Plásticos Y Elastómeros

Plásticos y Elastómeros

En los NO metales puede encontrarse estructuras como cristaloides y coloides. Algunos materiales orgánicos, llamados polímeros presentan varios tipos diferentes de microestructuras, y éstas constituyen la estructura básica de los plásticos. Los elastómeros, es decir los cauchos y materiales similares, también se componen de polímeros o moléculas de cadena larga, la mayoría de los cuales se derivan del petróleo. Las materias primas aparte de los petroquímicos utilizados en la fabricación de plásticos son carbón, agua, piedra caliza, azufre y sal.

Hoy en día los plásticos son usan en la fabricación de los productos de alta tecnología, así como de consumo general. Los plásticos se formulan y se hacen a la medida del requisito preciso de un producto dado. Los nuevos plásticos se han desarrollado con mayor rapidez en la industria de la construcción, ya que en este campo los plásticos cuentan con el más alto potencial para el reemplazo de materiales convencionales, a su vez esto puede suceder con los automóviles y los aviones, en la que la industria reemplace el metal por el plástico, en la que en su fabricación se usan plásticos reforzados con fibras.

En este capítulo se presentan muchos de estos nuevos materiales, abarcando sus estructuras químicas, terminología y usos.

Petroquímicos

Muchos materiales actuales de caucho y plástico se derivan de los destilados del petróleo, llamados petroquímicos. La gasolina y el kerosén se obtienen mediante la destilación del petróleo crudo en una retorta. Los elementos más ligeros, llamados naftas, se consideraban inútiles y se quemaban para deshacerse de ellos, más tarde se descubrió que se podían derivar muchos productos químicos de estos elementos ligeros por el proceso de desintegración catalítica, el cual se vale de calor para inducir una reacción química con la ayuda de catalizadores, en general compuestos de óxidos refractarios de aluminio, silicio y magnesio. Los componentes del petróleo con un punto de ebullición elevado se separan en componentes de menor punto de ebullición que son adecuados para la fabricación de gasolina. El material gaseoso restante se encuentran compuestos que tienen de 1 a 4 átomos, en los que se encuentran el etileno, el propileno y los butilenos. El gas natural con el cual se producen los gases licuados butano y propano, también es una fuente de propileno, etileno, hidrógeno y metano gracias al proceso de desintegración térmica. Estos petroquímicos pueden ser transformados en cauchos sintéticos y resistentes mediante el proceso de síntesis química.

El gas acetileno, que proviene de la hidratación del carburo de calcio es una buena fuente de materiales plásticos y cauchos sintéticos. El carburo de calcio es una sustancia sintética, producida a partir del carbón y óxido de calcio.

El acetileno también se sintetiza a partir del gas natural mediante la desintegración a alta temperatura del gas natural. La mayor cantidad de gas de acetileno proviene del metano y no del carburo de calcio. Del acetileno se derivan muchos productos, pero los principales son el cloropreno y el policloropreno (o neopreno).

Del etileno se deriva el alcohol etílico, el tetraetilo de plomo (un aditivo para la gasolina), el etil benceno, el estireno, el poliestireno, etileno glicol (anticongelante) y el polietileno (con el que se hacen botellas de plástico comprimibles). Los poliésteres se derivan del etileno. El etileno glicol forma un éster metílico del cual posteriormente se fabrica el poliéster, con el que se fabrican fibras de ropa, cintas magnéticas para grabación y otros productos.

El poliestireno es uno de los plásticos industriales más importantes hoy en día, es un producto transparente como el vidrio que se disuelve con varios solvente y es quebradizo. Este termoplástico se utiliza en el caso de que su transparencia se útil en hojas y molduras para ventanas. El poliestireno sirve para la fabricación de muchos productos, con la adición del bióxido de carbono se transforma en una espuma resistente y ligera conocida como “espuma de estireno”, la cual se utiliza como aislante y material para embalaje.

La celulosa se encuentra en todas las plantas, pero su forma más pura se obtiene del algodón. Es un polímero y es muy útil en su forma de de textiles celulósicos como el rayón. Cuando la celulosa se trata con ácido nítrico, se forma nitrato de celulosa, este producto es conocido como algodón de pólvora o nitrocelulosa.

Puede utilizarse como explosivo o como laca. El plástico llamado celuloide se hace combinando nitrocelulosa con alcanfor y se utiliza en la fabricación de lacas automotrices, para darle más elasticidad se le agregan plastificantes.

