Los polímeros poseen muchos atractivos: Primitivamente se andaba descalzo o se protegía los pies con cuero de animales. El cuero es un polímero natural
Esta zapatilla posee exteriores de cuero y también nylon. La suela es de un caucho rígido llamado caucho SBS.
Los mismos materiales conforman estas botas de paseo incluyendo las plantillas, que son de espuma de poliuretano
Los cordones de los zapatos están hechos a base de nylon y algodón. El algodón es otro polímero natural: celulosa.
También los hay revestidos con PVC el mismo plástico que suele encontrarse en los techos vinílicos de los autos y recubrimientos vinílicos.
“Calzado de pato” es excelente para mantener sus pies secos en días de lluvia. Está fabricado con caucho
natural, el poliisopreno
Los calcetines no se tendrían sin
polímeros como el algodón y mate-
riales sintéticos como el poliéster y el
nylon. Y los que llevan una banda
elástica contienen otro polímero el
caucho natural..
Época Pre-Colombina. Coagulación del Latex – Pelota
L.H. Baekeland, 1909. Resinas Fenol-Formaldehido
Bakelita
Década del 30: Ingleses, Polimerización de etileno
Alemanes, Desarrollo del poliestireno
W. Carothers (Dupont), Nylon
De la misma época, PVC
Década del 50. G. Natta y K. Ziegler (premio Nobel 1963)
Cat.Ziegler-Natta. Estereoregularidad.
Tecnopolímeros, Polímeros de Ingeniería, Superpolímeros
POLIMEROS
Polímero: molécula muy grande, resultante de millares de moléculas pequeñas, unidas químicamente entre sí. Macromolécula gigante.
Los términos macromolécula y polímero se utilizan como sinónimos, sin embargo polímero es la palabra más frecuentemente utilizada en lo relacionado a los plásticos. Describe mejor a las especies que presentan muchas (poli) de una unidad (mero).
Polimerización
La reacción química por la cual se obtienen los polímeros se denomina polimerización. Todas las polimerizaciones tienen un detalle en común: comienzan con moléculas pequeñas, que se van uniendo entre sí para formar moléculas gigantes. Llamamos monómeros a estas moléculas pequeñas que originan polímeros.
Se suele distinguir entre Polimerización por ADICION y por CONDENSACION.
ADICION:
A + A + A + A …….+ A ? A-A-A-A-….A o -(A)n-
CONDENSACION:
n X-A-Y ? X-A-A-A-A-Y + (n-1) XY
o X-(A)n-Y + (n-1)XY
El etileno tiene dos átomos de carbono y cuatro de hidrógeno. La unidad
repetitiva del polietileno también tiene dos átomos de carbono y cuatro
de hidrógeno. No se gana ni se pierde.
Este átomo de cloro y este de hidrógeno no
entran en el polímero. Salen como HCl gas
COPOLIMERIZACION
La copolimerización consiste en la formación de macromoléculas a partir de dos o más monómeros de estructura química diferente. Esto conduce a la obtención de una extensa gama de productos cuya naturaleza va a depender de la naturaleza de los monómeros, de su concentración relativa en la mezcla reaccionante y de la secuencia en que se unan durante el proceso de polimerización.
La copolimerización es importante para obtener
productos con determinadas características físicas,
útiles para aplicaciones específicas.
En los copolímeros según la ubicación de las unidades a lo
largo de la cadena se distinguen:
Copolímeros al azar o estadísticos:
A-B-B-A-B-A-A-A-……
Copolímeros alternados:
A-B-A-B-A-B-A-B-A-……
Copolímeros en bloque:
A-A-….A-BBBBBB….AAAAA…BBBB…..
Copolímeros de injerto:
AAAAAAAAAAAAAA…….AAAA
BBBBBB BBBBBB
CARACTERÍSTICAS, PROPIEDADES DE POLIMEROS
PROPIEDADES QUIMICAS
Similares a la de las moléculas pequeñas. Experimentan
las mismas reacciones aunque su velocidad de reacción
y eficiencia se ven influenciadas por el tamaño molecular.
NOMENCLATURA
Diversas formas para nombrarlos:
Fuente de preparación: Es la forma más simple y más usada para nombrar a los polímeros. Poli(nombre del monómero), Polietileno, Poli(óxido de etileno)
Poli(metacrilato de metilo)
Basada en Estructura: Se usa en los polímeros de condensación a partir de dos monómeros. Poli(estructura química), Poli(hexametilen adipamida), Poli(etilen tereftalato).
Nombres Comerciales: Nylon 6,6, Nylon 6, Teflón, otros.
Los polímeros a diferencia de las moléculas pequeñas no presentan un peso molecular único, sino que el polímero resultante es una mezcla de polímeros de la misma naturaleza pero de diversos tamaños moleculares. Se tiene un peso molecular promedio.
PESO MOLECULAR
ESTRUCTURA DE LAS CADENAS POLIMERO
Como resultado del mecanismo y proceso de polimerización como también de la naturaleza de los monómeros que generan el polímero, las cadenas de polímero pueden ser lineales, ramificadas e incluso entrecruzadas.
Lineal
Ramificado (A)
Ramificado (B)
Ramificado (C)
Entrecruzado
ESTRUCTURA DE POLIMEROS
CRISTALINO, AMORFO
La mayoría de los polímeros pueden presentar características tanto de sólidos cristalinos como de líquidos altamente viscosos.
Se usa los términos Cristalino y Amorfo que indican regiones ordenadas y desordenadas.
La mayoría de los polímeros son con carácter parcial o semi cristalinos.
