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Polimeros Los polímeros se definen como macromoléculas compuestas por una o varias unidades químicas (monómeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena. Un polímero es como si uniésemos con un hilo muchas monedas perforadas por el centro, al final obtenemos una cadena de monedas, en donde las monedas serían los monómeros y la cadena con las monedas sería el polímero. Los polímeros son macromoléculas (generalmente orgánicas) formadas por la unión mediante enlaces covalentes de una o más unidades simples llamadas monómeros. Estos forman largas cadenas que se unen entre sí por fuerzas de Van der Waals, puentes de hidrógeno o interacciones hidrofóbicas. Los polímeros tienen elevadas masas moleculares, que pueden alcanzar incluso millones de UMA. La parte básica de un polímero son los monómeros, los monómeros son las unidades químicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un polímero, por ejemplo el monómero del polietileno es el etileno, el cual se repite x veces a lo largo de toda la cadena. En función de la repetición o variedad de los monómeros, los polímeros se clasifican en: • flecha Homopolímero - Se le denomina así al polímero que está formado por el mismo monómero a lo largo de toda su cadena, el polietileno, poliestireno o polipropileno son ejemplos de polímeros pertenecientes a esta familia. • flecha Copolímero - Se le denomina así al polímero que está formado por al menos 2 monómeros diferentes a lo largo de toda su cadena, el ABS o el SBR son ejemplos pertenecientes a esta familia. La formación de las cadenas poliméricas se produce mediante las diferentes polireacciones que pueden ocurrir entre los monóneros, estas polireacciones se clasifican en: • Polimerización • Policondensación • Poliadición En función de cómo se encuentren enlazadas o unidas (enlaces químicos o fuerzas intermoleculares) y la disposición de las diferentes cadenas que conforma el polímero, los materiales poliméricos resultantes se clasifican en: • Termoplásticos • Elastómeros • Termoestables 1. Polimerización Las reacciones de polimerización son el conjunto de reacciones químicas en las cuales un monómero iniciador o endurecedor activa a otro monómero comenzando una reacción en cadena la cual forma el polímero final. Pensemos en la mecha de un explosivo, cuando acercamos una fuente de calor como una cerilla o un mechero, este reacciona rápidamente quemándose a lo largo de toda la mecha, en este ejemplo el mechero o cerilla sería el monómero iniciador y la mecha quemada sería el polímero final que se obtendría. 1.1. Las reacciones de polimerización se clasifican en: Polimeración Radical Iónica Aniónica Catiónica 1.1.1. Polimerización radical Para que se produzca la polimerización radical es necesario que el monómero iniciador o endurecedor, el que activa y provoca la reacción, contenga radicales libres, es decir contenga electrones desapareados los cuales reaccionen con el monómero de la resina para formar el polímero. El radical se define como una especia química extremadamente inestable y por tanto con gran poder reactivo al poseer electrones desapareados. Las etapas que se producen en las polimerizaciones radicales son: • Iniciación de la reacción – Se forman los radicales libres debido a la acción de energía química, térmica, electroquímica o fotoquímica 1º) Formación del radical RAD-R ---> RAD* + *R 2º) Iniciación de la cadena RAD* + A ---> RAD-A* • Crecimiento de la cadena RAD-A* + A ---> RAD-A-A* RAD-A-A* + A ---> RAD-A-A-A* … • Terminación de la cadena – Existen varias maneras de terminar con la reacción ya sea por: Combinación de 2 radicales RAD-A-A-A* + *A-A-A-RAD ---> RAD-A-A-A-A-A-A-RAD Usando inhibidores / reguladores – Agentes externos a la polimerización los cuales reaccionan con el radical haciéndolos terminar la reacción. Una de las principales desventajas de la polimerización radical reside en que no se puede controlar el peso molecular y tamaño del polímero debido a que cada reacción termina en un camino indefinido. Los polímeros que se producen mediante polimerización radical son fuertemente dependientes de la temperatura, un aumento de esta acelerará las reacciones originando: Cadenas más cortas de los polímeros disminuyendo sus propiedades mecánicas (resistencia y elongación) 1.1.2. Polimerización iónica. El funcionamiento de la