Orígenes de los Plásticos

Orígenes de los Plásticos

El término Plástico, en su significación mas general, se aplica a las sustancias de distintas estructuras y naturalezas que carecen de un punto fijo de ebullición 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 sintéticos obtenidos mediante fenómenos de polimerización o multiplicación artificial de los átomos de carbono en las largas cadenas moleculares de compuestos orgánicos derivados del petróleo y otras sustancias naturales.

La definición enciclopédica de plásticos reza lo siguiente:

Materiales poliméricos orgánicos (los compuestos por moléculas orgánicas gigantes) que son plásticos, es decir, que pueden deformarse hasta conseguir una forma deseada por medio de extrusión, moldeo o hilado. Las moléculas pueden ser de origen natural, por ejemplo la celulosa, la cera y el caucho (hule) natural, o sintéticas, como el polietileno y el nylon. Los materiales empleados en su fabricación son resinas en forma de bolitas o polvo o en disolución. Con estos materiales se fabrican los plásticos terminados.

Etimología

El vocablo plástico deriva del griego plastikos, que se traduce como moldeable. Los polímeros, las moléculas básicas de los plásticos, se hallan presentes en estado natural en algunas sustancias vegetales y animales como el caucho, la madera y el cuero, si bien en el ámbito de la moderna tecnología de los materiales tales compuestos no suelen encuadrarse en el grupo de los plásticos, que se reduce preferentemente a preparados sintéticos.

El primer plástico se origina como resultado de un concurso realizado en 1860, cuando el fabricante estadounidense de bolas de billar Phelan and Collander ofreció una recompensa de 10.000 dólares a quien consiguiera un sustituto aceptable del marfil natural, destinado a la fabricación de bolas de billar. Una de las personas que compitieron fue el inventor norteamericano Wesley Hyatt, quien desarrolló un método de procesamiento a presión de la piroxilina, un nitrato de celulosa de baja nitración tratado previamente con alcanfor y una cantidad mínima de disolvente de alcohol. Si bien Hyatt no ganó el premio, su producto, patentado con el nombre de celuloide, se utilizó para fabricar diferentes objetos detallados a continuación. El celuloide tuvo un notable éxito 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 solución de alcanfor y etanol. Con él se empezaron a fabricar distintos objetos como mangos de cuchillo, armazones de lentes y película cinematográfica. Sin éste, no hubiera podido iniciarse la industria cinematográfica a fines del siglo XIX. Puede ser ablandado repetidamente y moldeado de nuevo mediante calor, por lo que recibe el calificativo de termoplástico.

En 1909 el químico norteamericano de origen belga Leo HendrikBaekeland (1863-1944) sintetizó un polímero de interés comercial, a partir de moléculas de fenol y formaldehído. Este producto podía moldearse a medida que se formaba y resultaba duro al solidificar. No conducía la electricidad, era resistente al agua y los disolventes, pero fácilmente mecanizable. Se lo bautizó con el nombre de baquelita (o bakelita), el primer plástico totalmente sintético de la historia.

Baekeland nunca supo que, en realidad, lo que había sintetizado era lo que hoy conocemos con el nombre de copolímero. A diferencia de los homopolímeros, que están formados por unidades monoméricas idénticas (por ejemplo, el polietileno o el polipropileno), los copolímeros están constituidos, al menos, por dos monómeros diferentes.

Otra cosa que Baekeland desconocía es que el alto grado de entrecruzamiento de la estructura molecular de la baquelita le confiere la propiedad de ser un plástico termoestable, es decir que puede moldearse apenas concluida su preparación. En otras palabras, una vez que se enfría la baquelita no puede volver a ablandarse. Esto la diferencia de los polímeros termoplásticos, 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 están los polímeros naturales alterados, como el rayón, fabricado a partir de productos de celulosa.

Evolución de los plásticos

Los resultados alcanzados por los primeros plásticos incentivaron a los químicos y a la industria a buscar otras moléculas sencillas que pudieran enlazarse para crear polímeros. En la década del 30, químicos ingleses descubrieron que el gas etileno polimerizaba bajo la acción del calor y la presión, formando un termoplástico al que llamaron polietileno (PE). Hacia los años 50 aparece el polipropileno (PP).

Al reemplazar en el etileno un átomo de hidrógeno por uno de cloruro se produjo el cloruro de polivinilo (PVC), un plástico duro y resistente al fuego, especialmente adecuado para cañerías de todo tipo. Al agregarles diversos aditivos se logra un material más blando, sustitutivo del caucho, comúnmente usado para ropa impermeable, manteles, cortinas y juguetes. Un plástico parecido al PVC es el politetrafluoretileno (PTFE), conocido popularmente como teflón y usado para rodillos y sartenes antiadherentes.

Otro de los plásticos desarrollados en los años 30 en Alemania fue el poliestireno (PS), un material muy transparente comúnmente utilizado para vasos, potes y hueveras. El poliestireno expandido (EPS), una espuma blanca y rígida, es usado básicamente para embalaje y aislante térmico.

También en los años 30 se crea la primera fibra artificial, el nylon. Su descubridor fue el químico WalaceCarothers, que trabajaba para la empresa Dupont. Descubrió que dos sustancias químicas como el hexametilendiamina y ácido adípico, formaban polímeros que bombeados a través de agujeros y estirados formaban hilos que podían tejerse. Su primer uso fue la fabricación de paracaídas para las fuerzas armadas estadounidenses durante la Segunda Guerra Mundial, extendiéndose rápidamente a la industria textil en la fabricación de medias y otros tejidos combinados con algodón o lana. Al nylon le siguieron otras fibras sintéticas como por ejemplo el orlón y el acrilán.

En la presente década, 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.

Características Generales de los Plásticos

Los plásticos se caracterizan por una relación resistencia/densidad alta, unas propiedades excelentes para el aislamiento térmico y eléctrico y una buena resistencia a los ácidos, álcalis y disolventes. Las enormes moléculas de las que están compuestos pueden ser lineales, ramificadas o entrecruzadas, dependiendo del tipo de plástico. Las moléculas lineales y ramificadas son termoplásticas (se ablandan con el calor), mientras que las entrecruzadas son termoendurecibles (se endurecen con el calor).

Los polímeros se producen por la unión de cientos de miles de moléculas pequeñas denominadas monómeros que forman enormes cadenas de las formas más diferentes. Algunas parecen fideos, otras tienen ramificaciones, otras, globos, etc. Algunas se asemejan a las escaleras de mano y otras son como redes tridimensionales.

La mayor parte de los polímeros que usamos en nuestra vida diaria son materiales sintéticos con propiedades y aplicaciones variadas.

Lo que distingue a los polímeros de los materiales constituidos por moléculas de tamaño normal son sus propiedades mecánicas. En general, los polímeros tienen una muy buena resistencia mecánica debido a que las grandes cadenas poliméricas se atraen. Las fuerzas de atracción intermoleculares dependen de la composición química del polímero y pueden ser de varias clases. Las más comunes, denominadas Fuerzas de Van der Waals

Tipos de polímeros

Concepto y clasificación

Un polímero (del griego poly, muchos; meros, parte, segmento) es una sustancia cuyas moléculas son, por lo menos aproximadamente, múltiplos de unidades de peso molecular bajo. La unidad de bajo peso molecular es el monómero. Si el polímero es rigurosamente uniforme en peso molecular y estructura molecular, su grado de polimerización es indicado por un numeral griego, según el número de unidades de monómero que contiene; así, hablamos de dímeros, trímeros, tetrámero, pentámero y sucesivos. El término polímero designa una combinación de un número no especificado de unidades.

Si el número de unidades es muy grande, se usa también la expresión gran polímero.

Tipos de plásticos

La clasificación más aceptada es la que se basa en la procedencia de las materias plásticas. Estas pueden proceder: de la transformación de otros productos naturales , o ser enteramente sintéticas .

Es así que se pueden distinguir dos grupos:

1. Plásticos nacidos de la modificación química de ciertas sustancias orgánicas.

2. Plásticos de obtención sintética.

1.- Plásticos de origen natural con modificación química

En este caso se usan los materiales que ofrece la propia naturaleza desde la goma laca por ejemplo , hasta otros que si bien son de extracción de sustancias naturales, requerían de una transformación química, con el fin de modificar sus componentes moleculares y conferirles las características de las propiedades plásticas deseadas, por ejemplo la celulosa y la caseína.

Dentro de este grupo se encuentran: el acetato de celulosa, plásticos de caseína, cauchos sintéticos, celulosa metílica, ésteres-goma, etilcelulosa, plásticos del lignito y nitrato de celulosa.

2.- Plásticos de obtención sintética

Se obtienen siempre por reacciones químicas a partir de dos o más elementos igualmente químicos , que por sucesivas reacciones se transforman en resinas artificiales.

Dentro de este grupo se encuentran: las resinas acrílicas, fenólicas, fluoroplásticos, resinas de hidrocarburo, melaminas, poliaminas, poliésteres, poliestirenos, poliéter( epoxi), polidefíricas(polietileno y polipropileno), poliuretano, siliconas, urea-formol y virilos ( policloruros de vinilo y poliacetatos de vinilo).

Plásticos modificados

Plásticos sintéticos

Elastómeros

Iniciadores

Existen dos formas principales, por la cual son formados los radicales libres para comenzar una polimerización: por escisión hemolítica de en enlace simple o por transferencia de electrones desde un ion o una molécula. La hemólisis de un enlace simple es normalmente lograda por acción del calor, existiendo muchos compuestos que sufren termólisis en un rango de temperaturas de 50-100ºC. Los iniciadores que sufren termólisis más comúnmente utilizados son los persulfatos. Como puede verse en las ilustraciones, la única diferencia entre los distintos iniciadores del tipo persulfato, es el contraión. Sin embargo, la diferencia en el contraión trae aparejada una fuerte diferencia en el peso molecular, lo cual indica que los iniciadores no pueden ser intercambiados utilizando la misma masa. Una segunda diferencia importante entre los distintos persulfatos es su solubilidad, como puede verse en las tablas adjuntas, si comparamos los persulfatos de amonio, sodio y potasio. El persulfato de potasio necesita más agua para lograr su disolución resultando, por lo tanto, en que sólo bajas concentraciones de iniciador podrán ser preparadas. Una tercera razón, por la cuál los iniciadores no pueden intercambiarse fácilmente es la diferencia entre los tiempos de vida media de los diferentes persulfatos, que se verá en una tabla posterior.

