Polímeros Y Ceramicos

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-……

Monómero

Los monómeros son compuestos de bajo peso molecular que pueden unirse a otras moléculas pequeñas (ya sea 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.

Homopolimeros

Los homopolímeros son materiales que están constituidos por cadenas de polímeros compuestas de unidades sencillas repetidas. Es decir si A es una unidad de repetición, una cadena de un homopolímeros tendrá la secuencia AAAAA... En la cadena molecular del polímero.

Los homopolímeros son altamente isostáticos y por ende muy cristalinos. Los artículos producidos con estos materiales presentan alta rigidez, dureza y resistencia a la deformación por calor.

Copolímeros

Los copolímeros son polímeros compuestos de dos o más monómeros diferentes. Por ejemplo, si etileno y propileno son polimerizados simultáneamente el polímero resultante contendrá unidades de ambos monómeros. Si la mayor concentración es de etileno el copolímero tendrá características más parecidas al polietileno. Viceversa, si la mayor concentración es de propileno tendrá propiedades más parecidas al polipropileno.

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.

Cuando los dos monómeros están organizados en un patrón alternativo, se tiene un copolímero alternativo:

Copolímero alternativo

En un copolímero aleatorio, los monómeros están ubicados en cualquier orden:

Copolímero aleatorio

En un copolímero bloque, cada tipo de monómero está agrupado con los de su misma clase y se unen en sus extremos con un grupo de los del otro monómero. Un copolímero así puede ser imaginado como la unión de cadenas de homopolímeros acopladas por sus extremos:

Copolímero bloque

Cuando las cadenas de copolímero B están ancladas a la cadena principal de copolímero A, tenemos un copolímero graft (injertado):

Copolímero graft

Tipos de cadenas

Cadena lineal: Los polímeros tipo cadena que aparecen en la figura (a) se llaman polímeros lineales debido a su estructura secuencial. Una molécula lineal no necesariamente es de forma recta. Además de las mostradas, otros polímeros lineales son las poliamidas (nylon 6,6) y el floruro de polivinilo. En general un polímero está formado de más de un tipo de estructura; un polímero lineal puede contener algunas cadenas ramificadas y algunas entrelazadas. Como resultado de estas ramificaciones y entrelazamientos, pueden modificarse las propiedades del polímero.

Cadena ramificada: Las propiedades de un polímero no solo dependen del tipo de monómero, sino también de su arreglo en la estructura molecular. En los polímeros ramificados (figura b), cadenas de ramas laterales se conectan a la cadena principal durante la síntesis del polímero. La ramificación interfiere con el movimiento relativo de las cadenas moleculares; como resultado, se incrementa la resistencia a la deformación y la resistencia al agregamiento por esfuerzo. La densidad de los polímeros ramificados es menor que la de los polímeros de cadena lineal, por que las ramas interfieren con la eficiencia de empacamiento de las cadenas de polímero.

El comportamiento de los polímeros ramificados se puede comparar con la de los polímeros de cadena lineal haciendo una analogía con una pila de tres ramas (polímeros ramificados) y un paquete de troncos rectos (lineal). Nótese que es más difícil mover una rama dentro de la pila que mover un tronco en el paquete. El enmarañamiento tridimensional de ramas dificultan los movimientos, un fenómeno similar a un incremento a la resistencia.

Cadena entrelazada: Generalmente de estructura tridimensional, los polímeros entrelazados tienen cadenas adyacentes unidas por enlaces covalentes (figura C). Los polímeros con una estructura de cadena entrelazada se conocen como termoestables; ejemplos son los epóxicos, los fenólicos y las siliconas. El enlace cruzado tiene una importante influencia en las propiedades del polímero (por lo general impartiendo dureza, resistencia, rigidez, fragilidad y una mejor estabilidad dimensional.

Cadena en red o tridimensional: Estos están formados de redes espaciales (tridimensionales) con tres o más enlaces covalentes activos (figura d). Un polímero muy entrelazado también se considera como un polímero en red. Los polímeros termoplásticos que ya han sido formados pueden entrelazarse, a fin de obtener mayor resistencia, sometiéndolos a una radiación de alta energía, como luz ultravioleta, o haz de electrones, aunque una radiación excesiva puede causar degradación del polímero.

Componentes principales de los plásticos

En la constitución de los plásticos entran los siguientes elementos:

•Materia básica:

constituye los monómeros que entran en la reacción química

(elementos 1 y 2). Se comercializan en forma de gránulos, denominados

granza.

•Cargas:

se añaden a la materia básica con objeto de abaratar el producto obtenido y de mejorar sus propiedades físicas, químicas o mecánicas. Se suelen utilizar fibras textiles, fibra de vidrio, papel, sílice y otros materiales.

•Aditivos:

tienen como misión mejorar las cualidades del polímero.

•Catalizadores

(en algunos casos), cuya misión es iniciar y acelerar el proceso de la reacción química.

Aditivos

Para la obtención de un plástico con unas propiedades determinadas, es necesario añadir aditivos adecuados al polímero obtenido. Algunos de ellos son:

Colorantes (solubles en el polímero y le aportan un color más atractivo),

antiestáticos(evitan la acumulación de cargas estáticas), conductores (aumentan la conductividad eléctrica, casi como si fuesen metales), estabilizantes(aumentan la resistencia a la degradación de la luz), etcétera.

Tipos de plásticos

En la actualidad se conocen más de 15 000 tipos diferentes de plásticos, pero

solamente se comercializan unos pocos, ya que el resto no aporta ninguna novedad destacable y son más caros de obtener.

Los plásticos se pueden clasificar en tres grandes grupos, dependiendo de su

comportamiento frente al calor, utilización y propiedades mecánicas:

• Termoplásticos.

Son aquellos plásticos que, al ser calentados a temperaturas de entre 50 y 200 °C, alcanzan un estado de plasticidad que les permite ser moldeados con facilidad. Se podrían comparar con la cera, que, a temperatura ambiente, es sólida, pero, en cuanto se calienta, se ablanda y se puede

moldear de nuevo.

Una forma comercial de los plásticos termoestables son las fibras.

Se caracterizan porque sus moléculas tienen una dirección preferencial de ordenación.

Poseen una gran resistencia a la tracción, y se pueden lavar con gran facilidad, dado que ni se arrugan ni encogen.

•Termoestables.

Son aquellos que, una vez moldeados, no pueden recuperar

su forma primitiva. Estos plásticos son comparables a la arcilla, que, una vez

endurecida por el calor, ya no es posible que vuelva a adquirir la forma moldeable. Estos plásticos son duros, aunque frágiles. Si se calientan, lo que se consigue es carbonizarlos, pero no ablandarlos.

•Elastómeros.

Son materiales de estructura muy elástica. Ello permite grandes deformaciones sin roturas, recobrando su forma inicial. Tienen el inconveniente de que no se pueden fundir de nuevo.

Familias de plásticos más importantes

Plásticos termoplásticos

PC Policarbonato Densidad: 1,21 kg/dm

• Se obtiene a partir del ácido carbónico.

• Es transparente, con brillo elevado. Se colorea con facilidad.

• Permite el paso de la luz en más de un 90 %, lo que lo hace ideal para sustituir a los cristales,

...