polimerización iónica es similar a la polimerización radical, en este caso el radical es un ión (átomo o molécula) en el cual una de sus zonas está cargada positivamente o negativamente por la ausencia o presencia de electrones. Características: • Necesita menos energía de activación que la radical • No es tan dependiente de la temperatura • La terminación de la cadena solo se produce por el uso de inhibidores, reguladores u otros agentes que paren la reacción. En química orgánica, la reacción por la cual se sintetiza un polímero a partir de sus monómeros se denomina polimerización. Según el mecanismo por el cual se produce la reacción de polimerización para dar lugar al polímero, ésta se clasifica como "polimerización por etapas" o como "polimerización en cadena". En cualquier caso, el tamaño de la cadena dependerá de parámetros como la temperatura o el tiempo de reacción, teniendo cada cadena un tamaño distinto y, por tanto, una masa molecular distinta, de ahí que se hable de masa promedio del polímero. 1.2.Tipos de polimerización Existen dos tipos fundamentales de polimerización: 1.2.1. Polimerización por condensación. La polimerización por condensación corresponde aquellos procesos donde se producen la eliminación de una molécula ligera como agua, amoniaco o HCl. El producto resultante, el policondensado, ha de tener por tanto una composición centesimal del monómero o monómeros de partida, ya que el policondensado puede ser un homopolímero o un copolimero. Entre los diferentes procesos de condensación nos vamos a limitar al estudio de las reacciones que conducen a la formación de los denominados policondensados sintéticos, que vamos a agrupar para su estudio en: • Poliamidas • Poliésteres • Resinas fenólicas. • Siliconas Polimeración Por condensación Copolímeros Baquelitas Poliamidas Poliésteres Homopolímeros Polietilenglicol Siliconas Por adición Los monómeros iniciales de estas sustancias han de tener al menos dos grupos funcionales, obteniéndose en este caso un polímero con estructura lineal. Si se parte de monómeros tri, tetra o en general polifuncionales se obtiene polímeros reticulados tridimensionalmente. Finalmente, si se combinan monómeros bifuncionales con monómeros tri ó polifuncionales se forman policondensados ramificados, pudiendo en este caso formarse también estructuras reticuladas si la cantidad de monómero polifuncional es suficientemente grande. Los policondensados lineales y ramificados son termoplásticos y los reticulados termoendurecibles. Antes de describir estos grupos de sustancias policondensadas vamos a hacer algunas consideraciones sobre la cinética de los procesos de policondensación. • Poliamidas. Una poliamida es un tipo de polímero que contiene enlaces de tipo amida. Las poliamidas se pueden encontrar en la naturaleza, como la lana o la seda, y también ser sintéticas, como el nylon o el Kevlar. Las poliamidas como el nylon se comenzaron a emplear como fibras sintéticas, aunque han terminado por emplearse en la fabricación de cualquier material plástico. Las aramidas son un tipo de poliamidas en las que hay grupos aromáticos formando parte de su estructura. Por ejemplo, se obtienen fibras muy resistentes a la tracción como el Kevlar, o fibras también muy resistentes al fuego, como el Nomex, ambas comercializadas por DuPont. Dentrode las poliamidas más comunes vamos a referirnos a la reacción de formación de la Poliamida 66 o nylon. Reacción de formación de la Poliamida 6,6. Figura 1 Nylon 6,6 Es el caso de la reacción de formación del nylon 66 donde se parte de dos monómeros que son el ácido hexanodioico adípico y la hexametilendiamina. Para hacer nylon 6.6 no se necesitan catalizadores, ya que los ácidos catalizan la reacción y uno de los monómeros es precisamente un ácido. La poliamida resultante tiene una estructura lineal. Los nylons también pueden obtenerse a partir de una diamina y un dicloruro de ácido: Nylon 6,6 formado de Cloruro de adipoilo En el nylon 6,6 los oxígenos del carbonilo y los hidrógenos de la amida pueden unirse mediante un enlace de puente de hidrógeno. Esto permite que las cadenas puedan alinearse ordenadamente para formar fibras. La poliamida resultante tiene una estructura lineal donde se observa la repetición de la siguiente unidad estructural, Enlace de puente de hidrógeno entre los oxígenos del carbonilo y los hidrógenos de la amida • Poliésteres