Iniciadores solubles en agua

Iniciación por descomposición térmica: peso molecular

solubilidad(g/l H2O, 20°C)

amonio peroxodisulfato (APS):(NH4)2S2O8 228.2 620 g/l

sodio peroxodisulfato (NaPS):Na2S2O8 238.1 545 g/l

Potasio peroxodisulfato (KPS):K2S2O8 270.3 50 g/l

Peroxido de Hidrógeno:H2O2 34.02 miscible

Iniciadores de peroxodisulfato

Muestran esencialmente dos mecanismos de descomposición pH-dependientes. En contacto con el agua se descomponen en sulfato y en fragmento de peroxosulfato.

Condiciones ácidas

El fragmento de peroxosulfato es inestable en un medio ácido y por lo tanto se descompone rápidamente en peróxido de hidrógeno y en un fragmento de sulfato.

Condiciones básicas

El fragmento de peroxosulfato es más estable en un medio básico. Se descompone bajo esfuerzo térmico.

Peróxido de Hidrógeno como iniciador

Se descompone a 80°C. Sin embargo, pequeñas impurezas tales como los restos metálicos y las sales alcalinas catalizan fuertemente la descomposición. La catálisis alcalina es demasiado eficaz para permitir el uso del peróxido de hidrógeno como iniciador en un medio alcalino, la reacción puede quedar fuera de control.

Iniciadores

Los iniciadores de peróxido comunes (por lo común compuestos de azufre con un alto grado de oxidación) pueden combinarse con agentes reductores de manera de comenzar la polimerización ya a bajas temperaturas. Como agregado se puede introducir un catalizador para aumentar la relación de la formación radical.

Agentes de reducción

Por lo general se utilizan compuestos de azufre con un bajo grado de oxidación como agentes reductores.

El disulfito o el metabisulfito de sodio (el cual se hidrata en bisulfito de sodio en agua), el tiosulfato de sodio, sulfito de sodio o sulfooxalato de formaldeído (Rongalit) sirven como dadores de electrones en la reacción Redox.

Catalizadores

Las sales de hierro (II) se utilizan comúnmente como catalizadores, especialmente el sulfato de hierro (II) y las “sales de Mohr” (Iron (II) ammonium sulfate hexahydrate).

Estas sales se agregan en cantidades catalíticas algo bajas a fin de aumentar el grado de descomposición del sistema Redox. Debido a que el ion de hierro (II) primero se oxida y luego en una segunda etapa se reduce nuevamente, su actividad se regenerará a través de la reacción y en consecuencia no se agotará.

Los mecanismos de descomposición del iniciador acrecentado por Redox, con y sin catalizador, se muestran en el siguiente cuadro.

Iniciadores solubles en agua - Iniciación redox

Tal como se ilustra en la sección superior del gráfico, la presencia de un agente reductor lleva a una descomposición más rápida y eficaz de la molécula del iniciador. En lo esencial, un mecanismo similar vale para la descomposición del iniciador acrecentado por Redox, con la diferencia que cantidades catalíticas de hierro (II) hacen el papel de agente reductor, el cual primero es oxidado por el iniciador y luego reducido nuevamente por el agente bisulfito, acrecentando de este modo el grado de reacción aún más que con el simple uso del sistema Redox. Estos mecanismos de arranque que implican el uso de sistemas Redox y Redox catalizados permiten comenzar la polimerización a temperaturas tan bajas como los 20°C. De todos modos, a temperaturas tan bajas es difícil controlar la reacción en lo que hace a la disipación del calor.

Proceso de iniciación y propagación en cadena

La reacción inicial en la polimerización radical está determinada por dos etapas: descomposición del iniciador y adición radical al primer monómero. La velocidad de reacción depende del grado de descomposición (por ej. la mitad del tiempo de vida, la energía de activación) del iniciador, el cual a su vez depende de la temperatura. El radical que resulta de la descomposición del iniciador es una especie altamente reactiva que reacciona con facilidad con la unión doble de una primera molécula de monómero al formar una unión covalente y otro radical en el lugar terminal del monómero.

Este radical terminal es ahora capaz de agregar otra unidad de monómero no saturada, lo cual conduce al crecimiento de la cadena polimérica. La reacción del crecimiento requiere una activación mucho más baja de la energía comparada con la reacción de iniciación, por lo tanto su velocidad es menos dependiente de la temperatura que la velocidad bruta de reacción de la reacción inicial.

Estructura y aplicación

Alternativamente o en combinación con Emulsionantes, los coloides protectores pueden utilizarse como agentes estabilizadores en la polimerización por emulsión.

Los compuestos solubles en agua con alto peso molecular, tales como el alcohol polivinílico, se utilizan comúnmente como coloides protectores.

Se pueden utilizar parámetros del coloide protector, tales como la viscosidad (proporcional al peso molecular) y el grado de saponificación (que influencia la densidad de grafting del coloide protector) para determinar las propiedades de dispersión tales como absorción de agua, la viscosidad, o la distribución del tamaño de la partícula. En contraste con los Emulsionantes, los coloides protectores no forman micelas y sus soluciones presentan viscosidades mucho mayores que las soluciones de emulsionante. Además, las dispersiones estabilizadas por coloides protectores a menudo exhiben una viscosidad estructural.

Poli(vinil alcohol)

Compuestos de alto peso molecular y solubles en agua

Parámetros variables:

1. grado de hidrólisis (grado de saponificación)

a) Mowiol 18-88 grado de saponificación 88 Mol%

b) Mowiol 20-98 grado de saponificación 98 Mol%

2. Viscosidad (Peso molecular)

a.) Mowiol8 -88 Viscosidad 8mPas( 4% soln.)

b.) Mowiol26 -88 Viscosidad 26mPas( 4% soln.)

c.) Mowiol40 -88 Viscosidad 40mPas( 4% soln.)

Los coloides protectores más comúnmente usados son derivados celulósicos solubles en agua (debido a la introducción de substituyenteshidrofílicos), los dos tipos más importantes se muestran en el siguiente gráfico. Debido a su alto peso molecular y a su estructura, los coloides protectores se incorporan en parte a las partículas del polímero. Este efecto se denomina polimerización por injerto. Por este hecho, las dispersiones, que se estabilizan menudo exhiben una estabilidad drásticamente más alta con respecto al esfuerzo mecánico que las dispersiones estabilizadas por Emulsionantes que se le puedan comparar. Especialmente en las dispersiones que se estabilizan utilizando derivados celulósicos, se podrán inducir interesantes comportamientos de la viscosidad.

Compuestos de alto Peso molecular y solubles en agua:

Carboximetil-celulosa CMC

HidroxiEtil-celulosa HEC

Parámetros variables:

Grado de substitution (DS)

Peso molecular (M)

En la formulación de algunas pinturas se utiliza la interacción de las funcionalidades hidroxílicas libres de una dispersión estabilizada a través de coloides protectores para lograr estas características especiales de viscosidad.

Una tercera clase de coloides protectores está representada por otros polímeros hidrofílicos o copolímeros. Aquí se hace posible una enorme variedad estructural. En la siguiente gráfica se presentan dos ejemplos. Por lo general, se puede ver fácilmente que los Emulsionantes, lo mismo que los coloides protectores, juegan un papel importante en una dispersión. Contribuyen principalmente en:

a) La estabilización del sistema químico coloidal durante la polimerización por emulsión.

b) La estabilización de la dispersión final durante la formulación, por ej. contra el esfuerzo mecánico en un disolvente.

c) Al cambiar las propiedades de la viscosidad en una dispersión o de una formulación derivada de una dispersión.

Compuestos de alto Peso molecular y solubles en agua

Copolímeros de N-metil vinil acetamida, ejemplos:

Dioctilmaleato

poli-N-vinil pirrolidona

Emulsionantes

Estructura General

Otro componente importante en una dispersión es el emulsionante. Cambiando la concentración del emulsionante, los parámetros tales como el tamaño de la partícula, la cinética de la reacción y la estabilidad de la dispersión se ven fuertemente afectados. En principio, un emulsionante es un jabón que consiste en un grupo de cabeza polar (hidrofílico) y una cola no polar (hidrofóbico). Esta combinación de características inherentemente incompatibles en una molécula lleva a una fuerte tendencia por parte de estos compuestos a autoconformarse en agregados-micelas.

La tendencia de un emulsionante a seguir este proceso para formar micelas está determinado por su CMC (concentración micelar crítica), lo cual a su vez es una función de su solubilidad en agua.

Emulsionantes

Hidrofóbico Hidrofílico

Alquil- -X-(CH2-CH2-O-)n X = NH, S, O

Aril- -COO–

-OSO3–

-SO3–

-NH4+

Básicamente, los emulsionantes pueden:

Actuar estabilizando las gotas de monómero en forma de emulsión

Servir a la solubilización de monómeros dentro de las micelas de surfactantes

Estabilizar las partículas de látex formados, así como las partículas en crecimiento durante la polimerización.

Actuar solubilizando al polímero

Servir como sitios de nucleación de partículas

Actuar como agentes de transferencia de cadena o retardadores.

Los emulsionantes primariamente determinan el tamaño y distribución del tamaño de partícula, durante la polimerización en emulsión.

La concentración micelar crítica (CMC)

Los Emulsionantes estabilizan las partículas dispersas del polímero producidas durante la polimerización por emulsión. Como se puede ver nuevamente en el gráfico, los Emulsionantes son compuestos con bajo peso molecular que contienen una zona hidrofóbica y una hidrofílica. Debido a esta estructura, los Emulsionantes se reúnen en la interface entre el polímero y la fase acuosa.

Los efectos estéricos o electrostáticos entre las partículas, debidos a las moléculas absorbidas del emulsionante, evitan que se agreguen las partículas finamente dispersadas del polímero.

Si la parte hidrofílica del emulsionante está electrostáticamente no cargada, el emulsionante se denomina “no iónico”, si contiene una carga negativa, al emulsionante se lo llama “aniónico” y si hay presencia de cargas positivas, de lo denominará “catiónico”.

