LOS POLIMEROS TERMOPLASTICOS
Los polímeros se definen como macromoléculas compuestas por una o varias unidades químicas (monómeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena.
Un polímero es como si uniésemos con un hilo muchas monedas perforadas por el centro, al final obtenemos una cadena de monedas, en donde las monedas serían los monómeros y la cadena con las monedas sería el polímero.
La parte básica de un polímero son los monómeros, los monómeros son las unidades químicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un polímero, por ejemplo el monómero del polietileno es el etileno, el cual se repite x veces a lo largo de toda la cadena.
Polietileno = etileno-etileno-etileno-etileno-etileno-……
En función de la repetición o variedad de los monómeros, los polímeros se clasifican en:
Homopolímero - Se le denomina así al polímero que está formado por el mismo monómero a lo largo de toda su cadena. Copolímero - Se le denomina así al polímero que está formado por al menos 2 monómeros diferentes a lo largo de toda su cadena.
La formación de las cadenas poliméricas de los polímeros se producen mediante las diferentes polireacciones que pueden ocurrir entre los monóneros, estas polireacciones se clasifican en:
En función de cómo se encuentren enlazadas o unidas (enlaces químicos o fuerzas intermoleculares) y la disposición de las diferentes cadenas que conforma el polímero, los materiales poliméricos resultantes se clasifican en:
En función de la composición química, los polímeros pueden ser inorgánicos como por ejemplo el vidrio, o pueden ser orgánicos como por ejemplo los adhesivos de resina epoxi, los polímeros orgánicos se pueden clasificar a su vez en polímeros naturales como las proteínas y en polímeros sintéticos como los materiales termoestables.
Existen diferentes parámetros que miden las propiedades de los polímeros como el radio de giro, la densidad del polímero, la distancia media entre las cadenas poliméricas, la longitud del segmento cuasi-estático dentro de las cadenas poliméricas, etc...
Entre las propiedades que definen las propiedades de los polímeros, las más importantes son:
La temperatura de transición vítrea del polímero El peso medio molecular del polímero
TERMOPLASTICOS
Los materiales termoplásticos son aquellos materiales que están formados por polímeros que se encuentran unidos mediante fuerzas intermoleculares o fuerzas de Van der waals, formando estructuras lineales o ramificadas.
Un material termoplástico lo podemos asemejar a un conjunto de cuerdas entremezcladas que tenemos encima de una mesa, cada una de estas cuerdas es lo que representa a un polímero, cuanto mayor sea el grado de mezclado de las cuerdas mayor será el esfuerzo que tendremos que realizar para separar las cuerdas unas de otras, dado a que el rozamiento que se produce entre cada una de las cuerdas ofrece resistencia a separarlas, en este ejemplo el rozamiento representa las fuerzas intermoleculares que mantiene unidos a los polímeros.
En función del grado de las fuerzas intermoleculares que se producen entre las cadenas poliméricas, estas pueden adoptar dos tipos diferentes de estructuras, estructuras amorfas o estructuras cristalinas, siendo posible la existencia de ambas estructuras en un mismo material termoplástico.
- Estructura amorfa - Las cadenas poliméricas adquieren una estructura liada, semejante a de la un ovillo de hilos desordenados, dicha estructura amorfa es la responsable directa de las propiedades elásticas de los materiales termoplásticos.
- Estructura cristalina - Las cadenas poliméricas adquieren una estructura ordenada y compacta, se pueden distinguir principalmente estructuras con forma lamelar y con forma micelar. Dicha estructura cristalina es la responsable directa de las propiedades mecánicas de resistencia frentes a esfuerzos o cargas así como la resistencia a las temperaturas de los materiales termoplásticos.
Si el material termoplástico dispone de una alta concentración de polímeros con estructuras amorfas, dicho material tendrá una pobre resistencia frente a cargas pero una excelente elasticidad, si por el contrario el material termoplástico dispone de una alta concentración de polímeros con una estructura cristalina, el material será muy resistente y fuerte incluso superior a los materiales termoestables, pero con poca elasticidad aportándole la característica de fragilidad en dichos materiales.
Propiedades de los materiales termoplásticos- Pueden derretirse antes de pasar a un estado gaseoso.