El poliéster es una categoría de elastómeros que contiene el grupo funcional éster en su cadena principal, el término poliéster generalmente se refiere a los poliésteres sintéticos (plásticos), provenientes de fracciones pesadas del petróleo. El poliéster termoplástico más conocido es el PET. El poliéster es muy resistente a la humedad, a los productos químicos y a las fuerzas mecánicas. Se usa en la fabricación de fibras, recubrimientos de láminas, etc. En el caso de los poliesteres, los procesos de policondensación que conducen a su obtención utilizan como monómeros iniciales un polialcohol y un ácido policarboxílico. Según la funcionalidad de estos monómeros, el poliéster final puede tener una estructura lineal o una estructura reticulada. Poliésteres lineales. Los poliesteres lineales resultan de la condensación de ácidos dicarboxílicos con dialcoholes. Entre el OH del grupo carboxilo y el H del grupo alcohol se elimina una molécula de agua, creándose el grupo éster que sirve de puente de enlace en estas cadenas poliméricas. El Polietilentereftalato, es un poliester lineal, en su estructura. Reacción del PET Poliésteres reticulados Los principales poliesteres lineales son los politereftalatos. Una reacción de formación de un politereftalato es la condensación entre el ácido tereftálico y el etilenglicol. Los politereftalatos se emplean en la fabricación de fibras (Terylen, Dracon, Tergal) para la industria textil, y en la fabricación de películas (Mylar,Hostaphan) que se usan principalmente como material aislante en electrotecnia. Si en lugar de utilizar un dialcohol, como monómero de partida, utilizamos un polialcohol obtendríamos como producto final un polímero que ya no tendría una estructura lineal, sino una estructura tridimensional. Seria también un poliéster pero con propiedades muy distintas. Entre los poliesteres reticulados cabe destacar la resinas alquídicas. Las resinas alquídicas son poliesteres de ácidos dicarboxílicos y polialcoholes. Como el glyptal obtenida a partir del ácido ftálico y el Etilenglicol. Las resinas alquídicas se utilizan en gran cantidad en las industria de pinturas y barnices. Resina alquílica Glyptal • Resinas fenólicas. La resina fenol-formaldehído es una resina sintética termoestable, obtenida como producto de la reacción de los fenoles con el formaldehído. A veces, los precursores son otros aldehídos u otro fenol. Las resinas fenólicas se utilizan principalmente en la producción de tableros de circuitos. Estos son más conocidos sin embargo, para la producción de productos moldeados como bolas de billar, encimeras de laboratorio, revestimientos y adhesivos. Un ejemplo bien conocido es la Baquelita, el más antiguo material industrial de polímeros sintéticos. Son copolimeros de condensación, que se obtiene a partir de un fenol y de un aldehído en presencia de un catalizador. El fenol, el m–cresol y el xilenol simétrico son monómeros adecuados para la formación de baquelitas, de estas las más importantes son las que se obtienen a partir del fenol y del formaldehído. Reacción de la Baquelita En la tabla podemos ver, la clasificación de las resinas fenólicas Novolaca El novolac (originalmente Novolak, nombre dado por Leo Baekeland), es una resina de fenol-formaldehído hecha donde la proporción molar de formaldehído a fenol es menor a uno. La polimerización se llevó a cabo con ácido-catálisis. Las unidades de fenol se vinculan principalmente por grupos metileno. Los novolacs se utilizan comúnmente como fotosensibles. Los pesos moleculares son miles de veces más bajos, que corresponde a alrededor de 10 a 20 unidades de fenol. Hexametilentetramina o “hexamina” es un endurecedor que se agrega al entrecruzamiento novolac. A temperaturas mayores de 180 ° C, las formas de hexamina se entrecruzan para formar puentes de metileno y dimetileno amino. Novo Lacas Resoles Las resinas de fenol-formaldehído base-catalizadas se hacen con una proporción de formaldehído a fenol de más de uno (generalmente alrededor de 1.5). Estas resinas se llaman resoles. El Fenol, formaldehído, agua y catalizador se mezclan en la cantidad deseada, dependiendo de la resina que se quiera , y se calienta. La primera parte de la reacción, a 70 ° C, constituye un espesor de color marrón rojizo de material pegajoso, que es rico en grupos éter hidroximetilo y bencílico. Catálasis Básica del Resol Terminación