IESTADO DEL ARTE DE LOS GEOSINTTICOS

1.1 IntroduccinSegn la International Geosynthetics Society, se denomina geosinttico a los materiales fabricados con polmeros (en su mayora polipropileno, y, en ocasiones, polister, polietileno, etc,) y que se emplean para mejorar, aumentar y hacer ms econmicos diversos tipos de proyectos tales como los medio ambientales, infraestructuras de transporte, obras geotcnicas, hidrulicas, carreteras, etc.En la actualidad la definicin de toda la gama de estos productos se recoge en la norma peruana NTP 339.501:2000, en la espaola UNE 40523 y tambin el ASTM D 4439-00.Todos los geosintticos son materiales plsticos y el trmino Plstico, en su significacin ms general, se aplica a las sustancias de distintas estructuras y naturalezas que carecen de un punto fijo de ebullicin y poseen durante un intervalo de temperaturas propiedades de elasticidad y flexibilidad que permiten moldearlas y adaptarlas a diferentes formas y aplicaciones. Sin embargo, en sentido restringido, denota ciertos tipos de materiales sintticos obtenidos mediante fenmenos de polimerizacin o multiplicacin artificial de los tomos de carbono en las largas cadenas moleculares de compuestos orgnicos derivados del petrleo y otras sustancias naturales. La definicin enciclopdica de plsticos especifica lo siguiente: Materiales polimricos orgnicos (los compuestos por molculas orgnicas gigantes) que son plsticos, es decir, que pueden deformarse hasta conseguir una forma deseada por medio de extrusin, moldeo o hilado. Las molculas pueden ser de origen natural, por ejemplo la celulosa, la cera y el caucho (hule) natural, o sintticas, como el polietileno y el nylon. Los materiales empleados en su fabricacin son resinas en forma de bolitas o polvo o en disolucin. Con estos materiales se fabrican los plsticos terminados.Bsicamente se pueden distinguir los siguientes tipos de geosintticos: geotextiles, geomallas, georedes, geomembranas, geoesteras, geoclulas y geocompuestos. En general, es conveniente identificar la funcin primaria de un geosinttico: de: separacin, filtracin, drenaje, refuerzo, contencin de fluido/gas o control de erosin. En algunos casos los geosintticos pueden tener doble funcin. Separacin: Los geosintticos actan para separar dos camadas de suelo que tienen diferentes distribuciones de partculas. Por ejemplo, los geotextiles son usados para prevenir que materiales de base penetren suelos blandos de estratos subyacentes, manteniendo la espesura de diseo y la integridad de la va. Separadores ayudan tambin en la prevencin del acarreamiento de granos finos en direccin de estratos granulares permeables. geosinttico comoseparador Filtracin: Los geosintticos actan en forma similar a un filtro de arena permitiendo el movimiento de agua a travs del suelo y reteniendo las partculas tradas por el flujo. Por ejemplo, los geotextiles son usados para prevenir la migracin de agregados de los suelos o la formacin de canalculos cuando se tiene drenaje en el sistema. Los geotextiles son usados tambin debajo de rip-rap y otros materiales en sistemas de proteccin para prevenir la erosin del suelo como en terraplenes de ros y costas. Drenaje: Los geosintticos actan como drenes para conducir el flujo a travs de suelos menos permeables. Por ejemplo, los geotextiles son usados para disipar las presiones de poro en la base de terraplenes viarios. Para grandes flujos fueron desarrollados drenes de geocompuestos. Estos materiales han sido usados como drenes de canto en pavimentos, drenes de interceptacin en taludes, y drenes de contrafuertes y muros de contencin. Drenes verticales prefabricados (PDVs) han sido usados para acelerar la consolidacin de fundaciones con suelos blandos cohesivos debajo de terraplenes y rellenos previamente cargados. geosintticoQPDV Refuerzo: Los geosintticos actan como un elemento de refuerzo dentro de la masa de suelo o en combinacin con el propio suelo para producir un compuesto que mejore las propiedades de resistencia y deformacin. Por ejemplo, geotextiles y geomallas son usados para adicionar resistencia a traccin a la masa de suelo y posibilitar paredes de suelo reforzado verticales o casi verticales. Los refuerzos permiten la construccin de terraplenes al borde de taludes con mayores ngulos que los posibles con suelo no reforzado. Los geosintticos (generalmente geomallas) han sido usados para cubrir cavidades que se pueden generar debajo de camadas granulares sometidas a carga (carreteras y vas de ferrocarril) o debajo de sistemas de cubierta en rellenos sanitarios. Contencin de Fluido/Gas (barrera): Los geosintticos actan como una barrera impermeable para fluidos y gases. Por ejemplo, geomenbranas, pelculas finas de geotextil, revestimientos de arcilla geosinttica (GCLs), y geotextiles revestidos son usados como barreras que impiden el flujo de lquidos o gases. Esta funcin es usada tambin en pavimentos, encapsulacin de suelos expansivos y contenedores de desperdicios. barrera degeosinttico geotextilControl de Erosin: Los geosintticos actan para reducir la erosin del suelo causado por el impacto de lluvias y escorrenta de aguas de superficie. Por ejemplo, mantas temporales de geosintticos y tapetes livianos permanentes de geosintticos son colocados sobre los taludes evitando la exposicin del suelo. Barreras de geotextil son usados en la retencin de partculas tradas por la escorrenta superficial. Algunos tapetes de control de erosin son hechos usando fibras de madera biodegradables. Los geotextiles son usados tambin en otras aplicaciones. Por ejemplo, son usados en pavimentos de asfalto reforzado y en estratos de amortiguacin para prevenir puncin en geomenbranas (mediante la reduccin de presin de los puntos de contacto) por piedras en el suelo adyacente, desechos o agregado durante la instalacin y servicio. Los geosintticos han sido usados como cubiertas en la superficie de rellenos sanitarias para prevenir la dispersin de desechos sueltos debido al viento o a aves. Los geotextiles tambin han sido usados en encofrados flexibles de concreto y en la composicin de bolsas de arena. Geotubos cilndricos son manufacturados de dos camadas de geotextil que son llenados con relleno hidrulico para crear terraplenes costeros o para desecacin de lodo.En lo que sigue, estudiaremos, a manera de resumen, en primer lugar la etimologa, origen e historia evolutiva de los plsticos y sus caractersticas generales. Se abordar tambin los Polmeros, su concepto, tipo, polimerizacin, propiedades, estructuras qumicas, fabricacin, materias primas, riesgos y problema, reciclaje y aplicaciones sobre todo en los diversos campos de la ingeniera geotecnia, Civil, Hidrulica, etc.1.2 Etimologa, Origen e Historia Evolutiva del Plstico

Etimologa

El vocablo plstico deriva del griego plastikos, que se traduce como moldeable. Los polmeros, las molculas bsicas de los plsticos, se hallan presentes en estado natural en algunas sustancias vegetales y animales como el caucho, la madera y el cuero, si bien en el mbito de la moderna tecnologa de los materiales tales compuestos no suelen encuadrarse en el grupo de los plsticos, que se reduce preferentemente a preparados sintticos.Origen

El primer plstico se origina como resultado de un concurso realizado en 1860, cuando el fabricante estadounidense de bolas de billar Phelan and Collander ofreci una recompensa de 10.000 dlares a quien consiguiera un sustituto aceptable del marfil natural, destinado a la fabricacin de bolas de billar. Una de las personas que compitieron fue el inventor norteamericano Wesley Hyatt, quien desarroll un mtodo de procesamiento a presin de la piroxilina, un nitrato de celulosa de baja nitracin tratado previamente con alcanfor y una cantidad mnima de disolvente de alcohol. Si bien Hyatt no gan el premio, su producto, patentado con el nombre de celuloide, se utiliz para fabricar diferentes objetos detallados a continuacin. El celuloide tuvo un notable xito comercial a pesar de ser inflamable y de su deterioro al exponerlo a la luz.El celuloide se fabricaba disolviendo celulosa, un hidrato de carbono obtenido de las plantas, en una solucin de alcanfor y etanol. Con l se empezaron a fabricar distintos objetos como mangos de cuchillo, armazones de lentes y pelcula cinematogrfica. Sin ste, no hubiera podido iniciarse la industria cinematogrfica a fines del siglo XIX. Puede ser ablandado repetidamente y moldeado de nuevo mediante calor, por lo que recibe el calificativo de termoplstico.En 1909 el qumico norteamericano de origen belga Leo Hendrik Baekeland (1863-1944) sintetiz un polmero de inters comercial, a partir de molculas de fenol y formaldehdo. Este producto poda moldearse a medida que se formaba y resultaba duro al solidificar. No conduca la electricidad, era resistente al agua y los disolventes, pero fcilmente mecanizable. Se lo bautiz con el nombre de baquelita (o bakelita), el primer plstico totalmente sinttico de la historia.Baekeland nunca supo que, en realidad, lo que haba sintetizado era lo que hoy conocemos con el nombre de copolmero. A diferencia de los homopolmeros, que estn formados por unidades monomricas idnticas (por ejemplo, el polietileno), los copolmeros estn constituidos, al menos, por dos monmeros diferentes.Otra cosa, que Baekeland desconoca es que el alto grado de entrecruzamiento de la estructura molecular de la baquelita le confiere la propiedad de ser un plstico termoestable, es decir, que puede moldearse apenas concluida su preparacin. En otras palabras, una vez que se enfra la baquelita no puede volver a ablandarse. Esto la diferencia de los polmeros termoplsticos, que pueden fundirse y moldearse varias veces, debido a que las cadenas pueden ser lineales o ramificadas pero no presentan entrecruzamiento.Entre los productos desarrollados durante este periodo estn los polmeros naturales alterados, como el rayn, fabricado a partir de productos de celulosa.Entre los productos desarrollados durante este periodo estn los polmeros naturales alterados, como el rayn, fabricado a partir de productos de celulosa.Evolucin

Los resultados alcanzados por los primeros plsticos incentivaron a los qumicos y a la industria a buscar otras molculas sencillas que pudieran enlazarse para crear polmeros. En la dcada del 30, qumicos ingleses descubrieron que el gas etileno polimerizaba bajo la accin del calor y la presin, formando un termoplstico al que llamaron polietileno (PE). Hacia los aos 50 aparece el polipropileno (PP).Al reemplazar en el etileno un tomo de hidrgeno por uno de cloruro se produjo el cloruro de polivinilo (PVC), un plstico duro y resistente al fuego, especialmente adecuado para caeras de todo tipo. Al agregarles diversos aditivos se logra un material ms blando, sustitutivo del caucho, comnmente usado para ropa impermeable, manteles, cortinas y juguetes. Un plstico parecido al PVC es el politetrafluoretileno (PTFE), conocido popularmente como tefln y usado para rodillos y sartenes antiadherentes.Otro de los plsticos desarrollados en los aos 30 en Alemania fue el poliestireno (PS), un material muy transparente comnmente utilizado para vasos, potes y hueveras. El poliestireno expandido (EPS); en el Per se conoce con el nombre de Tecnopor, es una espuma blanca y rgida. Se usa bsicamente para embalaje, aislante trmico y en obras de Ingeniera Civil; por ejemplo, para reducir el peso en las losas aligeradas.Tambin en los aos 30 se crea la primera fibra artificial, el nylon. Su descubridor fue el qumico Walace Carothers, que trabajaba para la empresa Dupont. Descubri que dos sustancias qumicas como el hexametilendiamina y cido adpico, formaban polmeros que bombeados, a travs de, agujeros y estirados formaban hilos que podan tejerse. Su primer uso fue la fabricacin de paracadas para las fuerzas armadas estadounidenses durante la Segunda Guerra Mundial, extendindose rpidamente a la industria textil en la fabricacin de medias y otros tejidos combinados con algodn o lana. Al nylon le siguieron otras fibras sintticas como por ejemplo el orln y el acriln.En la presente dcada, principalmente en lo que tiene que ver con el envasado en botellas y frascos, se ha desarrollado vertiginosamente el uso del tereftalato de polietileno (PET), material que viene desplazando al vidrio y al PVC en el mercado de envases.1.3 La Segunda Guerra Mundial

