miércoles, 24 de marzo de 2010

Neopreno propiedades y características

INTEGRANTES: Ávila Hernández Manuel GRUPO: 603
Martínez Altamirano Jesús Manuel
Santiago Villano Miguel Ángel
Xolalpa Nieto Raúl



Introducción:
A lo largo de este trabajo de investigación trataremos de describir las propiedades físicas, químicas, síntesis y aplicaciones del neopreno así como su posible introducción a la industria reemplazando de esta manera materiales como el plástico y el caucho ya que el neopreno es aun más resistente a la luz del sol, a los aceites y a las grasas que el mismo caucho, pero enfocaremos especial atención en la síntesis de formación de este polímero basándonos en temas como hidrocarburos, nomenclatura, grupos funcionales, compuestos orgánicos, y algunos otros conocimientos básicos adquiridos en la asignatura de Química IV. Al mismo tiempo trataremos de analizar los efectos positivos y negativos de este compuesto para con el ambiente, tomando en cuenta la situación ecológica de nuestro planeta en la actualidad, el cual a sido deteriorado por la excesiva contaminación que produce el hombre.


Desarrollo:
Antecedentes
El caucho, un árbol tropical de donde se extrae el látex, es la primera fuente de suministro para las industrias de caucho. El látex se obtiene de la resina del caucho y fue empleado desde tiempos inmemoriales, por los indígenas de América. Los españoles lo llevaron a Europa y desde entonces la humanidad no puede prescindir de esa materia prima. Sin embargo, debido a las dos guerras mundiales, hubo restricciones para conseguir el producto. Durante la Primera Guerra Mundial, Alemania, aislada por Inglaterra, no podía importarlo de América o Asia y ni el propio Estados Unidos tuvo problemas en La Segunda Guerra Mundial, porque Japón ocupó las islas del Pacífico, fuente importante de ese producto. Ello causó que se hicieran esfuerzos para encontrar productos sintéticos con propiedades similares o mejores.
Durante la Primera Guerra Mundial, los ingleses no permitieron que nadie le vendiera caucho a Alemania y en consecuencia, cada pedazo de ese material usado era reciclado por los alemanes para poder mantener operando las industrias que lo requerían. En esos momentos, los ingenieros y químicos alemanes buscaban desesperadamente un substituto, pero nada parecía dar resultados satisfactorios.

Entonces, alguien de Farbenindustrie recuerda, que antes de la guerra se hicieron intentos de fabricar un caucho sintético a partir del 2,3-dimetil-butadieno, o methil isopreno. Después de algunas pruebas iniciales, el Dr. Carl Duisberg de Bayer manda preparar unas llantas de ese material y hace las pruebas con un automóvil. Durante la Segunda Guerra Mundial la armada de los Estados Unidos, reconoce la necesidad de proveer a sus buceadores de combate de una mayor protección térmica para sus operaciones de comando en el mar. Los primeros en desarrollar los trajes húmedos para la armada de los Estados Unidos fueron el Dr. Hugh Bradner y Willard Bascon de la universidad de California.
Los dos investigadores evaluaron muchos materiales como parte del programa de investigación, siendo el Dr. Bradner al que le corresponde el mérito de que los trajes húmedos fuesen fabricados en espuma de neopreno. Como consecuencia del secreto del proyecto, ambos investigadores fueron incapaces de patentarlo y es por ello que en la actualidad no reciben todo el reconocimiento de su histórica función en el desarrollo de los trajes húmedos de buceo. Después de la guerra fundaron una empresa que fabricaba trajes para surf. Sin embargo, la introducción en el mercado del traje húmedo fue lenta, haciéndose popular entre surfistas y buceadores varios años después, siendo en la actualidad la protección térmica más popular entre los buceadores.

Propiedades físicas y químicas

Polímero: Neopreno
Monómero: Cloropreno

Monómero
Formula: C4H5Cl
Nombre: Cloropreno
Peso Molécular: 88,5365
Punto de Ebullición: 59,4°C
Punto de Fusión: -130°C
Punto de Flash: -156°C
Solubilidad en Agua: 0.002115 gr./ml
Composición Elemental:
Carbono 54,26% Hidrógeno: 5,69% Cloro: 40,04%
Nombre: Neopreno ó Policloropreno
Densidad: 1230 Kg./m3
Temperatura de Cristalización: 228 K
Temperatura de Fusión: 328-351 K
Neopreno 3
Capacidad Calorífica: 2,2 kJ/8Kg.K)
Compresibilidad: 480 x 10-12 Pa-1
Índice de Refracción: 1.558
Calor de Fusión: 95 x 10-3 J/Kg.
Coeficiente de Expansión: 600 x 10-6 k-1
Temperatura de Cristalización: 228 K
Compresibilidad: 360 x 10-12 Pa-1
Capacidad Calorífica: 2,2 kJ/8Kg.K)
Conductividad Térmica: 0,192 W/(m-k)
Constante Dieléctrica: 6,5 – 8,1 Hz
Conductividad: 3 a 1400 pS/m
Elongación Máxima: 800 – 1000 %
Resistencia Ténsil: 25 – 38 MPa
El neopreno es inodoro y con un color parecido al del éter.

Reacción de formación

Como primer punto definiremos lo que es un polímero: Los polímeros son macromoléculas (generalmente orgánicas) formadas por la unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeros. El neopreno es así uno de estos polímeros formado a partir de varios monómeros llamados cloropreno.