Si los Emulsionantes están mezclados con agua, forman micelas por encima de una concentración crítica. Esta característica de los Emulsionantes tiene un gran impacto en la realización de la polimerización por emulsión. La así llamada “concentración micelar crítica “ (CMC) es específica para cada emulsionante. Si la concentración del emulsionante se incrementa significativamente por encima de la concentración micelarcrítica , el comportamiento de agregación cambia y se forman, por ejemplo, micelas parecidas a varillas.

En general, las polimerizaciones en emulsión son llevadas a cabo a una concentración de emulsionante debajo de la CMC., lo cual llevará a la formación de partículas con tamaño más uniforme.

Los emulsionantes son utilizados, en general, a concentraciones de 1–6% en peso, respecto a monómero (menores concentraciones para aniónicos y mayores para no-iónicos).

Formación de micelas

Concentración de emulsionante: CMC o por encima: formación de micelas esféricas

Diámetro de una micela esférica d ~ 50-100 Ǻ

Concentración de emulsionante: Muy por encima de la CMC

Formación de micelas tipo varilla

En la figura se hace obvia la aparición de alteraciones notables de las diversas propiedades físicas en la zona de lo que se denomina “concentración crítica de micelas” (CMC).

Determinación de la CMC

Medición de la tensión superficial: γ = f (log c) (Ejemplo: Na-lauril sulfato)

Tensión superficial del agua: 72,7 dyn/cm (20°C)

Medición de la conductividad eléctrica (Ejemplo: Na-lauril sulfato)

La única moderada caída de la tensión superficial o el único moderado aumento de la conductividad eléctrica luego de este punto sugiere que está ocurriendo algo similar a una separación de fase y, si bien no puede observarse ninguna marcada separación de fase, el repentino aumento en la diseminación de la luz indica que el sistema se está volviendo de naturaleza coloidal debido a la formación de micelas.

Emulsionantes más comunes

Nonilfenolesetoxilados (Arkopales)

En los Nonilfenolesetoxilados se puede observar un aumento de CMC con una cantidad de unidades de polietilenóxido (grado de etoxilación), el cual se debe a la solubilidad incrementada del emulsionante. La tendencia a la estabilización de la solución a través de la formación de micelas decrece. Se asume que las micelas son más pequeñas para altos grados de etoxilación, debido probablemente a las cadenas más cortas de alquilos (la solubilidad aumenta, igual a lo antes mencionado). Los alquilofenoles no se usan más para nuevos desarrollos debido a que muestran toxicidad en los peces y se sospecha que presentan efectos endócrinos colaterales.

Sulfatos de alcohol de éter

Los Sulfatos de alcohol de éter no contienen grupos alquilofenólicos. Las largas cadenas de alquilos conducen a una disminución en la CMC, en tanto que las largas cadenas de etilenóxido o grupos hidrófilos llevan a un aumento de la CMC, señalando que el efecto de la cadena de alquilos es más pronunciado que el efecto de la mitad hidrófila del emulsionante. Esto se debe a la solubilidad disminuida del emulsionante y al consecuente aumento en la tendencia a formar micelas.

CMC de los emulsionantes más comunes

En estas cifras se muestran las estructuras y CMC de algunos Emulsionantes comerciales aniónicos y no iónicos.

CMC de Emulsionantes Arkopal y Genapol

CMC [g/l] T [°C]

Alquilfenolpoliglicoléter (Arkopal tipo):

C9H19-(C6H4)-O-(CH2CH2O)10-H (Arkopal N 100) 0,026 55




Éter-alcohol sulfato (Genapol tipo):

C12H25-(OCH2CH2)4-OSO3Na 0,56 50

C12-14H25-27-(OCH2CH2)2-OSO3Na (GenapolLRO) 0,254 25

C12-14H25-27-(OCH2CH2)3-OSO3Na (GenapolZRO) 0,18 25

Estos Emulsionantes se clasifican con respecto a sus propiedades estructurales en sulfatos alquílicos, sulfonatos alquílicos, sulfonatos de alquil-benzol, sulfatos de eteralcohol, succinatos alquílicos, sulfatos de tri-t-eterbutilfenílico y como Emulsionantes no iónicos en éteres de poliglicolalquilfenol. Este último compuesto produce toxicidad para los peces y se sospecha que tiene efectos colaterales endócrinos y por lo tanto, se lo está reemplazando en los productos actuales.

Sistemas reticulantes

En general, la reticulación de las partículas de látex puede ser dividida en tres categorías:

Reticulación homogénea (intrapartícula). Ej:Divinilbenceno

(DVB) o etilenglicol dimetacrilato (EGDMA)

Reticulación interfacial. Ej: Reticulación intersticial

En los sistemas de reticulación homogénea, un monómero di o polifuncional es copolimerizado en la mezcla de monómeros con una distribución idealmente homogénea de los sitios de reticulación dentro de la cadena de polímero.

En los sistemas de reticulación interfacial, los grupos reticulantes están ubicados en sobre la superficie de las partículas de látex, reaccionando al entrar en contacto las partículas durante la formación del film y, eventualmente, con la sistencia de temperaturas elevadas.

En los sistemas de reticulación intersticial, la reticulación ocurre en la fase acuosa, dónde polímeros solubles o dispersos en agua sufren reticulación(Ej: resinas melamina-formaldehído). De esta manera , las partículas de la dispersión (las que a su vez pueden presentar reticulación homogénea) quedan dispersas dentro de una red de polímero reticulado. Adicionalmente , los grupos reactivos de las partículas dispersas grupos carboxilos) pueden reaccionar con el polímero presente en la fase acuosa , pasando a integrar la red de polímero reticulado.

Los sistemas de reticulación permiten mejorar una serie de propiedades del polímero, como ser:

Resistencia a la abrasión.

Resistencia a los solventes

Estabilidad de las propiedades mecánicas a los cambios de temperatura

Resistencia al impacto

Dureza

Monomeros funcionales

La mayoría de los monómeros funcionales son solubles en agua al mismo tiempo y se utilizan para incorporar centros hidrofílicos dentro de polímeros hidrofóbicos a fin de estabilizar las partículas y lograr adherencia y aceptación de pigmentos.

Usualmente son utilizados en muy pequeñas cantidades (1-3%) y poseen sitios reactivos para la reticulación, modificación de la superficie de las partículas y procesos post-polimerización de las partículas de látex.

Los grupos funcionales que pueden estar involucrados en este tipo de monómeros son:

1. grupos carboxilos (Ej: Acidos acrílico y metacrílico). Comentados más abajo

2. Grupos epoxi (Ej:de monómeros tales como glicidil metacrilato). Usualmente son utilizados para mejorar la resistencia química, la dureza del film, la resistencia química y la resistencia a l calor y a la abrasión.

3. Derivados de acrilamida (Ej: N-Metilolacrilamida). Este tipo de monómeros es usualmente utilizados en proporciones de 1 a 7% y generan la incorporación de sitios de reticulación dentro de las partículas del látex. Puede sufrir reticulación vía puente hidrógeno a temperatura ambiente, como así también, pueden ser reticulados a temperatura más elevada (120 –150°C) con formación de enlaces covalentes entre distintos grupos N-Metilol presentes en la cadena.

4. Cloruros (Ej: Cloruro de vinilbencilo). Son monómeros con sitios electrofílicos que pueden ser reaccionados post-polimerización con nucleófilos tales como aminas, mercaptanos, etc.

5. Grupos isocianato(Ej: TMI). Estos grupos pueden ser reticulados postpolimerización , mediante grupos amino o hidroxilo , o bien reticular durante el proceso de formación del film.

6. Grupos amino (Ej: de monómeros funcionales como dietilaminoetilmetacrilato)

7. Grupos sulfonato(Ej:estirenosulfonato de sodio)

8. grupos hidroxilo (Ej: 2-hidroxietilmetacrilato)

Los monómeros que contienen carboxilos se introducen a menudo para actuar como sitio para las reacciones de reticulación de la post-polimerización, modificación reológica del polímero en dispersión o para realizar la estabilidad coloidal de las partículas de latex. Estos grupos tienden a mejorar la estabilidad mecánica, de cizallamiento y congelamiento - descongelamiento del latex, para mejorar la tolerancia para con los electrolitos, para mejorar la dureza de la película y la adherencia de una película de latex a un substrato.

Los grupos carboxilos son capaces de formar enlaces hidrógeno y enlaces covalentes y pueden ser reticulados iónicamente.

Los ácidos acrílico y metacrílico son los más usualmente utilizados, ambos son muy solubles en agua y presentan una gran tendencia a la autoreticulación.

En algunos casos se pueden introducir ácidos dicarboxílicos (por ej. , ácido itacónico, ácido fumárico) que no pueden ser homopolimerizados, lo cual nos permite aumentar grandemente la estabilidad coloidal y el número de sitios activos.

La forma como estos ácidos son cargados en el reactor, el pH y el tipo de ácido influirán en la ubicación de los grupos carboxilo dentro de las partículas resultantes.

Y esto a su vez, tendrá influencia sobre las propiedades del látex.

La acrilamida cumple esencialmente con las mismas exigencias que los monómeros carboxílicos, sin introducir una carga en el medio básico. La acrilamida es una neurotoxina, y debe evitarse la exposición a la misma.

Temperaturas de transición vítrea de homopolímeros I

Monómero Transición vítrea temperatura [°C]

solubilidad en agua [g/100ml]

Vinil acetato + 29 2.5

Vinil propionato + 7 6.0

VeoVa 10 - 2 <0.1

Cloruro de vinilideno + 80 0.11

Acrilonitrilo + 100

Etileno (-125)

Estireno + 100 0.027

Metil Metacrilato +105 1.3

2-Etil hexil Acrilato -85 0.01

n-Butil Acrilato -54 0.16

Ácido Acrilico (cristalino)

+ 166 Miscible

Ácido metacrìlico + 185 Miscible

Acril amida (cristalino) + 153 204

HidroxiEtil Metacrilato + 55

La influencia de la estructura del monómero en la temperatura de transición vítrea de los homopolímeros.

