El peso molecular en conjunto con la estructura química y la morfología de los polímeros son factores fundamentales para determinar sus propiedades. Generalmente es aceptado que dentro de cierto intervalo (dependiendo concretamente del polímero) las propiedades del polímero dependen fuertemente del peso molecular (MW), sin embargo, conforme continúa el aumento del MW esta dependencia es menos pronunciada (también llamada “plato”). Debería de mencionarse que los pesos moleculares de los polímeros comerciales para polímeros obtenidos por policondensación (polietilentereftalato, policarbonato) oscilan generalmente en el intervalo de 50000-70 000, mientras que para el caso de polímeros obtenidos por polimerizaciones iónicas o por radicales libres el intervalo usual es de 100 000– 250 000._x000D_ _x000D_ Sin embargo, se ha encontrado que los polímeros que poseen un peso molecular ultra-alto (“Ultra High Molecular Weight, UHMW”, mas que 1 000 000) poseen propiedades muy diferentes. Así, el polietileno UHMW es un material muy duro con la mayor fuerza de impacto que cualquier termoplástico actualmente fabricado. Es altamente resistente a la corrosión por químicos y tiene una extremadamente baja absorción de humedad, así como un coeficiente de fricción bajo, se autolubrica y es altamente resistente a la abrasión (15 veces mas resistente a la abrasión que el acero de carbono). A pesar de que la obtención del polietileno UHMW es relativamente complicado ha sido comercializado con éxito en diferentes aplicaciones, incluyendo chalecos antibalas y diferentes implantes en medicina._x000D_ _x000D_ Todo el conocimiento que se posee sobre los polímeros con UHMW ha sido obtenido por las polimerizaciones de crecimiento de cadena de los monómeros de vinilo. La información sobre la preparación de los polímeros aromáticos con UHMW por medio de la polimerización por pasos (policondensación) es muy limitada._x000D_ _x000D_ En la actualidad, existe un acuerdo común sobre las dos razones que impiden la formación de polímeros aromáticos con UHMW. Éstos son la eficiencia de la reacción formadora del polímero y la macrociclización en las síntesis de policondensación la cual conduce a la formación de estructuras cíclicas y, por lo tanto, terminando el crecimiento de las cadenas poliméricas. El tamaño de los macrociclos formados se incrementa durante el curso de la policondensación. Se ha demostrado que cualquier optimización de las condiciones de reacción para lograr altos pesos moleculares también con lleva el aumento de la fracción de moléculas cíclicas a expensas de todas las cadenas lineales existentes. Como resultado de ello, todos los productos de reacción son necesariamente macrociclos con una conversión al 100% cuando todas las reacciones laterales están ausentes. Obviamente, la supresión de la formación de macrociclos resultaría en la obtención de polímeros lineales con muy alto peso molecular._x000D_ _x000D_ La idea del proyecto es utilizar una síntesis de polímeros altamente específica y eficiente como lo son las policondensaciones de la trifluoroacetofenona e isatina con diferentes compuestos aromáticos, como bifenilo, p-terfenilo y fluoreno, llevadas a cabo por medio de la polihidroxialquilación catalizada con superácidos. Este nuevo método de síntesis de polímero ha sido desarrollado en el Instituto de Investigaciones en Materiales hace algunos años y ha demostrado rápidamente tener un gran potencial sintético en esta nueva dirección de investigación. _x000D_ _x000D_ Pero el momento clave del proyecto es realizar la síntesis de polímeros mediante una policondensación no estequiométrica. Éste último término se refiere a una rara situación en la Química de Polímeros cuando en el monómero con dos grupos funcionales de la segunda reacción es esencialmente más rápido que el primero. En este caso, el exceso (en contraste con la teoría clásica de la policondensación) del monómero resulta en un aumento dramático de la velocidad de las reacciones. Lo que realmente es crucial mencionar aquí, es que los intermediarios en la polihidroxialquilación no estequiométrica catalizada con superácidos tienen grupos terminales arilenos. La gran presencia de nucleófilos se traduce en una inevitable disminución de la macrociclización y, con ello, se favorecerá la formación de polímeros con un “peso molecular ultra-alto” ("UHMW”). _x000D_ _x000D_ Un detallado estudio del efecto de las condiciones de reacción para las policondensaciones no estequiométricas (en medio homogéneo para el caso de la isatina y en medio heterogéneo para la trifluoroacetofenona) permitirán la optimización de las mismas y la