- Permiten una deformación plástica cuando son calentados.
- Son solubles en ciertos solventes.
- Se hinchan ante la presencia de ciertos solventes.
- Buena resistencia al fenómeno de fluencia.
Ejemplos y aplicaciones de materiales termoplásticos:- Polietileno de alta presión como material rígido aplicado para cubiertas de máquinas eléctricas, tubos, etc..
- Polietileno de baja presión como material elástico usado para el aislamiento de cables eléctricos, etc..
- Poliestireno aplicado para aislamiento eléctrico, empuñaduras de herramientas...
- Poliamida usada para la fabricación de cuerdas, correas de transmisión, etc...
- PVC o cloruro de polivinilo para la fabricación de materiales aislantes, tubos, envases, etc...
Ejemplos de adhesivos termoplásticos:- Acrilatos
- Cianoacrilatos
- Epoxy curados mediante radiación ultravioleta
- Acrilatos curados mediante radiación ultravioleta
POLIETILENO
El polietileno (PE) es químicamente el polímero más simple. Se representa con su unidad repetitiva (CH2-CH2)n. Es uno de los plásticos más comunes, debido a su alta producción mundial (aproximadamente 60 millones de toneladas anuales alrededor del mundo) y a su bajo precio. Es químicamente inerte. Se obtiene de la polimerización del etileno (de fórmula química CH2=CH2 y llamado eteno por la IUPAC), del que deriva su nombre.
POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD
El polietileno de alta densidad es un polímero de adición, conformado por unidades repetitivas de etileno. En el proceso de polimerización, se emplean catalizadores tipo Ziegler-Natta, y el Etileno es polimerizado a bajas presiones, mediante radicales libres.
CARACTERISTICAS:
- Excelente resistencia térmica y química.
- Muy buena resistencia al impacto.
- Es sólido, incoloro, translúcido, casi opaco.
- Muy buena procesabilidad, es decir, se puede procesar por los métodos de conformado empleados para los termoplásticos, como inyección y extrusión.
- Es flexible, aún a bajas temperaturas.
- Es tenaz.
- Es más rígido que el polietileno de baja densidad.
- Presenta dificultades para imprimir, pintar o pegar sobre él.
- Es muy ligero.
- Su densidad es igual o menor a 0.952 g/cm3.
- No es atacado por los ácidos, resistente al agua a 100 ºC y a la mayoría de los disolventes ordinarios.
POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD
El polietileno de baja densidad es un «polímero de adición», conformado por unidades repetidas de etileno. Generalmente, el proceso de polimerización más comúnmente empleado se realiza a alta presión, 1500 - 2000 bar. y se conoce como El PEBD,El polietileno de baja densidad es un polímero con una estructura de cadenas muy ramificadas; esto hace que tenga una densidad más baja que la del PEAD (0,92-0,94 g/cm3).
CARACTERISTICAS:
- Buena resistencia térmica y química.
- Buena resistencia al impacto.
- Es de color lechoso, puede llegar a ser trasparente dependiendo de su espesor.
- Muy buena procesabilidad, es decir, se puede procesar por los métodos de conformado empleados para los termoplásticos, como inyección y extrusión.
- Es más flexible que el polietileno de alta densidad.
- Presenta dificultades para imprimir, pintar o pegar sobre él.
- Densidad de 0.92 g/cc.
POLIPROPILENO
El polipropileno (PP) es el polímero termoplástico, parcialmente cristalino, que se obtiene de la polimerización del propileno (o propeno). Pertenece al grupo de las poliolefinas y es utilizado en una amplia variedad de aplicaciones que incluyen empaques para alimentos, tejidos, equipo de laboratorio, componentes automotrices y películas transparentes. Tiene gran resistencia contra diversos solventes químicos, así como contra álcalis y ácidos.
CLORURO DE POLIVINILO
El PVC es el producto de la polimerización del monómero de cloruro de vinilo a policloruro de vinilo. Es el derivado del plástico más versátil. Este se pueden producir mediante cuatro procesos diferentes: Suspensión, emulsión, masa y solución.