Durante la SegundaGuerra Mundial, tanto los aliados como las fuerzas del Eje sufrieron reducciones en sus suministros de materias primas. La industria de los plsticos demostr ser una fuente inagotable de sustitutos aceptables. Alemania, por ejemplo, que perdi sus fuentes naturales de ltex, inici un gran programa que llev al desarrollo de un caucho sinttico utilizable. La entrada de Japn en el conflicto mundial cort los suministros de caucho natural, seda y muchos metales asiticos a Estados Unidos. La respuesta estadounidense fue la intensificacin del desarrollo y la produccin de plsticos. El nylon se convirti en una de las fuentes principales de fibras textiles, los polisteres se utilizaron en la fabricacin de blindajes y otros materiales blicos, y se produjeron en grandes cantidades varios tipos de caucho sinttico.1.4 El auge de la postguerra

Durante los aos de la posguerra se mantuvo el elevado ritmo de los descubrimientos y desarrollos de la industria de los plsticos. Tuvieron especial inters los avances en plsticos tcnicos, como los policarbonatos, los acetatos y las poliamidas. Se utilizaron otros materiales sintticos en lugar de los metales en componentes para maquinaria, cascos de seguridad, aparatos sometidos a altas temperaturas y muchos otros productos empleados en lugares con condiciones ambientales extremas. En 1953, el qumico alemn Karl Ziegler desarroll el polietileno, y en 1954 el italiano Giulio Natta desarroll el polipropileno, que son los dos plsticos ms utilizados en la actualidad. En 1963, estos dos cientficos compartieron el Premio Nobel de Qumica por sus estudios acerca de los polmeros.1.5 Caractersticas Generales de los Plsticos

Los plsticos se caracterizan por una relacin resistencia/densidad alta, unas propiedades excelentes para el aislamiento trmico y elctrico y una buena resistencia a los cidos, lcalis y disolventes. Las enormes molculas de las que estn compuestos pueden ser lineales, ramificadas o entrecruzadas, dependiendo del tipo de plstico. Las molculas lineales y ramificadas son termoplsticas (se ablandan con el calor), mientras que las entrecruzadas son termoendurecibles (se endurecen con el calor).

1.6 Los polmeros

La materia est formada por molculas que pueden ser de tamao normal o molculas gigantes llamadas polmeros. Los polmeros se producen por la unin de cientos de miles de molculas pequeas denominadas monmeros que forman enormes cadenas de las formas ms diversas. Algunas parecen fideos, otras tienen ramificaciones. Algunas ms se asemejan a las escaleras de mano y otras son como redes tridimensionales.Existen polmeros naturales como el algodn, formado por fibras de celulosas. La celulosa se encuentra en la madera y en los tallos de muchas plantas, y se emplean para hacer telas y papel. La seda y la lana son otros ejemplos. El hule de los rboles de hevea y de los arbustos de Guayule, son tambin polmeros naturales importantes.Sin embargo, la mayor parte de los polmeros que usamos en nuestra vida diaria son materiales sintticos con propiedades y aplicaciones variadas. Lo que distingue a los polmeros de los materiales constituidos por molculas de tamao normal son sus propiedades mecnicas. En general, los polmeros tienen una excelente resistencia mecnica debido a que las grandes cadenas polimricas se atraen. Las fuerzas de atraccin intermoleculares dependen de la composicin qumica del polmero y pueden ser de varias clases.Concepto y clasificacinUn polmero (del griego poly, muchos; meros, parte, segmento) es una sustancia cuyas molculas son, por lo menos aproximadamente, mltiplos de unidades de peso molecular bajo. La unidad de bajo peso molecular es el monmero. Si el polmero es rigurosamente uniforme en peso molecular y estructura molecular, su grado de polimerizacin es indicado por un numeral griego, segn el nmero de unidades de monmero que contiene; as, hablamos de dmeros, trmeros, tetrmero, pentmero y sucesivos. El trmino polmero designa una combinacin de un nmero no especificado de unidades. De este modo, el triximetileno, es el trmero del formaldehdo, por ejemplo.Si el nmero de unidades es muy grande, se usa tambin la expresin gran polmero. Un polmero no tiene la necesidad de constar de molculas individuales todas del mismo peso molecular, y no es necesario que tengan todas la misma composicin qumica y la misma estructura molecular. Hay polmeros naturales como ciertas protenas globulares y policarbohidratos, cuyas molculas individuales tienen todas el mismo peso molecular y la misma estructura molecular; pero la gran mayora de los polmeros sintticos y naturales importantes son mezclas de componentes polimricos homlogos. La pequea variabilidad en la composicin qumica y en la estructura molecular es el resultado de la presencia de grupos finales, ramas ocasionales, variaciones en la orientacin de unidades monmeros y la irregularidad en el orden en el que se suceden los diferentes tipos de esas unidades en los copolmeros. Estas variedades en general no suelen afectar a las propiedades del producto final, sin embargo, se ha descubierto que en ciertos casos hubo variaciones en copolmeros y ciertos polmeros cristalinos.Lo que distingue a los polmeros de los materiales constituidos por molculas de tamao normal son sus propiedades mecnicas. En general, los polmeros tienen una muy buena resistencia mecnica debido a que las grandes cadenas polimricas se atraen. Las fuerzas de atraccin intermoleculares dependen de la composicin qumica del polmero y pueden ser de varias clases. Las ms comunes, denominadas Fuerzas de Van der Waals.

Tipos de Polmeros Ms Comunes

El consumo de polmeros o plsticos ha aumentado en los ltimos aos. Estos petroqumicos han sustituido parcial y a veces totalmente a muchos materiales naturales como la madera, el algodn, el papel, la lana, la piel, el acero y el cemento. Los factores que han favorecido el mercado de los plsticos son los precios competitivos y a veces inferiores a los de los productos naturales, y el hecho de que el petrleo ofrece una mayor disponibilidad de materiales sintticos que otras fuentes naturales. La crisis petrolera de 1974 tambin influy en el aumento del consumo de los plsticos, sobre todo en la industria automotriz. Los plsticos permitan disminuir el peso de los vehculos, lo cual repercuta en un ahorro en el consumo de combustible por kilmetro recorrido. Entre los polmeros usados para reducir el peso de los automviles se encuentran los polisteres, polipropileno, cloruro de polivinilo, poliuretanos, polietileno, nylon y ABS (acrilonitrilo-butadienoestireno). Sin embargo, el mercado ms grande de los plsticos es el de los empaques y embalajes.Veamos en qu forma los polmeros derivados del petrleo constituyen una parte muy importante de nuestra vida. Los encontramos en nuestros alimentos, medicinas, vestidos, calzado, casas, edificios, escuelas, oficinas, campos, fbricas y en todos los vehculos usados como medios de transporte.Polmeros termoplsticos

Los termoplsticos son polmeros de cadenas largas que cuando se calientan se reblandecen y pueden moldearse a presin. Representan el 78-80% de consumo total. Los principales son: Polietileno ste es el termoplstico ms usado en nuestra sociedad. Los productos hechos de polietileno van desde materiales de construccin y aislantes elctricos hasta material de empaque. Es barato y puede moldearse a casi cualquier forma, extrurse para hacer fibras o soplarse para formar pelculas delgadas. Segn la tecnologa que se emplee se pueden obtener dos tipos de polietileno Polietileno de Baja Densidad. Dependiendo del catalizador, este polmero se fabrica de dos maneras: a alta presin o a baja presin. En el primer caso se emplean los llamados iniciadores de radicales libres como catalizadores de polimerizacin del etileno. El producto obtenido es el polietileno de baja densidad ramificado; Cuando se polimeriza el etileno a baja presin se emplean catalizadores tipo Ziegler Natta y se usa el buteno-1 como comonmero. De esta forma es como se obtiene el propileno de baja densidad lineal, que posee caractersticas muy particulares, como poder hacer pelculas ms delgadas y resistentes. Polietileno de alta densidad (HDPE). Cuando se polimeriza el etileno a baja presin y en presencia de catalizadores ZieglerNatta, se obtiene el polietileno de alta densidad (HDPE). La principal diferencia es la flexibilidad, debido a las numerosas ramificaciones de la cadena polimrica a diferencia de la rigidez del HDPE. Se emplea para hacer recipientes moldeados por soplado, como las botellas y los caos plsticos (flexibles, fuertes y resistentes a la corrosin). El polietileno en fibras muy finas en forma de red sirve para hacer cubiertas de libros y carpetas, tapices para muros, etiquetas y batas plsticas. Polipropileno El polipropileno se produce desde hace ms de veinte aos, pero su aplicacin data de los ltimos diez, debido a la falta de produccin directa pues siempre fue un subproducto de las refineras o de la desintegracin del etano o etileno. Como el polipropileno tiene un grupo metilo (CH3) ms que el etileno en su molcula, cuando se polimeriza, las cadenas formadas dependiendo de la posicin del grupo metilo pueden tomar cualquiera de las tres estructuras siguientes: 1. Isotctico, cuando los grupos metilo unidos a la cadena estn en un mismo lado del plano. 2. Sindiotctico, cuando los metilos estn distribuidos en forma alternada en la cadena. 3. Atctico, cuando los metilos se distribuyen al azar. Posee una alta cristalinidad, por lo que sus cadenas quedan bien empacadas y producen resinas de alta calidad.El polipropileno se utiliza para elaborar bolsas de freezer y microondas ya que tienen una buena resistencia trmica y elctrica adems de baja absorcin de humedad. Otras propiedades importantes son su dureza, resistencia a la abrasin e impacto, transparencia, y que no es txico. Asimismo se usa para fabricar carcazas, juguetes, valijas, jeringas, bateras, tapicera, ropa interior y ropa deportiva, alfombras, cables, selladores, partes automotrices y suelas de zapatos.