La temperatura de transición vítrea se define como la temperatura en la cual un material polimérico pierde sus características que lo hacen similares a la goma y pasa en cambio a un estado como de vidrio. A esta temperatura se pierden la flexibilidad rotacional de las ligaduras C-C en la cadena y la concomitante movilidad segmental independiente, tornándose rígido el material.

La posibilidad de conformaciones moleculares diferentes ya no se da con facilidad, quedando las moléculas de polímeros efectivamente congeladas en posición.

En la primera sección del cuadro siguiente se representa la influencia de la longitud de la cadena del compuesto de alcohol en un éster acrílico sobre la temperatura de transición vítrea.

La introducción de cadenas de alquilos más largas en el monómero evita que las cadenas de polímeros se agreguen y microcristalicen y por lo tanto, actúa como un ablandador interno en el homopolímero. Cuanto más larga la cadena alquílica, tanto más baja será la temperatura de transición vítrea.

En la segunda sección del cuadro se observa la misma influencia de la cadena de alquilos, si bien el nivel de transición vítrea es aproximadamente 100°C mayor que para el sistema acrílico “simple”. Este efecto puede atribuirse al grupo metílico en el metacrilato. Este grupo metílico se adosa directamente a la cadena principal del polímero y retrasa estéricamente la rotación de la cadena y la movilidad segmental: los substituyentes en la cadena principal conducen a un aumento en la temperatura de transición vítrea.

Temperaturas de transición vítrea de homopolímeros II

Monómero Temperatura transición vítrea [°C]

metil Acrilato + 8

Etil Acrilato - 22

n-Butil Acrilato - 54

2-Etilhexil Acrilato - 85

metil Metacrilato + 105

Etil Metacrilato + 65

n-Butil Metacrilato + 20

2-Etilhexil Metacrilato - 10

Decil Metacrilato - 70

n-Butil Acrilato - 54

iso-Butil Acrilato - 43

sec.-Butil Acrilato - 20

ter.-Butil Acrilato + 41

n-Butil Metacrilato + 20

iso-Butil Metacrilato + 48

sec.-Butil Metacrilato + 60

ter.-Butil Metacrilato + 107

La estructura del alcohol esterificado en la cadena lateral tiene también un efecto considerable sobre la temperatura de transición vítrea. Como puede verse en la tercera sección de este cuadro, el aumento de las exigencias estéricas del alcohol esterificado con respecto al ácido acrílico, produce también un aumento en la temperatura de transición vítrea.

Este efecto se debe nuevamente a la obstaculización estérica en la rotación de la cadena principal, causada por grupos laterales voluminosos, tales como el grupo butilo terciario. Los substituyentes voluminosos en la cadena lateral (vecinos a la columna vertebral del polímero) llevan a un aumento de la temperatura de transición vítrea.

En la cuarta sección de este cuadro se combinan las exigencias estructurales para obstaculizar la rotación de los enlaces c-c en la cadena principal del polímero. Es evidente que todos los efectos contribuyen a un aumento de la temperatura de transición vítrea en el homopolímero resultante. Los efectos estéricos se suman a un aumento general en la temperatura de transición vítrea.

Si bien se encuentran ilustrados en los ejemplos de acrilatos, estos principios pueden generalizarse para una amplia gama de monómeros, aunque los efectos tales como las uniones puente-hidrógeno (por ej. péptidos, proteínas, ADN, Poliaramide-Kevlar) y las interacciones iónicas deben ser tenidas en cuenta.

La composición típica de un copolímero para aplicaciones en pinturas consiste en uno a tres monómeros principales para modular las propiedades principales del polímero tales como la temperatura de transición vítrea, en este caso el estireno y el acrilato de n-butílico. Por lo común, los monómeros estabilizantes se copolimerizan, tales como el ácido acrílico o metacrílico. Para obtener propiedades especiales también se copolimerizan los monómeros de reticulación o aquéllos que producen adherencia.

Este bosquejo no representa la composición de la dispersión, sino únicamente las composiciones de monómero utilizadas para la polimerización por emulsión. Otros factores tales como los Emulsionantes, los

coloides protectores y los iniciadores o solventes influyen también considerablemente sobre las propiedades de dispersión.

Composición de un típico copolímero para aplicaciones en pinturas

Monómeros Ejemplos

Monómero duro Estireno

Monómero blando Butil Acrilato

Monómero estabilizante Ácido acrílico, metacrílico

Monómero reticulante N-metilol acrilamida o Divinil-compuestos

Monómero promotor de adhesión HidroxiEtil Acrilato

Monómeros. Influencia en la transición vítrea del polímero

Clasificación de los monómeros típicos utilizados en la polimerización por emulsión

Los monómeros suelen dividirse –arbitrariamente– en dos grupos: monómeros blandos y monómeros duros. “Blando” y “duro” se refieren aquí a las propiedades del homopolímero resultante en la partícula de látex, por lo general definida a través de la temperatura de transición vítrea (Tg) del polímero, lo que a su vez se convierte en una propiedad importante para denotar la dureza o la durabilidad mecánica de un polímero.

Normalmente la propiedad más relevante al uso final del látex que es requerida es la de asegurar la formación de un film bien formado en las condiciones de trabajo, por lo que la variable individual más importante a ser considerada en la elección del o de los monómeros a utilizar es la temperatura de transición vítrea (Tg). Debe también tenerse en cuenta que la polaridad del polímero puede afectar la temperatura a la cual puede lograrse una adecuada formación de film. Los polímeros polares presentan normalmente una temperatura mínima de formación de película bastante inferior a su Tg, debido a la hidroplastificación del mismo.

Normalmente las propiedades deseadas del polímero no pueden ser logradas por el uso de un solo monómero, razón por la cual, normalmente son utilizados copolímeros de un monómero blando con un monómero duro, en adecuada proporción, dependiendo de la aplicación.

Preparación de dispersiones Mowilith

Los copolímeros más comúnmente utilizados en recubrimientos son:

Estireno- Butadieno

Estireno- ésteres del ácido acrílico

Acetato de vinilo- ésteres del ácido acrílico

Acetato de vinilo- maleado de dibutilo

Acetato de vinilo- Vinil éster del ácido versático

Acetato de vinilo - estireno

Metacrilato de metilo - Esteres del ácido acrílico

La reactividad relativa de los monómeros es un factor importante a tener en cuenta al establecer la estrategia en la síntesis de un latex, al igual que la solubilidad en agua.

Además de esta clasificación se utiliza otra que incluye a los polímeros estabilizantes y reticulantes.

Los monómeros estabilizantes desempeñan un papel importante en la preparación, almacenamiento y formulación de las dispersiones al crear una esfera hidrofílica estabilizante en torno a la partícula o al servir como coloides protectores internos.

Los monómeros de reticulación tienen una gran influencia en las propiedades de aplicación de una dispersión, tales como dureza pendular, blocking o elasticidad, distinguiéndose por lo común dos mecanismos diferentes de reticulación: durante la polimerización que lleva a la formación de redes de polímeros en las partículas y el que sucede durante la formación de la película.

Monómeros – Clasificación

Monómeros duros

Estireno

Metil Metacrilato

Cloruro de vinilo

(vinil acetato)

(vinil propionato)

Acrilonitrilo

Monómeros blandos

Esteres acrílicos

Butadieno

Etileno

VeoVa (éster vinílico de ácido vérsático)

Esteres do ácidos Maleico y Fumárico con C > 4

Monómeros estabilizantes

Ácido acrílico

Ácido metacrílico

Ácido maleico

Ácido fumárico

Vinilsulfonato

Vinilfosfonato

Monómeros reticulantes

Polivinil- y polialil compuestos

N-metilol compuestos y sus ésteres derivados

Compuestos con halógeno activo

Acetato de Vinilo: monómero de bajo costo. El polímero es: proclive a la hidrólisis alcalina para dar el alcohol polivinílico, estabilidad UV insuficiente, el homopolímero tiene alta Tg, es necesaria la copolimerización con otros monómeros, no es ideal para aplicaciones en exteriores en las pinturas al latex.

Considerable solubilidad en agua. Baja tendencia a copolimerizar con acrílicos, la copolimerización con estireno es comercialmente imposible, el estireno actúa como agente de detención, la polimerización con el acetato de vinilo en un recipiente donde se polimerizó estireno con anterioridad es un problema frecuente.

(rl = 20 (MMA); r2 = 0,09 (Vac)) (rl = 50 (Sty); r2 = 0,1 (Vac))

VeoVa 10: éster vinílico del ácido versático, usado en copolimerización con el acetato de vinilo a fin de disminuir la Tg y aumentar la resistencia hacia la hidrólisis y descomposición UV del copolímero resultante.

VeoVa 10 tiene una solubilidad muy baja en el agua y muestra una tendencia mucho más baja a hidrolizarse que el acetato de vinilo.

Cloruro de Vinildeno: líquido incoloro con un punto de ebullición cercano a la temperatura ambiente, olor dulce característico.

Los copolímeros de cloruro de vinilideno tienen excelentes propiedades de barrera a los gases y vapores, los homopolímeros son altamente cristalinos y durante la polimerización por emulsión las partículas no se hinchan con este monómero. La cristalinidad del polímero puede ser destruida por medio de la incorporación de aproximadamente 15-20 w-% de comonómero acrílico. El cloruro de vinilideno no se considera cancerígeno pero sí hepatotóxico, debiendo evitarse el contacto.

Etileno: usado principalmente en la polimerización por emulsión junto con el cloruro de vinilo y el acetato de vinilo para actuar como un eficiente plastificante interno en los polímeros resultantes (solamente con bajos contenidos de etileno <30%, de otro modo hay formación de cristalitos, por consiguiente el valor de Tg es difícil de determinar y la temperatura de fusión de las cristalitos domina las propiedades del polímero).

Al tratarse de un gas, se necesitarán reactores a presión para efectuar la polimerización por emulsión con etileno, los cuales deben soportar presiones del orden de 1000 atm.

Estireno: es un líquido de relativamente alto punto de ebullición y está –al igual que la mayoría de los monómeros acrílicos- inhibido para evitar la polimerización prematura utilizando TBC (t-butilcatecol). El estireno puede ser copolimerizado con muchos monómeros tales como acrilatos, acrilonitrilos y cloruro de vinilideno, pero no con acetato de vinilo, a fin de obtener polímeros de más alta Tg.