del Resol La velocidad de la reacción base-catalizada inicialmente aumenta con el pH, y alcanza un máximo alrededor de pH = 10. La especie reactiva es el anión fenóxido (C6H5O-) formado por desprotonación del fenol. La carga negativa está deslocalizada sobre el anillo aromático, la activación de los sitios 2, 4 y 6, que a su vez reaccionan con el formaldehído. Siendo termoestables, los fenoles hidroximetílicos se entrecruzan al calentarlos intensamente a unos 120 ° C para formar puentes de metileno y éter metílico. A este punto la resina es una red de tres dimensiones, que es típico de resinas fenólicas polimerizadas. El alto entrecruzamiento da este tipo de resina fenólica que posee dureza, buena estabilidad térmica, química e impermeabilidad. En el esquema, se muestran las formas de reacción entre el fenol y el formaldehído y la obtención de resinas en sus diferentes estados. Obtención del Resol y Novolaca Las resinas fenólicas se encuentran en infinidad de productos industriales: laminados fenólicos, Los fenólicos de papel se utilizan en la fabricación de componentes eléctricos. Los fenólicos de vidrio son especialmente adecuados para su uso en el mercado de rodamiento de alta velocidad. Los fenólicos micro-globos son utilizados para el control de la densidad. Las Bolas de billar, así como las bolas de muchos otros juegos de mesa también están hechos de resina de fenol-formaldehído. Otras importantes aplicaciones industriales de las resinas fenólicas son la fabricación de Materiales de Fricción, Materiales Abrasivos (rígidos y flexibles), Materiales Refractarios, Aislamientos Acústicos y Térmicos, Filtros para automoción, etc. • Siliconas La silicona es un polímero inorgánico derivado del polisiloxano, está constituido por una serie de átomos de silicio y oxígeno alternados. Es inodoro e incoloro. La silicona es inerte y estable a altas temperaturas, lo que la hace útil en gran variedad de aplicaciones industriales, como lubricantes, adhesivos, moldes, y en aplicaciones médicas y quirúrgicas, como prótesis valvulares, cardíacas e implantes de mamas. Estructura Puede esterilizarse con óxido de etileno, radiación y procesos de autoclave. Constituyen la rama más importante de los derivados organosilícicos;la característica esencial de los polímeros es la de presentar en su molécula, además del enlace silicio-carbono, el enlace silicio-oxígeno, el cual da origen a su nombre: siliconas. 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. Polimerización Silicona Las siliconas constituyen buenos elastómeros porque la cadena principal es muy flexible. Los enlaces entre un átomo de silicio y los dos átomos de oxígeno unidos, son altamente flexibles. El ángulo formado por estos enlaces, puede abrirse y cerrarse como si fuera una tijera, sin demasiados problemas. Esto hace que toda la cadena principal sea flexible. En la Tabla observamos las características principales de una reacción de polimerización por adición o en cadena, y una reaccción por condensación o por etapas. 2. Polimerización por adición. En este tipo de polimerización la masa molecular del polímero es un múltiplo exacto de la masa molecular del monómero. Suelen seguir un mecanismo en tres fases, con ruptura homolítica: • Iniciación: CH2=CHCl + catalizador ⇒ •CH2–CHCl• • Propagación o crecimiento: 2 •CH2–CHCl• ⇒ •CH2–CHCl–CH2–CHCl• • Terminación: Los radicales libres de los extremos se unen a impurezas o bien se unen dos cadenas con un terminal neutralizado. Por otra parte, los polímeros pueden ser lineales, formados por una única cadena de monómeros, o bien esta cadena puede presentar ramificaciones de mayor o menor tamaño. También se pueden formar entrecruzamientos provocados por el enlace entre átomos de distintas cadenas. La naturaleza química de los monómeros, su masa molecular y otras propiedades físicas, así como la estructura que presentan, determinan diferentes características para cada polímero. Por ejemplo, si un polímero presenta entrecruzamiento, el material será más difícil de fundir que si no presentara ninguno. Los enlaces de carbono en los polímeros no son equivalentes entre sí, por eso dependiendo del orden estereoquímico de los enlaces, un polímero puede ser: atáctico (sin orden), isotáctico (mismo orden), o sindiotáctico (orden alternante) a esta conformación se la llama tacticidad. Las propiedades de un polímero pueden verse