poli meros

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Page 1: Poli Meros

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Page 2: Poli Meros

INDICE

I.

_Introduccion ……………………………………………………………………………… 3

II._Definicion ..............................................................................................................................4

III._Clasificacion.........................................................................................................................5

3.1. Según su origen........................................................................................5

3.2.según se mecanismo de polimerizacion....................................................6

3.3.Segun su composición quimica...................................................................7

3.4.Según sus aplicaciones............................................................................10

3.5.según su comportamiento al elevar su temperatura.................................10

IV._Estructura...........................................................................................................................16

4.1.Estructura quimica....................................................................................16

4.2.Estructura fisica........................................................................................25

V._Propiedades comunes.......................................................................................................31

VI._Proceso de polimerizacion...............................................................................................38

6.1.Polimerización por adición:......................................................................39

6.2.Polimerización por condensación:...........................................................40

VII._Efectos socioeconómicos y ambientales de la producción de polímeros.................41

VIIIConclusion...........................................................................................................................43

IX._Fuentes...............................................................................................................................44

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Page 3: Poli Meros

INTRODUCCION

La materia está formada por moléculas que pueden ser de tamaño normal o

moléculas gigantes llamadas polímeros. Los polímeros provienen de las

palabras griegas Poly y Mers, que significa muchas partes, son grandes

moléculas formadas por la unión de muchas pequeñas moléculas.

Los polímeros son la base de todos los procesos de la vida, y nuestra sociedad

tecnológica es dependiente en gran medida de los polímeros

Los compuestos orgánicos son en general sustancias de constitución simple,

porque se forman por moléculas con un número muy reducido de átomos.

La polimerización es una reacción química realizada mayormente en presencia

de un catalizador que se combina para formar moléculas gigantes.

Los polímeros tienen propiedades físicas y químicas muy diferentes

constituidas por moléculas sencillas. Los que se obtienen industrialmente se

conocen como plásticos, éstos también pueden ser llamados homopolímeros,

que se producen cuando el polímero formado por la polimerización de

monómeros iguales.

Muchos monómeros también forman polímeros con pérdida simultánea de una

pequeña molécula, como la del agua, la del monóxido de carbono o del cloruro

de hidrógeno. Estos polímeros se llaman polímeros de condensación y

sus productos de descomposición no son idénticos a los de las unidades

respectivas de polímero. Así la polimerización de glucosa la celulosa, un

polímero natural, va acompañado por pérdida de agua y la celulosa es un

polímero típico de condensación.

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Page 4: Poli Meros

DEFINICION

Los polímeros se producen por la unión de cientos de miles de moléculas

pequeñas denominadas monómeros que forman enormes cadenas de las

formas más diversas. Algunas parecen fideos, otras tienen ramificaciones.

algunas más se asemejan a las escaleras de mano y otras son como redes

tridimensionales.

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

denomina polimerización. Según el mecanismo por el cual se produce la

reacción de polimerización para dar lugar al polímero, ésta se clasifica como

polimerización por pasos o como polimerización en cadena. En cualquier caso,

el tamaño de la cadena dependerá de parámetros como la temperatura o el

tiempo de reacción, teniendo cada cadena un tamaño distinto y, por tanto, una

masa molecular distinta, por lo que se habla de masa promedio para el

polímero.

Sus propiedades son:

-Fotoconductividad

-Electrocromismo

-Fotoluminiscencia (fluorescencia y fosforescencia)

-Propiedades Físicas de los Polímeros.

-Las propiedades mecánicas

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Page 5: Poli Meros

CLASIFICACIÓN

Existen varias formas posibles de clasificar los polímeros, sin que sean

excluyentes entre sí.

Según su origen

Polímeros naturales

Existen en la naturaleza muchos polímeros y las biomoleculas que forman los

seres vivos son macromoléculas poliméricas. Por ejemplo, las proteínas, los

ácidos nucleicos, los polisacáridos (como la celulosa y la quitina), el hule o

caucho natural, la lignina, etc.

Los polímeros naturales son todos aquellos que provienen de los seres vivos, y

por lo tanto, dentro de la naturaleza podemos encontrar una gran diversidad de

ellos. Las proteínas, los polisacáridos, los ácidos nucleicos son todos polímeros

naturales que cumplen funciones vitales en los organismos y por tanto se les

llama biopolímeros.

Otros ejemplos son la seda, el caucho, el algodón, la madera (celulosa), la

quitina, etc.

Polímeros semisintéticos. Se obtienen por transformación de polímeros

naturales. Por ejemplo, la nitrocelulosa, el caucho vulcanizado, etc.

Polímeros sintéticos. Muchos polímeros se obtienen industrialmente a

partir de los monómeros. Por ejemplo, el nailon, el poliestireno, el Policloruro

de vinilo (PVC), el polietileno, etc.

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Page 6: Poli Meros

Los polímeros sintéticos son los que se obtienen por síntesis ya sea en una

industria o en un laboratorio, y están conformados a base de monómeros

naturales, mientras que los polímeros semisinteticos son resultado de la

modificación de un monómero natural. El vidrio, la porcelana, el nailon, el

rayón, los adhesivos son ejemplos de polímeros sintéticos, mientras que la

nitrocelulosa o el caucho vulcanizado, lo son de polímeros semisinteticos.

SEGÚN SU MECANISMO DE POLIMERIZACIÓN

En 1929 Carothers propuso la siguiente clasificación:

Polímeros de condensación. La reacción de polimerización implica a cada

paso la formación de una molécula de baja masa molecular, por ejemplo

agua.

Polímeros de adición. La polimerización no implica la liberación de ningún

compuesto de baja masa molecular. Esta polimerización se genera cuando un

"catalizador", inicia la reacción. Este catalizador separa la unión doble

carbono en los monómeros, luego aquellos monómeros se unen con otros

debido a los electrones libres, y así se van uniendo uno tras uno hasta que la

reacción termina.

Clasificación de Flory (modificación a la de Carothers para considerar la

cinética de la reacción):

Polímeros formados por reacción en cadena. Se requiere un iniciador

para comenzar la polimerización; un ejemplo es la polimerización de

alquenos (de tipo radicalario). En este caso el iniciador reacciona con una

molécula de monómero, dando lugar a un radical libre, que reacciona con

otro monómero y así sucesivamente. La concentración de monómero

disminuye lentamente. Además de la polimerización de alquenos, incluye

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Page 7: Poli Meros

también polimerización donde las cadenas reactivas son iones

(polimerización catiónica y aniónica).

Polímeros formados por reacción por etapas. El peso molecular del

polímero crece a lo largo del tiempo de manera lenta, por etapas. Ello es

debido a que el monómero desaparece rápidamente, pero no da

inmediatamente un polímero de peso molecular elevado, sino una

distribución entre dímeros, trímeros, y en general, oligómeros;

transcurrido un cierto tiempo, estos oligómeros empiezan a reaccionar

entre sí, dando lugar a especies de tipo polimérico. Esta categoría

incluye todos los polímeros de condensación de Carothers y además

algunos otros que no liberan moléculas pequeñas pero sí se forman

gradualmente, como por ejemplo los poliuretanos.

SEGÚN SU COMPOSICIÓN QUÍMICA

Polímeros orgánicos. Posee en la cadena principal átomos de carbono.

Polímeros orgánicos vinílicos. La cadena principal de sus moléculas

está formada exclusivamente por átomos de carbono.