Acrilatos, metacrilatos: los monómeros de esta familia son capaces de polimerizar térmicamente, por lo tanto las temperaturas de almacenamiento son importantes.

Estos monómeros son fuertemente irritantes, debiendo llevarse la exposición a los mismos al mínimo.

Metacrilato de metilo: produce polímeros duros, claros y resistentes, aumenta la temperatura de transición vítrea y fortalece el polímero resultante.

Acrilato de 2-etilhexílo y acrilato de butilo: monómeros blandos, que llevan a la plastificación interna, flexibilidad, adherencia, resistencia a la intemperie y tack de los (co)polímeros resultantes. El 2-EHA aumenta considerablemente tack y no se homopolimeriza con facilidad.

1,3-Butadieno: Es un gas a temperatura ambiente por lo que su copolimerización requiere reactores a presión. Debe tenerse extremo cuidado en la polimerización debido a que los límites explosivos para las mezclas Butadieno-Aire son muy amplios.

El butadieno puede producir polímeros con tres configuraciones diferentes (cis-1,4; trans-1,4 y 1,2), las cuales son fuertemente dependientes de la temperatura de reacción.

Acrilonitrilo: Contribuye a las propiedades de resistencia a los solventes en sus copolímeros. El monómero es altamente soluble en agua y más volátil que esta. Debido a la presencia del grupo nitrilo y de un doble enlace en la misma molécula, el Acrilonitrilo es altamente reactivo y debe ser inhibido para evitar la polimerización durante el almacenamiento.

Ingredientes de una polimerización en emulsión

Ingredientes de una dispersión

La polimerización en emulsión es un proceso heterogéneo complejo. Son muchos los componentes incluidos en la formulación de un látex (agua, monómeros, emulsionantes, iniciadores, buffers y eventualmente agentes de transferencia de cadena) y todos ellos pueden afectar la formación del polímero y por lo tanto las propiedades del polímero, de las cuales dependerá su aptitud para un dado uso.

Muchos de los componentes de la formulación son agregados luego de finalizada la polimerización influenciando la estabilidad coloidal del látex o bien brindando al material propiedades particulares como ser: resistencia UV. Retardo a la llama, prevenir reacciones de oxidación (especialmente para sistemas basados en butadieno), impedir el crecimiento de hongos y bacterias, mejorar la reología, etc.

La formulación de un látex presenta, por lo tanto, un gran número de variables y reactivos para seleccionar.

En este capítulo nos referiremos a los diferentes ingredientes de una polimerización en emulsión.

Agua

Como fase continua e inerte actúa manteniendo baja la viscosidad y como un buen agente de transferencia de calor. El agua también actúa como el medio de transferencia de monómero desde las gotas a las partículas. Siendo además el sitio donde ocurre la descomposición de iniciadores y a menudo, la formación de oligómeros, como así también actúa como el medio de intercambio dinámico de emulsionantes entre las fases.

Por lo general se utiliza agua deionizada, ya que puede haber problemas con la estabilidad de una emulsión o dispersión si se emplea agua con un alto contenido de calcio (cationes multivalentes en general) lo cual también puede afectar el tamaño de partícula de la dispersión.

Los componentes orgánicos del agua normalmente son muy bajos como para acarrear problemas en la polimerización.

El contenido de oxígeno, sin embargo, si es elevado puede demorar el inicio de la polimerización en algunos sistemas, debiéndose desoxigenar el agua para evitar este problema.

Monómeros

Unidades que reaccionan en cadena durante la polimerización por emulsión para producir polímeros (“polimerizan”). Cada monómero tiene su estructura química especial que tiene un gran impacto en las propiedades del polímero resultante.

La selección del monómero o monómera adecuada debe ser realizada, no sólo teniendo en cuenta que el polímero resultante satisfaga el uso final que se dará al mismo, sino también asegurar la compatibilidad con pigmentos y cargas y asegurar que el látex sea “procesable” Ej. : estable durante el bombeo, mezcla, etc. En gran parte, los requerimientos de uso final del polímero son satisfechos por las propiedades del polímero en sí mismo (cadenas de monómero o monómeros), pero una importante serie de propiedades estará gobernada por las propiedades de superficie y coloidales de la dispersión.

Emulsionantes y coloides protectores

Los emulsionantes (también referidos como surfactantes), tienen una función dual, generando sitios para formación de partículas (micellas) y proveyendo de estabilidad coloidal a las partículas en crecimiento como resultado de la adsorción a la interface partícula –agua.

Son compuestos de bajo peso molecular que contienen una parte de la molécula hidrofóbica y otra parte hidrofílica. Los emulsionantes estabilizan la emulsión que ha de ser polimerizada y también estabilizan las partículas dispersas del polímero producidas durante la polimerización por emulsión.

Los emulsionantes más comúnmente utilizados en polimerización en emulsión son aniónicos, habitualmente en combinación con emulsionantes no iónicos (para controlar la morfología de la partícula de látex, y fundamentalmente para mejorar la estabilidad coloidal post-polimerización contra elevados esfuerzos de corte, congelamiento y adición de electrolitos).

Para ciertas aplicaciones particulares, como coating de papel o aditivos para asfalto, son utilizados emulsionantes catiónicos, los cuales generan partículas de látex catiónicamente cargadas.

Surfactantes reactivos, los cuales son moléculas de surfactantes con grupos vinílicos reactivos, son utilizados para unir químicamente al surfactante a la superficie de las partículas, con la ventaja de reducir la desorción durante la formación del film y reducir la sensibilidad al agua del film de látex.

Los coloides protectores son compuestos de polímeros de alto peso molecular solubles en agua. En forma similar a los emulsionantes, actúan estabilizando las emulsiones y son usados en la polimerización por emulsión y en la subsiguiente estabilización de las partículas de polímero finamente dispersadas.

Iniciador

No es un catalizador, ya que éste permanece inalterable durante una reacción.

Es un compuesto que se descompone en el agua formando “radicales” muy activos. La reactividad se transfiere a una partícula de monómero, la cual a su vez podrá sumarse a otra partícula de monómero sin perder su reactividad, iniciando la reacción en cadena.

Polimerizacion en emulsion

Polímero en solución vs Polímero en dispersión

Los polímeros en dispersión tienen por lo general una apariencia que va de opaca a lechosa, los polímeros en solución tienen un aspecto claro. En un polímero en solución la molécula (macromolécula) misma es solvatada por el solvente, en tanto que un polímero en dispersión se agrega en una partícula, confinados por un emulsionante o coloide protector. Debido a este confinamiento los polímeros en la partícula de látex están generalmente fuertemente arrollados e interpenetrados. El peso molecular típico de un polímero en solución es de alrededor de 20.000, si bien se han observado valores mayores. En una polímero en dispersión el peso molecular es por lo común mayor de 100.000 por arrollamiento de polímero individual.

El tamaño de partícula de un polímero en solución es típicamente de unos 10μm, comparado con un rango de tamaño de la partícula de 50-1000 nm para las dispersiones de polímeros.

El contenido de sólidos de un polímero en solución es relativamente bajo debido en parte al incremento no linear en viscosidad. Una dispersión tiene por lo general un contenido de sólidos de entre 40-60%.

El comportamiento de la viscosidad de un polímero en solución representa una de las más drásticas diferencias hacia una dispersión.

Si bien una dispersión usualmente muestra un comportamiento pseudoplástico (shear thinning; newtoniano: independiente del esfuerzo de corte que se aplique; tixotrópico: comportamiento dependiente del tiempo; influencia del esfuerzo de corte previo), la viscosidad de un polímero en solución depende en gran medida del peso molecular del polímero.

Polímero en dispersión - Polímero en solución

Rasgos Polímero en solución Polímero en dispersión

Apariencia claro opaco

Carácter Macromoéculas enrolladas y estiradas

partículas discretas consistentes de macromoléculas enrolladas

Peso molecular < 20 000 > 100 000

Tamaño de partícula < 0.01 μm > 0.1 μm

Viscosidad alta, fuertemente dependiente del Peso molecular

baja, independiente del Peso molecular

Contenido de sólidos relativamente bajo alto

Introducción e historia de la Polimerización por emulsión

El látex de caucho natural fue el elemento ideal para preparar la primera dispersión.

Ya en 1910 los químicos buscaban la manera de producir un latex de caucho sintético.

Desde el punto de vista de la química coloidal, se describe a una dispersión como un sistema de dos fases, que consiste en un medio de dispersión líquido (fase continua) en el cual el componente sólido (fase dispersa) es finamente distribuido.

En la práctica, los términos “emulsión” o “latex” se usan con frecuencia en lugar del término “dispersión”.

Latex: definición histórica, ampliamente utilizada todavía sin una clara diferenciación con respecto a “dispersión”.

Emulsión: la definición más exacta es la de dos fases líquidas (un polímero debajo de su Tg (temperatura de transición vítrea no es un líquido en todos los parámetros de su definición, tal como la presión del vapor, no da por resultado un líquido tras la remoción de la fase continua), finamente distribuidas ambas bases una dentro de la otra

Las dispersiones son sistemas coloidales estables, definiéndose como tales a aquellos sistemas en los cuales las partículas permanecen dispersas como entidades simples por largos períodos de tiempo.

Las dispersiones pueden ser sometidas a condiciones bastante adversas, como ser: adición de electrolitos, congelamiento, elevadas temperaturas, altos esfuerzos de corte, etc. A aquellos sistemas capaces de retener el estado de partículas simples bajo una variedad de condiciones, se los considera coloidalmente estables. Cuando las partículas tienden a asociarse para formar agregados , se considera al sistema coloidalmente estable.

Una partícula de polímero coloidal típicamente contendrá un sustancial número de cadenas de polímero dentro de dicha partícula. estas cadenas de polímero dentro de la partícula pueden encontrarse en estado cristalino , amorfo, gomoso o vítreo. El monómero puede ser también retenido por la partícula y , si el polímero es soluble en el monómero, estas sufrirán "hinchamiento” en mayor o menor medida.

