Polímeros

1. Polímeros

2. ¿ 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.

3. 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 .

4. 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.

5. 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.

6. d ) Reticulados: Con cadenas ramificadas entrelazadas en las tres direcciones del espacio. Ejemplo: Epoxi.

7. 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 .

8. b) Termoestables: Después del calentamiento se convierten en sólidos mas rígidos que los polímeros originales. Ejemplos: baquelita, ebonita, etc.

9. 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.

10. 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:

11. 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.

12. 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.

13. 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 .

14. 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.

15. 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.

16. 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.

17. 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.

18. Diferencias entre naturales y sintéticos 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.

19. 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