Los
polímeros
Un polímero es un compuesto
que consiste en moléculas de cadena larga. Cada molécula está hecha de unidades
repetidas que se conectan entre sí. El termino polímero se deriva de la palabra
griega poly que significa muchos y meros que significa partes.
Los polímeros se dividen en plásticos
y hules. A fin de cubrir los polímeros como una materia técnica, consideramos
apropiado dividiros en las siguientes categorías: 1) y 2) donde se encuentran
los plásticos y 3) donde se encuentran los hules:
1) Polímeros Termoplasticos o termoplásticos (TP)
son materiales sólidos a temperatura ambiente, pero cuando se someten a
temperatura de algunos cientos de grados
se convierten en líquidos viscosos.
2)
Polímeros Termofijos o Termofijos (TS), no
toleran ciclos repetidos de calentamiento y
enfriamiento como lo hacen los termoplásticos. Con el calentamiento
inicial se ablandan y fluyen para ser moldeados, pero las temperaturas elevadas
producen también una reacción química que endurece el material y lo convierte
en un sólido infusible.
3)
Elastómeros son los hules. Los elastómeros (E)
son polímeros que exhiben una extrema extensibilidad elástica, cuando se
sujetan a esfuerzos mecánicos relativamente bajos.
Ejemplo de polímeros TS son
los plásticos fenolicos, los epóxidos y ciertos poliésteres. El ejemplo más común
de un elastómero es el hule natural, sin embargo los hules sintéticos exceden con mucho el tonelaje de hule natural.
Las
razones de la importancia comercial y tecnológica de los polímeros son las
siguientes:
- Los plásticos pueden moldearse para conformar
partes intrincada geometría, sin necesidad de procedimientos posteriores. Son compatibles
con los procedimientos de forma neta.
- Los plásticos poseen una atractiva lista de
propiedades para muchas aplicaciones de la ingeniería donde la resistencia no
es un factor determinante: la densidad con respecto a los cerámicos y metales,
buena relación de resistencia al peso para ciertos polímeros, alta resistencia
a la corrosión y baja conductividad eléctrica y térmica.
-
Volumétricamente, los polímeros son
competitivos en costo con los metales.
- En los polímeros generalmente se requiere
menos energía que en los metales para su producción.
Los
polímeros tienen generalmente las siguientes limitaciones:
1)
Baja resistencia con respecto a la de los
metales y los cerámicos.
2)
Bajo modulo de elasticidad o rigidez.
3) La temperatura de servicio se limita solo por
algunos cientos de grados debido al ablandamiento de los termoplásticos.
4) Algunos polímeros se degradan cuando se
sujetan a la luz del sol y otras formas de radiación.
5)
Los plásticos exhiben propiedades
viscoelasticas, lo cual puede ser una limitación distintiva en las aplicaciones
que implican carga.
Fundamentos
de la ciencia y tecnología de los polímeros
Un polímero termoplástico se
suaviza cuando se calienta. La energía calorífica provoca que las macromoléculas
se agiten térmicamente y se exciten para
moverse entre ellas atreves de la masa del polímero.
Polimerización
La síntesis de los polímeros
es un proceso químico que se puede efectuar por cualquiera de estos métodos: 1)
polimerización por adicción y 2) polimerización por pasos. La producción de polímeros
dado se asocia generalmente con uno u otro método.
Polimerización
por adicción
Las conexiones ocurren
cuando en ambos extremos de la macromolécula en expansión, de esa forma se
desarrollan largas cadenas de meros que se repiten. El proceso se conoce también
por polimerización en cadena.
La mayoría de los polímeros de
adicción son termoplásticos. La excepción es el poliisopropeno, el hule natural.
Aun cuando se forma por adicción, es un elastómero.
Polimerización
por pasos
En esta forma de polimerización
se unen dos monómeros reaccionantes para formar una nueva molécula del compuesto
deseado. En la mayoría de los procesos de polimerización por pasos se produce también
un subproducto de la reacción.
Tanto los termoplásticos como
los termofijos son polímeros que se sintetizan por este método.
Grado
de polimerización, peso molecular y estructura
Una macromolecula producida
por polimerización consiste en n meros que se repiten. El peso molecular del polímero
es la suma de los pesos moleculares de los meros en la molécula.
Estructura
de los polímeros y copolimeros.
Existen diferencias
estructurales entre las moléculas de los polímeros, aun entre las moléculas del
mismo como son:
1) Estereoregularidad:
tiene que ver con el arreglo espacial de los átomos y grupos de átomos en las
unidades repetidas de la molécula la del polímero. La estructura táctica es
importante para la determinación de las propiedades del polímero.
2)
Polímeros
lineales, ramificados y de cadena transversal:
hemos descrito los procesos de polimerización que producen macromoléculas con
una estructura en forma de cadena llamada estructura lineal.
3) Copolimeros: los
copolimeros son estructuras cuyas moléculas están constituidas por unidades
repetidas de dos tipos diferentes. La síntesis de los copolimeros es análoga a
la aleación de los metales para formas soluciones solidas.