Ciencias de los materiales

PK – 65- CM Abrillantador de pieles a base de silicón

  • Categoría: Pandilla Kids (3ro., 4to., 5to. y 6to. Año de primaria)
  • Área de participación: Ciencias de los materiales
  • Asesor: REYNA ELIZALDE GONZÁLEZ
  • Equipo [ ]: Miguel Angel Flores Pérez() , Fernando Maximiliano Guzmán Rodríguez(6o Conejo)

Resumen

Un gel que podemos hacer en casa para uso familiar e inclusive comercializar por su gran eficacia y rentabilidad es  el abrillantador para pieles y vinilos. No contiene sustancias dañinas y por lo tanto lo pude aplicar cualquier miembro de la familia incluyéndome.

 

Pregunta de Investigación

¿Es el abrillantador de pieles el producto idóneo para dar mantenimiento a pieles,llantas y tableros de automóviles?

Planteamiento del Problema

El abrillantador para pieles y vinilos es un material para dar mantenimiento a varias partes de un automóvil y pieles de calzado, pero si el producto resulta ser tóxico podrá representar un problema para su aplicación en los productos ya mencionados.

Antecedentes

Como la materia prima para la elaboración de  del abrillantador de pieles es a base de silicona los antecedentes se remontan a partir del descubrimiento de la silicona ya que 1930 se empezaron a preparar diversos productos de abrillantadores para pieles sintéticas y vinilos principalmente en los Estados unidos de  América.

En 1824, el sueco Berzelius, basándose en la hipótesis del francés Lavoisier con respecto a los óxidos metálicos y aprovechando los trabajos del inglés Davy, demostró la estructura de la sílice aislando el silicio. Berzelius obtuvo el tetracloruro de silicio SiCl
4 y el alemán Friedrich Wöhler el «silicio-cloroformo» SiHCl
3 (triclorosilano); el francés Charles Friedel y el estadounidense James Crafts prepararon entre 1863 y 1866 los primeros compuestos de silicio-carbono por reacción del zinc dietilo Zn(C
2H
5)
2 sobre el tetracloruro de silicio. En 1872 el alemán Albert Ladenburg fue el primero en observar la formación de un fluido de polisiloxano hidrolizado, el dietildietoxisilicio (C
2H
5).

Sin embargo el interés disminuyó hasta que a principios de siglo fueron descubiertos los polímeros de la silicona por el químico inglés F. S. Kipping, a quien se considera un pionero en el tema. Se encontraba buscando elementos estereoisoméricos, para poder obtener uno que fuera compatible con los fluidos hidráulicos, el caucho sintético y, además, que fuera capaz de repeler al agua. Buscaba que fuera útil para la guerra, puesto que pretendía encontrar una forma de hacer menos pesados los equipos y mejorar los artilugios para las máquinas, los carros y los zapatos de soldados que estuviesen en el frente de combate. Desde 1903 Kipping trabajó en buscar nuevas técnicas para la síntesis de una variedad de compuestos orgánicos que contenga silicio. A estas nuevas sustancias, las llamó siliconas y al principio se destinaron como lubricantes, en especial durante la Segunda Guerra Mundial. Se comenzaron a obtener industrialmente a partir de 1930.

Kipping y Matt Saunders acuñaron la palabra silicona en 1901 para describir el polidifenilsiloxano por analogía de su fórmula, Ph
2SiO (Ph significa fenilo, C
6H
5), con la fórmula de la cetona benzofenona, Ph
2CO (denominada originalmente silicocetona). Kipping era muy consciente de que el polidifenilsiloxano era polimérico mientras que la benzofenona era monomérica y señaló que Ph
2SiO y Ph
2CO tenían químicas muy diferentes.[1]​ El descubrimiento de las diferencias estructurales entre las moléculas de Kipping y las cetonas significó que la silicona ya no era el término correcto (aunque sigue siendo de uso común) y que el término siloxanes es correcto de acuerdo con la nomenclatura de química moderna.[2]

Tratando de combinar las propiedades de los compuestos de carbono con los compuestos de silicio, un investigador de Corning Inc. (EE.UU.), J.F. Hyde inventó las siliconas en 1938. La empresa Dow Corning fue fundada en 1943 para explotar la invención que condujo a un gran número de resinas, barnices, elastómeros y otros usos humanos, cuyo uso Kipping nunca se pudo imaginar. En 1949, cuando murió Kipping, ya había publicados cerca de 51 artículos sobre el tema.