Cl---\
CH3- C=CH -CH3

Monómero Cloropreno

Cl-----------------------------------\
Aquí se unen monomeros - CH2- C=CH - CH2- Aquí se unen monómeros


Polímero Neopreno

Composición del polímero

El látex sintético, resultante de la polimerización de un compuesto clorado denominado policloropreno, ofrece una buena resistencia química a algunos ácidos diluidos y a productos petrolíferos. Uno de los primeros cauchos sintéticos logrados fue el neopreno, el polímero del monómero cloropreno, de fórmula química CH 2-C(Cl)CH-CH 2.

Las materias primas del cloropreno son el grupo funcional en este caso el alqueno eteno y el ácido clorhídrico. Diferentes análisis con espectrometría de infrarrojo muestran que los productos de la isomerización del cloropreno son:

· Secuencias lineales de unidades de trans-2-cloro -2-butadieno (1).
· Productos de una polimerización en los carbonos 1,2 (2).
· Productos de una polimerización en los carbonos 3,4 (3).
· Isómeros derivados de una reacción entre la cabeza (carbono 1) y la cola
(carbono 4) de dos monómeros (4).
· Isómeros derivados de una adición entre la cabeza de un monómero y la
cabeza del otro (5).
· Isómeros derivados de una adición entre la cola de un monómero y la cola
del otro (6).
Los productos (2), (3) y (4) se incrementan regularmente con la temperatura en un
5% a -40°C y en un 30% a 100°C


Aplicaciones


El neopreno fue desarrollado en 1931 y es resistente al calor y a productos químicos como aceites y petróleo. Se emplea en tuberías de conducción de petróleo y como aislante para cables y maquinaria, posee características tan similares a las del caucho natural, que puede incluso cumplir las mismas funciones. Además de comportarse como tal, el neopreno es aun más resistente a la luz del sol, a los aceites y a las grasas que el mismo caucho.
Es utilizado también en el recubrimiento de cables fuertes y de alta dureza, en adhesivos acuosos y en solventes. También se usa en recubrimientos de láminas de aluminio (y superficies flexibles), llantas de automóvil, corchos. El neopreno es útil para adhesivos sensibles a la presión, además es útil para la construcción de estructuras para autos y partes internas de automóviles. En automóviles se usa también para sistemas de insonorización y control de vibración.
Uno de los usos más importantes que se le da al neopreno tiene relación con la fabricación de trajes de buceo, los que son hechos con espuma de neopreno. Esta espuma posee una elevada concentración de células llenas de gas lo que le permite tener una baja conductividad térmica. Ya se cuenta con diferentes tipos de este material entre los que se destaca el neopreno industrial que se utiliza, sobre todo, en la fabricación de ruedas. Por otra parte, nos encontramos con el neopreno celular, que como ya se ha mencionado, se trata de aquel utilizado para los trajes húmedos.


Resumiendo, estas son algunas de sus aplicaciones:




· Amortiguadores expuestos a la acción de envejecimiento.
· Tubería para descarga de productos con desgaste simultáneo de abrasión y temperatura.
· Juntas de dilatación para construcción.
· Perfilería sometida a intemperie.
· Forrado de cables eléctricos.
· Manguitos y todo tipo de juntas en la industria del automóvil.
· Recubrimiento de tanques para almacenamiento de determinados ácidos.
· Recubrimiento de cubas para decapado y baños electrolíticos y también para instalaciones potabilizadoras de tratamiento de aguas residuales.
· Cierres de estanqueidad para compuertas y cierres térmicos.
· Topes, silemblocks, goma-metal, y accesorios.




Impacto ambiental


En cuestión ecológica, hay algunos factores externos que pueden causar el deterioro o destrucción del ecosistema, entre ellos el desbroce del bosque para ganadería, la agricultura migratoria, y su conversión a la agricultura comercial (caucho, café, arroz y cacao). Desde este punto de vista al ser el caucho un árbol de donde se extrae el látex y posteriormente se fabrican plásticos y en especial caucho; el neopreno causa un menor deterioro ambiental ya que a diferencia del caucho, el neopreno se obtiene a través del procesamiento de hidrocarburos y no solo de este fluido lácteo llamado látex hallado en muchas especies vegetales típicas de regiones tropicales.
A estos hidrocarburos siempre se agrega algún otro compuesto que mejora su rendimiento en el tiempo como en el caso del neopreno. El caucho natural 100%, es muy deficiente ya que al durar poco, seria no rentable para aquel que lo produce. De esta manera, para obtener caucho puro es necesario cortar un mayor número de árboles lo cual afecta al medio ambiente.


Conclusiones


Por medio de este trabajo podemos verificar la efectividad del neopreno y su superioridad en cuestión de eficiencia comparada con la del caucho la cual es menor, a pesar de tener un origen común, el neopreno logra superar la prueba de estabilidad a lo largo del tiempo, no obstante es un excelente substituto del caucho ya que conserva las mismas propiedades e incluso llega a superarlas, sin tomar en cuenta que es mas viable para conservar el medio ambiente.

1 comentario:

  1. El artículo es útil, si se revisa un poco, por ejemplo: la capacidad calorífica las unidades no son claras, la constante dieléctrica, yo uso F/m , el coeficiente de expansión no tiene claras las potencias por 10^-6 y lo mismo en las unidades K^-1. También sería bueno poner la velocidad de propagación del sonido

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