minimización de la macrociclización._x000D_ Tomando en cuenta que las policondensaciones desarrolladas bajo condiciones no optimizadas han dado polímeros con un peso molecular por arriba de 350 000, no cabe duda que después de los correspondientes estudios de las reacciones poliméricas podrán ser obtenidos polímeros con Mw de 1 000 000 e incluso superiores._x000D_ La preparación de polímeros en un solo paso con una caracterización detallada de los nuevos polímeros con un UHMW permitirá enfocarse en el desarrollo de la relación precisa entre la estructura y propiedades con la evaluación de aplicaciones tecnológicas avanzadas de los polímeros. Las membranas poliméricas obtenidas se probarán en sistemas de separación de gases._x000D_ Los estudiantes que trabajen en esta área tendrán familiaridad con la Química de Materiales y adquirirán un buen conocimiento de métodos modernos de análisis y aplicación de polímeros y de materiales basados en polímeros._x000D_ Un punto primordial es que los procedimientos de síntesis del proyecto son realmente novedosos y muy prometedores; basados en materias primas relativamente baratas y disponibles comercialmente, que no necesitan equipamiento sofisticado._x000D_

• La principal contribución del presente proyecto será el desarrollo de un nuevo método de síntesis de polímeros aromáticos con un “peso molecular ultra-alto” (“Ultra High Molecular Weight, UHMW”, mas que 1 000 000). Este tipo de preparaciones de polímeros no se han reportado hasta el momento._x000D_ • La demostración de que es posible controlar la estructura del polímero mediante la polihidroxialquilación catalizada con superácidos, el hecho de demostrar que es posible suprimir reacciones secundarias, así como la macrociclización serán resultados importantes del proyecto._x000D_ • Se estudiará el efecto de condiciones de reacción (concentración del monómero, temperatura de reacción, acidez del medio, el orden de adición, tiempo de reacción) en los productos de reacción durante el curso de las policondensaciones catalizadas con superácidos donde intervengan a la isatina y la trifluoroacetona. Los datos obtenidos serán usados para la optimización de las condiciones de reacción en la preparación de los polímeros con UHMW._x000D_ • El efecto del estado de las fases del medio de reacción será estudiado. Los análisis y la comparación de las reacciones en medios homogéneos y heterogéneos permitirá encontrar mejores condiciones para la síntesis de los polímeros._x000D_ • Se obtendrán y caracterizarán nuevos polímeros aromáticos con UHMW. A su vez se demostrará el efecto del peso molecular en las propiedades de los polímeros._x000D_ • Los polímeros obtenidos se probarán como membranas en el campo de la separación de gases._x000D_ • Este trabajo representa una lógica continuación de los estudios en desarrollo de nuevos métodos de síntesis de polímeros catalizadas con superácidos comenzados hace algunos años en el Instituto de Investigaciones de Materiales, UNAM. Este trabajo continúa creciendo con éxito al explorar más y nuevas áreas tanto dentro del campo académico y de investigación como en el de la posible aplicación de los materiales obtenidos._x000D_ • Es muy importante recalcar que las rutas sintéticas involucradas en el proyecto son novedosas; emplean materias primas baratas y fácilmente disponibles, se efectuarán en equipo de uso común en el laboratorio, sin olvidar que en la etapa de procesado del material se emplearán tecnologías limpias, con un respeto adecuado al ambiente._x000D_ • La realización de este Proyecto, permitirá a diferentes estudiantes realizar su trabajo de tesis. Se espera que en esta fase del Proyecto se ofrezcan dos tesis de doctorado, una de maestría y una de licenciatura._x000D_ La policondensación catalizada con superácidos basada en la reacción de la isatina con diferentes anillos aromáticos será el tema principal de investigación de tesis de doctorado del estudiante Alfredo Cruz Rosado. _x000D_ La estudiante de doctorado María Teresa Guzmán Gutiérrez estará trabajando con la reacción de cetonas alifáticas fluoradas e hidrocarburos aromáticos. _x000D_ El estudiante Bruno Pulido trabajará con las caracterizaciones de polímeros con UHMW._x000D_ Como puede observarse el presente proyecto cumplirá la función de formar recursos humanos, ya que los estudiantes que trabajen en esta área tendrán una mayor familiaridad con la Química e Ingeniería de Materiales y adquirirán un buen conocimiento de métodos vanguardistas de análisis además de que desarrollarán la habilidad de correlacionar estructura- aplicación de nuevos materiales poliméricos. _x000D_