Los polímeros poseen muchos atractivos: Primitivamente se andaba descalzo o se protegía los pies con cuero de animales. El cuero es un polímero natural
Esta zapatilla posee exteriores de cuero y también nylon. La suela es de un caucho rígido llamado caucho SBS. Los mismos materiales conforman estas botas de paseo incluyendo las plantillas, que son de espuma de poliuretano
Los cordones de los zapatos están hechos a base de nylon y algodón. El algodón es otro polímero natural: celulosa. También los hay revestidos con PVC el mismo plástico que suele encontrarse en los techos vinílicos de los autos y recubrimientos vinílicos.
“Calzado de pato” es excelente para mantener sus pies secos en días de lluvia. Está fabricado con caucho natural, el poliisopreno
Los calcetines no se tendrían sin polímeros como el algodón y mate- riales sintéticos como el poliéster y el nylon. Y los que llevan una banda elástica contienen otro polímero el caucho natural..
Época Pre-Colombina. Coagulación del Latex – Pelota L.H. Baekeland, 1909. Resinas Fenol-Formaldehido Bakelita Década del 30: Ingleses, Polimerización de etileno Alemanes, Desarrollo del poliestireno W. Carothers (Dupont), Nylon De la misma época, PVC Década del 50. G. Natta y K. Ziegler (premio Nobel 1963) Cat.Ziegler-Natta. Estereoregularidad. Tecnopolímeros, Polímeros de Ingeniería, Superpolímeros
POLIMEROS Polímero: molécula muy grande, resultante de millares de moléculas pequeñas, unidas químicamente entre sí. Macromolécula gigante.
Los términos macromolécula y polímero se utilizan como sinónimos, sin embargo polímero es la palabra más frecuentemente utilizada en lo relacionado a los plásticos. Describe mejor a las especies que presentan muchas (poli) de una unidad (mero).
Polimerización La reacción química por la cual se obtienen los polímeros se denomina polimerización. Todas las polimerizaciones tienen un detalle en común: comienzan con moléculas pequeñas, que se van uniendo entre sí para formar moléculas gigantes. Llamamos monómeros a estas moléculas pequeñas que originan polímeros.
Se suele distinguir entre Polimerización por ADICION y por CONDENSACION.
ADICION: A + A + A + A …….+ A ? A-A-A-A-….A o -(A)n-
CONDENSACION: n X-A-Y ? X-A-A-A-A-Y + (n-1) XY
o X-(A)n-Y + (n-1)XY
El etileno tiene dos átomos de carbono y cuatro de hidrógeno. La unidad repetitiva del polietileno también tiene dos átomos de carbono y cuatro de hidrógeno. No se gana ni se pierde. Este átomo de cloro y este de hidrógeno no entran en el polímero. Salen como HCl gas
COPOLIMERIZACION La copolimerización consiste en la formación de macromoléculas a partir de dos o más monómeros de estructura química diferente. Esto conduce a la obtención de una extensa gama de productos cuya naturaleza va a depender de la naturaleza de los monómeros, de su concentración relativa en la mezcla reaccionante y de la secuencia en que se unan durante el proceso de polimerización. La copolimerización es importante para obtener productos con determinadas características físicas, útiles para aplicaciones específicas.
En los copolímeros según la ubicación de las unidades a lo largo de la cadena se distinguen: Copolímeros al azar o estadísticos: A-B-B-A-B-A-A-A-…… Copolímeros alternados: A-B-A-B-A-B-A-B-A-…… Copolímeros en bloque: A-A-….A-BBBBBB….AAAAA…BBBB….. Copolímeros de injerto: AAAAAAAAAAAAAA…….AAAA BBBBBB BBBBBB
CARACTERÍSTICAS, PROPIEDADES DE POLIMEROS PROPIEDADES QUIMICAS Similares a la de las moléculas pequeñas. Experimentan las mismas reacciones aunque su velocidad de reacción y eficiencia se ven influenciadas por el tamaño molecular. NOMENCLATURA Diversas formas para nombrarlos: Fuente de preparación: Es la forma más simple y más usada para nombrar a los polímeros. Poli(nombre del monómero), Polietileno, Poli(óxido de etileno) Poli(metacrilato de metilo) Basada en Estructura: Se usa en los polímeros de condensación a partir de dos monómeros. Poli(estructura química), Poli(hexametilen adipamida), Poli(etilen tereftalato). Nombres Comerciales: Nylon 6,6, Nylon 6, Teflón, otros.
Los polímeros a diferencia de las moléculas pequeñas no presentan un peso molecular único, sino que el polímero resultante es una mezcla de polímeros de la misma naturaleza pero de diversos tamaños moleculares. Se tiene un peso molecular promedio. PESO MOLECULAR
ESTRUCTURA DE LAS CADENAS POLIMERO
Como resultado del mecanismo y proceso de polimerización como también de la naturaleza de los monómeros que generan el polímero, las cadenas de polímero pueden ser lineales, ramificadas e incluso entrecruzadas.
Lineal Ramificado (A) Ramificado (B) Ramificado (C) Entrecruzado ESTRUCTURA DE POLIMEROS
CRISTALINO, AMORFO
La mayoría de los polímeros pueden presentar características tanto de sólidos cristalinos como de líquidos altamente viscosos.
Se usa los términos Cristalino y Amorfo que indican regiones ordenadas y desordenadas.
La mayoría de los polímeros son con carácter parcial o semi cristalinos.