modificadas severamente dependiendo de su estereoquímica. En el caso de que el polímero provenga de un único tipo de monómero se denomina homopolímero y si proviene de varios monómeros se llama copolímero o heteropolímero. Por ejemplo, el poliestireno es un homopolímero, pues proviene de un único tipo de monómero, el estireno, mientras que si se parte de estireno y acrilonitrilo se puede obtener un copolímero de estos dos monómeros. En los heteropolímeros los monómeros pueden distribuirse de diferentes maneras, particularmente para polímeros naturales, los monómeros pueden repetirse de forma aleatoria, informativa (como en los polipéptidos de las proteínas o en los polinucleótidos de los ácidos nucleicos) o periódica, como en el peptidoglucano o en algunos polisacáridos. Los monómeros que conforman la cadena de un copolímero se pueden ubicar en la cadena principal alternándose según diversos patrones, denominándose copolímero alternante, copolímero en bloque, copolímero aleatorio, copolímero de injerto. Para lograr este diseño, la reacción de polimerización y los catalizadores deben ser los adecuados. 3. Propiedades 3.1.Propiedades eléctricas Los polímeros industriales en general suelen ser malos conductores eléctricos, por lo que se emplean masivamente en la industria eléctrica y electrónica como materiales aislantes. Las baquelitas (resinas fenólicas) sustituyeron con ventaja a las porcelanas y el vidrio en el aparellaje de baja tensión hace ya muchos años; termoplásticos como el PVC y los PE, entre otros, se utilizan en la fabricación de cables eléctricos, llegando en la actualidad a tensiones de aplicación superiores a los 20 KV, y casi todas las carcasas de los equipos electrónicos se construyen en termoplásticos de magníficas propiedades mecánicas, además de eléctricas y de gran duración y resistencia al medio ambiente, como son, por ejemplo, las resinas ABS. Para evitar cargas estáticas en aplicaciones que lo requieran, se ha generalizado el uso de antiestáticos que permite en la superficie del polímero una conducción parcial de cargas eléctricas. Evidentemente la principal desventaja de los materiales plásticos en estas aplicaciones está en relación a la pérdida de características mecánicas y geométricas con la temperatura. Sin embargo, ya se dispone de materiales que resisten sin problemas temperaturas relativamente elevadas (superiores a los 200 °C). Las propiedades eléctricas de los polímeros industriales están determinadas principalmente, por la naturaleza química del material (enlaces covalentes de mayor o menor polaridad) y son poco sensibles a la microestructura cristalina o amorfa del material, que afecta mucho más a las propiedades mecánicas. Su estudio se acomete mediante ensayos de comportamiento en campos eléctricos de distinta intensidad y frecuencia. Seguidamente se analizan las características eléctricas de estos materiales. Los polímeros conductores fueron desarrollados en 1974 y sus aplicaciones aún están siendo estudiadas. 3.2.Propiedades físicas Estudios de difracción de rayos X sobre muestras de polietileno comercial, muestran que este material, constituido por moléculas que pueden contener desde 1000 hasta 150 000 grupos CH2 – CH2 presentan regiones con un cierto ordenamiento cristalino, y otras donde se evidencia un carácter amorfo: a éstas últimas se les considera defectos del cristal. En este caso las fuerzas responsables del ordenamiento cuasicristalino, son las llamadas fuerzas de van der Waals. En otros casos (nylon 66) la responsabilidad del ordenamiento recae en los enlaces de H. La temperatura tiene mucha importancia en relación al comportamiento de los polímeros. A temperaturas más bajas los polímeros se vuelven más duros y con ciertas características vítreas, debido a la pérdida de movimiento relativo entre las cadenas que forman el material. La temperatura a la que funden las zonas cristalinas se llama temperatura de fusión (Tf). Otra temperatura importante es la de descomposición y es conveniente que sea bastante superior a Tf. 3.3.Propiedades mecánicas Estas propiedades se relacionan con el comportamiento del polímero frente a distintos procesos mecánicos. Entre estas propiedades se encuentran: -La resistencia; que se relaciona con la firmeza de un polímero frente a la presión ejercida sobre ellos sin sufrir cambios en su estructura. Un ejemplo de un polímero