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Lección 3
2. CLASIFICACIÓN Y PROCESOS DE OBTENCIÓN DE POLÍMEROS
2.1 Clasificación de los Polímeros
Además de los polímeros clásicos que se producen y comercializan ya hace algunos años, a cada día aparecen otros nuevos, provenientes de las investigaciones científicas y tecnológicas que se desarrollan en todo el mundo. Por lo que, dada la gran variedad de materiales poliméricos existentes, se hace necesario agruparlos según sus características, facilitando así el entendimiento y el estúdio de las propiedades. Con este objetivo se clasifican de várias maneras, de acuerdo con las estructuras químicas, el comportamiento frente el calor, propiedades mecánicas, tipos de aplicaciones, escala de producción, o aún otras características.
A seguir se presentan estas clasificaciones y los conceptos pertinentes
2.1.1. Clasificación según el Tipo de Estructura Química
Se pueden agrupar en tres divisiones:
2.1.1.1. Según la cantidad de meros diferentes en el polímero
Un polímero puede ser constituido apenas de la repetición de una única unidad química (CADENA homogénea) o entonces de dos o más meros (cadena heterogénea). Cuando la cadena es homogénea, se se llama homopolímero, y cuando es heterogénea copolímero.
De esta manera tenemos:
Homopolímero – es el polímero constituido
por apenas un tipo de unidad estructural repetida. Ex.: polietileno,
poliestireno, poliacrilonitrilo, poli(acetato de vinilo).
Si consideramos A como el mero presente en el homopolímero, su estructura puede representarse así:
Copolímero – es el polímero constituido
por dos o más meros distintos. Ex.: SAN, NBR, SBR
.
Suponiendo que A y B representan los meros, hay tres posibilidades
de disposición:
Copolímeros al azar (u aleatorios, estadísticos) – en estos copolímeros los meros tienen secuencia desordenada a lo largo de la cadena macromolecular:
Copolímeros alternados – en estos los meros se suceden alternadamente:
Copolímeros en bloques – cada macromolécula del copolímero es formada por más o menos largos tramos de A cada uno seguido por un tramo de B:
Copolímeros de injerto – la cadena principal que constituye el polímero contiene apenas unidades de un mismo monómero, mientras que el otro mero hace parte solamente de las ramificaciones laterales (el injerto):
Por lo general, los copolímeros constituidos de tres unidades químicas reiterativas diferentes se denominan terpolímeros. Un ejemplo típico es el ABS, es decir, el terpolímero de acrilonitrilo-butadieno-estireno.
La reacción química que forma los copolímeros se conoce como copolimerización, y los monómeros de comonómeros. Cuando se cambian los comonómeros o la cantidad relativa de cualquiera de ellos, el material que se obtiene presenta propiedades diferentes, tanto químicas como físicas.
2.1.1.2. Con relación a la estructura química de los meros que constituyen el polímero.
Esta clasificación se basa en el grupo funcional al cual pertenecen los meros. Así tenemos como ejemplos:
Poliolefinas – polipropileno, polibutadieno, poliestireno.
Poliésteres – poli(tereftalato de etileno), policarbonato.
Poliéteres – poli(óxido de etileno), poli(óxido
de fenileno).
Poliamidas – Nylon, poliimida.
Polímeros celulosos – nitrato de celulosa, acetato
de celulosa.
Polímeros acrílicos – poli(metacrilato de
metilo), poliacrilonitrilo.
Polímeros vinílicos – poli(acetato de vinilo),
poli(alcohol vinílico).
Poliuretanos – denominación genérica para
los que son derivados de isocianatos
Resinas formaldehido – resina fenol-formol, resina urea-formol.
2.1.1.3. Con relacióm a la forma de la cadena polimérica
Las cadenas macromoleculares pueden ser :
Lineales – en que no tienen ramificaciones.
Ramificadas – todas las moléculas contienen ramificaciones, es decir pequeñas cadenas laterales.
