POLÍMEROS Y METERIALES INORGÁNICOS: COPOLÍMERO DE SILICONA-BORATO Y COPOLÍMERO PVA-BORATO

...

Al remover el agua de la disolución comienza la polimerización, esto porque el silanol se concatena con facilidad por los grupos hidroxilos, al remover el agua se comienzan a concatenar entre sí y formar la cadena polimérica como se observa en la reacción (3).8

[pic 3]

Para asegurar que el producto se mantuviese libre de agua, se utilizaron los desecantes sulfato de sodio anhidro y sílica gel con la fase etérea. Se realizaron lavados con éter etílico para asegurar la transferencia del producto. Se evaporó el éter con el rotavapor y se obtuvo un compuesto aceitoso transparente.

Se agregó el ácido bórico y comenzó a mezclarse, al agregarle calor, la consistencia se tornó pegajosa hasta que se formó un sólido elástico blanco. Al darle forma de una bola, el producto rebotaba.

Al calentar los polidimetilsiloxanos con ácido bórico se forma el compuesto que popularmente se conoce como “silly putty” y es el copolímero que se estaba buscando como se observa en la reacción (4).9 [pic 4]

La presencia de los grupos OH permite la formación de la cadena de polímeros. Este producto se considera termoplástico ya que es posible moldearlo luego de aplicarle calor.2 Presenta además un comportamiento de viscoelasticidad, ya que desentendiendo de la velocidad de deformación y fuerza aplica puede rebotar o fluir de forma viscosa. 10

Para el copolímero de PVA-Borato, conocido comercialmente como Slime, la solubilidad del ácido bórico y del PVA permitió utilizar el agua como disolvente. Fue necesario calentar el PVA para disolverlo completamente.

El ácido bórico es un ácido lo suficientemente débil para existir en equilibrio con B(OH)4-, como se observa en la reacción (5).11

[pic 5]

Al agregar el NaOH, gota a gota, se forma un ion Na+ y el B(OH)4-, los iones del tetraborato comienzan a formar cadenas poliméricas con el PVA, como se observa en la reacción (6). El ácido bórico al estar parcialmente neutralizado como este ion es capaz de funcionar como un agente de entrecruzaiento. Cuando la concentración cadenas es muy alta, el disolvente es en gran medida inmovilizado en la red y se produce una semi-gel sólido, que se obtiene tras la agitación constante con un agitador de vidrio. 12 [pic 6]

El polímero está formado en 96% por agua, ya que el espacio entre el gel está rodeado por estas moléculas. La rigidez del gel en reposo surge debido a que las cadenas de polímero, normalmente flexibles, son estiradas y la comienza a tender dos tendencias, una donde la cadenas solvatadas se ven obligadas a dispersarse en el agua, mientras que los enlace entrecruzados prefieren mantenerse juntos.11 Se obtuvo el producto deseado con una coloración celeste producto del verde malaquita agregado, la consistencia era viscosa, y se manipulaba con facilidad.

Bibliografía

- Billmeyer, F. W. Ciencia de los polímeros; Reverté: Barcelona, 1975, p 3, 5

- Wade, L.G. Química Orgánica, 7ma ed.; Pearson: México, 2011, p 1232

- Nicholson, J.W. The Chemistry of Polymers, 4ta. ed.; Royal Society of Chemistry: Reino Unido, 2012, p 56

- Szafran, Z.; Pike. R. M., Singh, M. M. Microscale Inorganic Chemistry; Wiley: New York, 1991.

- "Physical Constants of Organic Compounds", in CRC Handbook of Chemistry and Physics, Internet Version 2005, David R. Lide, ed., http://www.hbcpnetbase.com Consultado el 20 de setiembre del 2016

- Hull, D. Materiales compuestos, Reverté: España, 1987, p 45.

- Aldabe, S.; Aramendia, P.; Bonazzola, C.; Lacreu, L. Química 2. Química en acción, Colihue: Buenos Aires, 2004, p 263.

- Painter, P.C.; Coleman, M.M. Fundamentals de Ciencia de Polimeros: Un Texto Introductorio, Tecnomic: Estados Unidos, 1996, p 36.

- Seymour, R.B.; Carraher,C.E. Introducción a la química de los polímeros, Reverté: Barcelona, 1995, p 397.

- Callister, W.D. Introducción a la ciencia e ingeniería de los materiales: Volumen 2, Reverté: Barcelona,1996, p 500, 501.

- McLaughlin, K. W., Wyffels N. K., Jentz A. B.; Keenan, M. V. J. Chem. Educ. 1997, 74 (1), 97.

- Casassa E.Z., Sarquis A.M.; Van Dyke C.H. J. Chem. Educ., 1986, 63 (1), 57.