Dentro de ellos se pueden distinguir:

Poliolefinas, formados mediante la polimerización de olefinas.

Ejemplos: polietileno y polipropileno.

Polímeros estirénicos, que incluyen al estireno entre sus monómeros.

Ejemplos: poliestireno y caucho estireno-butadieno.

Polímeros vinílicos halogenados, que incluyen átomos de halógenos

(cloro, flúor...) en su composición.

Ejemplos: PVC y PTFE.

Polímeros acrílicos. Ejemplos: PMMA.

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Page 8: Poli Meros

Polímeros orgánicos no vinílicos. Además de carbono, tienen átomos

de oxígeno o nitrógeno en su cadena principal.

Algunas sub-categorías de importancia:

Poliésteres

Poliamidas

Poliuretanos

Polímeros inorgánicos. Entre otros:

Basados en azufre. Ejemplo: polisulfuros.

Basados en silicio. Ejemplo: silicona.

La silicona

Es un polímero inodoro e incoloro hecho principalmente de silicio. La silicona

es inerte y estable a altas temperaturas, lo que la hace útil en gran variedad de

aplicaciones industriales, como lubricantes, adhesivos, moldes,

impermeabilizantes, y en aplicaciones médicas y quirúrgicas, como prótesis

valvulares cardíacas e implantes de mamas.

También se denomina silicona a la familia de compuestos químicos

sintetizados por primera vez en 1938.

Frederick Kipping es el químico pionero en el estudio de compuestos orgánicos

que contiene moléculas de carbono y silicio y fue quien acuñó el término

silicona[

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Page 9: Poli Meros

Estructura química de polidimetilsiloxano (PDMS).

El producto primario para la elaboración de siliconas es la sílice (dióxido de

silicio), bastante abundante en la arenisca, en la arena de playa y otras rocas

similares; la sílice también es el principal ingrediente del vidrio. Las siliconas se

elaboran a partir de clorosilanos, tetraetoxisilano y otros compuestos de silicio

similares. Dependiendo de las condiciones de su obtención y de posteriores

procesos químicos, la silicona puede tomar una variedad de formas físicas que

incluyen aceite, gel y sólido.

Usos

Por su versatilidad ha sido usado con éxito en múltiples productos de consumo

diario. Tal es el caso de lacas para el cabello, labiales, protectores solares y

cremas humectantes.

Dada su baja reactividad ha sido ampliamente usada en la industria

farmacéutica en confección de cápsulas para facilitar la ingestión de algunos

medicamentos, en antiácidos bajo la designación de meticona. Hay más de

1000 productos médicos en los cuales la silicona es un componente.

También es una sustancia comúnmente usada como lubricante en la superficie

interna de las jeringas y botellas para la conservación de derivados de la

sangre y medicamentos intravenosos. Los marcapasos, las válvulas cardíacas

y el Norplant usan recubrimientos de silicona. Son también fabricados con

silicona artefactos implantables como las articulaciones artificiales (rodillas,

caderas), catéteres para quimioterapia o para la hidrocefalia, sistemas de

drenaje, implantes.

Otra aplicación es la silicona para moldes como alternativa al látex en la

fabricación de moldes por sus propiedades flexibles y antiadherentes. Ficha de

seguridad MSDS Silicona para moldes Ficha técnica TDS Silicona para moldes

Uno de los derivados de la silicona es la silicona platino. Un material común

para uso médico (tetinas de los biberones) y que en los últimos años se ha

aplicado en productos para la cocina (vaporeras y estuche de vapor

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Page 10: Poli Meros

Según sus aplicaciones

Atendiendo a sus propiedades y usos finales, los polímeros pueden clasificarse

en:

Elastómeros . Son materiales con elasticidad y alta extensibilidad; es decir, se

deforman mucho al someterlos a un esfuerzo pero recuperan su forma inicial

al eliminar el esfuerzo. En cada ciclo de extensión y contracción los

elastómeros absorben energía, una propiedad denominada resiliencia.

Plásticos . Son aquellos polímeros que, ante un esfuerzo suficientemente

intenso, se deforman irreversiblemente, no pudiendo volver a su forma

original. Hay que resaltar que el término plástico se aplica a veces

incorrectamente para referirse a la totalidad de los polímeros.

Fibras . Presentan alto módulo de elasticidad y baja extensibilidad, lo que

permite confeccionar tejidos cuyas dimensiones permanecen estables.

Recubrimientos . Son sustancias, normalmente líquidas, que se adhieren a la

superficie de otros materiales para otorgarles alguna propiedad, por ejemplo

resistencia a la abrasión.

Adhesivos . Son sustancias que combinan una alta adhesión y una alta

cohesión, lo que les permite unir dos o más cuerpos por contacto superficial.

SEGÚN SU COMPORTAMIENTO AL ELEVAR SU TEMPERATURA

Para clasificar polímeros, una de las formas empíricas más sencillas consiste

en calentarlos por encima de cierta temperatura. Según si el material funde y

fluye o por el contrario no lo hace se diferencian tres tipos de polímeros:

Termoplásticos , que fluyen (pasan al estado líquido) al calentarlos y se

vuelven a endurecer (vuelven al estado sólido) al enfriarlos. Su estructura

molecular presenta pocos (o ningún) entrecruzamientos. Ejemplos: polietileno

(PE), polipropileno (PP), cloruro de polivinilo PVC.

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Page 11: Poli Meros

POLÍMEROS TERMOPLÁSTICOS

Los termoplásticos son polímeros de cadenas largas que cuando se calientan

se reblandecen y pueden moldearse a presión. Representan el 78-80% de

consumo total. Los principales son:

- Polietileno

Éste es el termoplástico más usado en nuestra sociedad. Los productos

hechos de polietileno van desde materiales de construcción y aislantes

eléctricos hasta material de empaque. Es barato y puede moldearse a casi

cualquier forma, extruírse para hacer fibras o soplarse para formar películas

delgadas. Según la tecnología que se emplee se pueden obtener dos tipos

de polietileno.

- Polietileno de Baja Densidad: Dependiendo del catalizador, este polímero

se fabrica de dos maneras: a alta presión o a baja presión. En el primer caso

se emplean los llamados iniciadores de radicales libres como catalizadores de

polimerización del etileno. El producto obtenido es el polietileno de baja

densidad ramificado; Cuando se polimeriza el etileno a baja presión se

emplean catalizadores tipo Ziegler Natta y se usa el buteno-1 como

comonómero. De esta forma es como se obtiene el propileno de baja

densidad lineal, que posee características muy particulares,

como poder hacer películas más delgadas y resistentes.

- Polietileno de alta densidad (HDPE): Cuando se polimeriza el etileno a baja

presión y en presencia de catalizadores ZieglerNatta, se obtiene el polietileno

de alta densidad (HDPE). La principal diferencia es la flexibilidad, debido a las

numerosas ramificaciones de la cadena polimérica a diferencia de la rigidez

del HDPE. Se emplea para hacer recipientes moldeados por soplado, como

las botellas y los caños plásticos (flexibles, fuertes y resistentes a

la corrosión). El polietileno en fibras muy finas en forma de red sirve para

hacer cubiertas de libros y carpetas, tapices para muros, etiquetas y batas

plásticas.

