grupo vinilo
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Grupo Vinilo
Los vinilos son una de las familias de plásticos más versátiles. Los polímeros vinílicos son aquellos polímeros elaborados con monómeros vinílicos; es decir, pequeñas moléculas que contienen un doble enlace carbono-carbono. Constituyen la mayor familia de polímeros. Veamos cómo obtener un polímero vinílico a partir de un monómero vinílico, usando como ejemplo el polímero vinílico más simple, el polietileno. Está hecho de monómero de etileno, también llamado eteno. Cuando se polimerizan, las moléculas de etileno se unen a lo largo del eje de su doble enlace para formar una larga cadena de muchos miles de átomos de carbono que contienen enlaces simples entre los átomos. El término vinilo generalmente identifica la mayor producción muy grande de plásticos de cloruro de polivinilo (PVC). Constituyen la familia más grande de polímeros, los polímeros vinílicos están formados por monómeros vinílicos; es decir, que contiene un doble enlace carbono-carbono. Su columna vertebral es una cadena de alcano extendida, obtenida al polimerizar un grupo alquenico (C=C) en una cadena (..- C-C-C-C- ..). En el uso popular, "vinilo" se refiere únicamente al PVC. Los polímeros vinílicos más sofisticados se obtienen a partir del monómero en el que uno o más átomos de hidrógeno del etileno han sido reemplazados por otro átomo o grupo de átomos. Veamos qué podemos hacer reemplazando uno de esos átomos de hidrógeno. No muchos monómeros en los que están sustituidos los átomos de hidrógeno en el mismo carbono pueden polimerizar. Pero un polímero hecho con un monómero sustituido en ambos carbonos es el politetrafluoroetileno (PTFE). Los polímeros de vinilo son el tipo de plástico más común:
- Alquenos polimerizados simples: polietileno a partir de eteno, polipropileno a partir de propeno y polibutadieno a partir de butadieno.
- El poliestireno se compone de estireno o "vinilbenceno".
- El cloruro de polivinilo (PVC) se produce por polimerización del monómero cloruro de vinilo (cloroeteno) CH2 = CHCl
- El acetato de polivinilo (PVAc) se produce por polimerización del acetato de vinilo. En suspensión acuosa, se utiliza como cola.
- El alcohol polivinílico (PVA) se produce por hidrólisis del acetato de polivinilo. (No por polimerización de alcohol vinílico monomérico o etenol, que es un tautómero de acetaldehído desfavorable al ceto-enol).
- El poliacrilonitrilo se prepara a partir de acrilonitrilo
- Polipropileno, polietileno, polibuteno-1
- Acetato de etilvinilo EVA
El grupo vinilo o etenilo (IUPAC) es un grupo funcional que consta de dos átomos de carbono unidos entre sí con un doble enlace y tres átomos de hidrógeno derivados del eteno (etileno) debido a la pérdida de un hidrógeno. Cualquier compuesto que contenga el grupo -CH2=CHr- donde r es cualquier otro grupo de átomos. El vinilo es uno de los grupos funcionales alquenilo, tiene un esqueleto de carbono, los átomos de carbono se hibridan con sp2 y se denominan vinilos. Los alilatos, acrilatos y estirenos contienen grupos vinilo. Los grupos de vinilo se pueden polimerizar con la ayuda de un iniciador de radicales o catalizador, formando polímeros de vinilo. En estos polímeros, los dobles enlaces de los monómeros vinílicos se transforman en enlaces simples y los diferentes monómeros se unen mediante enlaces simples. A veces es importante determinar la ausencia de monómero de vinilo sin reaccionar en el producto final cuando el monómero es tóxico o reduce el rendimiento del plástico.
