Revista de Química. Vl. X. N l. Juni de 1996 SINTESIS DE UN POLIESTER MODIFICADO CON ACEITE VEGETAL A TRA VES DE LA REESTERIFICACION Galina Shevtsva de Vargas* INTRODUCCION Ls pliésteres sn materiales plimérics que cntienen grups -C-0- en la cadena principal, enlazand a ls mnómers. ~ Se frman en la plicndensación de ls ácids plicarbxílics sus derivads (diésteres, anhídrids, diclranhidríds) cn ls alchles plihidrxílics fenles. Esquemáticamente, la plicndensación se puede expresar mediante la ecuación: n HO-R-OH + n HOOC-R'-COOH~H-(-OR-0-C-R'-C-) -OH+ (2n-l)H O 11 11 n 2 Ls pliésteres tienen un ampli us cm fibras, plástics, recubrimients, lacas, películas, materiales de aislamient eléctric, plástics vidreads, piezas termestables de maquinaria, etc. Ls pliésteres que cntienen dbles enlaces en las macrmléculas tienen mucha imprtancia. Se btienen mediante la mdificación de ls pliésteres * Pntificia Universidad Católica del Perú, Dpt. de Ciencias, Sección Química. 121
cmunes cn aceites vegetales, cm de linaza, de ricin, u trs, que cntienen en sus mléculas Js rests de ls ácids insaturads. La mdificación se lleva a cab a través de la reesterificación ( la transesterificación). Ests plímers tienen una imprtante prpiedad de endurecimient del tip de aceites secantes, la que se usa en preparación de Jacas y esmaltes. Así, en la interacción del glicerl cn aceite vegetal primer se frman Js mn- y diglicérids, que lueg reaccinan cn el anhídrid ftálic, frmand pliester entrecruzad. Reesterificación 11 CH-O-C-R" + CH-OH 11 CH-0-C-R" + CH-OH 122
Pli cndensación + Cti; -<>H HO 1 CH-OH 1 ~ CH:!<>-c-R ~ etc. 123
PARTE EXPERIMENTAL Reactivs: Anhídrid ftálic 42 g, glicerl 28 g, aceite de ricin 30g, carbnat de sdi 0,3 g, tluen 100 g. Equips: Matraz de 4 bcas, de 500 ml, agitadr mecánic, refrigerante de refluj, termómetr, trampa de Dean-Stark, erlenmeyer de 500 ml, instalación de N 2, placas de vidri, láminas de lata blanca. Prcedimient: l. Se instala el equip (ver en la figura 1), cnsistente de un balón de 4 bcas, agitadr mecánic de cierre hermétic, termómetr, trampa de Dean-Stark cn cndensadr de refluj y la entrada de gas inerte. 2. Se clcan 15 g de aceite de ricin crud en el matraz, la cantidad ttal del glicerl y del carbnat de sdi. 3. Se hace funcinar el agitadr mecánic y se calienta la mezcla a 170-1800C hasta lgrar su hmgenización cmpleta durante 30 minuts. 4. Se agrega el aceite de ricin restante y el anhídrid ftálic. 5. Cn agitación lenta, la temperatura se hace subir lentamente hasta 200 C manteniéndse la mezcla a esta temperatura durante 20 minuts. 6. Se cntrla la mezcla mediante una prueba a la gta sbre la placa de vidri (hasta btener la gta transparente). 7. A cntinuación, la mezcla se calienta durante 55 minuts más, a 240 C. 8. Se enfría el prduct hasta 130 C y se mezcla cn 100 ml del tluen. 9. Se recubren cn la laca btenida las láminas de lata y se secan en la estufa a 1 00-11 0. 1 O. Se determina el tiemp de endurecimient, el clr de la película, su dureza, transparencia y la estabilidad en el agua hirviente durante 15 minuts. 124
Figura l. Equip de labratri para la plicndensación DISCUSION La función del carbnat de sdi es catalizar la reacción de la reesterificación. Esta reacción puede ser catalizada cn ls ácids y cn las bases. En el cas presente, tenems catalizadr básic. El mecanism de la reesterificación se puede hallar en cualquier text de Química Orgánica. La trampa de Dean-Stark se utiliza cn la finalidad de recger el agua, prduct secundari de la plicndensación, que se evapra en cndicines de reacción y a medida que se frma, se cndensa en el refrigerante y desciende a la trampa. La eliminación del agua de la mezcla reactante asegura la disminución del prces de destrucción del pliester en frmación mediante la hidrólisis. La crriente de nitrógen sec ayuda al arrastre del vapr de agua del matraz hacia el cndensadr. Ls ésteres de aceite de ricin reesterificads revelan diferente funcinalidad dependiend de las cndicines de reacción. A 200 C (pas 5 del 125
prcedimient), en su reacción cn el anhídrid ftálic se cmprtan cm ls cmpuests mnfuncinales, mientras que a 240 C (pas 7) -cm bifuncinales. Este hech está relacinad cn la desigual reactividad de ls grups hidrxil primaris y secundaris. Este experiment tiene gran valr práctic, dad que prvee un métd para btener un pliester mdificad, la base para diversas lacas y esmaltes. Un experimentadr interesad puede prbar distints aceites. Desde lueg, desde un punt de vista práctic, el aceite n debe ser muy csts. La tecnlgía de ls pliésteres n es muy cmpleja y se puede desarrllar reactres (esterizadres) a escala industrial, que n deben ser de una capacidad grande (hasta 5 m 3 ), ni cst elevad. Alguna cmplicación la cnstituye el requerimient de vací que se debe crear para lgrar que la reacción sea más cmpleta. BIBLIOGRAFIA l. Grigriev, A.P.; Fedtva, O.Y. (1987) La Tecnlgía de Plímers, Tm 2, Escuela Superir, Mscú. 2. Wade, L.G. Jr. ( 1993) Química Orgánica, Prentice-Hall Hispanamericana, S.A. Méxic. 126