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Los plásticos




Enviado por facruz



Partes: 1, 2

    Índice
    1.
    Nota del Autor

    2. Etimología, Origen e Historia Evolutiva
    del
    Plástico

    3.
    Origen


    5. Características Generales de los
    Plásticos

    6. Tipos De
    Polímeros

    7. Concepto de
    Tacticidad

    8. Homopolímeros y
    Copolímeros

    9. Copolímeros y
    Terpolímeros

    10.
    Copolímeros
    estireno-butadieno

    11.
    Lubricantes

    12. Polímeros de Bloque e
    Injertos

    13. Procesos de
    polimerización

    14.
    Polimerización en Suspensión, Emulsión y
    Masa

    15. Forma y
    acabado

    16. ¿Los Alimentos Envasados
    En Plásticos Cambian Su
    Gusto?

    17. Reciclaje y Reuso del
    Plástico

    18. Plásticos
    conductores

    19. Bibliografía y Fuentes
    de Información Consultadas

    1. Nota del Autor

    En el siguiente trabajo he tratado de exponer la mayor
    cantidad de información referente a los plásticos,
    pero con una profundidad moderada lo más cercana posible
    al nivel de instrucción al que el trabajo
    corresponde. Hubo varias especificidades que fueron omitidas
    debido a su naturaleza
    avanzada, ajena a la isotopía estilística del
    trabajo, cuya finalidad es más bien explicativa, e intenta
    afrontar el tema abordándolo de la manera más
    sencilla y abarcativa posible. Así, gran número de
    especificaciones técnicas y detalles de procesos
    industriales han sido pasados por alto, con el afán de
    conseguir un desarrollo
    más sencillo desde el punto de vista interpretativo, y un
    enfoque conceptual y práctico del tema.

    Con respecto a la
    organización de este estudio, consideré
    apropiado incluir un índice para hacer más
    fácil el acceso a un tópico determinado.

    2.
    Etimología, Origen e
    Historia Evolutiva del
    Plástico

    El término Plástico, en su
    significación mas general, se aplica a las sustancias de
    distintas estructuras y
    naturalezas que carecen de un punto fijo de ebullición y
    poseen durante un intervalo de temperaturas propiedades de
    elasticidad y
    flexibilidad que permiten moldearlas y adaptarlas a diferentes
    formas y aplicaciones. Sin embargo, en sentido restringido,
    denota ciertos tipos de materiales
    sintéticos obtenidos mediante fenómenos de
    polimerización o multiplicación artificial de los
    átomos de carbono en las
    largas cadenas moleculares de compuestos orgánicos
    derivados del petróleo y
    otras sustancias naturales.

    • La definición enciclopédica de
      plásticos reza lo siguiente:

    Materiales poliméricos orgánicos (los
    compuestos por moléculas orgánicas gigantes) que
    son plásticos, es decir, que pueden deformarse hasta
    conseguir una forma deseada por medio de extrusión, moldeo
    o hilado. Las moléculas pueden ser de origen natural, por
    ejemplo la celulosa, la cera y el caucho (hule) natural, o
    sintéticas, como el polietileno y el nylon. Los materiales
    empleados en su fabricación son resinas en forma de
    bolitas o polvo o en disolución. Con estos materiales se
    fabrican los plásticos terminados.

    Etimología

    El vocablo plástico deriva del griego plastikos,
    que se traduce como moldeable. Los polímeros, las
    moléculas básicas de los plásticos, se
    hallan presentes en estado natural
    en algunas sustancias vegetales y animales como el
    caucho, la madera y el
    cuero, si bien en el ámbito de la moderna tecnología de los
    materiales tales compuestos no suelen encuadrarse en el grupo de los
    plásticos, que se reduce preferentemente a preparados
    sintéticos.

    3.
    Origen

    El primer plástico se origina como resultado de
    un concurso realizado en 1860, cuando el fabricante
    estadounidense de bolas de billar Phelan and Collander
    ofreció una recompensa de 10.000 dólares a quien
    consiguiera un sustituto aceptable del marfil natural, destinado
    a la fabricación de bolas de billar. Una de las personas
    que compitieron fue el inventor norteamericano Wesley Hyatt,
    quien desarrolló un método de
    procesamiento a presión de la piroxilina, un nitrato de
    celulosa de baja nitración tratado previamente con
    alcanfor y una cantidad mínima de disolvente de alcohol. Si
    bien Hyatt no ganó el premio, su producto,
    patentado con el nombre de celuloide, se utilizó para
    fabricar diferentes objetos detallados a continuación. El
    celuloide tuvo un notable éxito comercial a pesar de ser
    inflamable y de su deterioro al exponerlo a la luz.