resistente es el policarbonato: -La dureza; que es la capacidad de un polímero de oposición a romperse. Un polímero con elevada dureza es el polietileno: -La elongación; es la capacidad de un polímero de estirarse sin romperse cuando se ejerce una presión externa. Los polímeros que poseen esta propiedad también se denominan elastómeros, como por ejemplo, el polibutadieno: Son una consecuencia directa de su composición, así como de la estructura molecular, tanto a nivel molecular como supermolecular. Actualmente las propiedades mecánicas de interés son las de los materiales polímeros y éstas han de ser mejoradas mediante la modificación de la composición o morfología: por ejemplo, cambiar la temperatura a la que los polímeros se ablandan y recuperan el estado de sólido elástico o también el grado global del orden tridimensional. Normalmente el incentivo de estudiossobre las propiedades mecánicas es generalmente debido a la necesidad de correlacionar la respuesta de diferentes materiales bajo un rango de condiciones con objeto de predecir el comportamiento de estos polímeros en aplicaciones prácticas. Durante mucho tiempo los ensayos han sido realizados para comprender el comportamiento mecánico de los materiales plásticos a través de la deformación de la red de polímeros reticulados y cadenas moleculares enredadas, pero los esfuerzos para describir la deformación de otros polímeros sólidos en términos de procesos operando a escala molecular son más recientes. Por lo tanto, se considerarán los diferentes tipos de respuesta mostrados por los polímeros sólidos a diferentes niveles de tensión aplicados; elasticidad, viscoelasticidad, flujo plástico y fractura. Comportamiento del polímero frente al calor 4. Clasificación Existen varias formas posibles de clasificar los polímeros, sin que sean excluyentes entre sí. 4.1.Según su origen • Polímeros naturales. Existen en la naturaleza muchos polímeros y las biomoléculas que forman los seres vivos son macromoléculas poliméricas. Por ejemplo, las proteínas, los ácidos nucleicos, los polisacáridos (como la celulosa y la quitina), el hule o caucho natural, la lignina, etc. • Polímeros semisintéticos. Se obtienen por transformación de polímeros naturales. Por ejemplo, la nitrocelulosa, el caucho vulcanizado, etc. • Polímeros sintéticos. Muchos polímeros se obtienen industrialmente a partir de los monómeros. Por ejemplo, el nailon, el poliestireno, el policloruro de vinilo (PVC), el polietileno, etc. 4.2.Según su mecanismo de polimerización En 1929 Carothers propuso la siguiente clasificación: Polímeros de adición. La polimerización no implica la liberación de ningún compuesto de baja masa molecular. Esta polimerización se genera cuando un "catalizador", inicia la reacción. Este catalizador separa la unión doble carbono en los monómeros, luego aquellos monómeros se unen con otros debido a los electrones libres, y así se van uniendo uno tras uno hasta que la reacción termina. Polímeros de condensación. La reacción de polimerización implica a cada paso la formación de una molécula de baja masa molecular, por ejemplo agua. Clasificación de Flory (modificación a la de Carothers para considerar la cinética de la reacción): Polímeros formados por reacción en cadena. Se requiere un iniciador para comenzar la polimerización; un ejemplo es la polimerización de alquenos (de tipo radicalario). En este caso el iniciador reacciona con una molécula de monómero, dando lugar a un radical libre, que reacciona con otro monómero y así sucesivamente. La concentración de monómero disminuye lentamente. Además de la polimerización de alquenos, incluye también polimerización donde las cadenas reactivas son iones (polimerización catiónica y aniónica). Polímeros formados por reacción por etapas. El peso molecular del polímero crece a lo largo del tiempo de manera lenta, por etapas. Ello es debido a que el monómero desaparece rápidamente, pero no da inmediatamente un polímero de peso molecular elevado, sino una distribución entre dímeros, trímeros, y en general, oligómeros; transcurrido un cierto tiempo, estos oligómeros empiezan a reaccionar entre sí, dando lugar a especies de tipo polimérico. Esta categoría incluye todos los polímeros de condensación de Carothers y además algunos otros que no liberan moléculas pequeñas pero sí se forman gradualmente, como por ejemplo los poliuretanos. 