Cloruro de polivinilo (PVC) Este polmero se obtiene polimerizando el cloruro de vinilo. Existen dos tipos de cloruro de polivinilo, el flexible y el rgido. Ambos tienen alta resistencia a la abrasin y a los productos qumicos. Pueden estirarse hasta 4 veces y se suele copolimerizar con otros monmeros para modificar y mejorar la calidad de la resina. Las resinas de PVC casi nunca se usan solas, sino que se mezclan con diferentes aditivos. El PVC flexible se destina para hacer manteles, cortinas para bao, muebles, alambres y cables elctricos; El PVC rgido se usa en la fabricacin de tuberas para riego, juntas, techado y botellas. Poliestireno (PS)El poliestireno(ps) es el tercer termoplstico de mayor uso debido a sus propiedades y a la facilidad de su fabricacin. Posee baja densidad, estabilidad trmica y bajo costo. El hecho de ser rgido y quebradizo lo desfavorecen. Estas desventajas pueden remediarse copolimerizndolo con el acrilonitrilo (ms resistencia a la tensin). Es una resina clara y transparente con un amplio rango de puntos de fusin. Fluye fcilmente, lo que favorece su uso en el moldeo por inyeccin; Posee buenas propiedades elctricas, absorbe poco agua (buen aislante elctrico), resiste moderadamente a los qumicos, pero es atacado por los hidrocarburos aromticos y los clorados. Se comercializa en tres diferentes formas y calidades: De uso comn, encuentra sus principales aplicaciones en los mercados de inyeccin y moldeo. Poliestireno de impacto(alto, medio y bajo) que sustituye al de uso general cuando se desea mayor resistencia. Utilizada para fabricar electrodomsticos, juguetes y muebles. Expandible se emplea en la fabricacin de espuma de poliestireno que se utiliza en la produccin de accesorios para la industria de empaques y aislamientos.Los usos ms comunes sonPoliestireno de medio impacto: Vasos, cubiertos y platos descartables, empaques, juguetes. Poliestireno de alto impacto: Electrodomsticos (radios, TV, licuadoras, telfonos lavadoras), tacos para zapatos, juguetes. Poliestireno cristal: piezas para cassettes, envases desechables, juguetes, electrodomsticos, difusores de luz, plafones. Poliestireno Expandible: envases trmicos, construccin (aislamientos, tableros de cancelera, plafones, casetones, etc.). Estireno-acrilonitrilo (SAN) Este copolmero tiene mejor resistencia qumica y trmica, as como mayor rigidez que el poliestireno. Sin embargo no es transparente por lo que se usa en artculos que no requieren claridad ptica. Algunas de sus aplicaciones son la fabricacin de artculos para el hogar. Copolmero acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS) Estos polmeros son plsticos duros con alta resistencia mecnica, de los pocos termoplsticos que combinan la resistencia con la dureza. Se pueden usan en aleaciones con otros plsticos. As por ejemplo, el ABS con el PVC nos da un plstico de alta resistencia a la flama que le permite encontrar amplio uso en la construccin de televisores. Sus cualidades son una baja temperatura de ablandamiento, baja resistencia ambiental y baja resistencia a los agentes qumicosResinas termofijasEstos materiales se caracterizan por tener cadenas polimricas entrecruzadas, formando una resina con una estructura tridimensional que no se funde. Polimerizan irreversiblemente bajo calor o presin formando una masa rgida y dura. Las uniones cruzadas se pueden obtener mediante agentes que las provoquen, como en el caso de la produccin de las resinas epxicas. Los polmeros termofijos pueden reforzarse para aumentar su calidad, dureza y resistencia a la corrosin. El material de refuerzo ms usado es la fibra de vidrio(la proporcin varan entre 20-30%) El 90% de las resinas reforzadas son de polister. Cuando se hace reaccionar un glicol y un isocianato con ms de dos grupos funcionales, se forma un polmero termofijo Poliuretanos Los poliuretanos pueden ser de dos tipos, flexibles o rgidos, dependiendo del poliol usado. Los flexibles se obtienen cuando el di-isocianato se hace reaccionar con diglicol, triglicol, poliglicol, o una mezcla de stos; Los poliuretanos rgidos se consiguen utilizando trioles obtenidos a partir del glicerol y el xido de propileno. El uso ms importante del poliuretano flexible son el relleno de colchones. En el pasado, los paragolpes de los autos se hacan de metal; actualmente se sustituyeron por uretano elastomrico moldeado, el mismo material usado para los volantes, defensas y tableros de instrumentos, puesto que resisten la oxidacin, los aceites y la abrasin. Otros usos: bajo alfombras, recubrimientos, calzado, juguetes y fibras. Por su resistencia al fuego se usa como aislante de tanques, recipientes, tuberas y aparatos domsticos como refrigeradores y congeladores. Urea, resinas y melamina La urea se produce con amonaco y bixido de carbono; La melamina est constituida por tres molculas de urea. Tanto la urea como la melamina tienen propiedades generales muy similares, aunque existe mucha diferencia en sus aplicaciones. A ambas resinas se les conoce como aminorresinas. Estos artculos son claros como el agua, fuertes y duros, pero se pueden romper. Tienen buenas propiedades elctricas. Se usan principalmente como adhesivos para hacer madera aglomerada, gabinetes para radio y botones. Las resinas melamina-formaldehdo se emplean en la fabricacin de vajillas y productos laminados que sirven para cubrir muebles de cocina, mesas y escritorios. Resinas fenlicas La reaccin entre el fenol y el formaldehdo tiene como resultado las resinas fenlicas o fenoplast. Existen dos tipos de resinas fenlicas, los resols y el novolac.Los resols se obtienen cuando se usa un catalizador bsico en la polimerizacin. El producto tiene uniones cruzadas entre las cadenas que permiten redes tridimensionales Termofijas. El novolac se hace usando catalizadores cidos. Aqu las cadenas no tienen uniones cruzadas por lo que el producto es permanentemente soluble y fundible. Las propiedades ms importantes de los termofijos fenlicos son su dureza, su rigidez y su resistencia a los cidos. Tienen excelentes propiedades aislantes y se pueden usar continuamente hasta temperaturas de 150'C. Se usan para producir controles, manijas, aparatos, pegamentos, adhesivos, material aislante., laminados para edificios, muebles, tableros y partes de automviles. Estas resinas son las ms baratas y las ms fciles de moldear. Pueden reforzarse con aserrn de madera, aceites y fibra de vidrio. Las tuberas de fibra de vidrio con resinas fenlicas pueden operar a 150'C y presiones de 10 kg/cm. Resinas epxicas Casi todas las resinas epxicas comerciales se hacen a partir del bisfenol A (obtenido a partir del fenol y la acetona), y la epiclorhidrina (producida a partir del alcohol allico). Sus propiedades ms importantes son: alta resistencia a temperaturas hasta de 500C, elevada adherencia a superficies metlicas y excelente resistencia a los productos qumicos. Se usan principalmente en recubrimientos de latas, tambores, superficies de acabado de aparatos y como adhesivo. Resinas polister Estas resinas se hacen principalmente a partir de los anhdridos maleico y ftlico con propilenglicol y uniones cruzadas con estireno. E uso de estas resinas con refuerzo de fibra de vidrio ha reemplazado a materiales como los termoplsticos de alta resistencia, madera, acero al carbn, vidrio y acrlico, lmina, cemento, yeso, etc. Las industrias que mas la utilizan son la automotriz, marina y la construccin. Las resinas de polister saturado se usan en las lacas para barcos, en pinturas para aviones y en las suelas de zapatos. Homopolmeros y copolmeros

Los materiales como el polietileno, el PVC, el polipropileno, y otros que contienen una sola unidad estructural, se llaman homopolmeros. Los homopolmeros, a dems, contienen cantidades menores de irregularidades en los extremos de la cadena o en ramificaciones.Por otro lado los copolmeros contienen varias unidades estructurales, como es el caso de algunos muy importantes en los que participa el estireno.Estas combinaciones de monmeros se realizan para modificar las propiedades de los polmeros y lograr nuevas aplicaciones. Lo que se busca es que cada monmero imparta una de sus propiedades al material final; as, por ejemplo, en el ABS, el acrilonitrilo aporta su resistencia qumica, el butadieno su flexibilidad y el estireno imparte al material la rigidez que requiera la aplicacin particular.Evidentemente al variar la proporciones de los monmeros, las propiedades de los copolmeros van variando tambin, de manera que el proceso de copolimerizacin permite hasta cierto punto fabricar polmeros a la medida.No solo cambian las propiedades al variar las proporciones de los monmeros, sino tambin al variar su posicin dentro de las cadenas. As, existen los siguientes tipos de copolmeros.Las mezclas fsicas de polmeros, que no llevan uniones permanentes entre ellos, tambin constituyen a la enorme versatilidad de los materiales polimricos. Son el equivalente a las aleaciones metlicas.En ocasiones se mezclan para mejorar alguna propiedad, aunque generalmente a expensas de otra. Por ejemplo, el xido de polifenilo tiene excelente resistencia trmica pero es muy difcil procesarlo. El poliestireno tiene justamente las propiedades contrarias, de manera que al mezclarlos se gana en facilidad de procedimiento, aunque resulte un material que no resistir temperaturas muy altas.. Sin embargo en este caso hay un efecto sinergstico, en el sentido en que la resistencia mecnica es mejor en algunos aspectos que a la de cualquiera de los dos polmeros. Esto no es frecuente, porque puede ocurrir nicamente cuando existe perfecta compatibilidad ente los dos polmeros y por regla general no la hay, as que en la mayora de los casos debe agregarse un tercer ingrediente para compatibilizar la mezcla. Lo que se emplea casi siempre es un copolmero injertado, o uno de bloque que contenga unidades estructurales de los dos polmeros. Otras veces se mezcla simplemente para reducir el costo de material.En otros casos, pequeas cantidades de un polmero de alta calidad puede mejorar la del otro, al grado de permitir una nueva aplicacin.Copolmeros estireno-butadienoSon plsticos sintticos que han sustitudo prcticamente en su totalidad al natural, en algunas aplicaciones como las llantas para automviles; contienen 25 % de estireno y 75 % butadieno; sus aplicaciones incluyen en orden de importancia: Llantas, Espumas, Empaques, Suelas para zapatos, Aislamiento de alambres y cables elctricos, Mangueras. Los copolmeros de estireno-butadieno con mayor contenido de batadieno, se usan para hacer pinturas y recubrimientos. Para mejorar la adhesividad, en ocasiones se incorpora el cido acrlico o los steres acrlicos, que elevan la polaridad de los copolmeros.Polmeros ismerosLos polmeros ismeros son polmeros que tienen esencialmente la misma composicin de porcentaje, pero difieren en la colocacin de los tomos o grupos de tomos en las molculas. Los polmeros ismeros del tipo vinilo pueden diferenciarse en las orientaciones relativas de los segmentos consecutivos (Monmeros).Los Lubricantes y los PolmerosLos lubricantes mejoran la procesabilidad de los polmeros, realizando varias importantes funciones. Reducen la friccin entre las partculas del material, minimizando el calentamiento por friccin y retrasando la fusin hasta el punto ptimo. Reducen la viscosidad del fundido promoviendo el buen flujo del material. Evitan que el polmero caliente se pegue a las superficies del equipo de procesamiento. A los lubricantes se los clasifican en: Externos: Reducen la friccin entre las molculas del polmero y disminuyen la adherencia polmero metal. Ceras parafnicas: con pesos moleculares entre 300 y 1500, y temperaturas de fusin entre 65 a 75 C. Las lineales son ms rgidas, por su mayor cristalinidad. En las ramificadas, la cristalinidad es menor y los cristales ms pequeos. Ceras de polietileno: son polietilenos de muy bajo peso molecular, ligeramente ramificadas, con temperaturas de fusin de 100 a 130 C. Son ms efectivas que las parafinas. Ceras tipo ster: obtenidos de cebos. Contienen cidos grasos con 16 a 18 tomos de carbono. El ms importante es el triesterato. Procesos de polimerizacinExisten diversos procesos para unir molculas pequeas con otras para formar molculas grandes. Su clasificacin se basa en el mecanismo por el cual se unen estructuras monmeras o en las condiciones experimentales de reaccin. Mecanismos de polimerizacin. La polimerizacin puede efectuarse por distintos mtodos a saber: Polimerizacin por adicin. Adicin de molculas pequeas de un mismo tipo unas a otras por apertura del doble enlace sin eliminacin de ninguna parte de la molcula (polimerizacin de tipo vinilo.). Adicin de pequeas molculas de un mismo tipo unas a otras por apertura de un anillo sin eliminacin de ninguna parte de la molcula (polimerizacin tipo epxi.). Adicin de pequeas molculas de un mismo tipo unas a otras por apertura de un doble enlace con eliminacin de una parte de la molcula (polimerizacin aliftica del tipo diazo.). Adicin de pequeas molculas unas a otras por ruptura del anillo con eliminacin de una parte de la molcula (polimerizacin del tipo a -aminocarboxianhidro.). Adicin de birradicales formados por deshidrogenacin (polimerizacin tipo p-xileno.). Polimerizacin por condensacin. Formacin de polisteres, poliamidas, politeres, polianhidros, etc., por eliminacin de agua o alcoholes, con molculas bifuncionales, como cidos o glicoles, diaminas, disteres entre otros (polimerizacin del tipo polisteres y poliamidas.). Formacin de polihidrocarburos, por eliminacin de halgenos o haluros de hidrgeno, con ayuda de catalizadores metlicos o de haluros metlicos (policondensacin del tipo de Friedel-Craffts y Ullmann.). Formacin de polisulfuros o poli-polisulfuros, por eliminacin de cloruro de sodio, con haluros bifuncionales de alquilo o arilo y sulfuros alcalinos o polisulfuros alcalinos o por oxidacin de dimercaptanos (policondensacin del tipo Thiokol.).