Los epoxis son plásticos termofraguantes muy fuertes pero frágiles, secan con calor o a temperatura ambiente. Las resinas epóxicas pueden endurecerse al ser combinadas con un catalizador o pueden ser de un solo componente. Estos plásticos se utilizan como adhesivos o se refuerzan con fibras para una mayor resistencia. Pueden ser vaciados en un molde para fabricar herramientas, plantillas o troqueles o encapsular herrajes eléctricos. Los epoxis se pegan casia cualquier material y se usan para formar una superficie durable sobre pisos de concreto o pegar materiales al concreto, también se utiliza como adhesivo doméstico.

Materiales Orgánicos

Los materiales orgánicos como el algodón, madera, plásticos, caucho y resinas son polímeros, estos se componen de moléculas pequeñas llamadas “monómeros” que constituyen los bloques con los cuales se construye la cadena polímera.

Las cadenas polímeras son células monómeras que se combinan para producir estos materiales resistentes y variados. La polimerización es un proceso químico en el cual se unen muchas moléculas para formar un molécula mayor.

Estas moléculas de cadena larga (llamados polímeros elevados) son las que imparten las propiedades de resiliencia y elasticidad a las sustancias orgánicas llamadas plásticos.

Las sustancias solubles pueden dividirse en 2 clases, los cristaloides y los coloides. Los cristaloides, tales como la sal de mesa y la azúcar cuando se disuelven en agua pasan a través de una membrana semipermeable, pero los coloides son sustancias viscosas y espesas, como la gelatina que no pasa a través de membranas semipermeables. Este comportamiento coloidal se presenta en plástico y cauchos sintéticos.

En la química orgánica y el estudio de los polímeros elevados, un punto importante es la isomería. Algunos compuestos tienen el mismo número y la misma clase de átomos puede unirse para formar diferentes estructuras con propiedades diferentes, muchos plásticos son isómeros.

Estructura de los plásticos

Los materiales sintéticos conocidos como plásticos tienen múltiples usos, inclusive como sustitutos de otros materiales en la industria y en la construcción.

Los plásticos son materiales orgánicos cuyo elemento básico es el carbono; los demás elementos que conforman las estructuras químicas de varios materiales plásticos son oxígeno, hidrógeno, cloro y flúor. El sodio se utiliza en ionómeros y el silicio en silicones.

Tipos de plásticos

Existen 3 tipos básicos de polimerización: adición, copolimerización y condensación. La polimerización por adición, también llamada polimerización lineal ocurre cuando polímeros similares se unen para formar una cadena, por ejemplo el polietileno. Estos polímeros lineales se llaman “termoplásticos”, significa que se pueden ablandar o fundir mediante calentamiento. La otra clase se compone de plásticos endurecibles, llamados así debido a que el plástico fragua o se endurece por medio de calor, en este tipo de plásticos en general se utiliza el oxígeno como agente de enlace transversal, el cual endurece el material y reduce la movilidad de las largas cadenas de polímeros. Los plásticos termoendurecibles son más frágiles que los termoplásticos.

La combinación de 2 o más clases diferentes de monómeros se llama “copolimerización”; esta es similar a la unión de 2 metales. Muchos plásticos de alta resistencia para usos tecnológicos son copolímeros, estos incorporan elementos adicionales además del carbón a la cadena de polímero para mejorar sus propiedades

La polimerización por condensación es un proceso que consiste en combinar moléculas de cadena larga a fin de formar cadenas más complicadas. Estas cadenas cuando se enrollan presentan plasticidad, pero cuando se enlazan transversalmente se vuelven elásticas, el caucho es un ejemplo.

Algunos plásticos como el polietileno presentan microestructuras definidas. Mientras que el poliestireno con cadenas larga, son amorfos como el vidrio, son orden.

Características de los Plásticos

Los plásticos tienen en común varias características, son los más ligeros, tienen una conductividad térmica baja, son buenos aislantes de calor, casi todos los plásticos son buenos aislantes eléctricos, aunque se ha creado un plástico poliacetileno que es buen conductor eléctrico, que puede ser usado para fabricación de alambre, baterías y motores plásticos. La mayoría de los plásticos pueden obtenerse en una amplia variedad de colores, transparentes y opacos. Los plásticos pueden producirse en una tasa más o menos alta, según sea el proceso.

Uno de los problemas del uso de plásticos es la eliminación de desechos y el reciclaje, la mayoría no son biodegradable y prácticamente indestructibles, ahora se han creado plásticos que se deterioran con la luz del sol.

Los plásticos son resistentes a la corrosión pero pueden

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