Matriales Ploilmeros

Introducción

Durante los últimos 100 años se ha introducido una nueva clase de materiales, los denominados

plásticos(polimeros). La rápida expansión y crecimiento de estos materiales ha ocurrido a expensas de los materiales tradicionales en aplicaciones ya establecidas, así como en el desarrollo de nuevas aplicaciones y mercados.

Sin los materiales plásticos es difícil concebir cómo se podrían haber desarrollado y extendido algunos objetos característicos de la vida moderna (tales como el teléfono, la televisión o los ordenadores) que en las sociedades desarrolladas tanto han ayudado a mejorar el confort y la calidad de vida.

De todas las especialidades de la Química Orgánica, la Química de Polímeros destaca tanto por el número de científicos que la desarrollan en el mundo, como por ser la que exige una formación más específica en Química Orgánica.

Hasta finales del siglo pasado se consideraba que las substancias de alto peso molecular, que a veces aparecían en los experimentos, eran simplemente el resultado de reacciones fallidas. Desde la segunda guerra mundial se han desarrollado cientos de polímeros.

En una primera clasificación, los materiales poliméricos se pueden dividir en dos grandes grupos: los polímeros naturales y los polímeros sintéticos, denominándose estos últimos generalmente como materiales plásticos. Los polímeros son moléculas de gran tamaño formadas por la unión de compuestos orgánicos (monómeros) mediante enlaces covalentes.

Por consiguiente, esta investigación estará enfocada en algunos términos relacionados con los polímeros, de los cuales se desarrollaran cada unos de estos puntos de manera clara y concisa, gracia al apoyo de diversas fuentes bibliográficas que sirvieron para recoger un buen contenido sobre este tema.

Los polímeros

Un polímero puede definirse como un material constituido por moléculas formadas por unidades constitucionales que se repiten de una manera más o menos ordenada. Dado el gran tamaño de estas moléculas, reciben el nombre de macromoléculas. Es decir, que los polímeros son compuestos químicos cuyas moléculas están formadas por la unión de otras moléculas más pequeñas llamadas monómeras, las cuales se enlazan entre sí como si fueran los eslabones de una cadena. Estas cadenas, que en ocasiones presentan también ramificaciones o entrecruzamientos, pueden llegar a alcanzar un gran tamaño, razón por la cual son también conocidas con el nombre de macromoléculas.

Breve historia:

La palabra plástico se usó originalmente como adjetivo para denotar un cierto grado de movilidad y facilidad para adquirir cierta forma, sentido que se conserva en el término plasticidad. Actualmente los plásticos (generalmente es un término referido a termoplásticos) se conocen formalmente como polímeros (término más genérico)

Los polímeros son macromoléculas (generalmente orgánicas) formadas por la unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeras.

La inmensa mayoría de los plásticos se sintetizan con moléculas provenientes del petróleo.

La reacción por la cual se sintetiza un polímero a partir de sus monómeros se denomina polimerización

Los polímeros en sus diferentes variedades, a saber, plásticos, gomas y fibras, han jugado papeles esenciales y variados en la vida diaria: aislantes eléctricos, en neumáticos y como envoltura para alimentos, por mencionar sólo tres aplicaciones. Hasta la fecha, no hay otra clase de material que sea capaz de sustituirlos.

Son conocidas las ventajas del empleo de los envases plásticos, por lo que supone de higiene y mayor duración de los alimentos. Sin embargo, aún es pobre esta visión comparada con la de otros materiales empleados en alimentación, tales como vidrio, papel u hojalata

Polímeros naturales

Antes de crearse los polímeros, la madre naturaleza era la única y exclusiva fuente de materiales con que el hombre contaba para la realización de sus herramientas, útiles y objetos de uso cotidiano. Las propiedades que ofrecían las piedras, las maderas o los metales no satisfacían todas las demandas existentes así que, el hombre en su innato afán de investigación y búsqueda comenzó a aplicar sustancias que suplieran estas carencias; se manipulan los polímeros naturales: el asta natural, la goma laca y la gutapercha son los precursores de los polímeros actuales.

asta natural

Las propiedades que hacen que este material sea interesante es que: no se corroe, es flexible, no se oxida, se doblaba sin romperse. Los asteros medievales ablandaban este material en baños de agua hirviendo o sumergiéndolas en soluciones alcalinas. La extracción de la masa de tejido y la limpieza de la membrana viscosa del interior del cuerno eran tareas sucias que estaban asociadas con los fuertes malos olores de los cuernos hervidos. Las principales aplicaciones del asta natural eran: botones y faroles.