    El celuloide se fabricaba disolviendo celulosa, un
    hidrato de carbono obtenido de las plantas, en una
    solución de alcanfor y etanol. Con él se empezaron
    a fabricar distintos objetos como mangos de cuchillo, armazones
    de lentes y película cinematográfica. Sin
    éste, no hubiera podido iniciarse la industria
    cinematográfica a fines del siglo XIX. Puede ser ablandado
    repetidamente y moldeado de nuevo mediante calor, por lo
    que recibe el calificativo de termoplástico.

    En 1909 el químico norteamericano de origen belga
    Leo Hendrik Baekeland (1863-1944) sintetizó un
    polímero de interés
    comercial, a partir de moléculas de fenol y
    formaldehído. Este producto podía moldearse a
    medida que se formaba y resultaba duro al solidificar. No
    conducía la electricidad, era
    resistente al agua y los
    disolventes, pero fácilmente mecanizable. Se lo
    bautizó con el nombre de baquelita (o bakelita), el primer
    plástico totalmente sintético de la
    historia.

    Baekeland nunca supo que, en realidad, lo que
    había sintetizado era lo que hoy conocemos con el nombre
    de copolímero. A diferencia de los homopolímeros,
    que están formados por unidades monoméricas
    idénticas (por ejemplo, el polietileno), los
    copolímeros están constituidos, al menos, por dos
    monómeros diferentes.

    Otra cosa que Baekeland desconocía es que el alto
    grado de entrecruzamiento de la estructura
    molecular de la baquelita le confiere la propiedad de
    ser un plástico termoestable, es decir que puede moldearse
    apenas concluida su preparación. En otras palabras, una
    vez que se enfría la baquelita no puede volver a
    ablandarse. Esto la diferencia de los polímeros
    termoplásticos, que pueden fundirse y moldearse varias
    veces, debido a que las cadenas pueden ser lineales o ramificadas
    pero no presentan entrecruzamiento.

    Entre los productos
    desarrollados durante este periodo están los
    polímeros naturales alterados, como el rayón,
    fabricado a partir de productos de celulosa.

    4.
    Evolución

    Los resultados alcanzados por los primeros
    plásticos incentivaron a los químicos y a la
    industria a buscar otras moléculas sencillas que pudieran
    enlazarse para crear polímeros. En la década del
    30, químicos ingleses descubrieron que el gas etileno
    polimerizaba bajo la acción del calor y la presión,
    formando un termoplástico al que llamaron polietileno
    (PE). Hacia los años 50 aparece el polipropileno
    (PP).

    Al reemplazar en el etileno un átomo de
    hidrógeno por uno de cloruro se produjo el cloruro de
    polivinilo (PVC), un plástico duro y resistente al fuego,
    especialmente adecuado para cañerías de todo tipo.
    Al agregarles diversos aditivos se logra un material más
    blando, sustitutivo del caucho, comúnmente usado para ropa
    impermeable, manteles, cortinas y juguetes. Un plástico
    parecido al PVC es el politetrafluoretileno (PTFE), conocido
    popularmente como teflón y usado para rodillos y sartenes
    antiadherentes.

    Otro de los plásticos desarrollados en los
    años 30 en Alemania fue
    el poliestireno (PS), un material muy transparente
    comúnmente utilizado para vasos, potes y hueveras. El
    poliestireno expandido (EPS), una espuma blanca y rígida,
    es usado básicamente para embalaje y aislante
    térmico.

    También en los años 30 se crea la primera
    fibra artificial, el nylon. Su descubridor fue el químico
    Walace Carothers, que trabajaba para la empresa
    Dupont. Descubrió que dos sustancias químicas como
    el hexametilendiamina y ácido adípico, formaban
    polímeros que bombeados a través de agujeros y
    estirados formaban hilos que podían tejerse. Su primer uso
    fue la fabricación de paracaídas para las fuerzas
    armadas estadounidenses durante la Segunda Guerra
    Mundial, extendiéndose rápidamente a la
    industria textil en la fabricación de medias y otros
    tejidos
    combinados con algodón o lana. Al nylon le siguieron otras
    fibras sintéticas como por ejemplo el orlón y el
    acrilán.