Tomando a Kipping como pionero, la Sociedad Histórica Plástica se creó en 1986, para llamar la atención sobre el patrimonio de la industria del plástico, fomentar el estudio de otros polímeros, incluyendo los sintéticos, cauchos y elastómeros.

Origen

Estructura química de polidimetilsiloxano (PDMS).

El producto primario para la elaboración de siliconas es la sílice (dióxido de silicio), bastante abundante en la arenisca, en la arena de playa y otras rocas similares; la sílice también es el principal ingrediente del vidrio. Las siliconas se elaboran a partir de clorosilanos, tetraetoxisilano y otros compuestos de silicio similares. Dependiendo de las condiciones de su obtención y de posteriores procesos químicos,su utilidad sera diferente.

Características

Resistente a temperaturas extremas (–60 a 250 °C).

  • Resistente a la intemperie, el ozono, la radiación y la humedad.
  • Buena resistencia al fuego.
  • Excelentes propiedades eléctricas como aislante.
  • Gran resistencia a la deformación por compresión.
  • Apto para uso alimenticio y sanitario.
  • Tiene la facultad de extenderse.
  • Permeabilidad al gas
  • Vida útil larga
  • Capacidad de repeler el agua y formar juntas de estanqueidad, aunque las siliconas no son hidrófobas

Clasificación

Las siliconas pueden clasificarse en relación a la longitud de sus moléculas, que influye en su uso:

  • Gaseosas: menores a 10 unidades básicas.
  • Aceites: entre 10 y 100 unidades básicas.
  • Resinas: entre 100 y 500 unidades básicas.
  • Gomas: entre 500 y 2000 unidades básicas.

Propiedades

Por su composición química de silicio y oxígeno, es flexible y suave al tacto, no mancha, no se desgasta, no envejece, es resistente al uso que le den, no contamina, y puede adoptar formas y lucirse en colores, tiene una baja conductividad térmica, y una baja reactividad química, no es compatible con el crecimiento microbiológico, no es tóxica, posee resistencia al oxígeno, a la radiación de los rayos ultravioleta y al ozono, es altamente permeable a los gases a su temperatura ambiente de 25 °C.

Propiedades mecánicas

Resistencia a la tracción de 70 kg/cm2 con una elongación promedio de 400%. Mantiene estos valores aun después de largas exposiciones a temperaturas extremas.

Propiedades eléctricas

Es flexible, elástica y aislante, manteniendo sus propiedades a temperaturas extremas donde otros materiales no soportarían.

Biocompatibilidad

Está formulada con la FDA Biocompatiblity Guidelines para productos medicinales. Es inodora, insípida y no desarrolla bacterias, no es corrosivo con otros materiales.

Resistencia química

Tienen un buen comportamiento en contacto con la mayoría de agentes químicos, pero son atacados por las grasas, los disolventes. La silicona resiste algunos químicos, incluyendo algunos ácidos, oxidantes químicos, amoniaco y alcohol isopropílico. La silicona se hincha cuando se expone a solventes no polares como el benceno y el tolueno.

Grados de silicona

Fluidos

Su esqueleto está constituido por un encadenamiento de átomos de silicio y de oxigeno. Los fluidos más corrientes se llaman PDMS (polidimetilsiloxanos). Sus principales usos son:

  • Refrigeración.
  • Dieléctricos.
  • Ceras y productos de pulido.
  • Antiespumante.
  • Empleados a la cosmética, farmacia y medicina.

