2.1 Introducción

La importancia comercial de los materiales poliméricos se hizo evidente hasta principios del siglo veinte, a pesar de que algunos de estos materiales ya habían sido sintetizados desde hace más de 130 años.  Debido a la falta de conocimientos sobre los mecanismos de reacción y la caracterización del producto obtenido, existieron grandes dificultades para reproducir la uniformidad del producto entre lotes diferentes y como se puede esperar, hasta las más mínimas modificaciones en las recetas y condiciones de reacción, producían productos diferentes.

Los fabricantes de polímeros a escala industrial se han preocupado por mejorar la calidad de sus productos y por elevar la eficiencia de las operaciones haciendo esfuerzos por (Kiparissides 1996;  Wilhelm, Lapidus y Amundson 1977):

  • Mejorar su habilidad para caracterizar los mecanismos químicos y las propiedades físicas correspondientes a los diversos productos poliméricos.
  • Comprender cuantitativamente la influencia de las condiciones de reacción sobre las características del producto formado.
  • Desarrollar reactores y equipos más eficientes para la producción de polímeros.

Figura 2.1

Figura 2.1. Esquema de reactor de polimerización

2.1.1 Caracterización de polímeros.

El ingeniero de reactores de polimerización afronta un gran problema en el diseño de procesos de polimerización, ya que las especificaciones del producto están dadas en términos muy amplios: propiedades mecánicas y eléctricas, buen desarrollo en el equipo de proceso, etc. Estas propiedades están determinadas por un número de “características fundamentales” del polímero por ejemplo, la naturaleza del monómero (su polaridad, resistencia a la oxidación, etc.), así como la distribución de pesos moleculares del polímero resultante. El ingeniero de reactores, una vez que tiene que trabajar con un monómero particular, tiene poco control sobre los efectos causados por la naturaleza intrínseca del monómero. Sin embargo, la morfología puede ser controlada a menudo con la elección correcta del método de polimerización. Es por esto que existe un gran interés en poder predecir y medir fácilmente la distribución de pesos moleculares DPM (MWD por sus siglas en idioma inglés) y sus momentos. La Tabla 2.1 muestra algunas cantidades fundamentales que pueden predecirse y medirse y su correlación con propiedades del producto, que se discutirán puntualmente en las secciones posteriores de este texto.

Tabla 2.1: Cantidades fundamentales en polimerización y su importancia.

CANTIDAD MEDICIÓN IMPORTANCIA
: Peso molecular numeral promedio. Propiedades coligativas (presión osmótica, elevación del punto de ebullición, depresión del punto de congelación). Esfuerzo á si  á.

Viscosidad á si  á.

: Peso molecular ponderal promedio.

 

Dispersión de luz. Procesabilidad, propiedades de flujo.
Zp = / : Polidispersidad. GPC. (Cromatografía de permeación en gel) Los altos pesos moleculares (colas) afectan grandemente los efectos elásticos.
COPOLÍMEROS:

 

F1: Composición promedio. Infrarrojo (IR), resonancia magnética nuclear (NMR). Propiedades mecánicas

 

SD: Distribución de secuencias. NMR. Propiedades químicas, ópticas y compatibilidad.