    En la presente década, principalmente en lo que
    tiene que ver con el envasado en botellas y frascos, se ha
    desarrollado vertiginosamente el uso del tereftalato de
    polietileno (PET), material que viene desplazando al vidrio y al PVC
    en el mercado de
    envases.

    La Segunda Guerra
    Mundial

    Durante la Segunda Guerra Mundial,
    tanto los aliados como las fuerzas del Eje sufrieron reducciones
    en sus suministros de materias primas. La industria de los
    plásticos demostró ser una fuente inagotable de
    sustitutos aceptables. Alemania, por ejemplo, que perdió
    sus fuentes
    naturales de látex, inició un gran programa que
    llevó al desarrollo de un caucho sintético
    utilizable. La entrada de Japón en el conflicto
    mundial cortó los suministros de caucho natural, seda y
    muchos metales asiáticos a
    Estados
    Unidos. La respuesta estadounidense fue la
    intensificación del desarrollo y la producción de plásticos. El nylon se
    convirtió en una de las fuentes principales de fibras
    textiles, los poliésteres se utilizaron en la
    fabricación de blindajes y otros materiales
    bélicos, y se produjeron en grandes cantidades varios
    tipos de caucho sintético.

    El auge de la
    posguerra

    Durante los años de la posguerra se mantuvo el
    elevado ritmo de los descubrimientos y desarrollos de la
    industria de los plásticos. Tuvieron especial
    interés los avances en plásticos técnicos,
    como los policarbonatos, los acetatos y las poliamidas. Se
    utilizaron otros materiales sintéticos en lugar de los
    metales en componentes para maquinaria, cascos de seguridad,
    aparatos sometidos a altas temperaturas y muchos otros productos
    empleados en lugares con condiciones ambientales extremas. En
    1953, el químico alemán Karl Ziegler
    desarrolló el polietileno, y en 1954 el italiano Giulio
    Natta desarrolló el polipropileno, que son los dos
    plásticos más utilizados en la actualidad. En 1963,
    estos dos científicos compartieron el Premio Nobel de
    Química
    por sus estudios acerca de los
    polímeros.

    5. Características Generales de los
    Plásticos

    Los plásticos se caracterizan por una
    relación resistencia/densidad alta,
    unas propiedades excelentes para el aislamiento térmico y
    eléctrico y una buena resistencia a los ácidos,
    álcalis y disolventes. Las enormes moléculas de las
    que están compuestos pueden ser lineales, ramificadas o
    entrecruzadas, dependiendo del tipo de plástico. Las
    moléculas lineales y ramificadas son termoplásticas
    (se ablandan con el calor), mientras que las entrecruzadas son
    termoendurecibles (se endurecen con el calor).

    Conceptos

    ¿Qué son los
    polímeros?

    La materia esta
    formada por moléculas que pueden ser de tamaño
    normal o moléculas gigantes llamadas
    polímeros.

    Los polímeros se producen por la unión de
    cientos de miles de moléculas pequeñas denominadas
    monómeros que forman enormes cadenas de las formas
    más diferentes. Algunas parecen fideos, otras tienen
    ramificaciones, otras, globos, etc. Algunas se asemejan a las
    escaleras de mano y otras son como redes
    tridimensionales.

    La mayor parte de los polímeros que usamos en
    nuestra vida diaria son materiales sintéticos con
    propiedades y aplicaciones variadas.

    Lo que distingue a los polímeros de los
    materiales constituidos por moléculas de tamaño
    normal son sus propiedades mecánicas. En general, los
    polímeros tienen una muy buena resistencia mecánica debido a que las grandes cadenas
    poliméricas se atraen. Las fuerzas de atracción
    intermoleculares dependen de la composición química
    del polímero y pueden ser de varias clases. Las más
    comunes, denominadas Fuerzas de Van der Waals, se detallan a
    continuación:

    Fuerzas de Van der
    Waals

    También llamadas fuerzas de dispersión,
    están en las moléculas de muy baja polaridad,
    generalmente en los hidrocarburos.
    Estas fuerzas provienen de dipolos transitorios: como resultado
    de los movimientos de electrones, en cierto instante una
    porción de la molécula se vuelve ligeramente
    negativa, mientras que en otra región aparece una carga
    positiva equivalente. Así se forman dipolos
    no-permanentes. Estos dipolos producen atracciones
    electrostáticas muy débiles en las moléculas
    de tamaño normal, pero en los polímeros, formados
    por miles de estas pequeñas moléculas, las fuerzas
    de atracción se multiplican y llegan a ser
    enormes.