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Page 12: Poli Meros

Polipropileno

El polipropileno se produce desde hace más de veinte años, pero su

aplicación data de los últimos diez, debido a la falta de producción directa

pues siempre fue un subproducto de las refinerías o de la desintegración del

etano o etileno.

Como el polipropileno tiene un grupo metilo (CH3) más que el etileno en su

molécula, cuando se polimeriza, las cadenas formadas dependiendo de la

posición del grupo metilo pueden tomar cualquiera de las

tres estructuras siguientes:

1. Isotáctico, cuando los grupos metilo unidos a la cadena están en un

mismo lado del plano.

2. Sindiotáctico, cuando los metilos están distribuidos en forma alternada

en la cadena.

3. Atáctico, cuando los metilos se distribuyen al azar.

Posee una alta cristalinidad, por lo que sus cadenas quedan bien

empacadas y producen resinas de alta calidad.

El polipropileno se utiliza para elaborar bolsas de freezer y microondas ya

que tienen una buena resistencia térmica y eléctrica además de baja

absorción de humedad. Otras propiedades importantes son su dureza,

resistencia a la abrasión e impacto, transparencia, y que no es tóxico.

Asimismo se usa para fabricar carcazas, juguetes, valijas, jeringas, baterías,

tapicería, ropa interior y ropa deportiva, alfombras, cables, selladores, partes

automotrices y suelas de zapatos.

Cloruro de polivinilo (PVC)

Este polímero se obtiene polimerizando el cloruro de vinilo. Existen dos tipos

de cloruro de polivinilo, el flexible y el rígido. Ambos tienen alta resistencia a

la abrasión y a los productos químicos. Pueden estirarse hasta 4 veces y se

suele copolimerizar con otros monómeros para modificar y mejorar la calidad

de la resina. Las resinas de PVC casi nunca se usan solas, sino que se

mezclan con diferentes aditivos.

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Page 13: Poli Meros

El PVC flexible se destina para hacer manteles, cortinas para baño,

muebles, alambres y cables eléctricos; El PVC rígido se usa en la

fabricación de tuberías para riego, juntas, techado y botellas.

Poliestireno (PS)

El poliestireno (ps) es el tercer termoplástico de mayor uso debido a sus

propiedades y a la facilidad de su fabricación. Posee baja densidad,

estabilidad térmica y bajo costo. El hecho de ser rígido y quebradizo lo

desfavorecen. Estas desventajas pueden remediarse copolimerizándolo con

el acrilonitrilo (más resistencia a la tensión).

Es una resina clara y transparente con un amplio rango de puntos de fusión.

Fluye fácilmente, lo que favorece su uso en el moldeo por inyección; Posee

buenas propiedades eléctricas, absorbe poco agua (buen aislante eléctrico),

resiste moderadamente a los químicos, pero es atacado por

loshidrocarburos aromáticos y los clorados. Se comercializa en tres

diferentes formas y calidades:

De uso común, encuentra sus principales aplicaciones en los mercados de

inyección y moldeo.

Poliestireno de impacto (alto, medio y bajo) que sustituye al de uso general

cuando se desea mayor resistencia. Utilizada para fabricar

electrodomésticos, juguetes y muebles. Expandible se emplea en la

fabricación de espuma de poliestireno que se utiliza en la producción de

accesorios para la industria de empaques y aislamientos.

Los usos más comunes son:

Poliestireno de medio impacto: Vasos, cubiertos y platos

descartables, empaques, juguetes.

Poliestireno de alto impacto: Electrodomésticos (radios, TV,

licuadoras, teléfonos lavadoras), tacos para zapatos, juguetes.

Poliestireno cristal: piezas para cassettes, envases desechables,

juguetes, electrodomésticos, difusores de luz, plafones.

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Page 14: Poli Meros

Poliestireno Expandible: envases térmicos, construcción

(aislamientos, tableros de cancelería, plafones, casetones, etc.).

Estireno-acrilonitrilo (SAN)

Este copolímero tiene mejor resistencia química y térmica, así como mayor

rigidez que el poliestireno. Sin embargo no es transparente por lo que se usa

en artículos que no requieren claridad óptica. Algunas de sus aplicaciones

son la fabricación de artículos para el hogar.

Copolímero acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS)

Estos polímeros son plásticos duros con alta resistencia mecánica, de los

pocos termoplásticos que combinan la resistencia con la dureza. Se pueden

usan en aleaciones con otros plásticos. Así por ejemplo, el ABS con el PVC

nos da un plástico de alta resistencia a la flama que le permite encontrar

amplio uso en la construcción de televisores. Sus cualidades son una

baja temperatura de ablandamiento, baja resistencia ambiental y baja

resistencia a los agentes químicos

Termoestables , que no fluyen, y lo único que conseguimos al

calentarlos es que se descompongan químicamente, en vez de fluir.

Este comportamiento se debe a una estructura con muchos

entrecruzamientos, que impiden los desplazamientos relativos de las

moléculas.

Elastómero , plásticos con un comportamiento elástico que pueden ser

deformados fácilmente sin que se rompan sus enlaces o modifique su

estructura.

La clasificación termoplásticos / termoestables es independiente de la

clasificación elastómeros / plásticos / fibras. Existen plásticos que presentan un

comportamiento termoplástico y otros que se comportan como termoestables.

Esto constituye de hecho la principal subdivisión del grupo de los plásticos y

hace que a menudo cuando se habla de "los termoestables" en realidad se

haga referencia sólo a "los plásticos termoestables". Pero ello no debe hacer

olvidar que los elastómeros también se dividen en termoestables (la gran

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Page 15: Poli Meros

mayoría) y termoplásticos (una minoría pero con aplicaciones muy

interesantes).

ESTRUCTURA DE LOS POLIMEROSPara abordar el estudio de la estructura de los polímeros se suelen considerar

dos niveles, estructura química y estructura física. La estructura química se

refiere a la construcción de la molécula individual y la estructura física al

ordenamiento de unas moléculas respecto a otras. Comenzaremos abordando

la estructura química de los polímeros, y por tanto, estudiaremos el efecto de la

naturaleza de los átomos que constituyen la cadena principal y los

sustituyentes de la misma, las uniones entre monómeros, el peso molecular y

su distribución y el efecto delas ramificaciones y entrecruzamientos en la

cadena principal. Igualmente las diferentes configuraciones que puedan

adoptar los sustituyentes de la cadena principal condicionan notablemente las

propiedades de los polímeros y son parte de su estructura química.

Cuando se hace referencia a la estructura física de los polímeros se trata

básicamente de la orientación el comportamiento del material durante el

procesado y durante su vida de servicio.

1. ESTRUCTURA QUIMICA a) TIPO DE ATOMOS EN LA CADENA PRINCIPAL Y SUSTITUYENTES

En los polímeros la unión entre monómeros se realiza siempre mediante

enlaces covalentes. Los átomos de carbono que constituyen la cadena principal

presentan una configuración sp3, por tanto sus orbitales se dispondrán

formando un tetraedro en torno al átomo de carbono y el ángulo de enlace dos

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Termoplásticos- poricloruro de vinillo PVC

- polietileno PE- polimetacrilatos PMMA

- poliamidas PA - siliconas

- fluorados PTFE- policarbonatos PC

Termoestables- resinas fenolicas PF - resinas de urea UF 

- resinas de melamina MF - resinas de poliester UP 

- resinas epoxi EP- poliuretanos PUR

Page 16: Poli Meros

carbonos consecutivos será de aproximadamente 109°, aunque en las

siguientes representaciones consideraremos que se trata de moléculas planas.

