Los polímeros

Estructura

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.

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. 

Clasificación de Polímeros

Existen diferentes formas de clasificar a los polímeros: 

      a)      Según su composición:

      HOMOPOLÍMEROS: formados por una única unidad repetitiva

      Ej.: polimetacrilato de metilo

      COPOLIMEROS: formados por más de una unidad repetitiva.

      Ej.: 2 monómeros:

Estas unidades repetitivas pueden distribuirse de distintas maneras a lo largo de la cadena del polímero. Por ejemplo:

·         Al azar                                   AABBBABABABBBAAABBBABBABABAB

·         En forma alternada                ABABABABABABABABAB

·         En bloque                              AAAABBBAAAABBBAAAABBB

Los copolímeros presentan propiedades intermedias entre las de los homopolímeros que se

formarían a partir de cada tipo de monómero por separado.

     a)      Según su estructura

·        Lineales: formados por monómeros difuncionales. Ej.: polietileno, poliestireno.

·        Ramificados: se requiere el agregado de monómeros trifuncionales, por ejemplo, glicerol.

·        Entrecruzados: Se forma un material compuesto por una molécula tridimensional continua, toda ella unida por enlaces covalentes (resinas urea-formaldehído y fenol-formaldehído).

     b)      Según la reacción de polimerización:

·         Polimerización por reacción en cadena (o adición)

Se genera una partícula reactiva (radical, anión o catión) a partir de una molécula de monómero y ésta se adiciona a otro monómero de manera repetitiva.

Ej.: polimerización de monómeros vinílicos:

El alcohol vinílico no existe como monómero, ya que esta molécula existe en la forma ceto, es decir, como acetaldehído. El alcohol polivinílico se obtiene por hidrólisis del grupo acetato del acetato de polivinilo.
·        Polimerización por crecimiento en pasos (o condensación)
Los monómeros que reaccionan tienen un grupo funcional reactivo en cada extremo de la molécula y la unión entre los monómeros requiere la pérdida de una molécula pequeña, normalmente H2O.
Ej.: reacción de esterificación

Ejemplos de polímeros de condensación son los poliésteres y las poliamidas, entre

otros. (M & A, s.f.)

Usos en la industria

En la industria mecánica los polímeros son utilizados en gran cantidad que sus propiedades, permitiendo fabricar partes para máquinas y herramientas según las características que se necesiten. Los plásticos según sea su composición, pueden ser rígidos para transmitir fuerzas o resistir cargas, aun así, tienden a ser quebradizos, o bien polímeros elásticos para adaptarse a espacios, ante una carga aceptable se deforma, pero vuelven a su forma original al retirar la carga.

Ejemplos de plásticas rígidas  Envases Cobertores Estructuras Transmisiones

Ejemplos de plásticas elásticas        Bandas de goma       Empaques o aislantes       Bandas de transmisión       Llantas

Los polímeros en general son muy utilizados gracias a su gran cantidad de ventajas, son livianos, maleables, resistentes a la compresión y tensión, torsión e impacto, elásticos, etc. Son referentes importantes a tomar en cuenta al diseñar algún elemento tanto para una maquina como para un artículo de uso cotidiano. (Monge, 2011)

a)      Según sus 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:

b)    Según sus propiedades físicas:

•           Plásticos: Son aquellos polímeros que, ante un esfuerzo suficientemente intenso, se deforman irreversiblemente, no pudiendo volver a su forma original. Ej. poliestireno, PVC, plexiglás o acrílico, etc.
•                    Elastómeros: Son materiales con alta extensibilidad y elasticidad; es decir, se deforman mucho al someterlos a un esfuerzo pero recuperan su forma inicial al eliminar el esfuerzo. Ej. caucho, neopreno, etc.
•         Fibras: Presentan baja elasticidad y baja extensibilidad, lo que permite confeccionar tejidos cuyas dimensiones permanecen estables. ej. algodón, lana, seda, nailon, poliéster, dacrón, etc.
•          Acabados de superficie o Recubrimientos: Son sustancias, normalmente líquidas, que se adhieren a la superficie de otros materiales para otorgarles alguna propiedad, por ejemplo, resistencia a la abrasión.
•              Adhesivos: Son sustancias que combinan una alta adhesión y una alta cohesión, lo que les permite unir dos o más cuerpos por contacto superficie.

c)      Según su comportamiento frente al calor:

 Termoplásticos: son aquellos que tras ablandarse o fundirse por efecto del calor, recuperan sus propiedades originales luego de enfriarse. Por lo tanto, se pueden fundir varias veces para poder moldearlos y posteriormente, adquieran la forma que se busca, sin que experimenten cambios en su composición ni su estructura. Ejemplos de polímeros termoplásticos son el polietileno, el nylon y el poliestireno.

Termoestables: son aquellos que luego del calentamiento se convierten en sólidos más rígidos que los polímeros originales. Esta característica se debe normalmente a una polimerización adicional o de entrecruzamiento. Suelen ser insolubles en disolventes orgánicos y se descomponen a altas temperaturas. Ej.: baquelita (Portal Educativo, 2015)

Propiedades

•          Densidad
•          Un bajo costo de producción
•          Alta relación resistencia mecánica/densidad
•          Alta resistencia al ataque de sustancias químicas, como los ácidos o las bases
•          No son conductores de la electricidad

Problemática ambiental

El medio ambiente es un tema de creciente importancia, a medida que el impacto humano continúa dañando el planeta. La industria de los polímeros no es una excepción. La perforación de petróleo y las fábricas siguen afectando el medio ambiente. Para contrarrestar los efectos de estas instalaciones, las empresas han hecho esfuerzos para reducir los residuos y usan menos recursos, como el agua y la energía. Sin embargo, los polímeros pueden ayudar al medio ambiente también. Por una parte, son reciclables, ahorrando espacio en los vertederos. En segundo lugar, su bajo peso ahorra energía durante el transporte, mediante la reducción del uso de combustible. Por último, hacen que los vehículos sean más ligeros, lo que reduciría las emisiones de carbono procedentes de la quema de gas y diésel.