POLÍMEROS

¿QUÉ SON LOS POLÍMEROS?

Molécula muy grande (macromolécula) constituida por la unión repetida de muchas unidades moleculares pequeñas

(monómeros), generalmente orgánicas , unidas entre si por enlaces covalentes y que se formo por reacciones de

polimerización. Y se clasifican por su composición, origen y comportamiento frente al calor.

Importancia:

Pueden tener varios y muy diversos usos en la vida cotidiana, están presentes en la alimentación elementos textiles e incluso en el ADN. Tiene utilidades en la electricidad y materias primas, etc., utilizados por diferentes razones por sus distintas propiedades, como elasticidad, plasticidad, resistencia al daño, etc.

CLASIFICACIÓN SEGÚN SU COMPOSICIÓN

a) Homopolímeros: Formados a partir de un solo tipo de

monómero.

b) Heteropolímeros: Formados por dos o mas monómeros

distintos. Cuando están formados solo por dos tipos de

monómeros, reciben el nombre de copolimeros.

CLASIFICACIÓN SEGÚN SU ORIGEN

a) Polímeros naturales: Polisacáridos, proteínas,

ácidos nucleídos, caucho, lignina, etc.

b) Polímeros semisintéticos: Se obtienen por

transformación de polímeros naturales. Ejemplo:

caucho vulcanizado, etc.

c) Polímeros sintéticos: Se obtienen industrialmente.

Ejemplos: nailon, poliestireno, PVC, polietileno, etc.

CLASIFICACIÓN SEGÚN SU ESTRUCTURA

a) Lineales: Formados por monómeros

difuncionales. Ejemplos: Polietileno,

poliestireno, kevlar.

b) Ramificados: Formados por monómeros

trifuncionales. Ejemplo: Poliestireno (PS).

c) Entrecruzados: Cadenas lineales

adyacentes unidas linealmente con enlaces

covalentes. Ejemplo: Caucho.

d) Reticulados: Con cadenas ramificadas

entrelazadas en las tres direcciones del espacio.

Ejemplo: Epoxi.

CLASIFICACIÓN POR SU COMPORTAMIENTO

FRENTE AL CALOR

a) Termoplásticos: Después de ablandarse o

fundirse por calentamiento, recuperan sus

propiedades originales al enfriarse. Ejemplos:

derivados polietilénicos, poliamidas (o nylon),

sedas artificiales, celofán, etc.

b) Termoestables: Después del calentamiento

se convierten en sólidos mas rígidos que los

polímeros originales. Ejemplos: baquelita,

ebonita, etc.

ESTRUCTURA QUÍMICA

La estructura química se refiere a la construcción

de la molécula individual y las estructuras física

al ordenamiento de unas moléculas respecto

a otras.

SÍNTESIS

La reacción por la cual se sintetiza un polímero a partir de sus monómeros se denomina polimerización.

Existen dos tipos fundamentales de polimerización:

Por condensación

En cada unión de dos monómeros se pierde una molécula pequeña, por ejemplo agua. Debido a esto, la masa molecular del polímero no es necesariamente un múltiplo exacto de la masa molecular del monómero. Los polímeros de condensación se dividen en dos grupos:

Polimerización por adición.

En este tipo de polimerización la masa molecular del

polímero es un múltiplo exacto de la masa

molecular del monómero.

Suelen seguir un mecanismo en tres fases, con

ruptura hemolítica:

Iniciación: CH2=CHCl + catalizador ⇒ •CH2–CHCl•

Propagación o crecimiento: 2 •CH2–CHCl• ⇒•CH2–CHCl–CH2–CHCl

Terminación: Los radicales libres de los extremos se

unen a impurezas o bien se unen dos cadenas con

un terminal neutralizado.

DIVERSAS PROPIEDADES

Cristalinidad:

La cristalinidad se manifiesta:

• ↑ densidad respecto al pol. Amorfo

• ↑ resistencia mecánica y rigidez

• ↑ resistencia a la deformación por calor

• ↓ de la transparencia respecto al polímero amorfo

•↓ permeabilidad de los gases

• ↑ de la resistencia química (⇒ no son tan solubles al disolvente)

Grado de Ramificación

Se manifiesta:

• ↓ de la cristalinidad

• ↓ de la densidad aparente

• ↓ de la resistencia mecánica y rigidez

• ↓ disminución del intervalo de temperaturas de uso y de fusión

• ↑ el alargamiento

•↑ el alargamiento

• ↑ resistencia al impacto, incluso a bajas temperaturas.

FÍSICAS

Las propiedades van a estar influenciadas por la

estructura interna, presencia de fuerzas

intermoleculares, etc.

Al ser grandes moléculas, la estructura es generalmente

amorfa.