Sin embargo, las fuerzas de la cohesión entre cadenas deferentes pueden ser

de naturaleza muy diversa y están fuertemente condicionadas por las

características de los átomos y de los sustituyentes de la cadena principal. La

polaridad y el volumen de estos átomos afectaran especialmente a las fuerzas

de cohesión entre cadenas, que a su vez determinaran la flexibilidad del

material, temperatura de transición vítrea, temperatura de fusión y capacidad

de cristalización entre otras propiedades.

En el caso de la molécula de polietileno (PE), molécula sencilla no polar, las

cadenas diferentes se atraen entre sí por fuerzas intermoleculares débiles de

tipo London (dipolo inducido – dipolo inducido). En consecuencia el polietileno

es un material blando y tiene una temperatura de fusión relativamente baja.

Para moléculas polares, tales como el PVC, las cadenas se mantienen unidas

mediante interacciones fuertes de tipo dipolo – dipolo resultantes de la

atracción electrostática entre los átomos de cloro de una molécula y los de

hidrogeno de otra, lo que resulta en un polímero muy rígido.

Las cadenas de moléculas altamente polares que contienen átomos de oxigeno

o nitrógeno se traen entre por puentes de hidrogeno, como es el caso del poli

óxido de metilo (POM).

En general, cuando mayor sean las fuerzas de cohesión entre las cadenas,

tanto más rígido resultara el polímero y tanto mayor será la temperatura de

fusión en el caso de polímeros cristalinos o la temperatura de reblandecimiento

en el caso de polímeros no cristalinos.

En la poliamidas, por ejemplo, las fuerzas de cohesión entre las moléculas son

el resultado de una combinación de enlaces por puentes de hidrogeno, fuerzas

dipolo – dipolo y fuerzas de tipo London, lo que confiere una elevada

temperatura de fusión al polímero.

La introducción en la cadena principal de grupos aromáticos (grupos

voluminosos y fácilmente polarizables) aumenta la rigidez de la misma como es

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Page 17: Poli Meros

el caso del polietilenterftalato (PET). Igualmente ocurre con la introducción de

grupos voluminosos como constituyentes de la cadena principal, como es el

caso del prolipropileno (PP) o del poliestireno (PS).

GRAFICO: estructura de los diferentes polímeros

b) UNIONES ENTRE MONOMEROS

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H

HC

H

H

Page 18: Poli Meros

En los procesos de polimerización por condensación los monómeros se unen

unos con otros siempre de la misma forma. No ocurre siempre así en la

polimerización por adición.

Por ejemplo, en la polimerización del metacrilonitrilo para dar poliacrilonitrilo

(PAN) la mayoría de los monómeros polimerizan vía el doble enlace:

GRAFICO:

CH2 CH

NC

CH)n(CH2n C N

NCCHCH2

NC

CH2CH

Los grupos químicos que resultan de estas reacciones son generalmente

menos estables que los producidos por las uniones normales de dobles

enlaces carbono – carbono. Aparecen así uniones débiles que pueden tener

mucha importancia en la estabilidad térmica del polímero.

También pueden formarse enlaces lábiles como consecuencia de uniones

cabeza – cabeza o cola – cola en lugar de las uniones normales cabeza – cola.

Este tipo de uniones, como la mostrada para el PVC, son responsables de la

baja estabilidad térmica de este polímero.

GRAFICO:

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Page 19: Poli Meros

C C C C

H H H H

H HCl Cl

c) PESO MOLECULAR Y SU DISTRIBUCION

Muchas de las propiedades de los polímeros, como por ejemplo la resistencia

mecánica, la elasticidad de los cauchos, la temperatura de transición vítrea de

plásticos amorfos o la temperatura de fusión de fibras y materiales

semicristalinos, se deben al alto peso molecular de los mismos. En la tabla se

muestra a modo de ejemplo, el estado de agregación de una serie de

moléculas de alcanos de la misma estructura química y creciente peso

molecular.

Número de unidades -

CH2-CH2-

Peso molecular Estado físico a 20 ºC

1 30 gas

6 170 líquido

35 1000 grasa

430 >12000 resina

La molécula del etano (1 unidad de repetición) es gaseosa, pero al aumentar su

tamaño hasta 6 unidades de repetición pasa a ser liquida, y conforme se van

adicionando más monómeros se convierte en un aceite, una cera y finalmente

en un material sólido.

El polietileno de peso molecular entre 1000 y 5000 es un sólido céreo que

adquiere propiedades útiles como plástico solo cuando su peso molecular

supera los 10000. El nailon (PA), por ejemplo, de peso molecular 1000 – 2000

es un sólido frágil, mientras que a pesos moleculares más elevados es

altamente tenaz.

Los polímeros sintéticos y la mayoría de los naturales están formados por una

mezcla de moléculas que han alcanzado diferente grado de polimerización, y

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Page 20: Poli Meros

por tanto, diferente peso molecular. En los polímeros sintéticos obtenidos por

polimerización en cadena, la longitud de la cadena viene determinada por el

tiempo que la cadena está creciendo. Las etapas de terminación, iniciación,

propagación y transferencia, responden a fenómenos al azar. En el caso de las

reacciones de polimerización por etapas, la longitud de la cadena viene

determinada principalmente por la disponibilidad local de grupos reactivos en

los extremos de las cadenas de crecimiento. En cualquier caso, el polímero

contiene moléculas que poseen longitudes de cadena muy diferentes; de modo

que en una muestra de polímero siempre nos encontraremos con una

distribución de pesos moleculares.

d) COPOLIMEROS

Cuando en un proceso de polimerización se utilizan dos o más monómeros

químicamente diferentes, el polímero resultantes e denomina copolimero.

Comúnmente se emplean tan solo 2, o como máximo tres monómeros

diferentes. Los copolimeros se clasifican según la secuencia de los monómeros

como copolimeros de bloque, de injerto y al azar.

GRAFICO:

ABS SAN

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Page 21: Poli Meros

HIPS

El ABS, por ejemplo es un copolimero generalmente de bloque formado por

secuencias de acrilonitrilo, butadieno y estireno; el HIPS (poliestireno de alto

impacto) es un copolimero de injerto que consta de una cadena principal de

poliestireno y cadenas de polibutadieno injertadas. Un ejemplo típico de

copolimero al azar es el SAN (estireno – acrilonitrilo).

La estructura química de los copolimeros es lógicamente mucha más compleja

que la de los polímeros, pues al estar formado por más de un monómero,

pueden variar además de su composición y en la longitud de secuencia. Lo que

condiciona las propiedades finales.

e) RAMIFICACIONES Y ENTRECRUZAMIENTOS

Cuando durante las reacciones de polimerización no existen reacciones

segundarias se obtienen polímeros lineales, no ramificados como el que se

muestra en la figura (a). Bajo ciertas condiciones de polimerización se pueden

obtener ramificaciones que pueden ser cortas o largas (figura b y c). las

propiedades de los polímeros pueden variar considerablemente dependiendo

de si existen o no ramificaciones y de la longitud de las mismas.

