Instalación para fusión nuclear

domingo, 22 de marzo de 2009

Introducción a los Polimeros

Los plásticos y los polimeros son populares porque:
a) son económicos
b) sustituyen la madera, piedra y metal
c) son resistentes a la oxidación
d) son resistentes al ataque de ácidos y bases
e) son inalterables a los agentes atmosféricos
f) son muy versatiles (diversas formas, texturas y colores)
g) son suaves como pluma o fuertes como el acero
h) son aislantes de la corriente eléctrica.

Desvetajas de los plasticos o polimeros:
Su alta resistencia a la corrosión, el agua y a la descomposición bacteriana los hace residuos contaminantes y dificiles de eliminar o reciclar.

Definiciones:
Polimero = Son macromoléculas formadas por unidades estructurales que se repiten siguiendo, casi siempre, un patrón determinado. Cada unidad se conoce como monómero y el proceso de formación se llama polimerización.

Polimeros naturales = Son polimeros que se encuentran normalmente en la naturaleza y son de origen biológico. Ej. Seda, caucho, polisacaridos, proteínas y ácidos nucleicos (biopolimeros).

Polimeros sintéticos = Son polimeros fabricados industrialmente. Ej. polietileno, poliuretano, polivinilo, etc. Estos se clasifican como Homopolimeros y copolimeros.

Homopolimeros = Polímeros formados por la repetición de unidades idénticas. La celulosa y el caucho son homopolimeros naturales. El polietileno y el PVC son homopolímeros sintéticos.

Copolimeros = Polímeros constituidos por dos monómeros diferentes que pueden formar 4 combinaciones distintas:

Compolimero al azar: los monómeros se agrupan en forma azarosa
Copolimero alternado: los monómeros se ubican en forma alternada
Copolimero en bloque: los monómeros se ubican de manera alternada
Copolimero injertado: si se parte de una cadena lineal formada por un monómero y se agregan ramificaciones de otro monómero.

La polimerización puede llevarse a cabo por Adición o por Condensación:

Polimeros por adición: se forman por la unión sucesiva de monómeros que tienen uno o más enlace dobles y triples. Los monomeros utilizan el enlace doble o triple para unirse entre sí. En el proceso de polimerización se distinguen tres etapas: iniciación, en la que participa como reactivo una molécula llamada iniciador; Propagación en que la cadesna comienza a alargarse por repetición del monómero y terminación, en la que se interrumpe el proceso de propagación al no agregarle más reactivo y la cadena deja de crecer ya que se han agotado los monómeros.

Polimeros por condensación: Se forman por un mecanismo de reacción en etapas, es decir, esta polimerización no depende de la reacción que la precede: el polimero se forma porque los monómeros que intervienen tienen más de un grupo funcional capaz de reaccionar con el grupo de otro monómero. Los grupos carboxilico, amino y alcohol son los más utilizados en estos fines. La polimerización por condensación se caracteriza por una pérdida de una molécula de agua.

Funciones de algunos polimeros más utilizados en la industria:

PET (polietilentereftalato): Envases de alimentos, botellas, fibras textiles
PEAD (polietileno de alta densidad): Contenedores, mamaderas
PEBD (polietileno de baja densidad): bolsas de embalaje, contenedores, aislantes electricos.
PVC (Cloruro de polivinilo): tuberías, envases, impermeables
PP (Polipropileno): envases para alimentos, sillas, alfombras
PS (poliestireno): aislantes, cubiertas de computadoras y electrodomesticos.
Cloropreno: trajes de buceo
Poliacrilonitrilo: Peluches
Poliisopreno: juguetes plásticos, caucho vulcanizado
Kevlar: Chalecos y cascos antibalas
Nylon: fibras textiles
Baquelita: mango de atornilladores, piezas de ajedrez, enchufes
Plexiglas: lentes de contacto
Melamina: superficies para mesas.

Polimero lineal = se forma cuando el monómero que lo origina tiene dos puntos de ataque, de modo que la polimerización ocurre unidireccionalmente y en ambos sentidos.

Polimero ramificado = se forma porque el monómero que lo origina posee tres o más puntos de ataque, de modo que la polimerización ocurre tridimensionalmente. Entre estos se encuentran aquellos que tienen forma de redes, estrellas y dendritas.

Polimero entrecruzado = dos o más cadenas lineales se unen en distintas partes, formando una especie de enrejado.

Propiedades y uso de los polimeros: Propiedades mecánicas:

a) Resistencia de un polimero: los polimeros pueden ser resistentes a la compresión o al estiramiento, sin alterar su estructura. También los hay resistentes al impacto, flexión y torción.

b) Dureza de un polimero: Los polimeros pueden ser rígidos como el poliestireno (tienden a ser resistentes y no sufren deformación, pero no son duros, se quiebran con facilidad), o flexibles como el polietileno y el polipropileno (soportan muy bien la deformación y no se rompen facilmente).

c) Elongación de un polimero: Los elastomeros pueden estirarse entre un 500% y un 1000% y volver a su longitud original sin romperse (ejemplo son el poliisopropeno, poliisobutileno y polibutadieno). Todos ellos recuperan su forma y tamaño inicial.


Clasificación segun propiedades físicas

Termoplásticos = Es todo material capaz de ser modelado, que se deforma ante la aplicación de fuerzas débiles a temaperaturas moderadas. Son materiales rigidos a temperatura ambiente, pero se vuelven blandos y moldeables al elevar la temperatura; pueden fundirse y moldearse varias veces sin que por ello cambien sus propiedades. Son reciclables. Sus cadenas lineales no estan unidas, solo presentan fuerzas intermoleculares que se débilitan al aumentar la temperatura, por eso se reblandecen.

Termoestables o Termorígidos = Son rígidos, frágiles y con cierta resistencia térmica. Una vez moldeados no pueden volver a cambiar su forma, ya que no se ablandan cuando se calientan, por ello no son reciclables. Sus cadenas están interconectadas con ramificaciones, que son más cortas que las cadenas principales. El calor es el responsable del entrecruzamiento que da forma permanente a este tipo de plásticos y NO pueden volver a procesarse.

Resinas = Son polimeros termoestables que sufren una transformación química cuando se funden, convirtiendose en un sólido que al volverse a fundir, se descompone. Ej. PVC, Baquelita y Plexiglas.

Elastómeros = tienen la propiedad de recuperar su forma al ser sometidos a una deformación de ella. Ej. Caucho vulcanizado.

Fibras = Tienen la forma de hilos. Se producen cuando el polimero fundido se hace pasar a través de unos orificios de tamaño pequeño de una matriz adecuada y se le aplica un estiramiento.




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