La familia de los vinilos, además de los PVC, consta de polivinil acetales, polivinil acetatos, polivinil alcoholes, polivinil carbazoles, polivinil cloruro-acetatos y polivinilideno cloruros. Como familia, son fuertes y resistentes a la abrasión. En su mayor parte, no se ven afectados por la exposición prolongada al agua, los productos químicos comunes y los productos del petróleo. Sin embargo, deben mantenerse alejados de los disolventes clorados, como muchos líquidos de limpieza del hogar. Los vinilos pueden soportar la exposición continua al calor hasta 54°C y funcionar satisfactoriamente a temperaturas de congelación de alimentos. La mayoría de los vinilos son naturalmente transparentes, con una gama de colores ilimitada para la mayoría de las formas de los materiales. Por lo general, tienen en común una excelente resistencia, resistencia a la abrasión y autoextinguibles. En su forma elastomérica, los vinilos suelen exhibir propiedades superiores a las del caucho natural en su vida natural, resistencia a los ácidos, alcoholes, luz solar, desgaste y envejecimiento. Son de combustión lenta y algunos tipos son autoextinguibles, pero deben mantenerse alejados del calor directo. A los vinilos se les puede dar una amplia gama de colores y se pueden imprimir o gofrar. Por lo general, tienen excelentes propiedades eléctricas, pero con cualidades de resistencia a la intemperie relativamente malas, se recomiendan solo para uso en interiores, a menos que se estabilicen con aditivos adecuados. Los vinilos, literalmente, pueden procesarse mediante más técnicas que cualquier otro plástico. La razón es que contiene un polímero relativamente polar que permite una amplia gama de formaciones.
Polivinilo
El grupo vinilo o etenilo (IUPAC) es un grupo funcional que consiste en dos átomos de carbono unidos entre sí con un doble enlace y tres átomos de hidrógeno derivados de eteno (etileno) debido a la pérdida de un hidrógeno. Cualquier compuesto que contenga el grupo, -CH2=CHr- donde r es cualquier otro grupo de átomos. El vinilo es uno de los grupos funcionales alquenilo, tiene un esqueleto de carbono, los tomos de carbono están hibridados en sp2 y se llaman vinilos. Alilatos, acrilatos y estirenos contienen grupos vinilo. Los grupos vinilo pueden polimerizarse con la ayuda de un iniciador de radicales o un catalizador, formando polímeros de vinilo. En estos polímeros, los dobles enlaces de los monómeros de vinilo se transforman en enlaces simples y los diferentes monómeros se unen mediante enlaces simples. A veces es importante determinar la ausencia de monómero de vinilo sin reaccionar en el producto final cuando el monómero es tóxico o reduce el rendimiento del plástico. Este grupo comprende los polímeros de los derivados del etileno y del propileno, fundamentalmente del cloruro de vinilo, del estireno, del acrilonitrilo y de los ésteres del ácido acrílico y metacrílico (acrilato y metacrilato de metilo). De todos ellos destaca por su importancia industrial el policloruro de vinilo (PVC), cuyo consumo es ligeramente inferior al del PEBD pero mayor que el del PEAD y, por tanto, que el del polipropileno.
Polimerización de los polimeros vinilicos
Los derivados vinílicos polimerizan dando cadenas de gran longitud y elevado peso molecular. Dichas cadenas alcanzan longitudes muy diferentes, así, los productos tienen un margen muy amplio de peso molecular (peso molecular medio). En los polímeros vinílicos comerciales, la longitud media suele ser del orden de 2.000 a 15.000 unidades de monómero.Se trata de una gran familia de polímeros de gran aplicación industrial que se encuentran frecuentemente en nuestra vida cotidiana, conocidos como plásticos. Aproximadamente la mitad de los plásticos vinílicos se obtienen por polimerización radicalaria, alrededor de una cuarta partepor polimerización por coordinación con catalizadores metálicos y el resto por polimerización aniónica y catiónica.
Polímero de vinilo
Los polímeros de vinilo son polímeros hechos de monómeros de vinilo; es decir, pequeñas moléculas que contienen dobles enlaces carbono-carbono, lo cual forman la mayor familia de polímeros. Los polímeros de vinilo son un grupo de polímeros derivados de monómeros de vinilo. Su espina dorsal es una cadena de alcano extendida, hecha mediante la polimerización de un grupo alqueno en una cadena. En el uso popular, "vinilo" se refiere solamente al cloruro de polivinilo. Los polímeros de vinilo son el tipo más común de plástico:
- Alquenos simples polimerizados: polietileno de eteno, polipropileno de propeno y polibutadieno de butadieno.
- El poliestireno está hecho de estireno o "vinilbenceno".
- El cloruro de polivinilo se hace por polimerización del monómero de cloruro de vinilo CH2=CHC. El acetato de polivinilo se hace por polimerización del acetato de vinilo. En una suspensión de agua, esto se utiliza como un pegamento.
- El alcohol polivinílico se produce por hidrólisis del acetato de polivinilo.