El estado físico de las partículas puede ser importante en el proceso de secado. Por ejemplo, si las partículas son blandas, la coalescencia de las mismas ocurre con bastante facilidad, dando lugar a la formación de un film continuo, mientras que si se tienen partículas duras, su individualidad es retenida in el estado seco.

Las dispersiones encuentran un amplio campo de aplicación en las industrias del color y de la pintura. Además se han convertido en un factor de importancia en otras aplicaciones, tales como colas y adhesivos, papel y “no-tejidos” (vellón). Incluso han adquirido alguna importancia en las aplicaciones en medicina, tales como ensayos inmunológicos, pruebas de diagnóstico y marcación de células.

Ingredientes de una polimerización en emulsión

Monómeros. Influencia en la transición vítrea del polímero

Monómeros funcionales

Sistemas reticulantes

Emulsionantes

Coloides protectores

Iniciadores: Principios y ejemplos

Otros componentes usuales de un polímero en emulsión

Elastomeros

O materias estructuradas con cadenas macromoleculares elásticas, cauchos sintéticos.

Sustancias naturales o sintéticas dotadas de gran elasticidad, con una estructura reticulada, a base de macromoléculas largas y filiformes unidas entre sí, con una propiedad singular: la de su expansibilidad reversible. O sea las macromoléculas tienen una disposición de arrollamiento, que permite estirarse cuando se le aplica una fuerza de tracción que cuando cesa recobra su forma inicial.

Se presenta en dos modalidades: hojas de coágulos obtenidos por proceso de

Polimerización, o en látex, formado por una suspensión coloidal en un medio acuoso.

Los principales elastómeros son: de butadieno-estireno, neopreno, polisulfuros, hypalón, siliconas, poliuretanos, fluorados, poliisoprenos, polibutadieno.

Elastómeros de butadieno-estireno

Se aplican en la industria de los neumáticos.

Neopreno

Se parte de acetileno, llegando al monómero cloropreno que es objeto de polimerización, dando lugar a este producto que es similar al caucho natural pero con propiedades técnicas superiores.

Propiedades: no se degrada por acción de rayos solares, ni intemperie. Frente a agentes químicos su comportamiento es excelente. Se puede utilizar en una amplia gama de temperaturas. Alta resistencia física y frente a la combustión. Equilibrada combinación de características térmicas, químicas y físicas que le ayudan en la versatilidad de aplicaciones . Alta resistencia a la abrasión.

Aplicaciones: tres formas distintas de empleo: la compacta, la celular y la líquida.

- El neopreno compacto – se transforma en productos moldeados, perfiles extrusionados o láminas calandradas. Se utilizan para la fabricación de tuberías para transporte de líquidos ; revestimientos de cables eléctricos; juntas rápidas para canalizaciones empotradas, como sustituto del plomo.

- El neopreno celular - se transforma en productos esponjosos y espumas de caucho.

Se usan para juntas de estanqueidad; materiales isolantes; mastiques; gomas de espumas; etc.

- El neopreno líquido o en látex – es una dispersión acuosa de caucho. Es el principal componente de muchos adhesivos ( cola de neopreno usada para adherir tableros estratificados a base de madera natural o aglomerada, fáciles de extender secan rápidamente, resisten a la humedad y calor), pinturas, aislantes contra el calor y electricidad, etc.

Elastómeros de Polisulfuro

Su aplicación es en mangueras para automóviles y estaciones de servicio, revestimientos de cables y acabados de tejidos impermeables.

Elastómeros de Siliconas

Similar al anterior.

Hypalón

Se obtiene mediante un tratamiento de polietileno con una mezcla de cloro y anhídrido sulfuroso. Es un elastómero vulcanizable, con variables propiedades características del caucho y del polietileno.

Propiedades: de las más destacadas es su resistencia al ozono. No se altera frente a movimientos estructurales o de variaciones de temperaturas.

Aplicación: por la propiedad antes mencionada su aplicación más adecuada es par protección e impermeabilización de cubiertas en forma de láminas o en estado fluido.

También se fabrican baldosas para pavimentación, etc.

Elastómeros de Poliuretano

En base a enlaces de uretano. Un producto característico de la familia, es el Adiprene.

Propiedades: Se destacan por su energía elástica, su extraordinaria dureza, su elevada capacidad para la carga y excepcional resistencia a la tracción, flexión abrasión radiación ultravioleta, ozono, disolventes.

Aplicaciones: ruedas, piezas que soportan cargas, tubos en sustitución del metal, para elementos de soporte, juntas cortadas a troquel, etc.

Otros elastómeros:

Fluorelastómeros

Poliisoprenos

Polibutadieno

Resinas de Poliuretano

Se obtienen por un proceso de condensación entre dos monómeros complementarios, o estableciendo enlaces entre uretanos y poliésteres. Se pueden lograr tres tipos distintos de resinas: rígidas, muy duras, lustrosas, indicadas para recubrimientos que deban presentar una elevada resistencia a los disolventes; las blandas y elásticas, en forma de cauchos resistentes a la abrasión; y la espuma que puede ser flexible o rígida.

1 . Las resinas de poliuretano rígidas, son fuertes y resistentes, con buena estabilidad dimensional, altas propiedades aislantes ante electricidad y humedad. Puede ser termoplástico o termoestable según componentes o procesos.

Aplicación: por proceso de compresión, inyección y extrusión, se produce manijas, tiradores, películas, etc.

2 . Las espumas de poliuretano flexibles, son resilentes( aceptan su compresión).

Aplicación: de relleno en tapizados , colchones, etc.

Las espumas de poliuretano rígidas se utilizan en estructuras que deben ser resistentes y ligeras al mismo tiempo. Las mezclas líquidas de las materias primas, conteniendo el agente hinchante, se introduce casi sin presión en moldes cerrados y acondicionados térmicamente. La mezcla en expansión forma en las paredes del molde una zona cerrada y compacta, adquiriendo una estructura micro porosa. Propiedades: Ausencia a las corrosiones, excelente estabilidad a la intemperie, aislante al calor y sonido y gran resistencia mecánica, bajo peso.

Aplicaciones: perfiles y moldeados para la carpintería plástica, cúpulas luminosas, aparatos sanitarios, etc. Sus productos se pueden trabajar como la madera , unido al alto contenido de aire que contiene los alvéolos convierten a este material en un buen aislante térmico y acústico. Se puede aplicar la espuma in situ, mezclando los ingredientes en una máquina especial que la proyectará. Este se aplica en forma continua, es impermeable por la estructura cerrada; para aislamiento térmico de cubiertas , muros, etc.

Las resinas poliuretánicas tienen aplicaciones en la Industria de barnices y pinturas, preparados de gran dureza y resistencia al desgaste de la película formada, una vez seca. La dureza de la película puede incluso superar a los barnices secados al horno. El barniz poliuretánico es el acabado más recomendable para los parquets, así como cualquier revestimientos de madera. La superficie es inalterable por acción de agentes atmosféricos, etc.

Resinas de Siliconas

Son la rama de los derivados organosilíceos. Son compuestos de átomos alternados de silício y oxígeno con sustituyentes orgánicos de silicio-carbono enlazada a los primeros. Son termoestables. Pueden adoptar cuatro presentaciones: fluidos viscosos, cauchos o gomas, resinas y grasas.

Dentro de cada grupo , los productos pueden ser distintos entre sí, de acuerdo con su composición, grado de policondensación, de ramificación y de reticulación.

Propiedades de la familia: Perfecta estabilidad a elevadas temperaturas, estables entre –50 y 250°C; resistencia total al agua y a la oxidación;: excepcionales propiedades dieléctrica.

Aplicación: en recubrimientos de protección, asegurándose buena estabilidad térmica.

Las fluidas se aplican en pinturas y barnices en calidad de ligantes. La película adquiere alta resistencia.

Los policondensados de muy alto peso molecular dan origen a las gomas, que se utilizan para su transformación en elastómeros, empleados como masillas y juntas de estanqueidad primordialmente, por su propiedades de moldeo y adherencia. Se aplican en juntas de dilatación, masillas para juntas estancas, material moldeable y adhesivos de tipo cola-mástics.

La presentación en pastas y grasas, que soportan condiciones extremas de temperaturas, tienen elevada resistencia al agua y alas radiaciones; efecto lubricante de alta eficacia; notable resistencia a la oxidación.

Resinas Vinílicas

Polímeros de enlace vinilo que dan origen a materias termoplásticas denominadas resinas de vinilo o vinílicas.

Dentro de esta familia encontramos dos grupos: policloruro de vinilo y poliacetato de vinilo.

Policloruro de vinilo (PVC)

Son macromoléculas orgánicas formadas por encadenamientos de monómeros de cloruro de vinilo en presencia de un catalizador. Es una reacción exotérmica , que debe ser controlada para obtener polímeros de características uniformes. Los métodos que se aplican son tres: polimerización en masa, en emulsión ( da lugar al latex) y en suspensión ( da lugar al slurry).

Los compuestos de policloruro de vinilo son una mezcla íntima de uno o varios polímeros , en este caso cloruro de vinilo con otros ingredientes, como plastificantes , catalizadores, pigmentos colorantes. Hay dos variantes: el PVC rígido y el PVC flexible.

- El PVC rígido : se obtiene por la fusión y moldeo a temperatura adecuada de policloruro de vinilo con aditivos excepto plastificantes. Se obtiene un material que es resistente al impacto y estabilizado frente a la acción de la luz solar y efectos de la intemperie.

Aplicaciones: en carpintería plástica, cortinas de enrollar, planchas , placas y plafones para revestimientos decorativos, cañerías para instalación sanitaria, desagües. Esta última aplicación tiene la ventajas de que son materiales livianos para el transporte y manipuleo, más económicos, no se corroen, etc.

-El PVC flexible: o PVC plastificado, es un material elástico. Los productos que se obtiene no son resistentes a la intemperie ( pierde su componente plastificante), es imputrescible, estable e inalterable al paso del tiempo.

Aplicaciones : desde láminas finas y estampadas ( cortinas de baños) hasta losetas y material en rollo para pavimentación ligera.

Poliacetato de vinilo ( PVA)

Son productos termoplásticos cuyos polímeros transparentes, aunque no cristalizados se obtienen por copolimerización catalítica del acetato de vinilo.