GRAFICO:

a) Polímero lineal sin ramificaciones b) con ramificaciones cortas c) con ramificaciones largas d) polímero entrecruzado

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Page 22: Poli Meros

A modo de ejemplo cabe destacar el pilietileno lineal no ramificado, que se

conoce como polietileno de alta densidad (HDPE). Conviene recordar que se

emplea el término lineal aunque los ángulos de enlace serán próximos a 109°

como consecuencia de la configuración tetraédrica de los átomos de carbono

de la cadena principal.

Bajo ciertas condiciones de polimerización se puede obtener una serie de

ramificaciones en el polietileno, generalmente de cadena corta (C1 – C4), y que

se encuentran más o menos espaciadas (1 ramificación por cada 20 a 100

átomos de carbono de la cadena principal). En este caso se trata de polietileno

de baja densidad (LDPE). Otra variedad de polietileno comercial muy frecuente

es el polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) que es un polímero casi lineal

con ramificaciones de cadena larga.

Las ramificaciones proporcionan volumen libre y aumentan la separación entre

las cadenas, de ahí su relación con la densidad del polímero. Y, como e vera

más adelante, con la capacidad de cristalizar del mismo. Los polímeros lineales

y ramificados funden y son, en general, solubles en ciertos disolventes.

Cuando unas cadenas se unen con otras vecinas a través de otras cadenas de

igual o diferente naturaleza se llega a obtener una red tridimensional y el

polímero se hace insoluble y no funde. Se habla entonces de polímeros

entrecruzados o reticulados. Para la formación de la red tridimensional es

necesario que cada molécula se una en dos o más puntos a otras moléculas.

Las redes entrecruzadas verdaderas se logran cuando existen muchos puntos

de unión por cadena primaria, de modo que los polímeros entrecruzados que

forman redes tridimensionales se consideran formados por una sola molécula

de tamaño infinito.

Estas estructuras, polímeros lineales con o sin ramificaciones, y polímeros

entrecruzados se corresponden en la práctica con dos grupos de materiales

denominados termoplásticos y termoestables. Su constitución estructural

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Page 23: Poli Meros

determina propiedades bien diferentes y también métodos de transformación

distintos.

Los materiales termoplásticos son básicamente polímeros lineales no

entrecruzados, pudiendo hacerse fluidos por calentamiento y tomar una forma

determinada, forma que mantienen una vez fríos. Este proceso de

calentamiento, toma de forma y enfriamiento puede repetirse, en principio,

indefinidamente (considerando, naturalmente, que no tienen lugar procesos de

descomposición térmica). Son, por tanto, reciclables.

Por otro lado, los materiales termoestables, debido a su estructura

entrecruzada, no funden y son insolubles. En la práctica, para poder dar forma

a estos materiales se parte de un intermedio (plástico termoendurecible) que

todavía es capaz de fundir, teniendo lugar la polimerización y el

entrecruzamiento en el propio proceso de toma de forma. La gran mayoría de

los polímeros de adición son termoplásticos.

Entre los polímeros de condensación, algunos son termoplásticos (poliamidas,

policarbonatos, poliésteres, lineales, poliuretanos lineales, etc.9 y otros

típicamente termoestables (poliésteres insaturados, resinas epoxi, resinas

fenólicas, resinas de urea, etc.).

f) CONFIGURACION

La configuración es la ordenación en el espacio de los sustituyentes alrededor

de un átomo particular.

En la figura se muestra la cadena de un polímero (en este ejemplo,

polipropileno) en su configuración en zigzag plana, completamente extendida.

La configuración resultante cuando todos los grupos de sustituyentes de la

cadena principal, en este caso CH3-, quedan por encima o por debajo del plano

de la cadena principal se llama isotactica. Si los grupos sustituyentes quedan

alternativamente por encima o por debajo del plano, la configuración se

denomina sindiotactica, mientras que la secuencia al azar corresponde a la

configuración atactica.

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Page 24: Poli Meros

El tipo de configuración también condiciona el comportamiento del material.

Por ejemplo, el polipropileno isotactico es un polímero semicristalino comercial

que se utiliza como plástico y como fibra. El polipropileno atactico es amorfo,

tipo cera, sin consistencia para su uso como material plástico. Estos ejemplos

dejan ver una vez más la influencia de la estructura del polímero sobre sus

propiedades.

GRAFICO: configuración

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Page 25: Poli Meros

2. ESTRUCTURA FISICA

a) ESTADO AMORFO Y ESTADO CRISTALINO

Los términos cristalino y amorfo se utilizan normalmente para indicar las

regiones ordenadas y desordenadas de los polímeros, respectivamente. En

estado sólido algunos polímeros son completamente amorfos, otros son

semicristalinos y, dependiendo de las condiciones de cristalización, un polímero

con capacidad de cristalizar puede ser amorfo o semicristalino.

Con frecuencia se utiliza el término cristalino en lugar de semicristalino,

aunque ningún polímero es completamente cristalino.

GRAFICO

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Page 26: Poli Meros

(a ) (b ) (c)

a) Sistema amorfo, b) semicristalino y c) cristalino

Los polímeros con capacidad de cristalizar son aquellos cuyas moléculas son

químicas y geométricamente regulares en su estructura. Las irregularidades

ocasionales, tales como las ramificaciones de la cadena, o la copolimerizacion

de una pequeña cadena de otro monómero limitan el alcance de la

cristalización, pero no evitan que ocurra. Por el contrario, los polímeros no

cristalinos típicos son aquellos en los que existe una clara irregularidad en la

estructura: polímeros ramificados, polímeros atacticos y copolimeros con

cantidades significativas de dos o más constituyentes monomericos bastante

diferentes.

b) TEMPERATURA DE TRANSICION VITREA Y TEMPERATURA DE

FUSION

En el estado líquido o fundido las moléculas del polímero se encuentran por lo

general ovilladas y enmarañadas si no hay una fuerza externa que las obligue

a orientarse en una dirección. Si la energía disponible es suficiente, las

moléculas podrán moverse y los átomos de las cadenas podrán rotar alrededor

de los ángulos de enlace, produciéndose cambios de conformación.

En una situación de este tipo el volumen no ocupado (volumen libre) asociado

con cada molécula es alto. En las moléculas reales, la capacidad de rotación

de los enlaces de cadena está más o menos limitada por impedimentos

estéricos.

En la figura se representa la variación del volumen específico de dos polímeros

a y b con la temperatura. A temperaturas elevadas los polímeros termoplásticos

se encuentran en un estado líquido o fundido en el que puedan pasar

rápidamente de una conformación a otra. En esta situación el volumen libre

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Page 27: Poli Meros

asociado a las moléculas es grande y por tanto el volumen específico también

lo será. Para que un segmento de cadena de polímero se mueva con respecto

a otro se requiere energía térmica y en las condiciones descritas hay suficiente

energía para que estos movimientos sean posibles.

A medida que la temperatura desciende y hay menos energía disponible,

el cambio de conformación es más lento, y el volumen especifico

disminuye gradualmente. De acuerdo con las leyes de la termodinámica,

cuando se alcanza una temperatura determinada todos los sistemas

tienden a ordenar sus moléculas formando redes cristalinas sólidas. El

polímero de la figura es un material con capacidad de cristalizar y presenta una

temperatura de cristalización Tc, a la que se produce un cambio de fase desde

el estado fundido amorfo al estado sólido cristalino, y una temperatura de

fusión, Tm, muy próxima a la temperatura de cristalización cuando la transición

se realiza desde el estado sólido al fundido.