- El poliacrilonitrilo se prepara a partir de acrilonitrilo.
Otros monómeros de vinilo con un patrón de sustitución de 1.2 por regla general no se polimerizan debido a un impedimento estérico, es termodinámicamente aún favorable.
Monómeros vinilicos
La mayoría de los monómeros que intervienen en las polimerizaciones por radicales son del tipo vinilo; otros tipos involucrados son carbonilo y monómeros cíclicos.
• etileno • propileno • α-metilestireno • acrilato de metilo • tetrafluoroetileno • cloropreno • cloruro de vinilo
• isobuteno • butadieno • metacrilato de metilo • acrilonitrilo • isopreno • estireno • Acetato de vinilo
Polimeros vinilcos
Cloruro de polivinilo
El mercado mundial de PVC de alto volumen ofrece una amplia gama de plástico flexible a rígido de bajo costo con una resistencia al calor moderada y buena resistencia a los productos químicos, la intemperie y las llamas. La fabricación de una amplia gama de productos es posible debido a la miscibilidad del PVC con una cantidad y variedad de plastificantes. El PVC tiene buena transparencia y resistencia química. El PVC puede clorarse (CPVC) y alearse con otros polímeros como ABS, acrílicos, poliuretanos y cauchos de nitrilo para mejorar su resistencia al impacto, deflexión térmica y procesabilidad. Aunque estos vinilos se diferencian por tener literalmente miles de diferentes composiciones y propiedades, existen ciertas características generales que son comunes a casi todos estos plásticos. La mayoría de los materiales basados en vinilos son intrínsecamente TP y sellables al calor. Las excepciones son los productos que se han combinado intencionalmente con TS o se utilizan agentes de reticulación. El PVC rígido, el llamado plástico de ingeniería de los pobres, tiene una amplia gama de propiedades para su uso en diferentes productos. Tiene alta resistencia a la ignición, buena corrosión, resistencia a las manchas y resistencia a la intemperie. Sin embargo, lo atacan disolventes aromáticos, cetonas, aldehídos, naftalenos y algunos ésteres de cloruro, acetato y acrilato. En general, los grados de impacto normal de PVC tienen mejor resistencia química que los grados de alto impacto. La mayoría de los PVC no se recomiendan para uso continuo por encima de 60°C. La cloración para formar CPVC aumenta su resistencia al calor, retardo de llama y densidad, dependiendo de la cantidad de cloración introducida. Con respecto a la inflamabilidad, tenga en cuenta que los vinilos liberan una cantidad limitada de ácido clorhídrico durante el procesamiento. Se pueden preparar diferentes mezclas proporcionando diferentes propiedades. Las mezclas con polímeros no compatibles, como los elastómeros de poliolefina (POE), se hacen para combinar mediante el uso de compatibilizadores. Estas mezclas de PVC flexible se pueden hacer sin plastificantes, lo que da como resultado propiedades mejoradas. No son tóxicos, insípidos, inodoros y adecuados para su uso como materiales de embalaje que entrarán en contacto con alimentos y medicamentos, así como para embalajes decorativos que requieran protección ordinaria. Los plásticos de vinilo se pueden utilizar en tintas de impresión y se pueden utilizar eficazmente en papel de revestimiento, cuero, madera y, en algunos casos, plásticos. En la mayoría de las formas, se puede imprimir vinilo. Califican en muchos mercados tales como empaques, tuberías, productos de construcción para exteriores (revestimientos, perfiles de ventanas, etc.) y una gran cantidad de productos desechables de bajo costo [incluidos los usos médicos de grado FDA en transfusión de sangre, almacenamiento, etc.]. Los desprendibles de espuma y vinilo se utilizan para el embalaje de piezas metálicas. Estos plásticos de dispersión de PVC se aplican en forma líquida. La formación de espuma tiene lugar durante su ciclo de curación. Los PVC vienen en una variedad de grados, de flexibles a rígidos. Son resistentes, pueden ser transparentes (como en las botellas y jarras moldeadas por soplado) y también son un buen plástico de aleación para mejorar las propiedades y reducir los costos. Las características inherentes del PVC generalmente requieren consideraciones especiales para garantizar las mejores condiciones de procesamiento de la masa fundida y que la herramienta no se dañe (se corroa debido al ácido clorhídrico) por el PVC. Una de esas consideraciones es especificar el acero para herramientas correcto para cumplir con los productos de apariencia exigente, cumplir con la producción a largo plazo, etc.
