PLÁSTICOS Y COMPUESTOS U-A-C

PLASTICOS Y COMPUESTOS

NTRODUCCIÓN

El desarrollo histórico de los plásticos comenzó cuando se descubrió que las resinas naturales podían emplearse para elaborar objetos de uso práctico. Estas resinas como el betún, la gutapercha, la goma laca y el ámbar, son extraídas de ciertos árboles, y se tiene referencias de que ya se utilizaban en Egipto, Babilonia, la India, Grecia y China. En América se conocía otro material utilizado por sus habitantes antes de la llegada de Colón, conocido como hule o caucho.

El hule y otras resinas presentaban algunos inconvenientes, y por lo tanto, su aplicación resultaba limitada. Sin embargo, después de muchos años de trabajos e investigaciones se llegaron a obtener resinas semisintéticas, mediante tratamientos químicos y físicos de resinas naturales.

Se puede decir que la primera resina semisintética fue el hule vulcanizado, obtenida por Charles Goodyear en 1839 al hacer reaccionar azufre con la resina natural caliente. El producto obtenido resultó ser muy resistente a los cambios de temperatura y a los esfuerzos mecánicos.

A mediados del siglo XIX, el inventor inglés Alexander Parkes obtuvo accidentalmente la nitrocelulosa, mediante la reacción de la celulosa con ácido nítrico y sulfúrico, y la llamó "Parkesina", que con aceite de ricino se podía moldear. Sin embargo, debido a su flamabilidad, no tuvo éxito comercial.

Alrededor de 1860, en los Estados Unidos surgió el primer plástico de importancia comercial gracias a un concurso para encontrar un material que sustituyera al marfil en la fabricación de las bolas de billar (en esa época se utilizaba tanto marfil, que se sacrificaban 12,000 elefantes anualmente para cubrir la demanda). Casualmente los hermanos Hyatt trabajaban con el algodón tratado con ácido nítrico, siendo un producto muy peligroso que podía utilizarse como explosivo. Aprovechando la idea de Parkes, sustituyeron el aceite de ricino por alcanfor y al producto obtenido le llamaron "Celuloide", el cual hizo posible la producción de varios artículos como peines, bolas de billar y películas fotográficas.

Otro plástico semisintético que tuvo buena aceptación comercial fue el que desarrollaron Krische y Spilteler en 1897, debido a la demanda de pizarrones blancos en las escuelas alemanas. Este material se fabricó a base de Caseína, una proteína extraída de la leche al hacerla reaccionar con formaldehído. Su principal aplicación fue la elaboración de botones.

En 1899 Leo II. Baekelan, descubrió una resina considerada totalmente sintética, "la baquelita". La cual se obtiene mediante la reacción del fenol con formaldehído.

Aunque en el siglo XIX se observó en diversos laboratorios que, por acción de la luz o del calor, muchas sustancias simples, gaseosas o líquidas se convertían en compuestos viscosos o incluso sólidos, nunca se imaginó el alcance que tendrían estos cambios como nuevas vías de obtención de plásticos.

El siglo XX puede considerarse como el inicio de "La Era del Plástico", ya que en esta época la obtención y comercialización de los plásticos sintéticos ha sido continuamente incrementada y el registro de patentes se presenta en número creciente. La consecución de plásticos sintéticos se originó de la Química Orgánica que se encontraba entonces en pleno auge.

En 1907 salió al mercado la resina fenólica "'Baquelita", mientras Staudinger trabajaba en la fabricación del poliestireno y Otto Rhom enfocaba sus estudios al acrílico. que para 1930 ya se producían industrialmente.

PLÁSTICOS

El plástico es una sustancia sintética de estructura macromolecular, ya que está constituido por gran cantidad de moléculas de hidrocarburos, alcoholes y demás compuestos orgánicos, es decir el plástico es una sustancia orgánica dada su cantidad de carbono entre sus numerosas moléculas.

El plástico puede ser constituido, y suele ser constituido, por la acción del calor y la presión ya sean calor y presión natural como artificial, este último es el caso más común de fabricación de plástico ya que el plástico natural no es muy abundante y el que existe no suele ser el apropiado para la fabricación de la mayoría de los productos plásticos que hoy en día se producen. Por el hecho de necesitar calor o presión para que se produzca, el plástico es una sustancia realizada mediante reacciones endotérmicas.

El proceso por el cual los radiactivos se convierten en producto, esta vez el plástico consiste en que las moléculas se enlacen entre sí formando cadenas de eslabones. La formación del plástico, mediante polimerización, sería de la siguiente manera:

H H H H H H H

C = C ----------------------------> C - C - C - C - C

H H H H H H H

Siendo H hidrógeno y C carbono los elementos primarios constituyentes de los plásticos. El reactivo de la anterior reacción sería el eteno o etileno, un compuesto del grupo de los hidrocarburos y clasificado como alqueno por tener todos sus enlaces dobles; y el producto de la reacción es el politeno un plástico alcano ya que sus enlaces son simples o sencillos.