Goma laca

Marco Polo, alrededor al año 1290, la encontró en la India, donde la gente la había usado durante siglos, cuyo origen eran los insectos y no las astas de un animal. El insecto era una pequeña chinche llamada lac, se alimenta de la savia que extrae de la planta invadida y exuda un líquido espeso que se seca lentamente. A medida que crece el depósito del líquido endurecido, el insecto queda inmovilizado. Dentro de este depósito pone cientos de huevos y finalmente muere.

Gutapercha

Orígenes y primeras aplicaciones

Procede de los árboles Palaquium gutta originarios de la península de Malasia. En 1843, William Montgomerie se da cuenta de que se utiliza para hacer mangos de cuchillos. Se ablanda con agua caliente y se moldea por presión manual y posteriormente a temperatura ambiente se solidifica. Aunque se abolla, no se rompe fácilmente. Cuando se calienta, se puede estirar en tiras largas que no rebotan como el caucho. La Gutapercha es inerte y resistente al vulcanizado. Su resistencia ante el ataque de productos químicos la convirtió en un excelente aislante para cables y conductores eléctricos.

Nacimiento de la Gutta Percha Company, que se mantuvo activa hasta 1930. Esta empresa se dedicaba a la fabricación de artículos moldeados.

La principal aplicación de este material era el aislamiento de cables. El primer cable telegráfico que cruza bajo el agua el Canal de la Mancha. También, se utilizó para proteger el primer cable trasatlántico en 1866.

Estructura

Como el caucho, la gutapercha es un polímero del isopreno. Pero a diferencia del caucho (isómero CiS), la gutapercha es un isómero trans, que hace a esta última mucho menos elástica.

Utilización

Se utiliza a escala industrial, entre otros, en la fabricación de telas impermeables y el aislamiento de cables eléctricos (sobre todo cables submarinos) dadas sus buenas propiedades como aislante. El material se torna moldeable a una temperatura aproximada de 50 °C. No aguanta una exposición larga al sol. Hasta el desarrollo de los plásticos sintéticos en 1920-1930 no fue superado como material aislante. También se utiliza para la obturación de los conductos radiculares de los dientes en endodoncia.

Primeros materiales polímeros modificados

Dejando atrás los polímeros naturales, debido a la complejidad de la obtención de estos, comenzaron a investigarse nuevos materiales modificados, surgiendo los primeros pasos hacia estireno, componente a partir del cual, más adelante nacería el poliestireno y las resinas de poliéster.

Durante el siglo XIX, tuvo lugar el descubrimiento del caucho, la caseína, la ebonita y el celuloide, materiales considerados como los antecesores o padres de los plásticos modernos.

Caseína

La Caseína, material obtenido del suero de la leche, pareció tener cierto valor como cuerno artificial. La tentativa no estaba exenta de problemas, ya que los artículos moldeados se disolvían al mojarse. La caseína no constituyó un rival significativo al cuerno hasta 1897. En aquel año, un impresor alemán, Adolph Spitteler, descubrió como endurecer la masa de la caseína con formaldehído. La caseína endurecida fue bautizada como galatita, que significa piedra láctea. Se trataba de un plástico moldeable para fabricar botones, mangos de paraguas y otros objetos pequeños.

Caucho

Sustancia natural o sintética que se caracteriza por su elasticidad, repelencia al agua y resistencia eléctrica. El caucho natural se obtiene de un líquido lechoso de color blanco llamado látex, que se encuentra en numerosas plantas. El caucho sintético se prepara a partir de hidrocarburos insaturados.

Celuloide

Se fabricaba disolviendo celulosa, un hidrato de carbono obtenido de las plantas, en una solución de alcanfor y etanol. El celuloide se obtenía al someter la celulosa en forma de hilos de algodón a una serie de modificaciones químicas, siendo una de ellas en convertir el algodón en nitrocelulosa.

La celulosa altamente nitrada se denomina piroxilina, un material que se disuelve en varios disolventes orgánicos. Cuando se aplica sobre una superficie, se evaporan los disolventes, quedando una capa fina transparente. Dicha película se denominó colodión. El uso de este material se extendió cada vez más como vehículo para materiales fotosensibles.

Alexander Parkes, dedicó todo su esfuerzo a conseguir el desarrollo del colodión como material industrial. En 1862, anunció un nuevo material, al que llamó parquesina, obtenida al mezclar piroxilina con diversos

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