UHMWPVC
Los UHMWPVC de cloruro de polivinilo de peso molecular ultra alto son plásticos versátiles que pueden proporcionar propiedades mecánicas superiores y pueden formularse para producir una variedad de productos. Debido a que pueden ser necesarios cambios en las formulaciones o en las condiciones del equipo para el procesamiento, estos plásticos se utilizan generalmente en aplicaciones plastificadas; es en usos altamente plastificados que muestran las mayores ventajas en la producción de compuestos con propiedades mejoradas. Pueden aportar a los vinilos flexibles una mejor resistencia a la tracción, al módulo, a la abrasión y a los disolventes; rendimiento a baja y alta temperatura; y retención de propiedades durante el envejecimiento.
Acetato de polivinilo
Los copolímeros de PVAc son inodoros, insípidos, no tóxicos, de combustión lenta, livianos e incoloros, con una absorción de agua razonablemente baja. Son solubles en cetonas orgánicas, ésteres, hidrocarburos clorados, hidrocarburos aromáticos y alcoholes, pero insolubles en agua, hidrocarburos alifáticos, grasas y ceras. Las emulsiones de agua han extendido el uso de este plástico. Usados quizás más ampliamente como adhesivos, también se emplean como revestimientos para encolado de papel para textiles y acabados para cueros, así como como bases para tintas y lacas, para películas termosellables y para revestimientos de bombillas. Incluyen homopolímeros de acetato de vinilo y todos los copolímeros en los que el acetato de vinilo es el componente principal (50% o más).
PVAc
Los principales copolímeros de PVAc son acetato de vinilo-etileno (VAE) y éster acrílico de acetato de vinilo (acrílico vinílico). El acetato de vinilo-ácido versático (versatato de vinilo) y el acetato de vinilo-maleato son las principales emulsiones de copolímeros de PVAc que se utilizan.
PVCA
El acetato de cloruro de polivinilo PVCA es un copolímero de cloruro de vinilo y acetato de vinilo. Es un sólido termoplástico incoloro con buena resistencia al agua así como a ácidos y álcalis concentrados. Se puede obtener en forma de gránulos, soluciones y emulsiones. Compuesto con plastificantes, produce un material flexible superior al caucho en propiedades de envejecimiento. Es ampliamente utilizado para revestimientos de cables y alambres, en plantas químicas y en prendas de protección.
CPVC
Cloruro de polivinilo, CPVC clorado es un plástico producido por la post-cloración del PVC. Agregar más cloro aumenta la temperatura de transición vítrea del CPVC de 115 a 135°Cy la desviación de calor resultante bajo carga de la del PVC a 70°C a un nivel de 82 a 102°C. dependiendo de la formación. El CPVC ha mejorado la resistencia a la combustión y la generación de humo con mayor resistencia a la tracción y módulo, manteniendo todas las buenas propiedades que posee el PVC rígido. Los usos tradicionales son tuberías y accesorios de distribución de agua fría y caliente y tuberías, accesorios, válvulas y otras aplicaciones para el manejo de líquidos químicos industriales.
PVOH
El alcohol polivinílico PVOH (o nombre comercial PVAL) es un polvo blanco cristalino soluble en agua y alcoholes. Se caracteriza por su solubilidad en agua, barrera de baja permeabilidad a los gases, alta resistencia a disolventes orgánicos distintos del alcohol y cristalinidad cuando se orienta por estiramiento. La cristalinidad permite que el material polarice la luz. Se encuentran disponibles una serie de niveles de hidrólisis del plástico que van desde la solubilidad a temperatura ambiente hasta los que no son solubles en absoluto. Las principales aplicaciones de los PVOH se encuentran en productos elastoméricos, adhesivos, películas y acabados. Las mangueras y tubos de PVOH extruido son excelentes para usar sujetos al contacto con aceites y otros productos químicos. El PVOH se utiliza como encolado en la fabricación de nailon.
