POLMEROS NOCIONES GENERALES1.-INTRODUCCIN

A lo largo de cientos de aos se han utilizado polmeros naturales procedentes de plantas y animales .Estos materiales incluyen madera, caucho, lana, cuero y seda. Otros polmeros naturales tales como las protenas, los enzimas, los almidones y la celulosa tienen importancia en los procesos bioqumicos y fisiolgicos de plantas y animales. Desde principios del siglo XX, la moderna investigacin cientfica ha determinado la estructura molecular de este grupo de materiales y ha desarrollado numerosos polmeros, sintetizados a partir de pequeas molculas orgnicas .Muchos plsticos, cauchos y materiales fibrosos son polmeros sintticos.2. HISTRICA DE LOS PLSTICOS

La palabra plstico se us originalmente como adjetivo para denotar un cierto grado de movilidad y facilidad para adquirir cierta forma, sentido que se conserva en el trmino plasticidad. Actualmente los plsticos (generalmente es un trmino referido a termoplsticos) se conocen formalmente como polmeros (trmino ms genrico).Los polmeros son macromolculas (generalmente orgnicas) formadas por la unin de molculas ms pequeas llamadas monmeros.La inmensa mayora de los plsticos se sintetizan con molculas provenientes del petrleo.La reaccin por la cual se sintetiza un polmero a partir de sus monmeros se denomina polimerizacin

El poliestireno es un polmero formado a partir de la unidad repetitiva conocida como estireno.Los polmeros en sus diferentes variedades, a saber, plsticos, gomas y fibras, han jugado papeles esenciales y variados en la vida diaria: aislantes elctricos, en neumticos y como envoltura para alimentos, por mencionar slo tres aplicaciones. Hasta la fecha, no hay otra clase de material que sea capaz de sustituirlos.Son conocidas las ventajas del empleo de los envases plsticos, por lo que supone de higiene y mayor duracin de los alimentos. Sin embargo, an es pobre esta visin comparada con la de otros materiales empleados en alimentacin, tales como vidrio, papel u hojalata.Resulta bastante difcil imaginar una vida sin plsticos. Las actividades cotidianas giran alrededor a artculos de plsticos como jarras, gafas, telfonos, etc. Sin embargo,hace algo ms de 100 aos, el plstico que hoy en da nos parece algo tan normal no exista. Mucho antes del desarrollo de los plsticos comerciales, algunos materiales existentes presentaban caractersticas parecidas a los plsticos actuales. En la actualidad estos materiales se denominan plsticos naturales y constituyen el punto de partida de la historia de los materiales plsticos.2.1. Plsticos naturales.Antes de crearse los polmeros, la madre naturaleza era la nica y exclusiva fuente de materiales con que el hombre contaba para la realizacin de sus herramientas, tiles y objetos de uso cotidiano. Las propiedades que ofrecan las piedras, las maderas o los metales no satisfacan todas las demandas existentes as que, el hombre en su innato afn de investigacin y bsqueda comenz a aplicar sustancias que suplieran estas carencias; se manipulan los polmeros naturales: el asta natural, la goma laca y la gutapercha son los precursores de los polmeros actuales.2.3. Propiedades de los Plsticos.Es importante entender las propiedades caractersticas de los plsticos, entre los cuales se encuentran el alto peso molecular, la baja densidad, alta resistencia a la corrosin y baja conductividad trmica y elctrica, todo al contrario de los materiales metlicos, es por ello que su aplicacin en la industria moderna es cada da ms creciente. Las caractersticas antes mencionadas hacen posible su amplia aplicacin y uso de tipo industrial, tal es as que en la actualidad existen plsticos con elevada resistencia al calor y a la traccin, con valores prximos a los aceros.Los plsticos, bajo carga, tienen un comportamiento diferente al de cualquier otro material industrial, la razn es que en forma especial los termoplsticos tienen un comportamiento viscoelstico, es decir tienen una reaccin viscosa y elstica, al contrario de los metales que tiene una reaccin ante las cargas de una falla por deformacin. Esta deformacin viscoelstica se debe, en forma principal, a la estructura molecular de cadena larga. Cuando las cadenas largas estn bajo cargas, se mueven una a lo largo de la otra y la cantidad de movimiento se debe al tipo de enlace. Los plsticos con enlaces dbiles se deforman con ms facilidad que los que tienen enlaces fuertes.3. PROCESAMIENTO DE LOS PLASTICOS.En la industria de los plsticos, participan los manufactureros de las resinas bsicas, a partir de productos qumicos bsicos provenientes del petrleo y de sus gases y que suelen producir la materia prima en forma de polvo, grnulos, escamas, lquidos en forma estndar como lminas, pelculas, barras, tubos y formas estructurales y laminados, participan tambin los procesadores de plsticos que conforman y moldean las resinas bsicas en productos terminados. En la conformacin y moldeo de las resinas se utilizan tambin diversos componentes qumicos o no, que le proporcionan al producto terminado ciertas caractersticas especiales, dentro de ellos tenemos:4. CLASIFICACIN DE POLMEROS

4.1. CLASIFICACION DE DE PLASTICOS.

4.2. LOS POLMEROS SINTTICOS.Pueden clasificarse de una manera general como plsticos, fibras y elastmeros y las caractersticas de cada uno se resumen en la Figura 3.

