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Para profundizar en las propiedades y aplicaciones de los polímeros PVC y PLA, resulta fundamental comprender los procesos de síntesis detallados en sus patentes. A partir de esta base, analizaremos las reacciones químicas involucradas en la formación de las cadenas poliméricas, así como los mecanismos que gobiernan estos procesos.
Este enfoque nos permitirá no solo describir la estructura molecular de ambos polímeros, sino también evaluar la influencia de las condiciones de reacción en sus propiedades finales para poder determinar que tan ecologicamente vivable es su uso.
Patentes de preparación del Polímero "Héroe" y "Villano"
Policloruro de Vinilo (PVC)
Policloruro de Vinilo (PVC)
La patente "Proceso para la producción de resina de cloruro de polivinilo (PVC)" o patente "US20120095176A1", presentada en 2011 por los inventores Johann Hiermeier, Ulrich Lauter y Peter Voth, y asignada a Vinnolit GmbH & Co. KG, detalla un método innovador para producir resina de PVC. Este proceso, originario de Alemania, utiliza la polimerización en suspensión para optimizar el tamaño de partícula y mejorar las propiedades de viscosidad de la resina, haciéndola más adecuada para aplicaciones industriales.
El proceso de producción de PVC descrito en la patente utiliza una polimerización en suspensión altamente optimizada para obtener resina de PVC con propiedades superiores. A través de una cuidadosa selección de reactivos y condiciones, se controla el tamaño y la distribución de las partículas, lo que mejora la procesabilidad del material y permite su uso en una amplia variedad de aplicaciones. La adición de modificadores específicos ajusta las propiedades finales del PVC según las necesidades del mercado. El PVC resultante destaca por su pureza, estabilidad térmica y resistencia química, haciéndolo ideal para múltiples industrias.
Ácido Poliláctico (PLA)
Ácido Poliláctico (PLA)
La patente "Método para preparar poli(ácido láctico) o copolímeros de poli(ácido láctico) por polimerización de la lactida" o patente "ES2052551", publicada el 16 de Julio de 1994 y creada por Klaas Sybren de Vries nos habla de como funciona la polimerización del ácido látido y la obtención de sus productos.
Se inicia con la policondensación del ácido láctico, generando un polímero de bajo peso molecular que se descompone térmicamente para formar lactida. Este proceso se mejora al disolver la lactida en un disolvente orgánico no miscible con agua y extraerla con una solución acuosa básica, lo que minimiza las impurezas y pérdidas. El método resulta en un PLA de alto peso molecular, útil en aplicaciones médicas como suturas biodegradables, destacando su biodegradabilidad y propiedades estructurales mejoradas. También menciona que los copolímeros resultantes, especialmente aquellos que combinan ácido láctico y ácido glicólico, tienen aplicaciones importantes en farmacia y medicina, como suturas biodegradables.
Síntesis y mecanismos de reacción del Polímero "Héroe" y "Villano"
Polímero Héroe
Polímero Héroe
(Reactivos, Productos y condiciones de reacción)
Los reactivos presentes en la síntesis son el ácido láctico y algunos disolventes orgánicos como el diclorometano o el acetato de etilo. Se obtiene como producto la lactida, después de un proceso de purificación se obtiene el PLA y los copolímeros.
Las condiciones de reacción para la obtener un mejor rendimiento en esta síntesis sería el mantener una temperatura ambiente, el mantener la presencia de una base poco soluble en el disolvente orgánico y la obtencion de una lactida pura para posterior polimerización.
Polímero Villano
Polímero Villano
(Reactivos, Productos y condiciones de reacción)
El PVC, o policloruro de vinilo, es un polímero termoplástico que se obtiene a partir de un único monómero: el cloruro de vinilo (VCM). La transformación del VCM en PVC se lleva a cabo mediante un proceso de síntesis de polimerización en cadena.
En este proceso, las moléculas de VCM se unen entre sí formando largas cadenas. La reacción se inicia mediante un iniciador radical, que puede ser orgánico o inorgánico. Las condiciones para que esta estructura se forme son temperaturas altas, presión controlada, el iniciador previamente mencionado y que haya un medio de reaccion estable (puede ser suspensión, emulsión, masa o solución)
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Polímero Héroe
Polímero Héroe
(Tipo de reacción e interacción molecular)
La reacción se pude clasificar como una de eliminación y polimerización. Durante la policondensación del ácido láctico, se produce la eliminación de agua como subproducto al formar un polímero de bajo peso molecular. Para la polimerización como ya se ha mencionado, la lactida se somete a la polimerización para poder formar el PLA.
Polímero Villano
Polímero Villano
(Tipo de reacción e interacción molecular)
La reaccion se puede clasificar como una addicion electrofilica y luego de polimerizacion por medio de un mecanismo radicalario donde moléculas pequeñas (monómeros) se unen para formar una molécula mucho más grande (polímero).
Un iniciador radical (como el peróxido de benzoilo) se descompone térmicamente formando radicales libres. Estos radicales atacan al doble enlace del monómero (cloruro de vinilo), generando un nuevo radical. Este proceso se repite con varios monomeros para formar un polimero.
Polímero Héroe
Polímero Héroe
(Clasificación de mecanismo por homolitico y heteroitico)
La polimerización de lactida para formar PLA se clasifica como una reacción heterolítica. En este tipo de reacción, la ruptura de enlaces en la lactida resulta en la formación de iones o especies cargadas, lo que permite que las unidades de lactida se unan para formar polímeros.
Polímero Villano
Polímero Villano
(Clasificación de mecanismo por homolitico y heteroitico)
En una reacción heterolítica, los enlaces se rompen de manera asimétrica, con uno de los átomos llevándose ambos electrones del enlace. Esto genera iones. En la formación del PVC, no se observan la formación de iones durante el proceso de polimerización, por lo que se descarta un mecanismo heterolítico
La descomposición del PVC es un proceso que involucra la ruptura de los enlaces C-Cl, la formación de radicales libres y la generación de productos de degradación como el HCl; lo que la hace homolitica; lo que significara que cada átomo involucrado en el enlace se lleva consigo un electrón.
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Referencias
Referencias
PVC: Process for the production of a polyvinyl-chloride (PVC) resin, https://patents.google.com/patent/US20120095176A1/en}
Garcia, C., Martinez, G., & Millan, J. (1997). Influencia de la configuración local de cadena en los mecanismos de las reacciones de modificación del PVC. Aplicación a la reacción de sustitución con 2-mercaptobenzotiazolato sódico. Revista de plásticos modernos: Ciencia y tecnología de polímeros, 73(489), 229-239.
Fierro, M. H. (1997). Polímeros entrecruzados a base de PVC: Síntesis, caracterización y propiedades (Doctoral dissertation, Universidad Complutense de Madrid).
Aracil, I. (2008). Formación de Contaminantes y Estudio Cinético en la Pirólisis y Combustión de Plásticos (PE, PVC y PCP). Universidad de Alicante.
OMPI – Búsqueda en las colecciones de patentes nacionales e internacionales. (s. f.). https://patentscope.wipo.int/search/es/detail.jsf?docId=ES5517936&_cid=P11-L51GA6-45956-3
Reacciones de Polimerización por Condensación. (2017, 7 diciembre). Seminario de Actualización Profesional En Ciencia y Tecnología Para la Industria de los Polímeros. https://tecnologiadelospolimeros.wordpress.com/2017/06/27/reacciones-de-polimerizacion-por-condensacion/
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