Polimerizacin en suspensin, emulsin y masa.a. Polimerizacin en suspensin En este caso el perxido es soluble en el monmero. La polimerizacin se realiza en agua, y como el monmero y polmero que se obtiene de l son insolubles en agua, se obtiene una suspensin. Para evitar que el polmero se aglomere en el reactor, se disuelve en el agua una pequea cantidad de alcohol polivinlico, el cual cubre la superficie de las gotitas del polmero y evita que se peguen. b. Polimerizacin en emulsin La reaccin se realiza tambin en agua, con perxidos solubles en agua pero en lugar de agregarle un agente de suspensin como el alcohol polivinlico, se aade un emulsificante, que puede ser un detergente o un jabn. En esas condiciones el monmero se emulsifica, es decir, forma gotitas de un tamao tan pequeo que ni con un microscopio pueden ser vistas. Estas microgotitas quedan estabilizadas por el jabn durante todo el proceso de la polimerizacin, y acaban formando un ltex de aspecto lechoso, del cual se hace precipitar el polmero rompiendo la emulsin. posteriormente se lava, quedando siempre restos de jabn, lo que le imprime caractersticas especiales de adsorcin de aditivos. c. Polimerizacin en masa En este tipo de reaccin, los nicos ingredientes son el monmero y el perxido. El polmero que se obtiene es muy semejante al de suspensin, pero es ms puro que ste y tiene algunas ventajas en la adsorcin de aditivos porque no esta contaminado con alcohol polivinlico.Polmeros de Bloque e Injertos

Se han desarrollado nuevos mtodos interesantes para la sntesis de copolmeros de bloque e injertos. Estos mtodos han encontrado aplicacin prctica en la preparacin de poliestireno de alta resistencia al impacto, de los cauchos de elevada resistencia a la abrasin y de fibras acrlicas.Un principio de la copolimerizacin por injertos consiste en polimerizar un monmero, el monmero-B, en presencia de un polmero, el poli-A, de manera tal que los centros iniciadores de las reacciones de la segunda polimerizacin estn situados todos en el polmero original. Una forma particularmente efectiva de conseguir este resultado es someter el poli-A a la degradacin mecnica en presencia del mono-B. Si las cadenas del polmero se rompen por la accin mecnica, se forman dos radicales libres en el punto de ruptura de la cadena. Estos dos radicales pueden utilizarse si se evita que se recombinen o desproporcionen uno con el otro o que sean consumidos por alguna otra impureza reactiva, como el oxgeno y en presencia de un monmero vinlico. Muchos tipos de agitacin mecnica, particularmente el prensado en calandria, la molienda, la compresin en estado plstico y la agitacin y sacudimiento en solucin, conducen a la unin qumica del segundo monmero y el primer polmero. Para que la degradacin mecnica sea efectiva, conviene que el poli-A tenga un peso molecular relativamente alto. Se han hecho grandes progresos en la injertacin del estireno, steres acrlicos y acrilonitrilo al caucho y a muchos elastmeros sintticos; los monmeros vinlicos tambin se ha injertado a la celulosa y derivados de esta, polisteres, poliamidas, politeres y protenas. Los productos resultantes combinan en forma muy interesante las propiedades de los dos compuestos.Los trabajos sobre la radiacin de injertos han progresado considerablemente, sobre todo mediante el empleo de mejores fuentes de radiacin penetrante (aparato de Van der Graff, acelerador lineal, Co60 y Cs137) y por el descubrimiento de que la luz ultravioleta es capaz tambin de producir enlaces transversales e injertos en presencia de sensibilizadores. En muchos casos se ha reducido substancialmente la degradacin indeseable del poli-A producida por la accin de la radiacin y penetrante, mediante la aplicacin de estabilizadores del tipo amina aromtica disulfuro aromtico.Pueden obtenerse injertos muy efectivos de todos los tipos de polmeros vinlicos si la cadena del poli-A lleva un grupo amino aromtico primario. Este grupo es aislado primero, despus es nitrosilado.La nitrosamina puede isomerizarse al diazoester, este a su vez, se disocia con desprendimiento de hidrgeno y produce un radical libre que se fija qumicamente a la cadena.El radical acilo se transfiere rpidamente con los tomos de hidrgeno disponibles y no inicia la polimerizacin del mono-B. Por este mtodo se ha efectuado un injerto de monmeros vinlicos sobre el poliestireno parcialmente aminado.Una nueva forma de preparar los copolmeros de bloque se basa en la proteccin de la cadena que crece por propagacin aninica contra la terminacin por solvatacion del extremo de la cadena por el disolvente. Si el sodio se hace reaccionar a baja temperatura en tetrahidrofurano con naftaleno, se transfiere un electrn del sodio al sistema aromtico.La solucin resultante es verde y muy sensible al oxgeno. Si se le agrega estireno, el color cambia a rojo debido a que el electrn solitario se transfiere al monmero estireno, que se dimeriza inmediatamente para formar un bis-anin conforme a la siguiente reaccin:Las cargas negativas estn compensadas por dos iones de sodio, pero permanecen disociadas porque estn fuertemente solvatadas por el tetrahidrofurano. Las cargas negativas del bis-in son capaces de iniciar la polimerizacin del estireno, y a cada lado del centro iniciador crece una cadena hasta que es consumido todo el monmero, puesto que la solvatacin por el disolvente evita la terminacin (polmeros vivientes). Despus de consumido el monoestireno puede agregarse otro monmero, y como la polimerizacin continua, se forman copolmeros de bloque cuya composicin y peso molecular pueden regularse fcilmente por la adicin de los componentes y por la terminacin del crecimiento posterior de la cadena con oxgeno u otro interruptor de la etapa.Temperatura de transicin vtrea

