Guía 3 Estructura 2021-1 - Esteban Rodriguez Daza

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Universidad de Los Andes
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Mecánica
IMEC 2411 – Ingeniería de Materiales
Guía 3: Estructura
Instrucciones de entrega
· La guía debe ser entregada el día sábado 10 de abril hasta las 5pm en el respectivo link de Brightspace
· El formato de entrega debe ser .doc o .docx (no .pdf)
· Deben resolverla en grupos de 2 o 3 personas. Guías con diferente número de autores serán rechazadas
Objetivos
· Identificar las jerarquías estructurales más relevantes en los materiales poliméricos
· Describir las características de los dominios moleculares, macromoleculares y supramoleculares
· Conocer las diferentes técnicas de caracterización de los materiales poliméricos para identificar los dominios moleculares, macromoleculares y supramoleculares
Preguntas:
1. Complete:
a. Arreglo espacial producido por la rotación de un átomo o grupos de átomos alrededor de un enlace simple _______________ 
b. Arreglo espacial producido por una secuencia de microconformaciones _______________
c. Tipo de microconformación en que la cadena polimérica tiene un átomo que está rotado 0° _____________
d. Tipo de microconformación en que la cadena polimérica tiene un átomo que está rotado 60° _____________
e. Tipo de microconformación en que la cadena polimérica tiene un átomo que está rotado 120° _____________
f. Tipo de microconformación en que la cadena polimérica tiene un átomo que está rotado 180° _____________
g. El polietileno y el PVC sindiotáctico tienen una conformación de tipo _______________
h. El polipropileno y poliestireno sindiotácticos tienen conformación de tipo ______________
2. Este tipo de preguntas consta de una afirmación y una razón, unidad por la palabra PORQUE. Usted debe responder de acuerdo con el siguiente esquema.
· Si la afirmación y la razón son verdaderas y la razón es una explicación CORRECTA de la afirmación, Marque A
· Si la afirmación y la razón son verdaderas pero la razón NO es una explicación CORRECTA de la afirmación, Marque B
· Si la afirmación es VERDADERA, pero la razón es una proposición FALSA, Marque C
· Si la afirmación es FALSA, pero la razón es una proposición VERDADERA, Marque D
· Si tanto la afirmación como la razón son proposiciones FALSAS, Marque E
a) La cristalinidad es posible con polímeros estructurados de forma atáctica puesto que se trata de una conformación frecuente en polímeros como las poliamidas. (Ej. Nylon) (__)
b) Un polímero con distribución de peso molecular polidispersa (IP~6) es menos resistente que uno monodisperso independientemente de la naturaleza del polímero por que las moléculas cortas juegan un papel lubricante. (__)
c) El peso molecular no incide en el aumento del módulo elástico de los polímeros termoplásticos cuando la temperatura excede la temperatura de transición vítrea porque la componente viscosa atenúa la posibilidad de aumentar este parámetro. (__)
d) El módulo elástico de los polímeros es directamente proporcional al promedio del peso molecular de estos porque los enredos entre macromoléculas se incrementan con el aumento del tamaño de estas (__)
e) Las configuraciones isotácticas de un PP pueden ser alteradas con la temperatura del proceso de extrusión porque esta no corresponde a la categoría comercial de este material. (__)
f) El PE tiene un elevado nivel de cristalinidad porque corresponde al 30% del total de los segmentos cristalinos de toda la muestra (__)
g) Los polímeros de alto nivel de cristalinidad tienen mayor densidad y resistencia mecánica que los amorfos porque su estructura es homogénea (__)
3. Indique si la afirmación siguiente es falsa (F) o verdadera (V), en caso de que la afirmación sea falsa, escríbala nuevamente de forma correcta:
a. En un copolímero al azar, todos los monómeros de un mismo tipo se encuentran agrupados entre sí, formando bloques alternados aleatoriamente. (__)
b. La poliamida es un polímero lineal porque mantiene preponderantemente una conformación tipoTrans. (__)
c. Los polímeros amorfos, al igual que el vidrio, siempre cuentan con un carácter isotrópico. (__)
d. La densidad de los polímeros es alta (~1Mg/m3) por la estructura cristalina que los caracteriza. (__)
e. El PVC es un termoplástico susceptible a la degradación térmica en HCl, altamente peligroso para la vida de los equipos y la salud de las personas. (__)
f. Un polímero amorfo como el PMMA es transparente (cristalino) y garantiza la calidad de esta propiedad en la medida que cuente con distribución uniforme de terminaciones de cadena. (__)
g. La melanina formaldehido es un elastómero termoplástico comúnmente empleado en compuestos para desgaste de metales. (__)
h. Los elastómeros termoplásticos son generalmente copolímeros de bloque bifásicos donde la fase minoritaria es amorfa y la continua es cristalina. (__)
4. Detalle con sus palabras como el cambio de alguno de los 4 radicales dentro de la estructura química afecta el polímero que se obtendrá, de 6 ejemplos y detalle que radical cambia en cada uno.
5. Explique con sus propias palabras que es una configuración isotáctica, sindiotáctica y atáctica, que diferencias tienen, y de un ejemplo de cada uno. Así mismo explique que implicaciones tiene cada configuración en el polímero. 
Parte 2: Ejercicios
1. Calcule el peso molecular promedio por número, Mn, el peso molecular medio por peso, Mw, y el índice de polidispersidad, IP, de un termoplástico que tiene las siguientes fracciones en peso fi para los rangos de peso molecular que aparecen en la Tabla 1
Tabla 1
	Rango de peso molecular (g/mol)
	
	Rango de peso molecular (g/mol)
	
	0 – 5000
	0.01
	20000 – 25000
	0.19
	5000 – 10000
	0.04
	25000 – 30000
	0.21
	10000 – 15000
	0.16
	30000 – 35000
	0.15
	15000 – 20000
	0.17
	35000 – 40000
	0.07
2. Un nylon 6,6 tiene un peso molecular promedio de 12000 g/mol. Calcule el grado de polimerización promedio. El peso molecular del mero es 226 g/mol
3. Determine la fracción molar del policloruro de vinilo y del poliacetato de vinilo en un copolímero que tiene un peso molecular de 11000 g/mol y un grado de polimerización 150
Extras
· Una suspensión contiene “números” iguales de partículas con masas moleculares de 10.000 y 20.000 g/mol. Otra suspensión contiene “masas” iguales de partículas con las masas moleculares anteriores. Calcular en ambos casos Mn y Mw 
· Un polímero nominalmente monodisperso de masa molecular 300.000 g/mol está contaminado en un 1% en peso con una impureza de peso molecular 1.000 g/mol. Calcular Mn, Mw
· Calcular el índice de polidispersidad a partir de mezclar tres poliestirenos con las siguientes características:
· 1 mol de poliestireno A con grado de polimerización 1,0x103
· 5 moles de poliestireno B con grado de polimerización 2,0x103
· 1 mol de poliestireno C con grado de polimerización 1,0x104