4.3. NOMENCLATURAA parte de las reglas de nomenclatura establecidas por la IUPAC, existe otro mecanismo alternativo con el que tambin se pueden nombrar los polmeros y es tomando como base el monmero del cual son provenientes. Este sistema es el ms comn. Entre los compuestos nombrados de esta manera se encuentran: el polietileno y el poliestireno. Se tiene que cuando el nombre del monmero es de una sola palabra, el polmero constituido a partir de este sencillamente se nombra agregando el prefijo poli.MonmeroUERPolmero

Sistema tradicionaletilenopolietileno

Sistema IUPACetenometilenopoli (metileno)

MonmeroUERPolmero

Sistema tradicionalestirenopoliestireno

Sistema IUPACfenileteno1-feniletilenopoli(1-feniletileno)

4.4. DEFINICIONES Los plsticos son materiales cuyas propiedades son intermedias entre los elastmeros y las fibras. Estos materiales tienen una infinidad de aplicaciones que se pueden dividir de acuerdo a ellas como:

4.4.1. Plsticos de uso general, son materiales que se fabrican en grandes cantidades a bajo costo y son empleados en mltiples aplicaciones en la vida diaria como pueden ser recipientes, enseres domsticos, juguetes, etc.

4.4.2. Plsticos de ingeniera, su volumen de produccin es menor y su precio ms elevado. Se caracterizan por tener propiedades particulares para aplicaciones especficas. Estos plsticos pueden competir con los materiales metlicos o cermicos a los que aventajan por su menor densidad y facilidad de procesado. Encuentran mucha aplicacin en la industria automotriz.

4.4.3. Plsticos avanzados, son materiales que se disean con una constitucin molecular definida para satisfacer una aplicacin concreta. Estos materiales tienen propiedades excepcionales que los califican como polmeros de vanguardia para el futuro. Entre las propiedades ms relevantes de ellos destacan la biocompatibilidad y la formacin de fases cristal lquido.Algunos ejemplos de plsticos de aplicacin industrial y comercial son los siguientes:

4.4.4. Polietileno (PE):Este polmero se obtiene a partir del etileno. Las dos variedades comerciales ms conocidas de este polmero son el polietileno de baja densidad (LDPE) y el de alta densidad (HDPE). La diferencia en sus propiedades y aplicaciones vienen dadas por el grado de cristalinidad que cada uno puede alcanzar.El LDPE, que posee una estructura muy ramificada y por ende una baja cristalinidad. Sus principales aplicaciones son la fabricacin de bolsas plsticas, tuberas y recubrimiento para cables. Por su parte el polietileno de alta densidad, que posee un mayor cristalinidad debido a su estructura prcticamente lineal, encuentra aplicaciones como tuberas, recipientes, enseres domsticos, aislamiento para cables, juguetes y asientos para uso pblico, entre otras.

4.4.5. Polipropileno (PP):El polipropileno se obtiene mediante la polimerizacin del propileno. Cuando sta se lleva a cabo por procesos de Ziegler-Natta se obtiene un polmero altamente estereorregular con un contenido de al menos 90% de polmero isotctico. En trminos generales las propiedades del PP son similares a las del HDPE. Se emplea para la elaboracin de tubos, fibras para cuerdas, artculos textiles y pelculas para empaque de alimentos.

4.4.6. Poliestireno (PS):La polimerizacin industrial del estireno se lleva a cabo mediante radiales libres con la ayuda de perxidos. El poliestireno obtenido de esta manera es fundamentalmente atctico. Existen tres tipos de poliestireno comercial: el poliestireno de alto impacto, empleado por ejemplo, en la fabricacin de vasos plsticos desechables, el poliestireno cristal que se emplea en la fabricacin de recipientes y el polestireno expandible (anime) que se usa entre otras cosas como material de empaque.La copolmerizacin del estireno con butadieno produce un caucho sinttico con propiedades anlogas al caucho natural.

4.4.7. Polimetilmetacrilato (PMMA):El PMMA al igual que otros polmeros vinlicos es un material amorfo y su propiedad ms destacada es su excelente transparencia lo que hace que una de sus principales aplicaciones sea como sustituto del vidrio.