A temperaturas altas, los polmeros se vuelven lquidos muy viscosos en los que las cadenas estn constantemente en movimiento cambiando su forma y deslizndose unas sobre las otras. A temperaturas muy bajas, el mismo polmero serpia un slido duro, rgido y frgil.El polmero puede solidificarse formando un slido amorfo o uno cristalino. Como se sabe los polmeros con fuertes irregularidades en su estructura tienden a formar slidos amorfos y los polmeros con cadenas muy simtricas tienden a cristalizar, por lo menos parcialmente.La lnea ABCD corresponde a un polmero completamente amorfo. A temperaturas altas est en forma de un lquido viscoso, y al enfriarlo, se vuelve cada vez ms elstico hasta que llega a la temperatura de transicin vtrea , Tg, se convierte en un slido duro, rgido y frgil. Lo que sucede es que, conforme disminuye la temperatura, el polmero se contrae porque las cadenas se mueven menos y se atraen ms. Dado que va disminuyendo el volumen libre, es decir, los espacios entre las molculas, los segmentos de las cadenas tienen cada vez menos lugar para girar, hasta que al llegar a Tg, dejan de hacerlo, el material se pone rgido y en esas condiciones se vuelve vtreo , es decir frgil, porque como sus cadenas aunque todava vibran ya no pueden girar para cambiar su posicin, y no tienen manera de amortiguar los impactos. A esta restriccin del movimiento molecular tambin contribuye por supuesto, la falta de suficiente energa debida a las bajas temperaturas.Evidentemente, el estado vtreo lo alcanzan diferentes polmeros a diferentes temperaturas. Los que sean ms flexibles, con menos grupos voluminosos o con eterotomos en sus cadenas, podrn girar o permanecer flexibles a temperaturas menores que los otros. Por ejemplo, los silicones, el polietileno y el hule natural tienen temperaturas de transicin vtrea de -123, -120 y -73 C respectivamente. En cambio, polmeros con grupos grandes o grupos muy polares o polarizables, tienen de por s tan baja movilidad que son vtreos a temperatura ambiente y para reblandecerlos se requiere de altas temperaturas.La lnea ABEI se refiere al polmero semicristalino. En este caso existen dos transiciones: una, cuando cristaliza el polmero al enfriarlo (Tm) y la otra cuando el material elstico resultante se vuelve vtreo (Tg).Entre Tm y Tg, los cristalitos estn embebidos en una matriz ms o menos elstica y el material es correoso, pero abajo de Tg los cristales estn dispersos en una matriz frgil.Las propiedades mecnicas de los polmeros tambin cambian con la temperatura y en la grfica del mdulo de elasticidad con la temperatura se aprecian las mismas transiciones.Abajo de Tg, el material es un slido vtreo de gran rigidez, que se manifiesta por altos mdulos que generalmente alcanzan los 106 psi. la nica deformacin posible se debe al estiramiento y doblamiento de los enlaces covalentes que unen a los tomos en la cadena, y al estiramiento de los enlaces intermoleculares. esta deformacin no es permanente ni puede ser muy pronunciada.A temperaturas superiores a Tg, la deformacin es ms extensa y ms dependiente del tiempo, porque las molculas ya tienen mayor libertad y cambian continuamente su forma y hasta cierto punto su posicin. La aplicacin del esfuerza tiende a orientar a las molculas en favor de configuraciones que tiendan a hacer trabajo. Por ejemplo, un esfuerzo de tensin extiende a las molculas y las orienta en la direccin del esfuerzo aplicado porque as se produce una elongacin de la muestra.Si la temperatura es mayor, pero muy cercana a Tg, la deformacin es prcticamente reversible y se debe al reordenamiento de segmentos cortos de las cadenas.Entre Tg y Tm, el material es plastico porque las cadenas estn enmaraadas y eso dificulta su movimiento.A temperaturas cercanas a Tm y mayores, las cadenas polimricas ya se deslizan y separan causando flujo viscoso irreversible. El material se comporta como un lquido muy viscoso.Un polmero parcialmente cristalino, generalmente tiene mayor resistencia mecnica que el mismo material con estructura amorfa. La mayor resistencia o mayor mdulo se debe al gran nmero y espaciamiento regular de los espacios intermoleculares en las estructuras cristalinas. En los polmeros amorfos, el nmero de estas interacciones es menos y su espaciamiento es errtico, as que al aplicarles esfuerzos, muchas secciones del polmero se extienden o deforman libremente.Propiedades MecnicasHablamos mucho de polmeros "resistentes" (o "fuertes"), "duros", y hasta "dctiles". La resistencia, la dureza y la ductilidad son propiedades mecnicas. Pero qu significan en realidad estas palabras? Cmo podemos determinar lo "resistente" que es un polmero? Qu diferencia existe entre un polmero "resistente" y un polmero "duro"?Resistencia La resistencia es una propiedad mecnica que usted podra relacionar acertadamente, pero no sabra con exactitud qu es lo que queremos significar con la palabra "resistencia" cuando hablamos de polmeros. En primer lugar, existen varios tipos de resistencia. Est la resistencia tnsil. La resistencia tnsil es importante para un material que va a ser extendido o va a estar bajo tensin. Las fibras necesitan tener buena resistencia tnsil. Luego est la resistencia a la compresin. El concreto es un ejemplo de material con buena resistencia a la compresin. Cualquier cosa que deba soportar un peso encima, debe poseer buena resistencia a la compresin. Tambin est la resistencia a la flexin. Existen otras clases de resistencia de las que podramos hablar. Un polmero tiene resistencia a la torsin si es resistente cuando es puesto bajo torsin. Tambin est la resistencia al impacto. Una muestra tiene resistencia al impacto si es fuerte cuando se la golpea agudamente de repente, como con un martillo.

Pero qu significa ser resistente? Tenemos una definicin bien precisa. Emplearemos la resistencia tnsil para ilustrarlo. Para medir la resistencia tnsil de una muestra polimrica, tomamos la muestra y tratamos de estirarla tal como se muestra en la figura de arriba. Generalmente la estiramos con una mquina llamada Instron. Esta mquina simplemente sujeta cada extremo de la muestra y luego procede a estirarla. Mientras dura el estiramiento de la muestra, va midiendo la fuerza (F) que est ejerciendo. Cuando conocemos la fuerza que se est ejerciendo sobre la muestra, dividimos ese nmero por el rea (A) de la muestra. El resultado es la tensin que est experimentando la muestra. Luego, usando nuestra mquina, seguimos incrementando la fuerza, y obviamente la tensin, sobre la muestra hasta que sta se rompe. La tensin requerida para romper la muestra representa la resistencia tnsil del material. Asimismo, podemos imaginar ensayos similares para medir la resistencia a la compresin o a la flexin. En todos los casos, la resistencia es la tensin necesaria para romper la muestra. Puesto que la resistencia tnsil es la fuerza aplicada sobre la muestra dividida por el rea de la misma, tanto la tensin como la resistencia tnsil se miden en unidades de fuerza por unidad de rea, generalmente N/cm2. La tensin y la resistencia tambin pueden ser medidas en megapascales (MPa) o gigapascales (GPa). Resulta sencilla la conversin entre diferentes unidades, ya que 1 MPa = 100 N/cm2, 1 GPa = 100.000 N/cm2, y obviamente, 1 GPa = 1.000 MPa. Otras veces, la tensin y la resistencia se miden en las viejas unidades del sistema ingls, libras por pulgada cuadrada, o psi. Para convertir psi a N/cm2, el factor de conversin es 1 N/cm2 = 1.45 psi. Elongacin Pero las propiedades mecnicas de un polmero no se remiten exclusivamente a conocer cun resistente es. La resistencia nos indica cunta tensin se necesita para romper algo. Pero no nos dice nada de lo que ocurre con la muestra mientras estamos tratando de romperla. Ah es donde corresponde estudiar el comportamiento de elongacin de la muestra polimrica. La elongacin es un tipo de deformacin. La deformacin es simplemente el cambio en la forma que experimenta cualquier cosa bajo tensin. Cuando hablamos de tensin, la muestra se deforma por estiramiento, volvindose ms larga. Obviamente llamamos a sto elongacin.

Por lo general, hablamos de porcentaje de elongacin, que es el largo de la muestra despus del estiramiento (L), dividido por el largo original (L0), y multiplicado por 100.Existen muchas cosas relacionadas con la elongacin, que dependen del tipo de material que se est estudiando. Dos mediciones importantes son la elongacin final y la elongacin elstica. La elongacin final es crucial para todo tipo de material. Representa cunto puede ser estirada una muestra antes de que se rompa. La elongacin elstica es el porcentaje de elongacin al que se puede llegar, sin una deformacin permanente de la muestra. Es decir, cunto puede estirrsela, logrando que sta vuelva a su longitud original luego de suspender la tensin. Esto es importante si el material es un elastmero. Los elastmeros tienen que ser capaces de estirarse bastante y luego recuperar su longitud original. La mayora de ellos pueden estirarse entre el 500% y el 1000% y volver a su longitud original son inconvenientes.Mdulo Los elastmeros deben exhibir una alta elongacin elstica. Pero para algunos otros tipos de materiales, como los plsticos, por lo general es mejor que no se estiren o deformen tan fcilmente. Si queremos conocer cunto un material resiste la deformacin, medimos algo llamado mdulo. Para medir el mdulo tnsil, hacemos lo mismo que para medir la resistencia y la elongacin final. Esta vez medimos la resistencia que estamos ejerciendo sobre el material, tal como procedimos con la resistencia tnsil. Incrementamos lentamente la tensin y medimos la elongacin que experimenta la muestra en cada nivel de tensin, hasta que finalmente se rompe. Luego graficamos la tensin versus elongacin, de este modo:

Este grfico se denomina curva de tensin-estiramiento. (Estiramiento es todo tipo de deformacin, incluyendo la elongacin. Elongacin es el trmino que usamos cuando hablamos especficamente de estiramiento tnsil). La altura de la curva cuando la muestra se rompe, representa obviamente la resistencia tnsil, y la pendiente representa el mdulo tnsil. Si la pendiente es pronunciada, la muestra tiene un alto mdulo tnsil, lo cual significa que es resistente a la deformacin. Si es suave, la muestra posee bajo mdulo tnsil y por lo tanto puede ser deformada con facilidad. Hay ocasiones en que la curva tensin-estiramiento no es una recta, como vimos arriba. Para algunos polmeros, especialmente plsticos flexibles, obtenemos curvas extraas, como sta: A medida que la tensin se incrementa, la pendiente, es decir el mdulo, no es constante, sino que va experimentando cambios con la tensin. En casos como ste, generalmente tomamos como mdulo la pendiente inicial, como puede verse en la curva de arriba. En general, las fibras poseen los mdulos tnsiles ms altos, y los elastmeros los ms bajos, mientras que los plsticos exhiben mdulos tnsiles intermedios. El mdulo se mide calculando la tensin y dividindola por la elongacin. Pero dado que la elongacin es adimensional, no tiene unidades por cual dividirlas. Por lo tanto el mdulo es expresado en las mismas unidades que la resistencia, es decir, en N/cm2. DurezaEl grfico de tensin versus estiramiento puede darnos otra valiosa informacin. Si se mide el rea bajo la curva tensin-estiramiento, coloreada de rojo en la figura de abajo, el nmero que se obtiene es algo llamado dureza.

La dureza es en realidad, una medida de la energa que una muestra puede absorber antes de que se rompa. Pinselo, si la altura del tringulo del grfico es la resistencia y la base de ese tringulo es el estiramiento, entonces el rea es proporcional a resistencia por estiramiento. Dado que la resistencia es proporcional a la fuerza necesaria para romper la muestra y el estiramiento es medido en unidades de distancia (la distancia que la muestra es estirada), entonces resistencia por estiramiento es proporcional a fuerza por distancia, y segn recordamos de la fsica, fuerza por distancia es energa.

En qu se diferencia la dureza de la resistencia? Desde el punto de vista fsico, la respuesta es que la resistencia nos dice cunta fuerza es necesaria para romper una muestra, y la dureza nos dice cunta energa hace falta para romper una muestra. Pero en realidad no nos dice cules son las diferencias desde el punto de vista prctico. Lo importante es saber que justamente, dado que un material es resistente, no necesariamente debe ser duro. Veamos algunos otros grficos para comprender mejor esto. Observemos el de abajo, que tiene tres curvas, una en azul, otra en rojo y otra en rosa.

La curva en azul representa la relacin tensin-estiramiento de una muestra que es resistente, pero no dura. Como puede verse, debe emplearse mucha fuerza para romperla, pero no mucha energa, debido a que el rea bajo la curva es pequea. Asimismo, esta muestra no se estirar demasiado antes de romperse. Los materiales de este tipo, que son resistentes, pero no se deforman demasiado antes de la ruptura, se denominan quebradizos. Por otra parte, la curva en rojo representa la relacin tensin-estiramiento para una muestra que es dura y resistente. Este material no es tan resistente como el de la curva en azul, pero su rea bajo la curva es mucho mayor. Por lo tanto puede absorber mucha ms energa que el de la curva en azul. Entonces por qu la muestra de la curva en rojo puede absorber ms energa que la muestra de la curva en azul? La muestra roja es capaz de elongarse mucho ms antes de romperse que la muestra azul. La deformacin permite que la muestra pueda disipar energa. Si una muestra no puede deformarse, la energa no ser disipada y por lo tanto se romper. Generalmente deseamos materiales que sean duros y resistentes. Observemos las curvas nuevamente. La muestra azul tiene mucho mayor mdulo que la muestra roja. Si bien es deseable que para muchas aplicaciones los materiales posean elevados mdulos y resistencia a la deformacin, en el mundo real es mucho mejor que un material pueda doblarse antes que romperse, y si el hecho de flexionarse, estirarse o deformarse de algn modo impide que el material se rompa, tanto mejor. De modo que cuando diseamos nuevos polmeros o nuevos compsitos, a menudo sacrificamos un poco de resistencia con el objeto de conferirle al material mayor dureza. Propiedades Mecnicas de los Polmeros Reales Hemos estados hablando en forma abstracta durante bastante tiempo, de modo que ahora sera una buena idea hablar sobre los polmeros que exhiben ese tipo de comportamiento mecnico, es decir, qu polmeros son resistentes, cules son duros, etc. Por esa razn usted tiene un grfico a su derecha. Compara curvas tpicas tensin-estiramiento para diferentes clases de polmeros. Puede verse en la curva verde, que plsticos rgidos como el polietileno, el poli(metil metacrilato o los policarbonatos pueden soportar una gran tensin, pero no demasiada elongacin antes de su ruptura. No hay una gran rea bajo la curva.