4.3.Según su composición química • Polímeros orgánicos. Posee en la cadena principal átomos de carbono. • Polímeros orgánicos vinílicos. La cadena principal de sus moléculas está formada exclusivamente por átomos de carbono. Dentro de ellos se pueden distinguir: Poliolefinas, formados mediante la polimerización de olefinas. Ejemplos: polietileno y polipropileno. Polímeros estirénicos, que incluyen al estireno entre sus monómeros. Ejemplos: poliestireno y caucho estireno- butadieno. Polímeros vinílicos halogenados, que incluyen átomos de halógenos (cloro, flúor...) en su composición. Ejemplos: PVC y PTFE. Polímeros acrílicos. Ejemplos: PMMA. • Polímeros orgánicos no vinílicos. Además de carbono, tienen átomos de oxígeno o nitrógeno en su cadena principal. Algunas sub-categorías de importancia: Poliésteres Poliamidas Poliuretanos • Polímeros inorgánicos. Entre otros: Basados en azufre. Ejemplo: polisulfuros. Basados en silicio. Ejemplo: silicona. 4.4.Según sus aplicaciones Atendiendo a sus propiedades y usos finales, los polímeros pueden clasificarse en: Elastómeros: Son materiales con muy bajo módulo de elasticidad y alta extensibilidad; es decir, se deforman mucho al someterlos a un esfuerzo pero recuperan su forma inicial al eliminar el esfuerzo. En cada ciclo de extensión y contracción los elastómeros absorben energía, una propiedad denominada resiliencia. Adhesivos: Son sustancias que combinan una alta adhesión y una alta cohesión, lo que les permite unir dos o más cuerpos por contacto superficial. Fibras: Presentan alto módulo de elasticidad y baja extensibilidad, lo que permite confeccionar tejidos cuyas dimensiones permanecen estables. Plásticos: Son aquellos polímeros que, ante un esfuerzo suficientemente intenso, se deforman irreversiblemente, no pudiendo volver a su forma original. Hay que resaltar que el término plástico se aplica a veces incorrectamente para referirse a la totalidad de los polímeros. Recubrimientos: Son sustancias, normalmente líquidas, que se adhieren a la superficie de otros materiales para otorgarles alguna propiedad, por ejemplo, resistencia a la abrasión. 4.5.Según su comportamiento al elevar su temperatura Para clasificar polímeros, una de las formas empíricas más sencillas consiste en calentarlos por encima de cierta temperatura. Según si el material funde y fluye o por el contrario no lo hace se diferencian tres tipos de polímeros: Elastómero, plásticos con un comportamiento elástico que pueden ser deformados fácilmente sin que se rompan sus enlaces o modifique su estructura Termoestables, que no fluyen, y lo único que conseguimos al calentarlos es que se descompongan químicamente, en vez de fluir. Este comportamiento se debe a una estructura con muchos entrecruzamientos, que impiden los desplazamientos relativos de las moléculas. Termoplásticos, que fluyen (pasan al estado líquido) al calentarlos y se vuelven a endurecer (vuelven al estado sólido) al enfriarlos. Su estructura molecular presenta pocos (o ningún) entrecruzamientos. Ejemplos: polietileno (PE), polipropileno (PP), cloruro de polivinilo PVC.. La clasificación termoplásticos / termoestables es independiente de la clasificación elastómeros / plásticos / fibras. Existen plásticos que presentan un comportamiento termoplástico y otros que se comportan como termoestables. Esto constituye de hecho la principal subdivisión del grupo de los plásticos y hace que a menudo cuando se habla de "los termoestables" en realidad se haga referencia solo a "los plásticos termoestables". Pero ello no debe hacer olvidar que los elastómeros también se dividen en termoestables (la gran mayoría) y termoplásticos (una minoría pero con aplicaciones muy interesantes). 5. Polímeros más usados en la industria Si bien existen muchos tipos de plásticos, los más comunes son sólo seis, y se los identifica con un número dentro de un triángulo para facilitar su clasificación para el reciclado, ya que las diferentes características de los plásticos exigen generalmente un procedimiento de reciclaje distinto. PET Polietilentereftalato Características Se produce a partir del Ácido Tereftálico y Etilenglicol por policondensación;existiendo dos tipos: grado textil y grado botella. Para el grado botella se lo debe post condensar, existiendo diversos colores para estos usos. Usos/aplicaciones Envases para refrescos, aceites, agua, cosméticos, frascos varios, películas