4.4.8. Poli cloruro de vinilo (PVC):Muchos autores consideran el PVC como el plstico ms verstil y su produccin es solo superada por la del polietileno. Sus usos abarcan desde la construccin de casas hasta prendas de vestir. Se emplea en productos de calandrado, fabricacin de tubera, dispositivos de uso mdico, etc, etc.4.4.9. Politetrafluoroetileno (Tefln):Este es un material tenaz, flexible y de gran resistencia qumica y trmica, es adems un excelente aislante trmico. Su uso se restringe a aplicaciones tcnicas tales como sellantes, aislante elctrico, recubrimientos inertes y valvulera.4.4.10. Poliamidas y polisteres:Estos materiales tienen su principal aplicacin en la fabricacin de fibras, sin embargo, muchos de ellos debido a su versatilidad, pueden ser usados en la fabricacin de izas de plstico tal como podemos ver en los siguientes ejemplos:El nylon-6,6 es un material industrial que se usa en la fabricacin de rodamientos y engranajes. En general, los plsticos de poliamida se usan para la fabricacin de componentes y partes para automviles y camiones.El polietin tereftalato (PET) se emplea en la fabricacin de botellas de refresco y pelculas para envoltorios.

4.4.11. Plsticos termoestables:Las Resinas fenol formaldehdo se preparan por una reaccin de condensacin entre el fenol y el formaldehdo que forman polmeros con un grado de entrecruzamiento que puede ser controlado.Su principal aplicacin es la produccin de piezas elctricas de muy diferente uso. Las Resinas urea formaldehdo tienen aplicaciones similares a las anteriores y muchas veces se prefieren a las primeras cuando la presentacin del material es un factor a considerar. Las resinas epoxi, los poliuretanos y los polisteres insaturados, tambin son materiales plsticos con infinidad de aplicaciones.Elastmeros: 5. ESTRUCTURA DE POLIMEROS:Se dividen en dos las cuales son: Estructura qumica Estructura fsica Estructura qumica.- Los tipo de tomo en la cadena principal y sustituyentes son la unin de monmeros que se realiza mediante enlaces covalentes.

La figura 1,1 representa una configuracin SP3 que forma un tetra edro en torno al tomo de carbono y su ngulo es de 109Los siguientes figuras muestran diferentes polmeros:Polietileno (PE).- son molculas sencillas no polares, tambin un material blando y tiene una temperatura de fusin bajo.

Polivinilo de carbono (PVC).-es una molcula polar la cual las cadenas son interacciones fuertes de tipo dipolo-dipolo que atraen a los tomos de cloro y los de hidrogeno que representa un polmero rgido

Poli (oxido de metilo) POM.- son altamente polares que contiene tomos de oxigeno o nitrgeno que se atraen entre s por puentes de hidrogeno.

En general cuanto mayor sean las fuerzas de cohesin entre las cadenas mas rgido resultara el polmeroPoliamidas.-Las fuerzas entre las molculas son el resultado de una combinacin de enlaces por puente de hidrogeno son dipolo-dipolo

Grupo aromtico(grupo voluminoso y fcilmente polarizables) son aquellos grupos donde aumenta la rigidez de las mismas como el caso del polietilenterftalato (PET), polipropileno (PP) y poli estireno (PS)

Estructura fsicaSe utiliza para indicar las regiones ordenadas y desordenadas de los polmeros

En algunos polmeros son completamente amorfos y otros son semicristalinos Los polmeros con capacidad de cristalizar son qumicamente y geomtricamente regular en su estructura.La temperatura de vitria y temperatura de fusin son en donde: -En estado lquido las molculas de los polmeros se encuentran ovilladas y enmaraadas. -Si la energa disponible es suficiente, las molculas podrn moverse y los tomos de las cadenas podrn rotar alrededor de los ngulos de enlace, producindose cambios de conformacin.La temperatura de vitria y temperatura de fusin son en donde :En estado lquido las molculas de los polmeros se encuentran ovilladas y enmaraadas.

Si la energa disponible es suficiente, las molculas podrn moverse y los tomos de las cadenas podrn rotar alrededor de los ngulos de enlace, producindose cambios de conformacin.

5.1. Copolimeros.- los polmeros pueden ser considerado como homopolimero ya que est formado idnticamente.Los polmeros se forman por reaccione de dos monmeros que son los homopolimeros. Sin embargo cuando se polimeriza dos o ms monmero diferentes se obtiene un copolimero, es decir un polmero con dos o ms tipos de unidades constitucionales respectivas en la misma cadena El proceso de polimerizacin simultanea se le conoce de mezcla de monmeros se le conoce como copolimerizacion. Por medio de la copolimerizacion se puede obtener una gran variedad de estructuras, ya que las unidades de monmeros pueden distribuirse en diferentes formas, dependiendo de la tcnica y los monmeros empleados.