Decimos entonces que estos materiales son resistentes, pero no muy duros. Adems, la pendiente de la recta es muy pronunciada, lo que significa que debe ejercerse una considerable fuerza para deformar un plstico rgido. (Creo que sto es realmente lo que quiere decir "rgido", no?). De modo que resulta sencillo comprobar que los plsticos rgidos tienen mdulos elevados. Resumiendo, los plsticos rgidos tienden a ser resistentes, soportan la deformacin, pero no suelen ser duros, es decir, son quebradizos. Los plsticos flexibles como el polietileno y el polipropileno difieren de los plsticos rgidos en el sentido que no soportan tan bien la deformacin, pero tampoco tienden a la ruptura. El mdulo inicial es elevado, o sea que resisten por un tiempo la deformacin, pero si se ejerce demasiada tensin sobre un plstico flexible, finalmente se deformar. Usted puede comprobar esto en su casa con una bolsa plstica. Si la estira, ser difcil al comienzo, pero una vez que la ha estirado lo suficiente, lo har cada vez con mayor facilidad. Como conclusin, podemos decir que los plsticos flexibles pueden no ser tan resistentes como los rgidos, pero son mucho ms duros. Es posible alterar el comportamiento tensin-estiramiento de un plstico con aditivos denominados plastificantes. Un plastificante es una molcula pequea que hace ms flexible al plstico. Por ejemplo, sin plastificantes, el poli(cloruro de vinilo), o PVC, es un plstico rgido, que se usa tal cual para caeras de agua. Pero con plastificantes, el PVC puede ser lo suficientemente flexible como para fabricar juguetes inflables para piletas de natacin. Las fibras como el KevlarTM, la fibra de carbono y el nylon tienden a exhibir curvas tensin estiramiento como la de color celeste que se ve en el grfico de arriba. Al igual que los plsticos rgidos, son ms resistentes que duras, y no se deforman demasiado bajo tensin. Pero cuando es resistencia lo que se requiere, las fibras tienen mucho que ofrecer. Son mucho ms resistentes que los plsticos, an los rgidos, y algunas fibras polimricas como el KevlarTM, la fibra de carbono y el polietileno de peso molecular ultra-alto poseen mejor resistencia tnsil que el acero. Los elastmeros como el poliisopreno, el polibutadieno y el poliisobutileno muestran un comportamiento mecnico completamente diferente al de los otros tipos de materiales. Al observar la curva de color rosa en el grfico de arriba apreciamos que los elastmeros tienen mdulos muy bajos, puede verse en la suave pendiente de la recta. Si los elastmeros no tuvieran mdulos bajos, no seran buenos elastmeros. Para que un polmero sea un elastmero, le hace falta algo ms que tener mdulo bajo. El hecho de ser fcilmente estirado no le da demasiada utilidad, a menos que el material pueda volver a su tamao y forma original una vez que el estiramiento ha terminado. Las banditas de goma no serviran de nada si slo se estiraran y no recobraran su forma original. Obviamente, los elastmeros recobran su forma y eso los hace tan sorprendentes. No poseen slo una elevada elongacin, sino una alta elongacin reversible. Ms All de las Propiedades tnsiles

Cuando tratamos con otras propiedades, como las de compresin o flexin, las cosas pueden ser totalmente distintas. Por ejemplo, las fibras poseen alta resistencia tnsil y tambin buena resistencia a la flexin, pero por lo general exhiben una desastrosa resistencia a la compresin. Adems tienen buena resistencia tnsil slo en la direccin de las fibras. Combinando Cualidades Uno puede sacrificar la resistencia en favor de la dureza, por ejemplo. Pero a veces podemos combinar dos polmeros con diferentes propiedades para obtener un nuevo material con las propiedades de ambos por separado. Existen tres formas de hacer esto, que son la copolimerizacin, el mezclado, y la obtencin de compsitos. El Spandex es un ejemplo de un copolmero que combina las propiedades de dos materiales. Es un copolmero que contiene bloques de polioxietileno elastmero y bloques de un poliuretano, precursor de fibras rgidas. El resultado es una fibra que se estira. El Spandex es empleado para la confeccin de ropa de gimnasia, como los pantalones para ciclismo. El polietileno de alto-impacto, es una mezcla que combina las propiedades de dos polmeros, el etileno y el polibutadieno. El polietileno es un plstico rgido. Cuando se lo agrega a un elastmero, como el polibutadieno, forma una mezcla de fases separadas, que tiene la resistencia del polietileno y la dureza aportada por el polibutadieno. Por esta razn es mucho menos quebradizo que el polietileno puro. En el caso de un material compuesto, generalmente empleamos una fibra para reforzar un termorrgido. Los termorrgidos son materiales entrecruzados cuyo comportamiento tensin-estiramiento es a menudo similar al de los plsticos. La fibra incrementa la resistencia tnsil del compuesto, en tanto que el termorrgido le confiere dureza y resistencia a la compresin.La Cristalizacin de PolmerosLa velocidad de cristalizacin de los polmeros depende de factores cintico que afectan la capacidad de los segmentos de cadena, para acomodarse en sus posiciones dentro de la red cristalina. Esos factores son:1. Flexibilidad de las molculas.Para que un polmero cristalice, sus molculas deben tener suficiente elasticidad, es decir, la movilidad necesaria para colocarse en posiciones precisas durante el proceso de cristalizacin. Uno de los polmeros con cadenas ms flexibles es el polietileno, cuyos segmentos giran fcilmente y eso explica la gran tendencia a cristalizar.Para apreciar sto, usaremos una proyeccin en la que imaginamos ver un segmento de dos carbonos, a lo largo del eje mayor de la cadena. Cuando los tomos de carbono giran, llegan a quedar eclipsados y en esa posicin, la repulsin entre ellos es mxima.Cuanto mayor es el tamao de los tomos o grupos qumicos y mayor es su polaridad, ms fuerte es la repulsin, ms se dificulta el giro y menos flexible es la molcula. En el polietileno todos los sustituyentes son tomos de hidrgenos y aunque desde luego se repelen, su tamao es pequeo y las molculas de polietileno son bastante flexibles, lo cual le permite cristalizar con facilidad, especialmente cuando no tienen ramificaciones, como en el caso del polietileno d alta densidad. En cambio, en el policloruro de vinilo, uno de los sustituyentes es cloro, tomo de gran tamao y alta polaridad. La resistencia al giro de los segmentos es muy grande, y el PVC es un polmero rgido con grado de cristalinidad que rara vez sobrepasa el 20%.Estructuras qumicas que influyen sobre las cadenas polimricas. Enlaces dobles. Los enlaces unidos por la doble ligadura no pueden girar, pero en cambio los segmentos de cadena que le siguen gozan de gran movilidad, precisamente porque los carbonos del doble enlace tienen un sustituyente menos, que si se trata de enlaces sencillos. Grupos aromticos. Los anillo bencnicos producen rigidez en las molculas y a veces evitan la cristalizacin y en otros casos la reducen. El polietileno atctico, por ejemplo es completamente amorfo. Esto no necesariamente es un defecto. Cuando se desea transparencia en un polmero, se selecciona uno amorfo, y el poliestireno tiene precisamente esta cualidad. Las cualidades de alta polaridad y alta cristalinidad son esenciales para que un polmero forme buenas fibras. Slo as tendr la resistencia tnsil que se requiere. Grupos alquilos. Los grupos metlicos del propileno, estorban mucho para el giro de los segmentos y obligan a la molcula a tomar una forma helicoidal, en la que se minimizan las interacciones de estos grupos metilos con otros tomos de la molcula de polipropileno. La consecuencia es una densidad muy baja (0,91) por el espacio libre que queda dentro de la hlice. Si los grupos alqulicos son de mayor tamao, las molculas adyacentes se separan, dejando entre ellas mayor volumen libre y los polmeros se vuelven ms flexibles, con menor temperatura de fusin y bajas densidades. Pero cuando esas cadenas laterales alcanzan longitudes considerables, con 10 a 12 tomos de carbono, y no tienen ramificaciones, vuelve a ser posible la cristalizacin por el ordenamiento de esas cadenas, ya sea dentro de la propia molcula o entre molculas adyacentes. 2. Condiciones de la recristalizacin.

