1 Los Polímeros La materia está constituida por moléculas que pueden ser de tamaño normal o por macromoléculas llamadas polímeros. Polímero del griego poly, muchos; meros, parte, segmento Los polímeros se producen por la unión de cientos o miles de moléculas pequeñas denominadas monómeros que forman enormes cadenas de las formas más diversas. Algunas parecen fideos, otras tienen ramificaciones. algunas más se asemejan a las escaleras de mano y otras son como redes tridimensionales.
Estas macromoléculas se forman, en el caso mas sencillo por la repetición de una unidad estructural llamada ségmero. El proceso de formación del polímero, polimerización, se efectúa a partir de los monómeros y de las cuales deriva el ségmero.
2 Homopolímero y Copolímeros Homopolímero: polímero formado por la unión de un solo tipo de monómero
Copolímero: cuando dos tipos de monómeros están unidos a la misma cadena polimérica. copolímero alternante: copolímero al azar copolímero en bloque copolímero de injerto
3 Clasificación de los polímeros Según sus aplicaciones (propiedades mecánicas) Atendiendo a sus propiedades y usos finales, los polímeros pueden clasificarse en:
Elastómeros : son materiales con muy bajo módulo de elasticidad y alta extensibilidad; es decir, se deforman mucho al someterlos a un esfuerzo pero recuperan su forma inicial al eliminar el esfuerzo siempre que no se haya deformado mas allá del límite elástico. Ej: isopreno, siliconas
Plásticos: Son aquellos polímeros que, ante un esfuerzo suficientemente intenso, se deforman irreversiblemente, no pudiendo volver a su forma original. Hay que resaltar que el término plástico se aplica a veces incorrectamente para referirse a la totalidad de los polímeros.
Fibra: Presentan alto módulo de elasticidad y baja extensibilidad, lo que permite confeccionar tejidos cuyas dimensiones permanecen estables. Ej: nylon y poliéster Es importante señalar que las fibras están siempre constituidas por polímeros dispuestos en cristales. Tienen que ser capaces de poder empaquetarse según un ordenamiento regular, a los efectos de alinearse en forma de fibras Tienen buena fuerza tensil, pero por lo general tienen baja fuerza compresional.
4 Clasificación de los polímeros Según su comportamiento a alta temperatura
Para clasificar polímeros, una de las formas empíricas más sencillas consiste en calentarlos por encima de cierta temperatura. Según si el material funde y fluye o por el contrario se descompone se diferencian dos tipos de polímeros:
Termoplásticos: que fluyen al calentarlos y se vuelven a endurecer al enfriarlos. Su estructura molecular presenta pocos (o ninguno) entrecruzamientos. En general son de estructura unidimensional y tienen peso molecular muy elevado, son generalmente rígidos a temperatura ambiente pero se vuelven blandos y flexibles al elevar la temperatura pudiendo moldearse bajo presión.
Termoestables o Termorígidos: que se descomponen químicamente al calentarlos, en vez de fluir. Este comportamiento se debe a una estructura con muchos entrecruzamientos, que impiden los desplazamientos relativos de las moléculas. Son polímeros de estructura tridimensional forman moléculas rígidas de peso molecular relativamente bajo, que originan sustancias duras, insolubles y de gran resistencia a ablandarse por calentamiento.
5 Métodos generales de formación de polímeros 1.1 Lineal 1.2 Cruzada 2.1 Lineal 2.2 Cruzada (Gp:) Formación de polímeros (Gp:) 1.Adición (Gp:) 2.Condensación
1.1.1 Adición 1,2 1.1.2 Adición 1,4 Adición 1,2 (Gp:) fenólica (Gp:) esterificación (Gp:) poliamídicas (Gp:) siliconas
(Gp:) fenólica (Gp:) carboxílicas (Gp:) esterificación (Gp:) siliconas (Gp:) urea formaldehido
6 1 . Polimerización de Adición La polimerización de adición se realiza por la ruptura de un doble enlace.
1.1 Lineal
1.1.1 Adición 1,2:
Se obtiene a partir de alquenos o sus derivados (el mas sencillo es el eteno).
Es una reacción característica de los alquenos. Sus dobles enlaces se rompen y permiten no solo la adición de moléculas pequeñas (H2, HBr, Cl2, etc), sino también la unión entre sucesivas moléculas de alquenos.
7 Polimerización por Adición 1,2 lineal Polietileno (PE)
Monómero eteno o etileno.