Entrecruzadas – los polímeros poseen estructura tridimensional, donde las cadenas están unidas unas a otras por enlaces químicos.
2.1.2. Clasificación conforme el comportamiento frente la temperatura
Según el resultado al calentar los polímeros, se pueden nombrar:
Termoplásticos – son polímeros que se funden al calentarlos y se solidifican al enfriarse. Ex.: polietileno, poli(tereftalato de etileno), poliacrilonitrilo, nylon.
Termofijos – al calentarlos por la primera vez se forman
entrecruzamientos, transformándolos en infusibles e insolubles.
Ex.: resina fenol-formol, resina melamina-formol, resina urea-formol.
2.1.3. Clasificación según el Comportamiento Mecánico
Plásticos (del grego: adecuado al modelado, moldeo) – son materiales poliméricos estables en las condiciones normales de uso, pero que durante alguna etapa de su fabricación estuvieron fluidos. Esta propiedad les permite ser moldeados por calentamiento, por presión o por ambos. Ex.: polietileno, polipropileno, poliestireno.
Elastómeros ( o cauchos) – son materiales poliméricos que tanto pueden ser de origen natural como sintética. Después de sufrir una deformación bajo la acción de un fuerza, recuperan la forma original rapidamente, por más que la deformación haya sido grande o aplicada por bastante tiempo. Ex.: polibutadieno, caucho nitrílico, poli(estireno-co-butadieno).
Fibras – las fibras tienen un relación muy elevada entre la logitud y el diámetro. Generalmente son constituidas de macromoléculas lineales y se mantienen orientadas longitudinalmente. Ex.: poliésteres, poliamidas y poliacrilonitrilo
2.1.4. Clasificación según la Escala de Fabricación
Los plásticos, de acuerdo con la escala de producción pueden llamarse:
Plásticos de comodidad (commodities) – constituyen la mayoría de los polímeros fabricados mundialmente. Ex.: polietileno, polipropileno, poliestireno, etc.
Plásticos de especialidad (specialties) – plásticos que poseen un conjunto especial de propiedades y son producidos en menor escala. Ex.: Poli(óxido de metileno) y poli(cloruro de vinilideno).
2.1.5. Clasificación según el Tipo de Aplicación
Un plástico puede tener una aplicación general o ser un plástico de ingeniería.
Plásticos de uso general – son polímeros muy versátiles, utilizables en las más variadas aplicaciones. Como el polietileno, el polipropileno, el estireno, el (metacrilato de metilo), el poli(cloruro de vinilo), la baquelita, etc.
Tecnopolímeros - plásticos para ingeniería – son polímeros empleados en sustitución a materiales tradicionalmente utilizados en la ingeniería, como la madera y varios metales. Ex.: poliacetal, policarbonato y poli(tetraflúor-etileno).
Además de las clasificaciones aquí descritas,
el término resina se emplea muy a menudo en la industria
de plásticos. Las resinas naturales son compuestos orgánicos
AMORFOS
secretados por algunas plantas u insectos; generalmente son insolubles
en agua, pero solubles en diversos disolventes orgánicos.
Las resinas sintéticas se describen como un grupo de sustancias
sintéticas cuyas propiedades se asemejan a las de las
resinas naturales. Generalmente, a la temperatura ambiente las
resinas presentan un aspecto de líquido bastante viscoso
o aspecto pastoso que se reblandece gradualmente al calentarlo.
También se nombran resinas termofijas a los plásticos
termofijos.
GLOSSÁRIO
CADENA: el resultado de la unión secuencial y repetida de
monómeros, que por analogía se pueden imaginar
como eslabones
GLOSSÁRIO
CADENA: el resultado de la unión secuencial y repetida de monómeros, que por analogía se pueden imaginar como eslabones
COMPUESTO
AMORFO: compuesto sólido no cristalino
COMPUESTO AMORFO: compuesto sólido no cristalino