El efecto de la temperatura sobre la cristalizacin de los polmeros es conflictivo. Por una parte, se requieren temperaturas altas para impartir a las molculas polimricas suficiente energa cintica (movilidad) y que puedan acomodarse en la red cristalina. Pero slo a bajas temperaturas van a permanecer en forma estable en los cristales. El balance entre esas dos condiciones produce una velocidad mxima de cristalizacin a una temperatura intermedia. Factores que determinan el grado de cristalinidadInfluencia de la cristalinidad sobre las propiedades. Existen dos factores estructurales que favorecen la cristalizacin en los polmeros. La regularidad de la estructura molecular hace posible que las molculas se acomoden en una red cristalina. La polaridad de las molculas aumenta la atraccin entre cadenas adyacentes y, en consecuencia, la atraccin que tiende a colocarlas ordenadamente en el cristal y mantenerlas firmemente en l. Regularidad estructural. a) Simetra: la presencia de anillos de fenileno en una cadena puede dar origen a tres distintas estructuras. De ellas, la primera es la de mayor simetra y representa un polmero ms cristalino que los otros. b) Nmero par vs. Nmero de tomos de carbono entre grupos funcionales: en el caso de las poliamidas y de los polisteres, cristalizan mejor los materiales con nmero par de carbonos entre grupo amdicos o grupos ster respectivamente y cuanto mayor es la cristalinidad, ms alto es el punto de fusin. Cuando el nmero es par, las cadenas son asimtricas c) Tacticidad: los polmeros isotcticos y los sindiotcticos tienen regularidad estructural y son cristalinos, mientras que los atcticos son amorfos. Los polmeros isotcticos y los sindiotcticos tienen mayor cristalinidad, mayor resistencia mecnica, mayor densidad, ms alta temperatura de fusin, son ms resistentes a la accin de los disolventes, y poseen menor transparencia, en comparacin con los mismos materiales en la variedad atctica. d) Configuracin CIS vs. TRANS: existen dos tipos de hule natural que provienen del isopreno. La primera se llama configuracin CIS y as es el hule de la hevea y el de Guayule que se caracterizan por su flexibilidad y su elasticidad, la cual deben en parte a su estructura CIS, que es irregular y les impide cristalizar. En cambio, la configuracin TRANS, con gran regularidad estructural, est presente en el hule de gutapercha, que es cristalino, mucho menos elstico, con alta adherencia, por lo que se lo emplea como cubierta de pelotas de golf. e) Ramificaciones: El ejemplo ms claro de las ramificaciones sobre el grado de cristalinidad es el polietileno. Estas ramificaciones dificultan la aproximacin de las cadenas y su colocacin ordenada, disminuyendo el grado de cristalinidad, dejando grandes espacios entre las cadenas y por ello el material tiene mayor densidad. Por lo mismo, las fuerzas de atraccin entre cadenas adyacentes no pueden actuar plenamente y, al ser menor la fuerza de cohesin, el calor separa con mayor facilidad las cadenas y el polmero se reblandece a menor temperatura, tiene menor rigidez, mejor resistencia al impacto y mayor transparencia y flexibilidad que el de alta densidad. f) El peso molecular: Los grupos qumicos que se encuentran en los extremos de las cadenas, no son iguales que el resto de las unidades estructurales y le restan regularidad a la estructura. Tambin tienen mayor movilidad, puesto que estn unidos a la cadena de un solo lado. Estos dos factores interfieren en la cristalizacin. Como los polmeros de bajo peso molecular tienen una alta concentracin de extremos, tambin tienen, en general, una baja cristalinidad. Por otra parte, los polmeros de muy alto peso molecular tienen dificultad para cristalizar, debido a que las cadenas muy largas se enmaraan ms. La consecuencia de todo esto es que para cada polmero, hay un intervalo intermedio de pesos moleculares en que el grado de cristalinidad es mxima. g) Copolimerizacin: La copolimerizacin por lo general destruye la regularidad estructural y baja el grado de cristalinidad a lo menos de que se trate de copolmeros alternados. La copolimerizacin se usa industrialmente para reducir la temperatura de fusin de polisteres y poliamidas que se usan en adhesivos de fusin en caliente (hot melts.). Otro caso es el de cloruro de vinilo acetato de vinilo, un copolmero mucho ms flexible que el PVC, y que se emplea para hacer discos fonogrficos. h) Plastificantes: Los plastificantes son sustancias que se agregan a los polmeros para impartirles mayor flexibilidad. Si se incorpora un plastificante a un polmero cristalino, se reduce la cristalinidad, se vuelve ms flexible y se reblandece a menor temperatura. PolaridadYa hemos visto que se requiere regularidad estructural para que haya cristalinidad en los polmeros. A dems si las fuerzas polares entre tomos y grupos qumicos en molculas adyacentes son suficientemente altas, las fuerzas que favorecen la ordenacin sern mayores y los cristales retendrn su identidad a mayores temperaturas. En consecuencia, la temperatura de fusin est relacionada con la polaridad de los polmeros. La solubilidad de los polmeros, es decir, su interaccin con disolventes de varios tipos, es la forma ms comn de evaluar la polaridad de las molculas polimricas. La densidad de energa cohesiva (DEC) de los lquidos depende de la magnitud de las fuerzas de atraccin intermoleculares, que se oponen a la vaporizacin. En el caso de los polmeros, la densidad de energa cohesiva se mide indirectamente, puesto que no se les puede vaporizar. Se aprovecha la circunstancia de que los lquidos slo disuelven substancias con polaridad muy similar a la de ellos. La raz cuadrada de la densidad de energa cohesiva, es el parmetro de solubilidad d : Este parmetro expresa la afinidad entre la sustancias y solamente hay solubilizacin si las d de ellas tienen valores que no difieren ms de una o dos unidades. Un valor alto del parmetro de solubilidad indica una alta polaridad. Qu es una zona cristalina y qu una zona amorfa?Todos los materiales slidos pueden clasificarse de acuerdo a su estructura molecular en cristalinos y amorfos. En los slidos cristalinos, las molculas se encuentran ordenadas en las tres dimensiones. Esto es lo que se llama ordenamiento peridico y lo pueden tener los slidos cristalinos constitudos por molculas pequeas. En el caso de los polmeros, las cadenas son muy largas y fcilmente se enmaraan y a dems, en el estado fundido se mueven en un medio muy viscoso, as que no puede esperarse en ellos un orden tan perfecto, pero de todas maneras, algunos polmeros exhiben ordenamiento parcial en regiones llamadas cristalitos. Se distinguen regiones de dos clases: las cristalinas, en la que las cadenas dobladas varias veces en zigzag estn alineadas formando las agrupaciones llamadas cristalitos; y otras regiones amorfas, en la que las cadenas se enmaraan en un completo desorden. La proporcin o porcentaje de zonas cristalinas puede ser muy alta, como en el olietileno, en el nylon y en la celulosa. En esos casos puede considerarse que el material contiene una sola fase, que es cristalina, aunque con muchos defectos. En el PVC, el grado de cristalinidad es mucho menor. El grado de cristalinidad de los polmeros, que por su estructura regular y por la flexibilidad de sus cadenas tienen mayor tendencia a cristalizar, depende de las condiciones de la cristalizacin. Si el polmero cristaliza a partir del material fundido, habr ms imperfecciones porque las cadenas se enredan y el medio es muy viscoso, lo cual dificulta el ordenamiento de ellas. En cambio, si el polmero cristaliza de una solucin diluda, es posible obtener cristales aislados, con estructuras bien definidas como en el caso del polietileno, de donde se distinguen las llamadas lamelas formada por cadenas dobladas muchas veces sobre s mismas. Un enfriamiento muy rpido puede reducir considerablemente el grado de cristalinidad. Los cristalitos tambin pueden agruparse de otras maneras, generando fibrillas; la formacin de fibrillas en lugar de esferulitos, depender de factores tales como la flexibilidad de la cadena y las interacciones entre ellas, el peso molecular del polmero, la velocidad del enfriamiento y en muchos casos del tipo de esfuerzo del cual se somete al material durante el procesamiento. Los cristales fibrilares pueden producirse en los procesos de inyeccin o de extruccin, o durante el proceso de estirado de algunos materiales que se emplean en la industria textil (nylon y polister). Qu son los Plsticos?El trmino Plstico, en su significacin mas general, se aplica a las sustancias de distintas estructuras y naturalezas que carecen de un punto fijo de ebullicin y poseen durante un intervalo de temperaturas propiedades de elasticidad y flexibilidad que permiten moldearlas y adaptarlas a diferentes formas y aplicaciones. Sin embargo, en sentido restringido, denota ciertos tipos de materiales sintticos obtenidos mediante fenmenos de polimerizacin o multiplicacin artificial de los tomos de carbono en las largas cadenas moleculares de compuestos orgnicos derivados del petrleo y otras sustancias naturales.La definicin enciclopdica de plsticos reza lo siguiente: Materiales polimricos orgnicos (los compuestos por molculas orgnicas gigantes) que son plsticos, es decir, que pueden deformarse hasta conseguir una forma deseada por medio de extrusin, moldeo o hilado. Las molculas pueden ser de origen natural, por ejemplo la celulosa, la cera y el caucho (hule) natural, o sintticas, como el polietileno y el nylon. Los materiales empleados en su fabricacin son resinas en forma de bolitas o polvo o en disolucin. Con estos materiales se fabrican los plsticos terminados.Origen del PlsticoEl primer plstico se origina como resultado de un concurso realizado en 1860, cuando el fabricante estadounidense de bolas de billar Phelan and Collander ofreci una recompensa de 10.000 dlares a quien consiguiera un sustituto aceptable del marfil natural, destinado a la fabricacin de bolas de billar. Una de las personas que compitieron fue el inventor norteamericano Wesley Hyatt, quien desarroll un mtodo de procesamiento a presin de la piroxilina, un nitrato de celulosa de baja nitracin tratado previamente con alcanfor y una cantidad mnima de disolvente de alcohol. Si bien Hyatt no gan el premio, su producto, patentado con el nombre de celuloide, se utiliz para fabricar diferentes objetos detallados a continuacin. El celuloide tuvo un notable xito comercial a pesar de ser inflamable y de su deterioro al exponerlo a la luz.El celuloide se fabricaba disolviendo celulosa, un hidrato de carbono obtenido de las plantas, en una solucin de alcanfor y etanol. Con l se empezaron a fabricar distintos objetos como mangos de cuchillo, armazones de lentes y pelcula cinematogrfica. Sin ste, no hubiera podido iniciarse la industria cinematogrfica a fines del siglo XIX. Puede ser ablandado repetidamente y moldeado de nuevo mediante calor, por lo que recibe el calificativo de termoplstico.En 1909 el qumico norteamericano de origen belga Leo Hendrik Baekeland (1863-1944) sintetiz un polmero de inters comercial, a partir de molculas de fenol y formaldehdo. Este producto poda moldearse a medida que se formaba y resultaba duro al solidificar. No conduca la electricidad, era resistente al agua y los disolventes, pero fcilmente mecanizable. Se lo bautiz con el nombre de baquelita (o bakelita), el primer plstico totalmente sinttico de la historia. Baekeland nunca supo que, en realidad, lo que haba sintetizado era lo que hoy conocemos con el nombre de copolmero. A diferencia de los homopolmeros, que estn formados por unidades monomricas idnticas (por ejemplo, el polietileno), los copolmeros estn constituidos, al menos, por dos monmeros diferentes.Otra cosa que Baekeland desconoca es que el alto grado de entrecruzamiento de la estructura molecular de la baquelita le confiere la propiedad de ser un plstico termoestable, es decir que puede moldearse apenas concluida su preparacin. En otras palabras, una vez que se enfra la baquelita no puede volver a ablandarse. Esto la diferencia de los polmeros termoplsticos, que pueden fundirse y moldearse varias veces, debido a que las cadenas pueden ser lineales o ramificadas pero no presentan entrecruzamiento.Caractersticas Generales de los PlsticosLos plsticos se caracterizan por una relacin resistencia/densidad alta, unas propiedades excelentes para el aislamiento trmico y elctrico y una buena resistencia a los cidos, lcalis y disolventes. Las enormes molculas de las que estn compuestos pueden ser lineales, ramificadas o entrecruzadas, dependiendo del tipo de plstico. Las molculas lineales y ramificadas son termoplsticas (se ablandan con el calor), mientras que las entrecruzadas son termoendurecibles (se endurecen con el calor).FabricacinLa fabricacin de los plsticos y sus manufacturas implica cuatro pasos bsicos: obtencin de las materias primas, sntesis del polmero bsico, composicin del polmero como un producto utilizable industrialmente y moldeo o deformacin del plstico a su forma definitiva.Materias primasEn un principio, la mayora de los plsticos se fabricaban con resinas de origen vegetal, como la celulosa (del algodn), el furfural (de la cscara de la avena), aceites (de semillas), derivados del almidn o el carbn. La casena de la leche era uno de los materiales no vegetales utilizados. A pesar de que la produccin del nylon se basaba originalmente en el carbn, el aire y el agua, y de que el nylon11 se fabrique todava con semillas de ricino, la mayora de los plsticos se elaboran hoy con derivados del petrleo. Las materias primas derivadas del petrleo son tan baratas como abundantes. No obstante, dado que las existencias mundiales de petrleo tienen un lmite, se estn investigando otras fuentes de materias primas, como la gasificacin del carbn.AplicacionesLos plsticos tienen cada vez ms aplicaciones en los sectores industriales y de consumo.Empaquetado. Una de las aplicaciones principales del plstico es el empaquetado. Se comercializa una buena cantidad de LDPE (polietileno de baja densidad) en forma de rollos de plstico transparente para envoltorios. El polietileno de alta densidad (HDPE) se usa para pelculas plsticas ms gruesas, como la que se emplea en las bolsas de basura. Se utilizan tambin en el empaquetado: el polipropileno, el poliestireno, el cloruro de polivinilo (PVC) y el cloruro de polivinilideno. Este ltimo se usa en aplicaciones que requieren estanqueidad, ya que no permite el paso de gases (por ejemplo, el oxgeno) hacia dentro o hacia fuera del paquete. De la misma forma, el polipropileno es una buena barrera contra el vapor de agua; tiene aplicaciones domsticas y se emplea en forma de fibra para fabricar alfombras y sogas.Aislamiento trmico. El aislante de poliestireno instalado en este edificio est lleno de pequeas burbujas de aire que dificultan el flujo de calor. La capa exterior refleja la luz, lo que asla an ms el interior del edificio.Construccin. La construccin es otro de los sectores que ms utilizan todo tipo de plsticos, incluidos los de empaquetado descritos anteriormente. El HDPE se usa en tuberas, del mismo modo que el PVC. ste se emplea tambin en forma de lmina como material de construccin. Muchos plsticos se utilizan para aislar cables e hilos, y el poliestireno aplicado en forma de espuma sirve para aislar paredes y techos. Tambin se hacen con plstico marcos para puertas, ventanas y techos, molduras y otros artculos.Otras aplicacionesOtros sectores industriales, en especial la fabricacin de motores, dependen tambin de estas sustancias. Algunos plsticos muy resistentes se utilizan para fabricar piezas de motores, como colectores de toma de aire, tubos de combustible, botes de emisin, bombas de combustible y aparatos electrnicos. Muchas carroceras de automviles estn hechas con plstico reforzado con fibra de vidrio.Los plsticos se emplean tambin para fabricar carcasas para equipos de oficina, dispositivos electrnicos, accesorios pequeos y herramientas. Entre las aplicaciones del plstico en productos de consumo se encuentran los juguetes, las maletas y artculos deportivos.Salud y riesgos para el entornoDado que los plsticos son relativamente inertes, los productos terminados no representan ningn peligro para el fabricante o el usuario. Sin embargo, se ha demostrado que algunos monmeros utilizados en la fabricacin de plsticos producen cncer. De igual forma, el benceno, una materia prima en la fabricacin del nylon, es un carcingeno. Los problemas de la industria del plstico son similares a los de la industria qumica en general.La mayora de los plsticos sintticos no pueden ser degradados por el entorno. Al contrario que la madera, el papel, las fibras naturales o incluso el metal y el vidrio, no se oxidan ni se descomponen con el tiempo. Se han desarrollado algunos plsticos degradables, pero ninguno ha demostrado ser vlido para las condiciones requeridas en la mayora de los vertederos de basuras. En definitiva, la eliminacin de los plsticos representa un problema medioambiental. El mtodo ms prctico para solucionar este problema es el reciclaje, que se utiliza, por ejemplo, con las botellas de bebidas gaseosas fabricadas con tereftalato de polietileno. En este caso, el reciclaje es un proceso bastante sencillo. Se estn desarrollando soluciones ms complejas para el tratamiento de los plsticos mezclados de la basura, que constituyen una parte muy visible, si bien relativamente pequea, de los residuos slidos.