Es muy inerte a los agentes químicos pero es algo sensible a la oxidación provocada incluso por los rayos ultravioletas. Se emplea como aislante en la industria eléctrica, como material de embalaje por su impermeabilidad al vapor de agua en recipientes y frascos para productos químicos, en tuberías para conducción de líquidos, etc. (Gp:) PEAD
(Gp:) PEBD
Bolsas supermercado, residuos Polietileno (PE)
8
Monómero: propeno o propileno.
Son mas resistentes que el polietileno, resisten hasta 135°C. Son rígidos y de alta cristalinidad y elevado punto de fusión. Se usa para fabricar recipientes, películas de empaque, alfombras, cajones de gaseosas, tapas, autopartes, equipo de laboratorio, juguetes, tubos flexibles, sogas, caños para agua caliente, telas no tejidas para pañales, etc. Polipropileno (PP) Polimerización por Adición 1,2 lineal
9 Polimerización por Adición 1,2 lineal
Monómero: cloruro de vinilo o cloro eteno.
Es muy duro con elevadas propiedades mecánicas (gran resistencia a la tracción y deformación y gran dureza). Es insoluble e inerte a los agentes químicos mas diversos. En presencia de una gran cantidad de plastificante, el producto puede incluso ser plástico a temperatura ambiente, obteniéndose tubos más o menos rígidos y piezas estampadas por compresión. El PVC rígido puede cortarse, tornearse pues sus propiedades físicas son semejantes a las de un metal. Por extrusión se fabrican tubos y películas. Envases. Ventanas Policloruro de vinilo (PVC): Polimerización por Adición 1,2 lineal
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Monómero: estireno o fenileteno.
Se obtienen productos totalmente transparentes y con un índice de refracción elevado, siendo utilizados en aparatos de iluminación. Es un valiosos aislante eléctrico aunque algo frágil al calor. Poliestireno expandido: telgopor Poliestireno (PS): Polimerización por Adición 1,2 lineal
11 Polimerización por Adición 1,2 lineal Monómero: acrilonitrilo o cianoeteno o propenonitrilo.
En forma de polvo blanco se añade en una proporción de 0.05 % al suelo para favorecer su aireación, aumentar la permeabilidad del terreno y disminuir la erosión. Se lo utiliza en fibras textiles (Orlon, Cashmilon, Dralon) A partir de este polímetro por calentamiento se obtiene las fibras de carbono Poliacrilonitrilo (PAN): Polimerización por Adición 1,2 lineal
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Monómero: tetrafluoroeteno.
Conocido como teflón, Fluon. es el polímero mas resistente al calor (hasta casi 300°C) y a los agentes químicos pues solamente lo atacan los metales alcalinos fundidos. Se usa para bujes, juntas revestimiento de utensilios de cocina. Politetrafluoroeteno (PTFE): Polimerización por Adición 1,2 lineal
13 Polimerización por Adición 1,2 lineal Polimetilacrilato de metilo (PMAM) O Poli metil metacrilato: Monómero metil acrilato de metilo o 2-metil-2-propenoato de metilo
Es muy transparente, conocido como vidrio orgánico (Plexiglas), de altas propiedades mecánicas y como termoplástico puede estamparse y moldearse por encima de los 150°C.
14 Polimerización por Adición 1,4 lineal 1.1 Lineal
1.1.2 Adición 1,4:
Se obtiene a partir del butadieno o sus derivados. Se obtienen productos flexibles a temperatura ambiente (elastómeros)
Sus monómeros son moléculas orgánicas con dos enlaces dobles separados por un simple enlace C-C (enlaces conjugados). Las reacciones de adición de las moléculas de doble enlaces conjugados son muy particulares, ya que dicha adición es predominantemente 1-4. Los polímeros resultantes tendrán la mitad del total de dobles enlaces que contenían los monómeros que los formaron.
15 Polimerización por Adición 1,4 lineal Caucho natural o poliisopreno:
Monómero: 2-metil-1,3- butadieno.
Proviene del árbol Hevea Brasiliensis.
El caucho crudo está constituido por polímeros lineales de 3000 moléculas cada uno. Es blando y pegajoso en verano y muy duro a bajas temperaturas perdiendo su elasticidad.
Para que sea mas duro y resistente y soporte mejor el calor se realiza la vulcanización con azufre (puente de entrecruzamiento de polímeros lineales). Charles Goodyear en 1839.
16 Polimerización por Adición 1,4 lineal Caucho natural Vulcanizado:
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