Antecedentes de los polímeros

Antecedentes de los polímeros

Las primeras aplicaciones de la química de los polímeros implicaban la modificación química cuyo objeto era mejorar las propiedades físicas de los polímeros naturales. En 1839, Charles Goodyear transformó el hule natural, que es frágil cuando esta frio y pegajoso cuando está caliente, en una sustancia que mantiene su elasticidad dentro de un margen de temperaturas más amplio, calentándolo con azufre llamado vulcanización. Las primeras fibras sintéticas, llamadas rayones, fueron fabricadas por modificación química de la celulosa al final del siglo XIX.

Leo Baekeland patento el primer polímero totalmente sintético, al que llamo baquelita en 1910. La baquelita es un material versátil y duradero, preparado a partir de materiales de bajo como el fenol y formaldehido, y fue el material sintético de su tipo con más éxito durante muchos años.

Los conocimientos acerca de la estructura de los polímeros eran escasos. Muchos químicos creían que el hule, las proteínas y cosas por el estilo eran dispersiones coloidales de moléculas pequeñas. Durante la década de 1920, Hernan Staudinger, primero en el Instituto Federal Suizo de Tecnología, y después en la Universidad de Friburgo, afirmaba que los polímeros eran compuestos de alto peso molecular, unidos por enlaces covalentes normales. Las ideas de Staundiger fueron confirmadas de modo convincente en un trabajo presentado por Wallace H. Carothers, de Du Pont, en 1929, quien llego a conclusiones semejantes.

Los estudios sobre la estructura de los polímeros realizados por Staundinger, y los éxitos de Carothers en la síntesis de polímeros, aceleraron el desarrollo de la química de los polímeros, en especial desde modificar polímeros naturales hasta el diseño y síntesis de materiales nuevos. Hoy se conocen miles de polímeros sintéticos, algunos con las propiedades de los materiales naturales, y otros con mejores propiedades de los materiales naturales, y otros con mejores propiedades que incluso los han reemplazado.

Conceptos.

Polímero: es una sustancia formada por macromoléculas, moléculas que contienen una cantidad muy grande de átomos y tienen un alto peso molecular. El almidón, la celulosa, la seda y el ADN son ejemplos de polímeros naturales. Entre los muchos polímeros sintéticos están el nailon, el polietileno y la baquelita. Los polímeros no necesitan ser homogéneos, y la mayoría no lo son. Aun uno tan sencillo como el polietileno es una mezcla de macromoléculas con distintas longitudes de cadena y distintos grados de ramificación.

Monómero. Son compuestos de bajo peso molecular que pueden unirse a otras moléculas pequeñas (ya sean iguales o diferentes) para formar macromoléculas de cadenas largas comúnmente conocidas como polímeros.

Los polímeros son mezclas de macromoléculas de distintos pesos moleculares.

Por lo tanto no son especies químicas puras y tampoco tienen un punto de fusión definido.

Cada una de las especies que forman a un polímero sí tiene un peso molecular determinado (Mi) y por lo tanto, para caracterizar una muestra de polímero se busca caracterizar la distribución de pesos moleculares de las moléculas de las especies que lo conforman: la proporción (generalmente en peso, wi) de cadenas de cada Mi que forma la mezcla.

Homopolímero. Se denomina homopolímero al PP obtenido de la polimerización de propileno puro. Según su tacticidad, se distinguen tres tipos:

PP atáctico. Material completamente amorfo, tiene pocas aplicaciones.

PP isotáctico. La distribución regular de los grupos metilo le otorga una alta cristalinidad, entre 70 y 80%. Es el tipo más utilizado hoy día.

PP sindiotáctico. Muy poco cristalino, lo cual le hace ser más elástico que el PP isotáctico pero también menos resistente.

Copolímero: son polímeros obtenidos a partir de más de un monómero, y son tan comunes como los homopolímeros. La presencia de más de un monómero en una cadena hace posible controlar en cierto grado las propiedades. Algunas unidades estructurales hacen rígida la cadena, otras la hacen más flexible. Con frecuencia, se agrega un segundo monómero para permitir el entrelazamiento.

Existen cuatro clases de copolímeros, cada una de las cuales ofrece diferentes propiedades como módulo elástico, tenacidad, viscosidad del fundido y estabilidad térmica. Imaginemos dos monómeros diferentes A y B. los cuales son copolímero alternativo, copolímero random, copolímero block y copolímero graft.

Clasificación de los polímeros:

Tipo de reacción.

• Polímeros de adición: estos se forman en reacciones del tipo:

A+B=A-B

Donde el producto (A-B) conserva todos los átomos de todos los átomos de los reactivos (A+B). En la ecuación general, A y B son monómeros que reaccionan para formar el polímero. Cuando A=B, el resultado es un homopolímero. El poliestireno es un ejemplo de homopolímero

Cuando los dos monómeros son diferentes, el polímero es un copolímero. Por ejemplo, el sarán, que se usan en las envolturas protectoras para alimentos, es un copolímero, es un copolímero de cloruro de vinilideno y cloruro de vinilo.

No siendo necesario que ambos componentes del copolímero estén presentes en cantidades equimolares.

Los polímeros preparados a partir de alquenos (olefinas), independientemente de si son homopolímeros o copolímeros, se llaman poliolefinas y son los polímeros de adición más conocidos.

No todos los polímeros de adición son poliolefinas. Por ejemplo, el formaldehido se polimeriza para formar un polímero de adición que conserva todos los átomos del monómero.

• Polímeros de condensación:

Se preparan por la formación de enlace covalente entre monómeros, acompañada por la pérdida de alguna molécula pequeña, como agua, un alcohol o un halogenuro de hidrogeno. La reacción de condensación:

– X + Y – – + X–Y

Forma un polímero de condensación al aplicarla a reactivos disfuncionales. El primer paso de la condensación es:

X– –X + Y–

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