lunes, 16 de marzo de 2015

Los polimeros

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.