Las moléculas de polímero que poseen una estructura muy compleja e irregular

(ramificaciones, fuertes interacciones entre cadenas, etc.) presentan

viscosidades muy elevadas en el estado líquido. Cuando estas moléculas se

enfrían, a la temperatura a la que cabría esperar que el estado cristalino fuese

más estable que el amorfo, la viscosidad de las moléculas es demasiado

elevada, y/o su geometría demasiado compleja para adquirir una conformación

cristalina. De modo que, en estos casos, en el estado sólido persiste la

conformación desordenada típica de los líquidos.

Es el caso del polímero amorfo b representado en la figura, en el que, como se

puede ver, la disminución del volumen especifico se produce de forma gradual

con la temperatura. En estos polímeros existe una temperatura, la temperatura

de transición vítrea, Tg, a partir de la cual el material sufre un marcado

cambio de propiedades. A temperaturas por encima de la Tg segmentos

relativamente grandes de 10 o 50 unidades de repetición se pueden mover con

libertad en movimientos conjuntos, logrando modificar su conformación,

mientras que por debajo de esta temperatura los movimientos quedan limitados

a segmentos muy pequeños, impidiendo una reorganización.

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Page 28: Poli Meros

Por debajo de la temperatura de transición vítrea (estado vítreo), los

polímeros amorfos tienen muchas de las propiedades asociadas con los

vidrios inorgánicos ordinarios, incluida la rigidez, fragilidad y

transparencia. Mientras por encima de su Tg los polímeros amorfos se

comportan como cauchos o elastómeros.

Figura: variación del volumen especifico en función de la temperatura para a)

un polímero cristalino y b) un polímero amorfo.

El termino temperatura de fusión se debe emplear solo para polímeros

cristalinos o semicristalinos. En el caso de los polímeros amorfos, a

temperaturas por encima de la Tg las cadenas adquieren mayor movilidad,

llegando a hacerse fluidas, si bien realmente no hay fusión, por lo que se habla

de intervalo de reblandecimiento y estrictamente hablando no se puede decir

que el polímero se encuentra fundido.

Los polímeros cristalinos pueden presentar también temperatura de transición

vítrea pues la cristalización solo ocurre hasta una cierta extensión y siempre

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Page 29: Poli Meros

habrá regiones amorfas en un polímero sólido. Hasta cierto punto las

propiedades de los polímeros cristalinos dependerán de si las regiones amorfas

residuales se encuentran en el estado vítreo (por debajo de Tg) o en el estado

caucho (por encima de la Tg).

La tabla muestra las temperaturas de transición vítrea y de fusión de varios polímeros de uso frecuente.

c) RELACION ENTRE CRISTALINIDAD Y COMPORTAMIENTO

DURANTE EL PROCESADO

Durante el procesado los polímeros se comportan de forma bastante diferente

dependiendo de si tienen capacidad para cristalizar o no. Igualmente algunas

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Page 30: Poli Meros

propiedades del producto final están fuertemente influenciadas por el grado de

cristalinidad alcanzado por el material.

Como se ha comentado, los polímeros cristalinos contienen regiones amorfas

además de las cristalinas. Cuando estos materiales se calientan en principio se

consigue un reblandecimiento debido a la movilidad que adquieren

gradualmente las moléculas de las regiones amorfas, si bien las moléculas que

se encuentran en la región cristalina siguen en estado sólido. Cuando se

alcanzan el punto de fusión de los cristales la estructura colapsa y todas las

cadenas adquieren gran movilidad. El procesado de los materiales cristalinos

debe, por tanto, realizarse por encima del punto de fusión.

Por el contrario en el caso de los polímeros amorfos el procesado debe

realizarse por encima de la temperatura de transición vítrea, sin embargo en

este caso el reblandecimiento es gradual. Los grandes grupos de moléculas

adquieren movilidad y el polímero se convierte en gomoso y a mayores

temperaturas fluye con más facilidad relativa.

Tanto los polímeros amorfos como los cristalinos tienden a contraerse en el

procesado durante la etapa de enfriamiento, sin embargo la contracción es

mucho mayor en el caso de los polímeros cristalinos que en el de los polímeros

amorfos (11.5 a 3% en polímeros cristalinos frente a 0.4 a 0.8% en polímeros

amorfos). Mientras el material con capacidad de cristalizar esta fundido se

encuentra en estado amorfo, pero tras el enfriamiento las moléculas se

empaquetan produciendo una reducción importante en el volumen especifico.

El encogimiento que sufren los artículos moldeados es debido en este caso al

proceso de expansión y contracción térmica y a la formación de cristales.

El desarrollo de la cristalinidad será tanto mayor cuanto más lenta sea la

velocidad de enfriamiento del material, y lo mismo ocurrirá con la contracción.

Por el contrario, los polímeros amorfos no cristalizan durante el enfriamiento y

el encogimiento se debe tan solo a la expansión y contracción térmica. En este

caso la velocidad de enfriamiento no afecta a la contracción que sufre el

artículo moldeado.

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Page 31: Poli Meros

PROPIEDADES COMUNES DE LOS POLIMEROSA pesar de que los distintos plásticos presentan grandes diferencias en su

composición y estructura, hay una serie de propiedades comunes a todos ellos

y que los distinguen de otros materiales. Un ejemplo de alguna de estas

propiedades se encuentra en la tabla:

Tabla: densidad, conductividad térmica y eléctrica de diferentes materiales.

DENSIDAD: El rango de las densidades de los plásticos es relativamente bajo

y se extiende desde 0.9 hasta 2.3 g/cm3 . Entre los plásticos de mayor

consumo se encuentran el PE y el PP, ambos materiales con densidad inferior

a la del agua. La densidad de otros materiales a los que los plásticos sustituyen

en algunas aplicaciones es varias veces mayor, como es el caso del aluminio o

del acero. Esta densidad tan baja se debe fundamentalmente a dos motivos:

por un lado los átomos que componen los plásticos son ligeros (básicamente C

y H, y en algunos casos además O, N o halógenos), y por otro, las distancias

medias entre átomos dentro de los plásticos son relativamente grandes. Una

densidad tan baja permite que los plásticos sean materiales fáciles de manejar

y por otra parte, supone una gran ventaja en el diseño de piezas en las que el

peso es una limitación.

CONDUCTIVIDAD TERMICA: Por otra parte, el valor de la conductividad

térmica de los plásticos es sumamente pequeño. Los metales, por ejemplo,

presentan conductividades térmicas 2000 veces mayores que los plásticos;

esto se debe a la ausencia de electrones libres en el material plástico, la baja

conductividad térmica resulta un inconveniente durante la transformación de los

plásticos.

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Material Densidad (g/cm3)

Cond. Term. (W/mK)

Cond. Elec. (S)

Plásticos 0.9-2.3 0.15-0.5 --- PE 0.9-1.0 0.32-0.4 --- PC 1.0-1.2 --- ---

PVC 1.2-1.4 --- 10-15 Acero 7.8 17.50 5.6

Aluminio 2.7 211 38.5 Aire --- 0.05 ---

C

Page 32: Poli Meros

El calor necesario para transformar los plásticos se absorbe de manera muy

lenta y la eliminación del calor durante la etapa de enfriamiento resulta

igualmente costosa. Sin embargo, en muchas aplicaciones de los plásticos, la

baja conductividad térmica se convierte en una ventaja, pues permite el empleo

de estos materiales como aislantes térmicos.