Se presenta como un material blanco que comienza a reblandecer alrededor de los 80 °C y se descompone sobre 140 °C. Es un polímero por adición y además una resina que resulta de la polimerización del cloruro de vinilo o cloroeteno. Tiene una muy buena resistencia eléctrica y a la llama.
Se obtiene a partir del craqueo del petróleo, que consiste en romper los enlaces químicos del compuesto para conseguir diferentes propiedades y usos. Lo que se obtiene es el etileno, que combinado con el cloro obtenido del cloruro de sodio producen etileno diclorado, que pasa a ser luego cloruro de vinilo. Mediante un proceso de polimerización llega a ser cloruro de polivinilo o PVC. Antes de someterlo a procesos para conformar un objeto el material se mezcla con pigmentos y aditivos como estabilizantes o plastificantes, entre otros.
ACETATO DE POLIVINILO
El acetato de polivinilo o PVA más conocido como "cola o adhesivo vinilico" es un polímero, obtenido mediante la polimerización del acetato de vinilo, descubierto por el químico Fritz Klatte en 1912. Para preparar alcohol de polivinilo se usa la hidrólisis del polímero (ya sea ésta parcial o total). Se presenta comercialmente en forma de emulsión, como adhesivo para materiales porosos, en especial la madera. A una de sus variedades se la conoce como Resistol oResistol 850, la marca de la industria que lo produce.
También se puede utilizar para proteger el queso de los hongos y de la humedad. Se usa como base de plástico neutro para la goma de mascar ya que es un sustituto barato de la savia gomosa natural del árbol Manilkara zapota.
Es el miembro de la familia de ésteres de vinilo más fácilmente obtenible y de más amplio uso. Es un líquido inflamable, usado generalmente para adhesivos de encuadernación, bolsas de papel, cartones para leche, sobres, cintas engomadas, calcomanías, etc.
POLIESTIRENO
El poliestireno (PS) es un polímero termoplástico que se obtiene de la polimerización del estireno. Existen cuatro tipos principales: el PS cristal, que es transparente, rígido y quebradizo; el poliestireno de alto impacto, resistente y opaco, el poliestireno expandido, muy ligero, y el poliestireno extrusionado, similar al expandido pero más denso e impermeable. Las aplicaciones principales del PS choque y el PS cristal son la fabricación de envases medianteextrusión-termoformado, y de objetos diversos mediante moldeo por inyección. Las formas expandida y extruida se emplean principalmente como aislantes térmicos en construcción y para formar coquillas de protección en los embalajes de objetos frágiles.
A escala industrial, el poliestireno se prepara calentando el etilbenceno en presencia de un catalizador para dar lugar al estireno. La polimerización del estireno se da por radicales libres, polimerización catiónica, polimerización aniónica o sobre catalizador.
POLIMETILMETACRILATO
Dentro de los plásticos de ingeniería podemos encontrarlo como polimetilmetacrilato, también conocido por sus siglas PMMA. La placa de acrílicose obtiene de la polimerización del metacrilato de metilo y la presentación más frecuente que se encuentra en la industria del plástico es en gránulos ('pellas' en castellano; 'pellets' en inglés) o en placas. Los gránulos son para el proceso de inyección o extrusión y las placas para termoformado o para mecanizado.
Compite en cuanto a aplicaciones con otros plásticos como el policarbonato (PC) o el poliestireno (PS), pero el acrílico se destaca frente a otros plásticos transparentes en cuanto a resistencia a la intemperie, transparencia y resistencia al rayado.
Por estas cualidades es utilizado en la industria del automóvil como el faro del coche, iluminación, cosméticos, espectáculos, construcción y óptica, entre muchas otras. En el mundo de la medicina se utiliza la resina de polimetilmetacrilato para la fabricación de prótesis óseas y dentales y como aditivo en polvo en la formulación de muchas de las pastillas que podemos tomar por vía oral. En este caso actúa como retardante a la acción del medicamento para que esta sea progresiva.
En gránulos el acrílico es un material higroscópico, razón por la cual es necesario secarlo antes de procesarlo.
Se distingue el metacrilato como nombre común para las planchas o placas de polimetilmetacrilato, siendo el nombre químico mucho más genérico a todo tipo de elemento (no sólo placas) formado con este material (resinas, pastas, gránulos, adhesivos, emulsiones...).
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