Según como se formen puede haber plásticos de dos tipos distintos:

HOMOPOLÍMEROS: Que son aquellos en los que la estructura base (llamada A y la secundaria llamada están constituidas por repetición, es decir, siguiendo un esquema de este tipo:

- A - A - A - A - A -

En los homopolímeros solo aparece la estructura base A ya que también tienen estructura monómera.

COPOLÍMEROS: Que son aquellos plásticos en las que las estructuras ( A y B) se encuentran encadenadas, siendo su síntesis en la mayoria de los casos dela siguiente manera :

- B - A - B - A - B - A-

PLÁSTICOS Y POLÍMEROS

La denominación de los plásticos se basa en los monómeros que se utilizaron en su fabricación, es decir, en sus materias primas.

En los homopolímeros termoplásticos se antepone el prefijo "poli" por ejemplo:

Monómero Inicial Metil Metacrilato

Nombre de Polímero Polimetil Metacrilato

Como se puede observar, los nombres químicos de los polímeros con frecuencia son muy largos y difíciles de utilizar. Para aligerar este problema se introdujeron las "siglas" o acrónimos. Para el ejemplo citado, u acrónimo es:

Nombre del Polímero Polimetil Metacrilato

Acrónimo PMMA

La mayor parte de estos acrónimos han sido normalizados. Sin embargo, algunos han sido inventados por los fabricantes o surgieron de la misma actividad práctica.

Acrónimo Plástico

ABS ACRILONITRILO-BUTADIENO-ESTIRENO

CA ACETATO DE CELULOSA

EP EPOXICA

EPS POLIESTIRENO EXPANSIBLE

EVA ETIL VINIL ACETATO

HDPE POLIETILENO ALTA DENSIDAD

LDPE POLIETILENO BAJA DENSIDAD

MF MELAMINA FORMALDEHIDO

PA POLIAMIDA

PB POLIBUTADIENO

PBT POLIBUTILEN TEREFTALATO

PC POLICARBONATO

PEI POLIESTERIMIDA

PES POLIESTERSULFONA

PET POLIETILEN-TEREFTALATO

PF FENOL-FORMALDEHIDO

PMMA POLIMETIL METACRILATO

POM POLIOXIDO DE METILENO

PP POLIPROPILENO

PPS POLIFENILEN SULFONA

PS POLIESTIRENO

PTFE POLITETRAFLUOROETILENO

PUR POLIURETANO

PVC CLORURO DE POLIVINILO

SAN ESTIRENO-ACRILONITRILO

SB ESTIRENO BUTADIENO

TPE ELASTOMERO TERMOPLASTICO

TPU POLIURETANO TERMOPLASTICO

UHMWPE POLIETILENO ULTRA ALTO PESO MOLECULAR

UF UREA-FORMALDEHIDO

UP POLIESTER INSATURADO

FABRICACIÓN Y OBTENCIÓN

Petróleo

• 70 % El diesel y el aceite calorífico

• 20 % Nafta

• 13 % Gasolina

• 7 % Productos Químicos crudos

• 4% Plásticos

• 3% Otros productos químicos

• 10 % Otros

OBTENCIÓN

MATERIAS PRIMAS

La materia prima más importante para la fabricación de plásticos es el petróleo, ya que de él se derivan los productos que originan diferentes tipos de plásticos. Es importante mencionar que también otras materias primas para la fabricación de plásticos son algunas sustancias naturales como la madera y el algodón de donde se obtiene la celulosa, así como otros plásticos se obtienen del carbón y el gas natural. Todas las materias primas mencionadas tienen en común el hecho de contener Carbono (C) e Hidrógeno (H). También pueden estar presentes el Oxígeno (O), Nitrógeno (N), Azufre (S) o el Cloro (Cl). En general, se considera al etileno, propileno y butadieno como materias primas básicas para la fabricación de una extensa variedad de monómeros, que son la base de todos los plásticos.

En la siguiente sección se presentan los diferentes mecanismos químicos utilizados para la unión de las materias primas mencionadas, que es el punto de partida para la síntesis de resinas plásticas.

REACCIONES DE SÍNTESIS

Como se ha mencionado, los polímeros son el resultado de la modificación de productos naturales o bien de reacciones de síntesis partiendo de las materias primas más elementales. Son reacciones químicas llevadas a cabo con un catalizador, calor o luz, cu las cuales dos o más moléculas relativamente sencillas (monómeros) se combinan para producir moléculas muy grandes. A esta reacción se le llama Polimerización.

Para

...