CONDUCTIVIDAD ELECTRICA: Igualmente los plásticos conducen muy mal la

corriente eléctrica. Presentan resistencias muy elevadas, y por tanto, baja

conductividad eléctrica. La resistencia eléctrica es función de la temperatura, y

a elevadas temperaturas conducen mejor. Gracias a su elevada resistencia

eléctrica los plásticos se utilizan frecuentemente como aislantes eléctricos de

aparatos y conducciones que funcionan con corriente o la transportan.

PROPIEDADES OPTICAS: en cuanto a las propiedades ópticas, los plásticos

que no contienen aditivos son por lo general bastante traslucidos, aunque esta

propiedad está fuertemente influenciada por la cristalinidad del material, los

polímeros amorfos son transparentes, mientras que los cristalinos son opacos.

Las zonas cristalinas dispersan la luz, evitando así su libre transmisión, dando

lugar a translucidez u opacidad excepto cuando se orientan o se tratan

secciones muy finas.

Por el contrario, en los polímeros amorfos el empaquetamiento al azar de las

moléculas no causa una difracción de la luz importante, permitiendo una

transparencia muy buena y una transmitancia a la luz que puede ser superior al

90%. Termoplásticos amorfos como el PC, PMMA y PVC presentan

transparencia que no difieren mucho de la del propio vidrio. La transparencia de

los plásticos se puede perder, al menos parcialmente, por exposición a la

intemperie o a cambios bruscos de temperatura.

LA RESISTENCIA QUIMICA: la resistencia química de los polímeros también

está fuertemente influenciada por el grado de cristalinidad. El los polímeros

cristalinos los disolventes pueden atacar ligeramente la superficie del polímero,

que tiene una menor cristalinidad. Cuando se aplica un esfuerzo las grietas

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Page 33: Poli Meros

producidas no se propagan una vez que llegan a las zonas cristalinas. Los

polímeros amorfos presentan una mayor solubilidad que los cristalinos. Los

disolventes atacan al polímero formando pequeñas grietas que se extienden

por todo el polímero cuando se aplica un esfuerzo por pequeño que sea.

PROPIEDADES MECANICAS:

Los plásticos se encuentran sometidos a diferentes estados de carga en sus

distintas aplicaciones, por lo que la selección del material adecuado para cada

una de ellas se basa, entre otras consideraciones, en sus propiedades

mecánicas. Las propiedades mecánicas de los polímeros dependen,

fundamentalmente, de su composición, estructura y condiciones de procesado.

Asimismo, existen otros factores que influyen en las mismas y son,

principalmente, el tiempo (velocidad de aplicación de los esfuerzos) y la

temperatura.

Precisamente debido al carácter viscoelastico de los plásticos, el

comportamiento de estos materiales cuando se les aplica un esfuerzo a

velocidad elevada no puede extrapolarse para aplicaciones en las que la carga

se aplica durante periodos prolongados de tiempo. Los ensayos a corto plazo y

a largo plazo simulan estas situaciones en el laboratorio.

En los ensayos a largo plazo se estudia la deformación que sufre un material

bajo un esfuerzo o una deformación constante en función del tiempo y son

especialmente adecuados en el diseño de piezas que tienen que sufrir

esfuerzos intermitentes.

Por otra parte, la respuesta de un material puede ser muy diferente

dependiendo del tipo de esfuerzo al que se vea sometido. Para caracterizar un

material para una aplicación determinada es conveniente estudiar su

comportamiento ante el tipo de esfuerzo al que va a ser sometido y no es

prudente extrapolar los resultados de un tipo de ensayo a otro.

Dentro de los ensayos a corto plazo, en los que no se tiene en cuenta el

tiempo de aplicación del esfuerzo, se estudia el comportamiento de los

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Page 34: Poli Meros

materiales cuando se aplican esfuerzos en tracción, flexión, comprensión e

impacto.

Por otra parte, hay dos tipos fundamentales de ensayos a largo plazo: los

ensayos de fluencia y los de relajación de esfuerzos.

Los ensayos de fluencia consisten en aplicar una carga fija a una muestra y

estudiar la deformación resultante en función del tiempo. En los ensayos de

relajación de esfuerzos se aplica una deformación fija a una muestra y se

estudia la variación de la carga requerida para mantener la deformación en

función del tiempo.

En la figura 1. Muestra una curva típica esfuerzo-deformación obtenido en un

ensayo a corto plazo, en el que el esfuerzo aplicado varía de forma constante.

Como se ha comentado existen varios tipos de ensayos pero la forma general

de las curvas es siempre muy parecida aunque la respuesta del material puede

ser muy diferente dependiendo de la orientación del esfuerzo.

La curva esfuerzo-deformación se puede dividir en varios tramos. El primer

tramo de la curva OA es lineal y muestra una proporcionalidad entre esfuerzo y

deformación, es decir el material se comporta siguiendo le ley de Hooke. El

punto A se conoce como límite de proporcionalidad. Aunque en el tramo AB

ya no hay proporcionalidad entre esfuerzo y deformación, el material todavía

se comporta como elástico, es decir, la deformación desaparecería totalmente

si Cesaría el esfuerzo.

Las deformaciones por debajo del punto A son relativamente pequeñas y se

asocian con la extensión de los enlaces existentes entre los átomos de las

moléculas de plástico, tal como se muestra en la figura 1.1 (a). Este tipo de

deformación es instantánea y completamente recuperable. No hay

desplazamiento de unas moléculas respecto a otras.

La deformación que tiene lugar entre los puntos A y B es consecuencia del

estiramiento de moléculas que se encuentran enrolladas sobre sí mismas,

como se muestra en la figura 1.1 (b). Tampoco en este caso hay

desplazamiento de unas moléculas respecto a otras, por lo que la deformación

es recuperable, aunque no de forma instantánea.

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Page 35: Poli Meros

Figura: 1

1.1 tipos de deformación de las moléculas: a) por extensión de enlaces b) por desenrollamiento de moléculas, c) por desplazamiento.

Volviendo a la figura 1, a partir del punto B la deformación deja de ser elástica

por lo que este punto recibe el nombre de límite elástico o punto de fluencia.

Los esfuerzos y deformaciones correspondientes a este punto reciben el

nombre de esfuerzo límite y deformación limite, respectivamente. Las

deformaciones que tienen lugar por encima del límite elástico dejan de ser

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Page 36: Poli Meros

recuperables, debido a que estas deformaciones son consecuencias del

deslizamiento de unas moléculas respecto de otras (figura 1.1 (C)).

Las moléculas que se han desplazado no pueden volver a su posición original,

por lo que la deformación es irreversible. En este caso el material ya no se

comporta como un cuerpo elástico sino como un sólido plástico. El tramo BC,

es aproximadamente horizontal, como consecuencia de que el material se hace

dúctil y fluye a poco que varíe el esfuerzo aplicado.

Después del punto C, puede ocurrir que para seguir deformando el material

haya que aplicar un esfuerzo algo mayor, debido a que el material puede haber

sufrido un ligero reforzamiento. El punto final D corresponde al momento en el

que el material rompe, con un esfuerzo de rotura D que recibe el nombre de

resistencia a la rotura y una deformación D que en el caso de ensayos de

tracción se llama alargamiento a la rotura.