El Plstico Como ProblemaMuchas de las ventajas de los productos plsticos se convierten en una desventaja en el momento que desechamos ya sea el envase porque es descartable o bien cuando tiramos objetos de plstico porque se nos han roto. Si bien los plsticos podran ser reutilizados o reciclados en su gran mayora, lo cierto es que hoy estos desechos son un problema de difcil solucin, fundamentalmente en las grandes ciudades. Es realmente una tarea costosa y compleja para los municipios encargados de la recoleccin y disposicin final de los residuos ya que a la cantidad de envases se le debe sumar el volumen que representan. Por sus caractersticas los plsticos generan problemas en la recoleccin, traslado y disposicin final. Algunos datos nos alertan sobre esto. Por ejemplo, un camin con una capacidad para transportar 12 toneladas de desechos comunes, transportar apenas 6 7 toneladas de plsticos compactado, y apenas 2 de plstico sin compactar. Dentro del total de plsticos descartables que hoy van a la basura se destaca en los ltimos aos el aumento sostenido de los envases de PET, proveniente fundamentalmente de botellas descartables de aguas de mesa, aceites y bebidas alcohlicas y no alcohlicas. Las empresas, buscando reducir costos y amparadas en la falta de legislacin, vienen sustituyendo los envases de vidrio por los de plstico retornables en un comienzo, y no retornables posteriormente. Esta decisin implica un permanente cambio en la composicin de la basura montevideana y bonaerense. En Uruguay este proceso se ha acelerado desde mediados de 1996, agravndose durante 1997 cuando adems, muchos envases retornables de vidrio se transformaron en vidrio descartable.1.7 Reciclaje y Reuso del PlsticoSi bien existen ms de cien tipos de plsticos, los ms comunes son slo seis, y se los identifica con un nmero dentro de un tringulo a los efectos de facilitar su clasificacin para el reciclado, ya que las caractersticas diferentes de los plsticos exigen generalmente un reciclaje por separado.

TIPO / NOMBRECARACTERISTICASUSOS / APLICACIONES

PETPolietileno TereftalatoSe produce a partir del cido Tereftlico y Etilenglicol, por poli condensacin; existiendo dos tipos: grado textil y grado botella. Para el grado botella se lo debe post condensar, existiendo diversos colores para estos usos.Envases para gaseosas, aceites, agua mineral, cosmtica, frascos varios (mayonesa, salsas, etc.). Pelculas transparentes, fibras textiles, laminados de barrera (productos alimenticios), envases al vaco, bolsas para horno, bandejas para microondas, cintas de video y audio, geotextiles (pavimentacin /caminos); pelculas radiogrficas.

PEADPolietileno de Alta DensidadEl polietileno de alta densidad es un termoplstico fabricado a partir del etileno (elaborado a partir del etano, uno de los componentes del gas natural). Es muy verstil y se lo puede transformar de diversas formas: Inyeccin, Soplado, Extrusin, o Rotomoldeo.Envases para: detergentes, lavandina, aceites automotor, shampoo, lcteos, bolsas para supermercados, bazar y menaje, cajones para pescados, gaseosas y cervezas, baldes para pintura, helados, aceites, tambores, caos para gas, telefona, agua potable, minera, drenaje y uso sanitario, macetas, bolsas tejidas.

PVCCloruro de PoliviniloSe produce a partir de dos materias primas naturales: gas 43% y sal comn (*) 57%.Para su procesado es necesario fabricar compuestos con aditivos especiales, que permiten obtener productos de variadas propiedades para un gran nmero de aplicaciones. Se obtienen productos rgidos o totalmente flexibles (Inyeccin - Extrusin - Soplado).(*) Cloruro de Sodio (2 NaCl)Envases para agua mineral, aceites, jugos, mayonesa. Perfiles para marcos de ventanas, puertas, caos para desages domiciliarios y de redes, mangueras, blister para medicamentos, pilas, juguetes, envolturas para golosinas, pelculas flexibles para envasado (carnes, fiambres, verduras), film cobertura, cables, cuerina, papel vinlico (decoracin), catteres, bolsas para sangre.

PEBDPolietileno de Baja DensidadSe produce a partir del gas natural. Al igual que el PEAD es de gran versatilidad y se procesa de diversas formas: Inyeccin, Soplado, Extrusin y Rotomoldeo.Su transparencia, flexibilidad, tenacidad y economa hacen que est presente en una diversidad de envases, slo o en conjunto con otros materiales y en variadas aplicaciones.Bolsas de todo tipo: supermercados, boutiques, panificacin, congelados, industriales, etc. Pelculas para: Agro (recubrimiento de Acequias), envasamiento automtico de alimentos y productos industriales (leche, agua, plsticos, etc.). Streech film, base para paales descartables. Bolsas para suero, contenedores hermticos domsticos. Tubos y pomos (cosmticos, medicamentos y alimentos), tuberas para riego.

PPPolipropilenoEl PP es un termoplstico que se obtiene por polimerizacin del propileno. Los copolmeros se forman agregando etileno durante el proceso. El PP es un plstico rgido de alta cristalinidad y elevado punto de fusin, excelente resistencia qumica y de ms baja densidad. Al adicionarle distintas cargas (talco, caucho, fibra de vidrio, etc.), se potencian sus propiedades hasta transformarlo en un polmero de ingeniera. (El PP es transformado en la industria por los procesos de inyeccin, soplado y extrusin/termoformado)Pelcula/Film (para alimentos, snacks, cigarrillos, chicles, golosinas, indumentaria). Bolsas tejidas (para papas, cereales). Envases industriales (Big Bag). Hilos cabos, cordelera. Caos para agua caliente. Jeringas descartables. Tapas en general, envases. Bazar y menaje. Cajones para bebidas. Baldes para pintura, helados. Potes para margarina. Fibras para tapicera, cubrecamas, etc. Telas no tejidas (paales descartables). Alfombras. Cajas de batera, paragolpes y autopartes.

PSPoliestirenoPS Cristal: Es un polmero de estireno monmero (derivado del petrleo), cristalino y de alto brillo.PS Alto Impacto: Es un polmero de estireno monmero con oclusiones de Polibutadieno que le confiere alta resistencia al impacto.Ambos PS son fcilmente moldeables a travs de procesos de: Inyeccin, Extrusin/Termoformado, Soplado.Potes para lcteos (yoghurt, postres, etc.), helados, dulces, etc. Envases varios, vasos, bandejas de supermercados y rotiseras. Heladeras:contrapuertas, anaqueles. Cosmtica: envases, mquinas de afeitar descartables. Bazar: platos, cubiertos, bandejas, etc. Juguetes, cassetes, blisters, etc. Aislantes: planchas de PS espumado.

La clasificacin previa y la recoleccin diferenciada es el primer paso en el camino hacia la recuperacin de plsticos. A los efectos de reducir significativamente los costos, la clasificacin debe realizarse en origen, es decir en los lugares en los que se genera el desecho, como ser los hogares, centros educativos, centros de salud, oficinas, etctera. Existen distintos criterios para clasificar los plsticos. Si consideramos su capacidad para volver a ser fundidos mediante el uso de calor, entonces los plsticos pueden clasificarse en termofijos y termoplsticos. Los termoplsticos son los de uso ms comn en la vida diaria. Son muchas las experiencias de recuperacin de plsticos que hace aos se desarrollan tanto