Notable plasticidad, elasticidad y resistencia mecánica.

Alta resistividad eléctrica.

Poco reactivos ante ácidos y bases.

Unos son tan duros y resistentes que se utilizan en

construcción: PVC, baquelita, etc.

Otros pueden ser muy flexibles (polietileno), elásticos (caucho), resistentes a la tensión

(nailon), muy inertes (teflón), etc.

QUÍMICAS

Se manifiestan a través de la afinidad que tengan los

elementos constitutivos del polímero con el medio al

cual están expuestos.

Son permeables (Fenómeno en el cual fluidos, líquidos y

gases, puedan pasar a través de los intersticios de los polímeros)a muchos fluidos.

La exposición a la radiación solar (Infrarrojo (Gran

longitud de onda) – Espectro visible – Ultravioleta (Baja longitud de onda)) puede hacer que el material se

averíe, pierda pigmento, se fracture y se rompa según la

cantidad de calor.

No son afectados por el fenómeno de corrosión; los

elementos ya están oxidados naturalmente.

No reaccionan con ácidos.

MECÁNICAS

Resistencia: Para medir la resistencia tensil de una muestra polimérica, tomamos la muestra y tratamos de estirarla tal como se muestra en la figura de arriba.

Elongación: es un tipo de deformación, la deformación es simplemente el cambio en la forma que experimenta cualquier cosa bajo tensión. Cuando hablamos de tensión, la muestra se deforma por estiramiento, volviéndose más larga. La elongación final es crucial para todo tipo de material. Representa cuánto puede ser estirada una muestra antes de que se rompa. La elongación elástica es el porcentaje de elongación al que se puede llegar, sin una deformación permanente de la muestra. Es decir, cuánto puede estirársela, logrando que ésta vuelva a su longitud original luego de suspender la tensión. Esto es importante si el material es un elastómero. Los elastómeros tienen que ser capaces de estirarse bastante y luego recuperar su longitud original. La mayoría de ellos pueden estirarse entre el 500% y el 1000% y volver a su longitud original son inconvenientes.

Módulo: Los elastómeros deben exhibir una alta

elongación elástica. Pero para algunos otros tipos de

materiales, como los plásticos, por lo general es mejor

que no se estiren o deformen tan fácilmente. Si

queremos conocer cuánto un material resiste la

deformación, medimos algo llamado módulo. Para medir el módulo tensil, hacemos lo mismo que para

medir la resistencia y la elongación final. Esta vez

medimos la resistencia que estamos ejerciendo sobre el

material, tal como procedimos con la resistencia tensil.

Incrementamos lentamente la tensión y medimos la elongación que experimenta la muestra en cada nivel

de tensión, hasta que finalmente se rompe.

Dureza:

La curva en azul representa la relación tensión-estiramiento de

una muestra que es resistente, pero no dura.

La curva en rojo representa la relación tensión-estiramiento

para una muestra que es dura y resistente. Este material no es

tan resistente como el de la curva en azul, pero su área bajo

la curva es mucho mayor. Por lo tanto puede absorber mucha

más energía que el de la curva en azul.

DIFERENCIAS ENTRE NATURALES Y SINTÉTICOS

Naturales: existen en la naturaleza.

Sintéticos: se obtienen industrialmente a partir de los monómeros

Los polímeros naturales son todos aquellos que provienen de los seres vivos, y por lo tanto, dentro de la naturaleza podemos encontrar una gran diversidad de ellos. Las proteínas, los polisacáridos, los ácidos nucleicos son todos polímeros naturales que cumplen funciones vitales en los organismos y por tanto se les llama biopolímeros. Otros ejemplos son la seda, el caucho, el algodón, la madera (celulosa), la quitina, etc.

Los polímeros sintéticos son los que se obtienen por síntesis ya sea en una industria o en un laboratorio, y están conformados a base de monómeros naturales, mientras que los polímeros semisintéticos son resultado de la modificación de un monómero natural. El vidrio, la porcelana, el nailon, el rayón, los adhesivos son ejemplos de polímeros sintéticos, mientras que la nitrocelulosa o el caucho vulcanizado, lo son de polímeros semisintéticos. Hoy en día, al fabricarse polímeros se le pueden agregar ciertas sustancias que modifican sus propiedades, ya sea flexibilidad, resistencia, dureza, elongación, etc.

FUENTES DE CONSULTA

http://www.xente.mundo-

r.com/explora/quimica3/Polimeros.pdf

Capturada el 21 de abril de 2013

Odian, George; Principles of Polymerization,

3rd ed., J. Wiley, New York, 1991.

Jang, B. Z.; Advanced Polymer Composites:

Principles and Applications, ASM International,

Materials Park, OH, 1994