La pendiente de la parte recta de la curva (tramo OA) se conoce como módulo

de Young, o simplemente modulo. Los plásticos que tienen un módulo alto se

suelen llamar plásticos duros, mientras los que tienen un módulo bajo son

plásticos blandos.

Plásticos duros son, por ejemplo, las resinas de fenol-formaldehido (PF),

polioximetileno (POM), policarbonato (PC) y polietilenterftalato (PET), esta

dureza no debe confundirse con la dureza superficial, que normalmente se

define como la resistencia de un material a ser rayado o penetrado. Para evitar

confusiones los plásticos duros (con alto modulo) deberían llamarse plásticos

rígidos. Según la norma ASTM loa plásticos rígidos son aquellos que tienen un

módulo superior a 700 MPa, los semirrígidos tienen un módulo entre 70 y 700

MPa y los blandos son aquellos con un módulo inferior a 70 MPa.

La tenacidad se puede estimar como el área total OABCDO. Representa el

trabajo total que debe hacerse para romper el material. Cuando mayor cantidad

de energía pueda absorber un material experimentando grandes

deformaciones, más tenaz será. El termino fragilidad hace referencia a la falta

de tenacidad.

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Page 37: Poli Meros

RESUMEN

Los polímeros son macromoléculas formadas por la unión de moléculas más

pequeñas llamadas monómeras, los cuales dan forma a enormes cadenas de

las formas más diversas.

Desde los inicios de la vida en la tierra es posible encontrar polímeros, en la

naturaleza, sin embargo estos no son utilizados en el ámbito de la construcción

de manera directa, más bien se utilizan sus derivados como el caso de la

celulosa que resulta como derivado del papel reciclado triturado y luego se

utiliza como aislante térmico y acústico en las paredes o tabiques. 

Existen polímeros naturales de gran significación comercial como el algodón,

formado por fibras de celulosas, y la seda, una poliamida semejante al

nylon.

Sin embargo 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. Sin

embargo a partir de la segunda guerra mundial se pareció que estos

resultados eran polímeros que se pueden utilizar, dando así un avance en el

desarrollo de polímeros sintéticos.

PROCESOS DE POLIMERIZACION Es un proceso químico por el cual, mediante calor, luz o un catalizador, se unen varias moléculas de un compuesto generalmente de carácter no saturado llamado monómero para formar una cadena de múltiples eslabones, moléculas de elevado peso molecular y de propiedades distintas, llamadas macromoléculas o polímeros.

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Page 38: Poli Meros

Existen diversos procesos para unir moléculas pequeñas con otras para formar

moléculas grandes. Su clasificación se basa en el mecanismo por el cual se

unen estructuras monómeras o en las condiciones experimentales de reacción.

Existen dos tipos fundamentales de polimerización:

• En las polimerizaciones de adición, todos los átomos de monómero se

convierten en partes del polímero.

• En las reacciones de condensación alguna de los átomos del

monómero no forman parte del polímero, sino que son liberados como

H2O, CO2, ROH, etc.

Polimerización por adición:

• Adición de un monómero insaturado (con doble enlace) a la cadena de

crecimiento.

Tiene 3 etapas:

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Page 39: Poli Meros

Iniciación: se añade un iniciador (molécula inestable que produce

radicales libres por descomposición)

H H H H

OH· –C =C HO –C –C ·

H H H H

Propagación : la cadena crece

H H H H H H H H H H H H

HO –C –C –C –C · + C =C HO –C –C –C –C –C –C ·

H H H H H H H H H H H H

Polimerización por condensación:

• reacciones químicas intermoleculares, generalmente entre diversas

especies manométricas y con la eliminación de un subproducto de bajo

peso molecular.

• Poliéster

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Page 40: Poli Meros

EFECTOS SOCIOECONÓMICOS Y AMBIENTALES DE LA PRODUCCIÓN DE POLÍMEROSEn la actualidad encontramos muchos  polímeros artificiales para tantos propósitos diferentes.

 

Los plásticos son populares porque son:

• Económicos.

• Más livianos.

• Muy resistentes a la oxidación y al ataque de ácidos y bases. 

• Inalterables a los agentes atmosféricos como la luz, el agua y el aire.

• Muy versátiles, pueden ser suaves como las plumas y más resistentes que el mismo acero.

• Son aislantes de la corriente eléctrica.

Sin embargo, como en todas las cosas, estas mismas ventajas pueden ser sus peores inconvenientes. La alta resistencia a la corrosión, al agua y a la descomposición bacteriana, los convierte en residuos difíciles de eliminar y, consecuentemente, en un grave problema ambiental.

Efectos ambientales de los polímeros

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Page 41: Poli Meros

La gran cantidad de desechos de polietileno que se tira anualmente, está

creando serios problemas, sobre todo cuando llega el momento de

deshacernos de ellos.

Si se quema, contamina el aire.

Si se entierra, se contamina el suelo

Y si se desecha en ríos, mares y lagos, el agua también se contamina.

Por ello es necesario evitar el uso excesivo de los empaques y utilizar las 3 R’s.

1. Reducir: Evitar todo aquello que de una u otra forma genera un desperdicio innecesario.

2. Reutilizar: Volver a usar un producto o material varias veces sin tratamiento. Darle la máxima utilidad a los objetos sin la necesidad de destruirlos o deshacerse de ellos.

3. Reciclar: Utilizar los mismos materiales una y otra vez, reintegrarlos a otro proceso natural o industrial para hacer los mismos o nuevos productos, utilizando menos recursos naturales.

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Page 42: Poli Meros

CONCLUSIÓN

Luego de haber confeccionado el presente trabajo, estoy en condiciones

de apreciar que los polímeros son un material imprescindible en nuestra

vida, el cual se encuentra presente en un sinfín de objetos de uso

cotidiano. Por sus características y su bajo costo, podríamos decir que

es un material prácticamente irremplazable, del cual difícilmente

podríamos prescindir.

Es aquí donde debemos tomar conciencia de que este material tan

práctico, útil y barato puede, y de hecho lo está haciendo, causar

estragos a nuestro planeta. Al ser la mayoría materiales derivados del

petróleo, su biodegradabilidad está bastante comprometida y al arrojarlo

junto con los residuos domiciliarios de todos los días, contribuimos en

mayor o menor grado a la contaminación del planeta.

Afortunadamente algunas personas del mundo, principalmente los

habitantes de países desarrollados, han comenzado a tomar conciencia

de los riesgos que puede acarrear el uso descontrolado de este tipo de

materiales; concientizados han comenzado a reemplazar las bolsas

plásticas por unas prácticas bolsas de papel madera, prefieren comprar

envases de vidrio reciclables en vez de los molestos envases plásticos

que, una vez consumido el contenido, resultan inútiles. Por citar algunos

casos, expongo a continuación un artículo que puede resultar de interés

acerca de lo que se hace con los plásticos en EE.UU.

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Page 43: Poli Meros

Fuentes Bloomfield, M. (1997). Química de los Organismos Vivos. 1era ed.

México: Editorial LIMUSA Garritz A. y Chamizo J.A. (1994). Química. 1era ed. Estados Unidos:

Editorial Addison-Wesley Solomons, G. (1996). Fundamentos de Química Orgánica. 2da. ed.

México: Editorial LIMUSA Química, Chang R. 10ma Ed., Mc Graw Hill.

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