Existen diferentes compuestos derivados de los fluidos:

  • Emulsiones
  • Pastas y grasas
  • Antiespumantes

Elastómeros

Se formulan a partir de cadenas lineales reactivas a las que se agregue un agente reticulante y cargas minerales, para otorgar buenas propiedades mecánicas. Sus principales usos son:

  • Juntas sellados
  • Aislamiento de cables
  • Conducción de gases y líquidos calientes
  • Prótesis y aparatos quirúrgicos
  • Compuestos de sellado

Resinas

Al ser resinas, son polímeros de masa molecular relativamente baja que poseen una estructura tridimensional. Sus principales usos son:

  • Barnices aislantes
  • Pinturas industriales
  • Agentes de encapsulación e impregnación

Composición química

Los polímeros de silicona se producen por condensación intermolecular de silanoles, los cuales se obtienen por hidrólisis de haluros de silicio. Los átomos de Silicio pueden unirse a uno o más sustituyentes orgánicos, creando compuestos con diversas propiedades y aplicaciones.

Composición química de la silicona

Se pueden obtener diferentes estructuras de siloxanos dependiendo del grupo R. Existen dos tipos de siliconas en relación a su composición y su forma de polimerización:

  1. Polimerización por condensación
  2. Polimerización por adición

La diferencia principal entre los dos tipos es que durante la polimerización por condensación se forman subproductos (alcohol) mientras que en la polimerización por adición no.

Además, las siliconas por adición, al no formar sub-productos, se convierten en el elastómero más estable dimensionalmente, pero su costo es mayor comparado al de los otros por la presencia del platino o paladio en su composición, para obtener una mejor impresión y positivo.

Siliconas por condensación

Son de condensación ya que se obtiene como subproducto etanol.

Composición Polímero Polidimetil siloxano con grupo terminal hidroxilo

  1. Activador (catalizador) Octanoato de Estaño
  2. Material de relleno Sílice coloidal
  3. Agente entrecruzador de cadenas Ácido alquílico
  4. Plastificante Dibutil ftalato
  5. Colorante

2 + 4 catalizador

1 + 3 bases

 

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Objetivo

Dar a conocer la elaboración del abrillantador para pieles a base de silicón  de una manera práctica y sencilla en casa, sin poner en riesgo la integridad física.Las sustancias químicas que  se utilizan no son dañinas.

Justificación

Cuando viaje al estado de Veracruz y en particular al municipio de Naolinco de Victoria me impresionó que elaboran calzado de manera artesanal y que hoy en día y que hoy en día ya las pieles que trabajan  como materia prima ya no son pieles naturales sino sintéticas, por lo tanto el producto que voy a elaborar podría interesarles a los artesanos de Naolinco, ya que dicho producto sirve como abrillantador para pieles y al mismo tiempo mantiene en óptimas condiciones al calzado.

Hipótesis

Si logramos comprobar que el abrillantador de pieles cumple con su acometido adecuadamente, entonces podremos  demostrar que es de muy buena calidad para ilustrar el calzado y productos de vinilo como llantas, tablero y partes de las puertas en su interior.

Método (materiales y procedimiento)

Para este proyecto realizamos una investigación documental, en libros principalmente de química que trataran sobre abrillantadores, y su composición.

Es un abrillantador en gel exclusivo para pieles llantas y todo tipo de vinil, su concentrado de emulsiones dan un acabado brillante  y sofisticado. El gel se seca paulatinamente, es decir, que su secado no es rápido y por lo tanto hay que   evitar que partículas de tierra se adhieran después de aplicar.

Para el abrillantador de pieles utilizaré:

Silicón, nonil fenol de 6, 9 y 10 moles, carbopol, trietanolamina agua y una jarra de plástico de 4 litros de capacidad que hace la función de reactor.

Para la elaboración del abrillantador, en principio se vierten 2 litros de agua a temperatura ambiente en la jarra que hace la función de reactor,  se vierten 250 gramos de carbopol  que es un polímero (polvo) y se agita vigorosamente durante 20 minutos para que no queden grumos, posteriormente se le agregan 200 mililitros de trietanolamina (líquido) con el propósito de neutralizar la solución de carbopol ya el carbopol es un ácido polimérico de esta manera tenemos una solución neutralizada y por lo tanto muy viscosa.