Aplicaciones: material ligante en preparados de emulsión en base acuosa (el agua es el vehículo y disolvente). Se conocen comercialmente como productos látex o pinturas plásticas. También se utilizan en la elaboración de algunos adhesivos, conocido como cola blanca que sustituye la cola de carpintero, usada para la carpintería de madera.

Resinas de Polieter

Materiales termoplásticos, contienen enlaces oxigenados del tipo éter en la cadena polímera, presenta un gama de compuestos entre los que se encuentran las resinas epoxi. Se hace reaccionar con agua .

Se forman espumas flexibles, que tienen aplicación para proyectar a presión por medio de aparato adecuado, para aislamientos y rellenos de espacios, sustituyendo a las cámaras de aire convencionales.

1. Resinas Epoxy: Polímeros que se forman por condensación de dos monómeros en presencia de un catalizador o agente endurecedor . Tiene una estructura de malla.

Propiedades: excepcional adhesión a los metales, infusibles al calor, buena estabilidad térmica, elevada resistencia al agua, no envejecen, condiciones aislantes apreciables.

Aplicaciones: como adhesivos entre materiales diversos, unidas a fibras de vidrio se utilizan para la fabricación de tuberías en grandes diámetros.

Resinas Poliolefinicas

Polímeros derivados de hidrocarburos no saturados olefínicos, con grupos de etileno y dieno. Se aplica al polietileno y al polipropileno además de los elastómeros.

Polietileno (PE)

Polímero obtenido a partir del etileno, de color blanco, semicristalinos y cuya principal característica es su resistencia moderada y alta tenacidad. Pueden elaborarse mediante un proceso de alta presión o de baja presión, dando lugar a las dos modalidades de baja densidad y de alta densidad.

Los polietilenos de baja densidad obtenido a alta presión, se transforman por medio de los tres sistemas básicos: de extrusión, expansión y soplado. Se obtiene una amplia gama de posibilidades en artículos moldeados, films y láminas que aprovechan las propiedades de las materias primas

Propiedades: material flexible, superficie plana, buena estabilidad dimensional, moldeable, liviano, no absorbe agua, termoplástico, no envejece, aislante ante la electricidad.

Aplicación: películas para envasados , botellas, aislamiento de cables , films para la construcción, (impermeabilización de embalses y canales de riego, membranas protectoras contra humedad, membrana de separación o deslizamiento, envolturas o cubiertas de curado, protección contra el medio ambiente, como barrera de vapor, etc) , tuberías para riego , etc.

Los polietilenos de alta densidad obtenidos por baja presión, son de elevado peso molecular y el material es más fuerte y resistente, así como tiene un punto de ablandamiento más alto , que el anterior.

Aplicación: es apto especialmente para la fabricación de piezas mecánicas expuestas a severas condiciones de trabajo , gracias al alto peso molecular.

Las espumas de polietileno de células cerradas, nombre comercial de Neopolen, aplicable a toda clase de juntas, en forma de perfiles cilíndricos en varios decímetros. Pueden ser usadas en juntas entre materiales distintos, como en juntas de dilatación. Encima de ella se coloca una masilla de estanqueidad para juntas, aplicada con pistola. Aseguran la hermeticidad de la misma para no absorber agua.

Polipropileno (PP)

Se obtienen por cracking de los hidrocarburos del petróleo, lo que produce polímeros de alto peso molecular, con los que se moldea - fabricados sintéticos -, similares a los productos de polietileno de alta densidad.

Propiedades: no soporta bien las bajas temperaturas, muy superior frente a acción de agentes mecánicos. Se mejoran las propiedades físicas se mejoran notablemente con la adición de fibras de amianto, de vidrio y polvos de talco.

Aplicaciones: Por soportar altas temperaturas, su mayor uso es para tuberías de agua caliente, piezas para instalación sanitaria o para red de calefacción por losa radiante.

No es afectado por la corrosión de agentes químicos.

El polipropileno puede ser sustituto del asbesto, para el combinado de asbesto-cemento.

Resinas de poliéster

La familias que comprende estas resinas sintéticas, son polímeros cuyas cadenas principales está formadas por dos monómeros complementarios, uno poliácido y otro en base de un alcohol no saturado o bien glicoles, que es el agente endurecedor en presencia del catalizador.

Podrán ser termoestables o termoplásticos.

Los grupos más importantes son: resinas alquídicas, poliésteres no saturados, los teleftalatos de polietileno y los policarbonatos aromáticos.

1 - Resinas alquídicas , de tipo no endurecibles , mezcladas con aceites secantes de origen vegetal , constituyen la base de la mayoría de las pinturas oleosolubles.

2 - Poliésteres no saturados, Son resinas termoestables de fraguado térmico, no se ablandan por el calor. Se suministran en forma de polvos de moldeo, que trabajan a temperaturas de 150 a 170°C y en presiones de 150-400 kp/cm2 para compresión, 600-1200 kp/cm2 para transferencia y 1000- 1500kp/cm2 para inyección.

Los productos con estos polímeros tienen las siguientes características: elevada estabilidad dimensional, insignificante contracción posterior al moldeo, alta resistencia al calor y cambios bruscos de temperatura, elevada resistencia a la fisuración, excelentes propiedades eléctricas y resistencias a las corrientes de carga.

Es un material propenso a la combustión.

Aplicaciones: Para objetos electrodomésticos; la mezcla fibra de vidrio con poliésteres logra productos como tuberías , cisternas, contenedores acoplables; vasos de piscinas prefabricadas.

3 – Tereftalatos de polietileno , principalmente usada s como fibras textiles.

4 – Policarbonatos aromáticos, polímero termoplásticos , alta resistencia al impacto, soporta temperaturas hasta 140°C. Se aplica como soporte de forros metálicos o matrices para moldes de fundición.

Resinas de Poliestireno

Familia obtenida por la polimerización del estireno. Los compuestos de poliestireno en estado sólido son resinas termoplásticas sin olor ni color, pero fácilmente coloreables.

Hay cinco grupos: Poliestireno normal, antichoque, expandido, extrusionado, ABS.

Poliestirenostandart (PS)

Es un plástico ligero con peso específico de 1.07, se presenta como un material quebradizo, fácilmente astillable.se utiliza en polvo o granos para moldeo a inyección. Se deforma por acción del calor pero es un buen aislante frente a al electricidad, o sea se usa para aislar cables eléctricos.

Poliestirenoantichoque

Iguales propiedades que el standart, pero aumentadas. La resistencia al impacto puede ser hasta 10 veces más grande.

Aplicación: de uso industrial para el moldeo por inyección, y sobremanera en la fabricación de planchas y placas extrusionadas. Estas se moldean al vacío posteriormente obteniéndose diversos tipos de paneles decorativos , aplicables a la ornamentación de paredes y techos , revestimiento de puertas , molduras, rodapiés, frisos, etc.

Poliestireno expandido

También conocido comercialmente como perlas de Styropor, se obtiene por la polimerización del estireno tratado con agua y mediante la colaboración de un agente de expansión. Resulta un material en forma de pequeñas esferillas de color blanco y con peso volumétrico muy bajo.

Proceso sufre una preexpansión previa por medio de calor y una expansión propiamente dicha dentro de un molde con calor, con desprendimiento de gases en el transcurso del endurecimiento que mantienen a las celdillas llenas de aire unidas entre sí, pero independientes. Se obtiene la espuma rígida.

Este material tiene hasta un 98% de su volumen ocupado por aire, un metro cúbico de este material contiene de 3 a 6 mil millones de celdillas cerradas llenas de aire y perfectamente estancas.

Propiedades: Casi no absorben humedad del aire y su absorción en presencia del agua es casi nula, por carecer de capilaridad; bajo coeficiente de conductividad térmica; elevada resistencia mecánica; no envejece con el tiempo; resistentes a hongos , bacterias de putrefacción; difícil inflamabilidad; soporta temperaturas entre 90 y –150 °C.

Aplicaciones: aislante térmico y acústico tanto en cubiertas como paredes. Se debe tener cuidado con los disolventes o aplicación de adhesivos o pinturas no acuosas. También sirven para revestir conductores de agua caliente o vapor de agua, no superando la temperatura de 85°C los conductores. Elaboración de elementos moldeados decorativos, como molduras, placas para cielorraso, etc.

Poliestirenoextrusionado

Se obtiene por la extrusión de poliestireno en gránulos con la adición en el proceso de un gas expansionante.

Propiedades similares al Styropor pero mejoradas. Excelente poder aislante, alta resistencia a la compresión, nula capilaridad, difícilmente inflamable. Se fabrican en varios espesores y con encajes o machihembrado perimetral .

Aplicación: en cubiertas invertidas ( sobre la impermeabilización, por lo que la protege), cubiertas planas deck, aislamientos térmicos de almacenes industria, etc,

El ABS

Se obtiene por copolimerización conjunta del acrilonitrilo y el butadieno a diferencia de losa anteriores que era por separado. Se obtiene una materia amorfa, opaca, extraordinariamente dura y de alta resistencia al rayado.

Aplicación : carpintería en plástico, tuberías y accesorios para instalaciones, etc.

Resinas acrílicas

Son productos termoplásticos , notables por su elevada transparencia y excelente claridad. El principal componente acrílico es el metacrilato o polimetacrilato de metilo (PMM), conocido con el nombre comercial de plexiglás y vidrio sintético o vidrio orgánico, ( isotrópico, densidad un tercio de la del vidrio y diez veces menos frágil).

Propiedades: Es un buen aislante eléctrico, térmico y acústico; excelente estabilidad dimensional; inalterable a la luz; elevada resistencia al envejecimiento; alto punto de reblandecimiento; a bajas temperaturas suelen ser materiales frágiles; pueden moldearse por inyección y compresión; se descomponen por el calor y se queman con lentitud, sin producirse ignición. La superficie es fácilmente rayable.

Aplicación: Las planchas endurecidas y preparadas en distintos espesores y tamaños, para sustituir al vidrio, colores, desde el transparente al opaco. Se utiliza en vanos, barandas de escalera, claraboyas, cajas de luz, anuncios luminosos. Las resinas de esta familia se presentan en emulsiones para la base de grupos de pinturas esmalte, cuyo disolvente es el agua.