5.2. Tacticidad.- Se basa en los efectos sobre las propiedades fsicas del polmero. El conocimiento preciso de tacticidad de un polmero tambin ayuda a la comprensin a qu temperatura se derrite un polmero, la forma soluble es en un disolvente y de sus propiedades mecnicas.La tacticidad es particularmente significativo en polmeros de vinilo del tipo-H2C-CH-, donde cada unidad de repeticin con un sustituyente R en un lado de la cadena principal del polmero es seguido por la siguiente unidad que se repite con el sustituyente en el mismo lado que la anterior.En una macromolcula de hidrocarburos con todos los tomos de carbono que constituyen la columna vertebral en una geometra molecular tetradrica, la columna vertebral es en zigzag en el plano de papel con los sustituyentes ya sea que sobresale de la retirada de papel o en el papel. Esta proyeccin se llama la proyeccin despus de Giulio NattaNatta. Macromolculas Monotactic tienen un tomo de estereoisomrica por unidad de repeticin, ditactic a macromolculas n-tctica tener ms de un tomo de estereoisomrica por unidad5.3. Describiendo tacticidad5.3.1. DiadasDos unidades estructurales adyacentes en una molcula de polmero constituyen una diada.La diada meso se compone de dos unidades orientadas idnticamente El racemo diada es en donde las unidades orientadas estn en oposicin como un compuesto racemico.En el caso de molculas de polmero de vinilo, una diada meso es uno en el que las cadenas de carbono de libros estn orientados en el mismo lado de la cadena principal del polmero.5.3.2. TradasUna triada isotctica se compone de dos adyacentes diadas meso, una triada sindiotctica consiste en dos diadas racemo adyacentes y una trada heterotctico se compone de un meso DIAD adyacente a un racemo diada.La fraccin de masa de las tradas isotcticas es una medida cuantitativa comn de tacticidad.Cuando la estereoqumica de una macromolcula se considera que es un proceso de Bernoulli, la composicin trada puede calcularse a partir de la probabilidad de encontrar diadas meso. Cuando esta probabilidad es 0.25 entonces la probabilidad de encontrar: una trada isotctica es Pm2 o 0.0625 una trada heterotctico es 14:00 o 0.375 una trada sindiotctico es 2 0.5625Con una probabilidad total de 1 - Existen relaciones similares con diadas para ttradas.

6. ISOMERISMOSon llamados isomerismo cuando dos compuestos pueden tener la misma frmula qumica pero estructura diferenteEj.

7. PESOS MOLECULARES:7.1. Distribucin de pesos moleculares En un polmero no se obtiene un peso molecular nico sino una distribucin de pesos moleculares, ms o menos estrecha, dependiendo del mtodo de sntesis. Por ello los mtodos experimentales de determinar el peso molecular proporcionan un valor medio, que ser diferente segn se emplee una tcnica.En la figura se muestra una curva tpica de distribucin de pesos moleculares en un polmero sinttico. Vemos que existen cantidades apreciables de distinto tamao, desde oligomeros hasta la especie de muy alto peso molecular.Es decir, los polmeros son sustancias poli moleculares o poli dispersas. Solamente las macromoleculares biolgicas, como protenas y acido maloico, que son sintetizados de forma especfica por los seres vivos, son mono moleculares o mono dispersos

7.2. Peso molecular promedio El peso molecular en un polmero es en donde depende de una gran cantidad de variables El resultados es la obtencin de un producto final formados por macromoleculares de distintas longitudes.Para su verificacin de pesos moleculares existe un distribucin estadstica de pesos moleculares.Las tcnicas utilizadas para conocerlas son el FRACCIONAMIENTO y la CROMATOGRAFIA DE EXCLUCION POR TAMAO (SEC) por ello se pueden hallar curvas de distribucin de pesos moleculares como se ve en la figura

Curva de distribucin de pesos moleculares de un polmero Para la obtencin de peso molecular promedio en nmero (Mn) que corresponde a los valores obtenidos por ebuloscopia, crioscopia y osmometra todas estas tcnicas se realizan con disoluciones diluidas y los resultados corresponden al nmero de molculas disueltas en la unidad de volumen de disolucin.Donde: Mn = peso molecular promedio en nmeros Ni = nmero de especies de peso molecular Mi = peso molecular del compuestoOtra tcnica para calcular el peso molecular de un polmero es usando el mtodo de fraccionamiento de un polmero.Por lo que es conveniente expresar el peso molecular M en funcin de las fracciones de peso (W) esto es de la siguiente forma:

Donde: Mn = peso molecular promedio en nmeros Mi = peso molecular del compuesto Wi= peso de las molculas que tiene el peso molecular