A esta mezcla se le agregan 200 mililitros de aceite de silicón y se agita vigorosamente. Posteriormente se le agregan 200 mililitros de nonil fenol de 10 moles que sirve para emulsificar la solución (para romper la molécula del silicón y poder unir  la molécula del agua y del aceite) para ello también se agregan 200 mililitros de nonil fenol de 6 moles  y también le agregamos otros 200militros de nonil fenol de 10 moles para tener un abrillantador con una viscosidad más fluida.

Para darle color al abrillantador se diluye en poca agua una pisca de colorante fluorescente y se vierte en la mezcla, por último agregamos 100 mililitros de nonil fenol de 6 moles para tener listo nuestro abrillantador de pieles con un aspecto de gel.

Galería Método

Resultados

Los resultados que se obtuvieron fueron muy óptimos tanto en la elaboración del abrillantador de pieles como en su uso, uno de sus beneficios es que es muy económico ya que los materiales que se usan rinden para preparar una muy buena cantidad.

Otro de los grandes resultados es que sus componentes  humectan  y protegen con  facilidad las superficies tratadas, dándole un acabado de brillo extremo a las pieles.

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

El abrillantador para pieles es un producto muy eficaz  para darle ese brillo a superficies vinílicas como llantas , tablero, interiores de las portezuelas de automóviles pero su principal uso radica en dar ese brillo de excelencia a alas pieles ya sean naturales o sintéticas.

Es un abrillantador en gel que se aplica directamente sin ningún problema de toxicidad.

Bibliografía

Competencias  científicas

Susana  Ulloa  Arellano

Andrea Rocío Caballero  Castellanos

Editorial Norma.

 

Ciencias 3  Química

Daniel López González

Miguel Nadal Palazón

Editorial Oxford

 

Ciencias  Químicas

Maricela  Rodríguez  Aguilar

Rodrigo  García   Domínguez

 

Química.

Enciclopedia España. 2006

 



PK – 65- CM Abrillantador de pieles a base de silicón

Summary

A gel we can use in house for domestic use and even commercialize for its great efficacy and accessibility. It
does not contain injurious substances, as regards it can be applied by any family member, including us.

Research Question

Is it leather polish the ideal to give maintenance to leather, tires and dashboards?

Problem approach

The leather and vinyl polish is a material used to give maintenance to many parts of vehicles and leather in
footwear, but if the product ends up being toxic, it could represent a problem to the previous mentioned
products.

Background

Objective

To announce that for the elaboration of a leather and vinyl polish and other surfaces like some
vehicles parts, it is going to contain materials like; silicon, carbopol.

Justification

When we traveled to the state of Veracruz particularly to the town of Naolinco of Victora, it impressed us that
they elaborate footwear in an artisan and nowadays the leather they employ as raw material they is no more
natural leather but synthetic. Therefore the product we are going to elaborate could cause interest in artisans,
because our product can be use as leather polish and at the same time it keeps the optima conditions of
footwear.

Hypothesis

If we can prove that the leather and vinyl polish fulfill the assignment appropriately, we could demonstrate
that has good quality to give maintenance to footwear, and vinyl products like tires, dashboards, and inside
parts of car door’s,

Method (materials and procedure)

For this project we realized a documental investigation, principally in chemistry books about polish and its
composition.

Is a gel polish exclusive for leather, tires and any type of vinyl. Its concentrated of emulsions give a shining and
sophisticated detail. The gel gets dry gradually; it means its drying is not fast therefore we have to avoid dirt
particles to get glued after its application.
Materials:
 Silicon nonil fenol 6 (9 to 10 mles)
 Carbopol
 Trietanolamina
 Water
 Four liter plastic jar

Results

The results we obtained were optimal, not only in the elaboration of the leather polish but also in the
application of it, one of its benefits is that is cheap, because the used materials ca last to produce a good
amount.

Discussion

Conclusions

The leather polish is an efficient product to give brightness to vinyl surfaces like tires, dashboards, and inside
parts of car door’s but its principal use consist in give excellent brightness to leather it can be natural or
synthetically.

Bibliography

Competencias científicas.

Susana Ulloa Arellano

Editorial:Norma

www.emulsion de silicon

Emulsiones de silicona-QSI

Qasi.industriales-de silicón

Suministro de abrillantador.com.mx.