    Fuerzas de Atracción
    dipolo-dipolo.

    Debidas a dipolos permanentes, como en el caso de los
    poliésteres. Estas atracciones son mucho más
    potentes y a ellas se debe la gran resistencia tensil de las
    fibras de los poliésteres.

    Enlaces de
    Hidrógeno

    Como en las poliamidas (nylon), estas interacciones son
    tan fuertes, que una fibra obtenida con estas poliamidas tiene
    resistencia tensil mayor que la de una fibra de acero de igual
    masa.

    Otros
    polímeros

    Hay atracciones de tipo iónico que son las
    más intensas.

    Se llaman ionómeros y se usan, por ejemplo, para
    hacer películas transparentes de alta
    resistencia.

    Tipo de enlace

    Kcal / mol

    Van der Waals en CH4

    2,4

    Dipolos permanentes

    3 a 5

    Enlaces hidrógeno

    5 a 12

    Iónicos

    mayores a 100

    Energía Requerida Para
    Romper Cada Enlace

    La fuerza total
    de atracción entre las moléculas del
    polímero, dependería del número de las
    interacciones. Como máximo, sería igual a la
    energía de enlace según la tabla, multiplicada por
    el número de átomos de carbono en el caso del
    polietileno o por el número de carbonílicos C = O
    en los poliésteres, etc. Rara vez se alcanza este valor
    máximo, porque las cadenas de los polímeros no
    pueden, por lo general, acomodarse con la perfección que
    sería requerida.

    6. Tipos De Polímeros

    Concepto y
    clasificación

    Un polímero (del griego poly, muchos; meros,
    parte, segmento) es una sustancia cuyas moléculas son, por
    lo menos aproximadamente, múltiplos de unidades de peso
    molecular bajo. La unidad de bajo peso molecular es el
    monómero. Si el polímero es rigurosamente uniforme
    en peso molecular y estructura molecular, su grado de
    polimerización es indicado por un numeral griego,
    según el número de unidades de monómero que
    contiene; así, hablamos de dímeros,
    trímeros, tetrámero, pentámero y sucesivos.
    El término polímero designa una combinación
    de un número no especificado de unidades. De este modo, el
    trióximetileno, es el trímero del
    formaldehído, por ejemplo.

    Si el número de unidades es muy grande, se usa
    también la expresión gran polímero. Un
    polímero no tiene la necesidad de constar de
    moléculas individuales todas del mismo peso molecular, y
    no es necesario que tengan todas la misma composición
    química y la misma estructura molecular. Hay
    polímeros naturales como ciertas proteínas
    globulares y policarbohidratos, cuyas moléculas
    individuales tienen todas el mismo peso molecular y la misma
    estructura molecular; pero la gran mayoría de los
    polímeros sintéticos y naturales importantes son
    mezclas de
    componentes poliméricos homólogos. La
    pequeña variabilidad en la composición
    química y en la estructura molecular es el resultado de la
    presencia de grupos finales,
    ramas ocasionales, variaciones en la orientación de
    unidades monómeras y la irregularidad en el orden en el
    que se suceden los diferentes tipos de esas unidades en los
    copolímeros. Estas variedades en general no suelen afectar
    a las propiedades del producto final, sin embargo, se ha
    descubierto que en ciertos casos hubo variaciones en
    copolímeros y ciertos polímeros
    cristalinos.

    Polímeros
    isómeros

    Los polímeros isómeros son
    polímeros que tienen esencialmente la misma
    composición de porcentaje, pero difieren en la
    colocación de los átomos o grupos de átomos
    en las moléculas. Los polímeros isómeros del
    tipo vinilo pueden diferenciarse en las orientaciones relativas
    (cabeza a cola, cabeza a cabeza, cola a cola, o mezclas al azar
    de las dos) de los segmentos consecutivos (unidades
    monómeras):

    Cabeza a cola

     CH2 CHX
    CH2 CHX CH2
    CHX CH2 CHX

    Cabeza a cabeza

     CH2 CH2
    CHX CHX CH2
    CH2 CHX CHX
    CH2

    y cola a cola o en la orientación de
    sustituyentes o cadenas laterales con respecto al plano de la
    cadena axial hipotéticamente extendida.