POLIMERO CRISTALINO NO-ORIENTADO
POLIMERO CRISTALINO ORIENTADO
ESTEREOREGULARIDAD
Se utiliza la terminología de polímeros atácticos, isotácticos y sindiotácticos para indicar el ordenamiento, a lo largo de la cadena polímero, de los grupos laterales presentes en la unidad repetitiva del polímero.
ESTEREOREGULARIDAD EN POLIMEROS
TRANSICIONES TERMICAS EN POLIMEROS
Se distinguen dos tipos de temperatura de transición:
Tg y Tm
Temperatura de Transición Cristalina, Tm, corresponde
a fusión de la componente cristalina del polímero.
Temperatura de Transición vítrea, Tg, por debajo de
ella la porción amorfa del polímero adquiere las
características del estado vítreo.
TERMOPLASTICOS, TERMOESTABLES
La terminología termoplástico y termoestable se usa para indicar el comportamiento en cuanto a temperatura de un material polimérico.
Termoplástico, para aquellos que se ablandan, funde y fluyen por aplicación de presión y temperatura. Se pueden moldear una y otra vez.
Termoestable, materiales infusible e insolubles, pueden ser moldeados sólo una vez. Corresponden a polímeros altamente entrecruzados.
La utilidad de un polímero como material depende de sus propiedades y características. En estas están involucrados:
APLICACIONES DE LOS POLIMEROS
Dependiendo de la combinación particular de estos parámetros, un polímero se podrá utilizar como:
tamaño molecular (PM),
grado de cristalinidad,
grado de entrecruzamiento,
temperaturas Tg y Tm.
FIBRA
PLASTICO RIGIDO
PLASTICO FLEXIBLE
ELASTOMERO
FIBRAS
Alta resistencia a la deformación, bajas elongaciones.
Polímeros altamente cristalinos con cadenas polares
que presentan fuerzas secundarias fuertes.
Se usa estiramiento mecánico para alcanzar alta
cristalinidad.
Con Tm ? 200ºC y ? 300ºC. Tg intermedio aprox. 50ºC.
PLASTICOS RIGIDOS
Alta rigidez y resistencia a la deformación.
Polímeros amorfos con grupos laterales voluminosos o con alto grado de entrecruzamiento.
PLASTICOS FLEXIBLES
Grado de cristalinidad de moderado a alto, amplia variedad para Tm y Tg.
Pueden experimentar fácilmente elongaciones reversibles muy grandes.
ELASTOMEROS
Corresponden a polímeros amorfos, con Tg baja, fuerzas secundarias bajas, y con un cierto grado de entrecruzamiento.
Aplicaciones de Polímeros
ALGUNOS COMPONENTES DE AUTOMOVILES
Parachoques,
ABS
Neumáticos: Rodaje: P(SBS),
Lateral: P(isopreno), Interior:
P(isobutileno), Refuerzo: Cuerda Kevlar, Nylon-6
Limpiaparabrisas:
Poliisopreno
Filtro de Aire:
Papel (celulosa)
Manguera: Polibutadieno
Bidón: Polietileno
Alfombra: Nylon
Pelota Basquet: Cuero,
Poliisobutileno
Guante beisbol, cuero,
Algodón, Nylon, poliéster
Raqueta tenis: marco
fibra carbono, cuerdas:
nylon
Pantalón ciclismo:
Cop en bloque: Spandex
Pantalones: Poliéster
Pelota golf: Surlin,
Ionómero/elastómero
Producción Global de Plásticos
Producción en peso
(1970 = 100)
Crecimiento anual 1970-2004
Acero: 2% Aluminio: 3% Plásticos: 6%
Fuente: SPI, Milacron
(Gp:) 0
(Gp:) 100
(Gp:) 200
(Gp:) 300
(Gp:) 400
(Gp:) 500
(Gp:) 600
(Gp:) 700
(Gp:) 800
(Gp:) 70
(Gp:) 72
(Gp:) 74
(Gp:) 76
(Gp:) 78
(Gp:) 80
(Gp:) 82
(Gp:) 84
(Gp:) 86
(Gp:) 88
(Gp:) 90
(Gp:) 92
(Gp:) 94
(Gp:) 96
(Gp:) 98
(Gp:) 00
(Gp:) 02
(Gp:) 04
Plásticos
Aluminio
Acero
Consumo Global de Plásticos
2003 – 176 M Ton
1990 – 86 M Ton
Europa29%
América del Norte 29%
Sudeste Asia-tico 16%
Japón12%
América del Norte 25%
Europa 22%
Sudeste Asia- tico 32%
Sudeste Asiático 36%
América del Norte 24%
Europa 19%
Europa Oriental
6%
América Latina 4%
Africa/Medio Oriente
4%
Europa Oriental 4%
América Latina 5%
Africa/Medio Oriente 6%
Japón6%
Europa Oriental 4%
América Latina 5%
Africa/Medio Oriente 6%
Japón6%
2010 – 250 M Ton
fuente: VKE, Junio 2004
5.7%
5.1%
Consumo de Plásticos en Estados Unidos
Construcción 24%
Empaques 33 %
Muebles 7 %
Otros 13 %
Transporte 17 %
Electricidad y
Electrónica 6 %
Los plásticos se han hecho una parte integral de nuestras vidas, y de hecho juegan un rol irreemplazable en las actividades diarias
Hoy en día:
COMPOSICION
Mezclado
Polímero + Aditivos
“COMPOUND” Compuesto de Moldeo
“Pellets”, Gránulos de Moldeo
Transformación (Moldeo) Plásticos
Técnicas de fabricación :
Compresión
Inyección
Extrusión
Soplado
Maquinado
Termoformado
Moldeo Rotacional
Laminado
Calor y presión parte superior e inferior del material
Resina
Refuerzo
Trefilado: Cuerdas y otros
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