transparentes, fibras textiles, envases al vacío, bolsas para horno, cintas de video y audio, películas radiográficas. PEAD (HDPE) Polietileno de Alta Densidad Características El polietileno de alta densidad es un termoplástico fabricado a partir del etileno (elaborado a partir del etano). Es muy versátil y se lo puede transformar de diversas formas: inyección, soplado, extrusión, o rotomoldeo. Usos / aplicaciones Envases para detergentes, aceites automotores, lácteos, bolsas para supermercados, bazar y menaje, cajones para pescados, refrescos y cervezas, cubetas para pintura, helados, aceites, tambores, tubería para gas, telefonía, agua potable, minería, drenaje y uso sanitario, macetas, bolsas tejidas. PVC Polivinil Cloruro Características Se produce a partir de gas y cloruro de sodio. Para su procesado es necesario fabricar compuestos con aditivos especiales, que permiten obtener productos de variadas propiedades para un gran número de aplicaciones. Se obtienen productos rígidos o totalmente flexibles (Inyección - Extrusión - Soplado). Usos / aplicaciones Envases para agua mineral, aceites, jugos, mayonesa. Perfiles para marcos de ventanas, puertas, cañería para desagües domiciliarios y de redes, mangueras, blister para medicamentos, pilas, juguetes, envolturas para golosinas, películas flexibles para envasado, rollos de fotos, cables, catéteres, bolsas para sangre. PEBD (LDPE) Polietileno de Baja Densidad Características Se produce a partir del gas natural. Al igual que el PEAD es de gran versatilidad y se procesa de diversas formas: inyección, soplado, extrusión y rotomoldeo. Su transparencia, flexibilidad, tenacidad y economía hacen que esté presente en una diversidad de envases, sólo o en conjunto con otros materiales y en variadas aplicaciones. Usos / aplicaciones Bolsas para supermercados, boutiques, panificación, congelados, industriales, etc. Pañales, bolsas para suero, contenedores herméticos domésticos. Tubos y pomos (cosméticos, medicamentos y alimentos), tuberías para riego. PP Polipropileno Características El PP es un termoplástico que se obtiene por polimerización del propileno. Los copolímeros se forman agregando etileno durante el proceso. El PP es un plástico rígido de alta cristalinidad y elevado punto de fusión, excelente resistencia química y de más baja densidad. Al adicionarle distintas sustancias se potencian sus propiedades hasta transformarlo en un polímero de ingeniería. (El PP es transformado en la industria por los procesos de inyección, soplado y extrusión/termoformado). Usos / aplicaciones Película/Film para alimentos, cigarros, chicles, golosinas. bolsas tejidas, envases industriales, hilos cabos, cordelería, tubería para agua caliente, jeringas, tapas en general, envases, cajones para bebidas, cubertas para pintura, helados, telas no tejidas (pañales), alfombras, cajas de batería, defensas y autopartes. PS Poliestireno Características PS Cristal: Es un polímero de estireno monómero (derivado del petróleo), transparente y de alto brillo. PS Alto Impacto: Es un polímero de estireno monómero con oclusiones de Polibutadieno que le confiere alta resistencia al impacto. Ambos PS son fácilmente moldeables a través de procesos de inyección, extrusión y termoformado. Usos / aplicaciones Botes para lácteos, helados, dulces, envases varios, vasos, bandejas de supermercados, anaqueles, envases, rasuradoras, platos, cubiertos, bandejas, juguetes, casetes, blisters, aislantes. BIBLIOGRAFÍA J. W. Nicholson (2006).Wikipedia. Polímero. Recuperado el 27 de octubre de 2018, dehttps://es.wikipedia.org/wiki/Pol%C3%ADmero#Seg%C3%BAn_su_composici%C3%B3n_qu%C3%AD mica Mesa, H.(2003). Los adhesivos. ¿Que son los polímeros?. Recuperado el 27 de 10 de 2018, de https://www.losadhesivos.com/definicion-de-polimero.html Llerena, G.(2013). Los adhesivos. ¿Que es la polimerización?. Recuperado el 27 de 10 de 2018, de https://www.losadhesivos.com/polimerizacion.html Beltrán, M. y Marcilla, A.Tipología de polímeros. Tema 1:Estructura y propiedades de los polímeros. Recuperado el 27 de 10 de 2018, de http://iq.ua.es/TPO/Tema1.pdf Quiminet (2003).Quiminet.com. ¿Cuáles son los plásticos más utilizados en la industria?. Recuperado el 27 de 10 de 2018, de https://www.quiminet.com/articulos/cuales-son-los-plasticos-mas-utilizados-en-la-industria- 11.htm
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