    La isomería cis-trans puede ocurrir, y
    probablemente ocurre, para cualquier polímero que tenga
    ligaduras dobles distintas a las que existen en los grupos vinilo
    pendientes (los unidos a la cadena principal).

    7. Concepto de
    Tacticidad

    El término tacticidad se refiere al ordenamiento
    espacial de las unidades estructurales.

    El mejor ejemplo es el polipropileno, que antes de 1955
    no tenía ninguna utilidad. En ese
    año, Giulio Natta en Milán, utilizó para
    hacer polipropileno, los catalizadores que Karl Ziegler
    había desarrollado para el polietileno. Esos
    catalizadores, hechos a base de cloruro de titanio y
    tri-alquil-aluminio,
    acomodan a los monómeros de tal manera que todos los
    grupos metilos quedan colocados del mismo lado en la
    cadena.

    En esta forma, Natta creó el polipropileno
    isotáctico, que tiene excelentes propiedades
    mecánicas. Hasta ese momento, con los procedimientos
    convencionales, sólo se había podido hacer
    polímeros atácticos, sin regularidad
    estructural.

    El polipropileno atáctico es un material ceroso,
    con pésimas propiedades mecánicas.

    Otros catalizadores permiten colocar los grupos
    alternadamente, formando polímeros que se llaman
    sindiotácticos, los cuales, como los isotácticos,
    tienen muy buenas propiedades.

    8. Homopolímeros y
    Copolímeros

    Los materiales como el polietileno, el PVC, el
    polipropileno, y otros que contienen una sola unidad estructural,
    se llaman homopolímeros. Los homopolímeros,
    además, contienen cantidades menores de irregularidades en
    los extremos de la cadena o en ramificaciones.

    Por otro lado los copolímeros contienen varias
    unidades estructurales, como es el caso de algunos muy
    importantes en los que participa el estireno.

    Estas combinaciones de monómeros se realizan para
    modificar las propiedades de los polímeros y lograr nuevas
    aplicaciones. Lo que se busca es que cada monómero imparta
    una de sus propiedades al material final; así, por
    ejemplo, en el ABS, el acrilonitrilo aporta su resistencia
    química, el butadieno su flexibilidad y el estireno
    imparte al material la rigidez que requiera la aplicación
    particular.

    Evidentemente al variar las proporciones de los
    monómeros, las propiedades de los copolímeros van
    variando también, de manera que el proceso de
    copolimerización permite hasta cierto punto fabricar
    polímeros a la medida.

    No solo cambian las propiedades al variar las
    proporciones de los monómeros, sino también al
    variar su posición dentro de las cadenas.

    Las mezclas físicas de polímeros, que no
    llevan uniones permanentes entre ellos, también
    constituyen a la enorme versatilidad de los materiales
    poliméricos. Son el equivalente a las aleaciones
    metálicas.

    En ocasiones se mezclan para mejorar alguna propiedad,
    aunque generalmente a expensas de otra. Por ejemplo, el
    óxido de polifenilo tiene excelente resistencia
    térmica pero es muy difícil procesarlo. El
    poliestireno tiene justamente las propiedades contrarias, de
    manera que al mezclarlos se gana en facilidad de procedimiento,
    aunque resulte un material que no resistirá temperaturas
    muy altas. Sin embargo en este caso hay un efecto
    sinergístico, en el sentido en que la resistencia
    mecánica es mejor en algunos aspectos que a la de
    cualquiera de los dos polímeros. Esto no es frecuente,
    porque puede ocurrir únicamente cuando existe perfecta
    compatibilidad ente los dos polímeros y por regla general
    no la hay, así que en la mayoría de los casos debe
    agregarse un tercer ingrediente para compatibilizar la mezcla. Lo
    que se emplea casi siempre es un copolímero injertado, o
    uno de bloque que contenga unidades estructurales de los dos
    polímeros. Otras veces, se mezcla simplemente para reducir
    el costo de
    material.

    En otros casos, pequeñas cantidades de un
    polímero de alta calidad puede
    mejorar la del otro, al grado de permitir una nueva
    aplicación.