PVB
El polivinil butiral PVB es un plástico sólido incoloro, flexible y muy resistente, soluble en ésteres, cetonas, alcoholes e hidrocarburos clorados, pero insoluble en los hidrocarburos alifáticos. Son estables en álcalis diluidos; pero se descomponen lentamente en ácidos diluidos. Desde la década de 1930, los PVB se han utilizado ampliamente como capas intermedias de vidrio de seguridad inastillable y entre láminas de acrílico para proteger los cerramientos de las cabinas presurizadas en aviones contra roturas. Las capas intermedias de película de PVB varían de 10 a 40 milésimas de pulgada. Siguen utilizándose como un recurso importante para la construcción de ventanas de vidrio, la industria automotriz, arquitectónica, etc. Los PVB también se utilizan como revestimientos para textiles y papel y también como adhesivos.
PVCB
El polivinilcarbazol PVCB es de color marrón, obtenido por reacción de acetileno con carbazol. El plástico tiene excelentes propiedades eléctricas y buena resistencia térmica y química. El uso incluye dieléctricos de alta frecuencia, impregnados para condensadores de papel y plásticos fotoconductores.
PVP
La polivinilpiridina PVP se usa principalmente como componente en copolímeros como adhesivos.
PVPO
La polivinilpirrolidona PVPO es un plástico altamente polar y soluble en agua. Encuentra aplicaciones en adhesivos y como espesante de agua. Las soluciones de agua se pueden utilizar como sustituto del plasma sanguíneo o sangre artificial.
PVF
Los productos de PVF con fluoruro de polivinilo son fuertes y resistentes, con buena resistencia a la abrasión y las manchas hasta temperaturas bastante altas de 100 a 150°C y se clasifican como de combustión lenta. Por lo general, son menos resistentes a los productos químicos que los plásticos totalmente fluorados, pero muestran una excelente resistencia a los rayos UV y una buena retención del color y no se ven afectados por el agua. Su excelente resistencia a la intemperie los ha convertido en un material de elección para aplicaciones exteriores como revestimientos para metales (deslizamientos, canaletas, etc.), acabados de madera contrachapada, láminas arquitectónicas, paneles de iluminación y acristalamientos para la captación de energía solar. También para cinta de embalaje eléctrico y capas de separación para laminados.
PVFO
El PVFO formal de polivinilo encuentra aplicaciones como revestimientos resistentes a la temperatura para contenedores y cables eléctricos. Resiste grasas y aceites.
Cloruro de polivinilideno Hay PVDC flexibles y rígidos
Tienen alta resistencia, resistencia a la abrasión, soldaduras fuertes, estabilidad dimensional, tenacidad y durabilidad. Este material es especialmente adecuado para el moldeo por inyección a alta velocidad que proporciona secciones transversales gruesas y pesadas. Los accesorios y piezas moldeados son particularmente valiosos en industrias que involucran el uso de productos químicos. Por ejemplo, las tuberías de este material son superiores a las tuberías de hierro para eliminar los ácidos residuales. Como monofilamento extruido, se teje en tejidos de tapicería y pantallas. Las películas producidas a partir de PVDC exhiben una tasa de transmisión de vapor de agua extremadamente baja, así como flexibilidad en un amplio rango de temperaturas y sellabilidad térmica. Son particularmente adecuados para varios tipos de envases, incluidos productos médicos, piezas metálicas y alimentos. El envasado de alimentos para el frigorífico doméstico utiliza la popular envoltura de PVDC.
PVDF
El PVDF de fluoruro de polivinilideno es un TP que contiene flúor a diferencia de otros plásticos. Es un polímero cristalino de alto peso molecular de fluoruro de vinilideno. Hay compuestos disponibles que contienen al menos 60% en peso de flúor. Este plástico no inflamable es mecánicamente fuerte y resistente, térmicamente estable y resistente a casi todos los productos químicos y disolventes. También es estable a los rayos UV y condiciones climáticas extremas con mayor fuerza y resistencia a la abrasión que el PTFE; sin embargo, no coincide con la alta resistencia química y térmica del PTFE. Cuando las combinaciones desfavorables de entornos químicos, mecánicos y físicos pueden impedir el uso de otros materiales, el PVDF se ha utilizado con éxito. Los ejemplos incluyen piezas de válvulas y bombas, accesorios de tubería de pared gruesa, engranajes, levas, cojinetes, revestimientos y aislamientos eléctricos. Sus limitaciones incluyen temperaturas de servicio más bajas que los fluoropolímeros altamente fluorados, no tiene cualidades antiadherentes y el hecho de que produce productos tóxicos por descomposición térmica.