Configuración cis y trans
1.3.2 Estructura de los polímeros
1.3.3 Polaridad
1.3.4 Uniones en las cadenas poliméricas
1.4 Transiciones térmicas
1.4.1 La temperatura de transición vítrea (Tg)
1.4.2 La temperatura de fusión (Tm)
1.5 Peso molecular y longitud de cadena
1.6 Obtención de los polímeros
1.7 Caracterización de los polímeros
1.7.1 Espectroscopia de infrarrojo (IR)
1.7.2 Calorimetría diferencial de barrido (DSC)
1.7.3 Dispersión de la luz
1.7.4 Ebulloscopía y crioscopía
1.7.5 Osmometría
1.7.6 Viscosimetría
1.8 Propiedades mecánicas
1.8.1 Propiedades de dureza
1.9 Aplicaciones de los polímeros
1.9.1 Usos y aplicaciones de los polímeros plásticos más comunes
Problemas
2. INTRODUCCIÓN A LA CINÉTICA DE POLIMERIZACIÓN POR PASOS
2.1 Introducción
2.1.1 Caracterización de polímeros
2.2 Distribución de pesos moleculares
2.3 Definición de pesos moleculares promedio
2.4 Reacciones de polimerización
2.5 Cinética de las reacciones por pasos
2.6 Métodos para la obtención de expresiones para las distribuciones de pesos moleculares
2.6.1 Método estadístico de Flory (1953)
2.6.2. Método determinístico
2.7 Métodos para la obtención de expresiones para promedios de pesos moleculares
2.7.1 Estequiometría imperfecta
2.7.2 Método estadístico recursivo
2.7.3 Ramificaciones y entrecruzamiento
2.7.4 Mezclas no equivalentes
2.7.5 Método recursivo. Monómeros con funcionalidad mayor a dos
2.7.5.1 Homopolimerización
2.7.5.2 Copolimerización
3. POLIMERIZACIÓN POR ADICIÓN (cadena)

3.1 Tipos de polimerización
3.2 Polimerizacion vía radicales
3.3 Mecanismo de polimerización
3.4 Iniciación
3.5 Propagación y terminación
3.6 Longitud de cadena cinética y peso molecular
3.7 Transferencia a cadena
3.8 Cinética de inhibición
3.9 Efecto de la temperatura en la velocidad de polimerización y peso molecular
Problemas
4 COPOLIMERIZACIÓN 
4.1 Generalidades
4.2 Composición
4.3 Ecuación de copolimerización
4.3.1 Tipos de copolimerización
4.3.1.1 Copolimerización ideal
4.3.1.2 Copolimerizacion alternante
4.3.1.3 Copolimerización en bloque
4.3.1.4 Copolimerización alternada
4.4 Variación de composición con conversión
4.5 Evaluación de las relaciones de reactividades (cocientes de reactividad)
4.5.1 Método 1 (Lewis Mayo)
4.5.2 Método 2 (Fineman y Ross)
4.5.3 Efecto de las condiciones de reacción
4.5.4 Esquema Q-e
4.6 Velocidad de copolimerizacion
4.6.1 Iniciación
4.6.2 Propagación
4.6.3 Terminación
4.6.3.1 Terminación controlada por reacción química
4.6.1.2 Terminación controlada por difusión
4.6.1.3 Modelo de constantes aparentes
Problemas
5. POLIMERIZACIÓN EN EMULSIÓN
5.1 Generalidades
5.2 Descripción del proceso
5.3 Teorías de la polimerización en emulsión
5.4 Cinética de Smith-Ewart
5.5 Ecuaciones de cambio. Caso 0-1 intervalo II
5.6 Método de pendiente intercepto
5.7 Otras Teorías para estimar n
5.8 Peso molecular instantáneo
5.9 Observaciones finales
Problemas