POLIMERO CRISTALINO NO-ORIENTADO
POLIMERO CRISTALINO ORIENTADO
ESTEREOREGULARIDAD
Se utiliza la terminología de polímeros atácticos, isotácticos y sindiotácticos para indicar el ordenamiento, a lo largo de la cadena polímero, de los grupos laterales presentes en la unidad repetitiva del polímero.
ESTEREOREGULARIDAD EN POLIMEROS
TRANSICIONES TERMICAS EN POLIMEROS
Se distinguen dos tipos de temperatura de transición: Tg y Tm
Temperatura de Transición Cristalina, Tm, corresponde a fusión de la componente cristalina del polímero.
Temperatura de Transición vítrea, Tg, por debajo de ella la porción amorfa del polímero adquiere las características del estado vítreo.
TERMOPLASTICOS, TERMOESTABLES
La terminología termoplástico y termoestable se usa para indicar el comportamiento en cuanto a temperatura de un material polimérico.
Termoplástico, para aquellos que se ablandan, funde y fluyen por aplicación de presión y temperatura. Se pueden moldear una y otra vez.
Termoestable, materiales infusible e insolubles, pueden ser moldeados sólo una vez. Corresponden a polímeros altamente entrecruzados.
La utilidad de un polímero como material depende de sus propiedades y características. En estas están involucrados: APLICACIONES DE LOS POLIMEROS Dependiendo de la combinación particular de estos parámetros, un polímero se podrá utilizar como: tamaño molecular (PM), grado de cristalinidad, grado de entrecruzamiento, temperaturas Tg y Tm. FIBRA PLASTICO RIGIDO PLASTICO FLEXIBLE ELASTOMERO
FIBRAS Alta resistencia a la deformación, bajas elongaciones. Polímeros altamente cristalinos con cadenas polares que presentan fuerzas secundarias fuertes. Se usa estiramiento mecánico para alcanzar alta cristalinidad. Con Tm ? 200ºC y ? 300ºC. Tg intermedio aprox. 50ºC.
PLASTICOS RIGIDOS Alta rigidez y resistencia a la deformación. Polímeros amorfos con grupos laterales voluminosos o con alto grado de entrecruzamiento. PLASTICOS FLEXIBLES Grado de cristalinidad de moderado a alto, amplia variedad para Tm y Tg.
Pueden experimentar fácilmente elongaciones reversibles muy grandes. ELASTOMEROS Corresponden a polímeros amorfos, con Tg baja, fuerzas secundarias bajas, y con un cierto grado de entrecruzamiento.
Aplicaciones de Polímeros
ALGUNOS COMPONENTES DE AUTOMOVILES Parachoques, ABS Neumáticos: Rodaje: P(SBS), Lateral: P(isopreno), Interior: P(isobutileno), Refuerzo: Cuerda Kevlar, Nylon-6 Limpiaparabrisas: Poliisopreno Filtro de Aire: Papel (celulosa) Manguera: Polibutadieno Bidón: Polietileno Alfombra: Nylon
Pelota Basquet: Cuero, Poliisobutileno Guante beisbol, cuero, Algodón, Nylon, poliéster Raqueta tenis: marco fibra carbono, cuerdas: nylon Pantalón ciclismo: Cop en bloque: Spandex Pantalones: Poliéster Pelota golf: Surlin, Ionómero/elastómero
Producción Global de Plásticos Producción en peso (1970 = 100) Crecimiento anual 1970-2004 Acero: 2% Aluminio: 3% Plásticos: 6% Fuente: SPI, Milacron (Gp:) 0 (Gp:) 100 (Gp:) 200 (Gp:) 300 (Gp:) 400 (Gp:) 500 (Gp:) 600 (Gp:) 700 (Gp:) 800 (Gp:) 70 (Gp:) 72 (Gp:) 74 (Gp:) 76 (Gp:) 78 (Gp:) 80 (Gp:) 82 (Gp:) 84 (Gp:) 86 (Gp:) 88 (Gp:) 90 (Gp:) 92 (Gp:) 94 (Gp:) 96 (Gp:) 98 (Gp:) 00 (Gp:) 02 (Gp:) 04
Plásticos Aluminio Acero
Consumo Global de Plásticos 2003 – 176 M Ton 1990 – 86 M Ton Europa29% América del Norte 29% Sudeste Asia-tico 16% Japón12% América del Norte 25% Europa 22% Sudeste Asia- tico 32% Sudeste Asiático 36% América del Norte 24% Europa 19% Europa Oriental 6% América Latina 4% Africa/Medio Oriente 4% Europa Oriental 4% América Latina 5% Africa/Medio Oriente 6% Japón6% Europa Oriental 4% América Latina 5% Africa/Medio Oriente 6% Japón6% 2010 – 250 M Ton fuente: VKE, Junio 2004 5.7% 5.1%
Consumo de Plásticos en Estados Unidos
Construcción 24% Empaques 33 % Muebles 7 % Otros 13 % Transporte 17 % Electricidad y Electrónica 6 %
Los plásticos se han hecho una parte integral de nuestras vidas, y de hecho juegan un rol irreemplazable en las actividades diarias Hoy en día:
COMPOSICION Mezclado Polímero + Aditivos “COMPOUND” Compuesto de Moldeo
“Pellets”, Gránulos de Moldeo
Transformación (Moldeo) Plásticos Técnicas de fabricación : Compresión Inyección Extrusión Soplado Maquinado Termoformado Moldeo Rotacional
Laminado Calor y presión parte superior e inferior del material Resina Refuerzo
Trefilado: Cuerdas y otros
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