Resinas Fenólicas

Resultan de la condensación de fenoles o derivados de los mismos denominados fenoplastos.

- Grupo por moldeo .- Dentro de este grupo tenemos las duritas que se utilizan por moldeos a compresión y transferencia, prefabricados por inyección, barnices, pinturas y decapantes. Dentro de este grupo está la bakelita.

Propiedades del grupo por moldeo: Variaciones amplias; bajo costo; resistencia al envejecimiento; presencia dura y rígida, buena estabilidad dimensional , hasta los 600°C; fácilmente moldeables; aislamientos eléctrico; malos conductores del calor; resinas termoestables queman con dificultad.

Aplicaciones del grupo por moldeo: interruptores, enchufes, cajas de empalme.

Grupo por laminados y de los adhesivos .- Dan origen a los tableros estratificados conocidos popularmente como la fórmica. Estos están compuestos de una serie de láminas delgadas que pueden ser de papel Kraft, de fibra textil, de celulosa, etc, impregnadas con una solución de resinas sintéticas de fenol-formol. El material impregnado se seca y se apila , para posteriormente ser objeto de prensado hasta que la resina endurezca. La base más empleada es el papel Kraft.

Propiedades del grupo por laminado: similares al grupo anterior , pero aumentan el grado de resistencia al impacto y al de su estabilidad dimensional.

- Grupo de resinas fenólicas de fraguado en frío .- se mantiene en consistencia de fluido cremoso a la temperatura ambiente, al agregársele ácido se estimula la polimerzación y la resina fragua . Es la base de muchos adhesivos de aplicación inmediata , de taller o domésticos. En la industria se usa como colas de gran adherencia.

Fluoroplásticos

Proceden del enlace fluor-carbono, que da lugar a cuatro tipo , todos con acusadas propiedades químicas, térmicas y dieléctricas. Los cuatro tipos son: Resinas fluorocarbonadas Teflón PTFE ( politetrafluoretileno); Teflón FEP (fluoretileno-propileno); Teflón PFA ( perfluoralcoxi); FluoropolímeroTefzel ETFE modificado( etileno-tetrafluoretileno).

Propiedades: resistencia a la acción de la luz solar y al calor, no es inflamable, bajo coeficiente de fricción y propiedades antiadhesivas.

Aplicaciones: como material aislante de cables eléctricos , de recubrimiento en tejidos de fibra de vidrio para arquitecturas .

Resinas de Hidrocarburos

Derivan de la polimerización de constituyentes no saturados de alquitrán de hulla, colofonia o petróleo. Originan un plástico gomoso y quebradizo. Dentro de este grupo están las resinas de cumarona.

Propiedades de las resinas de cumarona: el índice de reblandecimiento está comprendido entre 50 y 150°C. Son termoplásticos y solubles en disolventes aromáticos, ya que aparece como un producto sólido, color ambarino y frágil.

Aplicación: en la fabricación de pinturas y barnices , como materia prima en la industrialización de losetas para revestimientos de suelos y recubrimientos impermeables, etc.

Otro grupo serían los politerpenos , obtenidos a partir de la trementina, usado para la elaboración de pinturas al aceite.

Resinas Melamínicas

Son trímeros de la ciananida de calcio o sea tienen tres grupos de moléculas. Reaccionan en presencia del formol, formando plásticos de fraguado térmico o sea termoestables.

Propiedades comparadas con resinas de la familia de la urea: buena resistencia al calor, soportan el agua hirviendo y resisten temperaturas para el trabajo continuo de hasta 400°C; menor absorción de agua, resistencia a la humedad; menor tendencia a la fragilidad después del moldeo; mayor grado de dureza y resistencia al impacto; mejor nitidez de color y brillo más agradable; alta resistencia frente a agentes químicos en general. Son altamente mecanizables.

Aplicación: se recomienda su uso para la fabricación de materiales electrotécnico, eléctrico para instalaciones en lugares húmedos, piezas sometidas a grandes requerimientos térmicos o con problemas de estabilidad dimensional.

Se presenta en tres variantes: resinas fluidas, que se usan como material de recubrimiento; polvos para moldes, para moldeo a compresión, inyección o por transferencia; laminados para la elaboración industrial de laminados decorativos similares a la familia fenólica, así como para la formulación de adhesivos especiales.

Resinas de Poliamidas

Se obtienen a partir de ciertos poliácidos o ácidos dibásicos. Los productos de esta familia forman dos grupos : fibras, conocido como el nylon, y polímeros fluidos de baja media y alta viscosidad, para su cristalización durante la etapa de moldeo.

El grupo de las fibras ( nylon) tiene aplicación en la industria textil por las buena resistencia , flexibilidad y duración.

El grupo de los polímeros poliamídicos, resinas en polvo o jarabe empleados para la fabricación de piezas moldeadas para maquinaria o mecanismos estén sometidas a elevada fricción.

Aplicaciones : cojinetes, engranajes, rodamientos , etc.

Las propiedades de productos elaborados con poliamidas: buenas propiedades mecánicas como: facultad de amortiguación, bajo coeficiente de rozamiento, resistencia a la abrasión y agentes químicos y disolventes, buen comportamiento al calor, ininflamabilidad, alta elasticidad. A su vez estos polímeros cristalizan rápida y homogéneamente por medio del calor a temperaturas de 220 – 240 °C , los de baja viscosidad y 265 – 285 °C los de alta viscosidad. La solidificación es importante pues guarda relación con las propiedades de la pieza posteriormente moldeada. En general las piezas de moldeo para maquinaria son resistentes a la flexión, tracción, esfuerzos mecánicos, compresión, etc, muy elásticos y resistentes al calor.

Resinas de poliéster y Poliestireno

Resinas de Polieter y Poliolefinicas

Resinas de Poliuretano, Siliconas y Vinílicas

Acetato de Celulosa

Derivado de la celulosa , mediante tratamiento de esta con ácido acético glacial y anhídrido acético, produciendo la reacción con ácido sulfúrico como catalizador.

Es un material termoplástico, que se ablanda en agua hirviendo y pierde su resistencia con el calor.

Propiedades: Resiste a la mayoría de los agentes químicos comunes (aceites, gasolinas, detergentes, etc.) , es atacable por ácidos, álcalis y alcoholes. Es un buen aislante. Es transparente, sin olor ni sabor, buena resistencia al impacto, fácilmente maquinable y moldeable . Se quema con dificultad. Es comparativamente económica.

Aplicaciones: como plástico de moldeo. En el caso de varillas , perfiles y tubos son obtenidos por extrusionado, el resto por medio de moldeo a inyección. Se fabrica con este elementos aislantes, mangos de instrumentales y herramientas, pasamanos de escaleras, manijas y pomos de puertas, aparatos telefónicos y de radiotelefonía, perfiles varios, etc.

Cauchos

Se encuentra presente en cierto tipo de plantas, formando parte del látex o sabia de las mismas. El látex recogido se coagula con batidoras o centrifugadoras , con intervención del ácido fórmico. Este se somete en agua caliente y por rodillos metálicos, calentados a vapor, forman unas láminas que es la presentación en el mercado, llamado caucho en bruto. También se presenta en látex o en suspensión coloidal en un medio acuoso.

Propiedades : Elasticidad elevada del caucho en bruto.

Las cadenas sometidas a tracción se estiran , pero tan pronto como cesa la fuerza que actúa sobre ellas, los resortes moleculares se cierran y las cadenas recobran su posición original, (retoma la posición primitiva). Se pierde esta por uso continuado, distensión demasiado prolongada. Por ello se modifica la materia prima con la vulcanización, que se produce al introducir la mezcla de caucho con azufre u otros compuestos químicos, al calentamiento.

En el caucho vulcanizado predomina las características de elasticidad antes que las plásticas.

Plásticos de caseína

Materia prima básica , que se obtiene al tratar la leche espumada con encima de cuajo. Tratado con formaldehído , se obtiene un material que presenta gran rigidez y elevada dureza y un buena resistencia al impacto.

Aplicaciones: son fabricados por extrusión. Se utiliza para objetos de pequeños tamaños, tales como hebillas, botones, mangos de paraguas, armaduras de lentes, etc.

Ester-Goma

La colofonia o resina común que se extrae de varias especies de pino y como resultado residual de la destilación de la esencia de trementina.

Propiedades: Es una goma esterificada y soluble en aceite, se presenta en forma sólida, traslúcida, dura y frágil. Es soluble en disolventes industriales conocidos, (alcoholes, acetona, etc.).

Aplicaciones: En la fabricación de barnices y pinturas, singularmente en las lacas nitrocelulósicas. También se utiliza en soldaduras.

Etilcelulosa

Variante de la celulosa, que se obtiene por la reacción de ésta con cloruro de etilo.

Propiedades: Es termoplástico, se ablanda con agua hirviendo. Se trabaja y moldea fácilmente.

Aplicaciones: plastificar cueros , papel, cartón , tela y superficies metálicas. Como acelerador en el secado de barnices. Moldeo de artículos domésticos.

Plásticos de lignita

La lignita es componente estructural de la madera., en unión de la celulosa y otras sustancias secundarias.

Aplicación: fabricación de láminas y tableros de fibras de madera, a gran presión.

Metilcelulosa

Variante de la celulosa , obtenida de la reacción de la celulosa sódica con cloruro de metilo.

Aplicación: como medio de suspensión en la preparación lacas y adhesivos. En forma granular se preparan colas de gran adherencia , de aplicación en muchas industrias.

Nitrato de celulosa

Se obtiene por esterificación directa de fibras de algodón lavado, mediante reacción por tratamientos con ácido sulfúrico y nítrico.

Propiedades: Es un termoplástico duro y quebradizo, es muy inflamable, se ablanda con agua hi

rviendo y se descompone con el calor. Bajas posibilidades de moldeo.

Aplicaciones: Para la fabricación de lacas y esmaltes del tipo de nitrocelulósicos. Sus aplicaciones más vulgarizadas son artículos de uso doméstico y oficina.

275/135300/149 8ml325/163 10ml350/177 13ml375/191 13.5 ml 392/200 15 ml400/204 15.5 ml425/218 19ml450/232 23ml475/246 25ml 500/260 28ml 527/275 29.5ml

Orígenes de los Plásticos

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