    9. Copolímeros y
    Terpolímeros

    A continuación se citarán los
    copolímeros y terpolímeros de mayor
    aplicación en la industria:

    SAN

    Copolímero de estireno-acrilonitrilo en los que
    el contenido de estireno varía entre un 65 y 80%. Estos
    materiales tienen buena resistencia a los aceites lubricantes, a
    las grasas y a las gasolinas.

    Asimismo, tiene mejores propiedades de impacto,
    tensión y flexión, que los homopolímeros del
    estireno. Los copolímeros son transparentes, pero con un
    ligero color amarillo
    que se vuelve más oscuro a medida que aumenta el contenido
    en acrilonitrilo. Al mismo tiempo mejora la
    resistencia química, la resistencia al agrietamiento
    ambiental y la resistencia térmica al aumentar el
    porcentaje en acrilonitrilo.

    El SAN se usa cuando se requieren partes rígidas,
    con buena estabilidad dimensional y buena resistencia
    térmica, por ejemplo, en partes de las máquinas
    lavaplatos y en piezas para radios o televisores.

    Se lo emplea en grandes cantidades en la industria
    alimenticia. los copolímeros con 30% estireno y 70%
    acrilonitrilo, son excelentes barreras contra el oxígeno,
    el CO2 y la humedad.

    ABS

    Terpolímero acrilonitrilo-butadieno-estireno. Son
    materiales heterogéneos formados por una fase
    homogénea rígida y una
    elastomérica.

    Originalmente se mezclaban emulsiones de los dos
    polímeros de SAN y polibutadieno. La mezcla era coagulada
    para obtener ABS.

    Hoy en día se prefiere polimerizar estireno y
    acrilonitrilo en presencia de polibutadieno. De esa manera, una
    parte del estireno y del acrilonitrilo se copolimerizan formando
    SAN y otra porción se injerta sobre las moléculas
    de polibutadieno.

    El ABS se originó por la necesidad de mejorar
    algunas propiedades del poliestireno de alto impacto. Este
    material tiene tres desventajas importantes:

    1. Baja temperatura de ablandamiento.
    2. Baja resistencia ambiental.
    3. Baja resistencia a los agentes
      químicos.

    La incorporación del acrilonitrilo en la fase
    continua, imparte mayor temperatura de ablandamiento y mejora
    considerablemente la resistencia química. Sin embargo, la
    resistencia ambiental se vuelve todavía menor, pero este
    problema se resuelve empleando aditivos. Las propiedades del ABS
    son suficientemente buenas para varias aplicaciones:

    • Artículos moldeados
    • Artículos extruidos, etc.

    10. Copolímeros
    estireno-butadieno

    Éstos son los hules sintéticos que han
    sustituido prácticamente en su totalidad al natural, en
    algunas aplicaciones como las llantas para
    automóviles.

    Los hules sintéticos contienen un 25% de estireno
    y un 75% de butadieno; sus aplicaciones incluyen en orden de
    importancia:

    • Llantas
    • Espumas
    • Empaques
    • Suelas para zapatos
    • Aislamiento de alambres y cables
      eléctricos
    • Mangueras

    Los copolímeros de estireno-butadieno con mayor
    contenido de butadieno, hasta de 60%, se usan para hacer pinturas
    y recubrimientos ahulados. Para mejorar la adhesividad, en
    ocasiones se incorpora el ácido acrílico o los
    ésteres acrílicos, que elevan la polaridad de los
    copolímeros.

    Otros Copolímeros del
    Estireno.

    MBS: Se obtienen injertando metacrilato de metilo o
    mezclas de metacrilato y estireno, en las cadenas de un hule de
    estireno-butadieno.

    Acrílicos: Copolímeros de
    metacrilato-butilacrilato-estireno o de
    metacrilato-hexilacrilato-estireno.

    Otros copolímeros importantes del estireno, se
    realizan polimerizando en suspensión, estireno en
    presencia de divinil-benceno, para obtener materiales
    entrecruzados, que por sulfonación y otras reacciones
    químicas se convierten en las conocidas resinas de
    intercambio iónico.

    Poliestireno de Alto
    Impacto

    Para hacer este material, se dispersa un
    elastómero en una matriz que
    puede ser de poliestireno o de algunos de sus
    copolímeros.

    Las variables
    importantes de la fase continua son:

    • Distribución de pesos moleculares.
    • Composición, cuando se trata de un
      copolímero.

    Las variables importantes de la fase elastomérica
    son:

    • Número, tamaño, distribución de tamaños y formas
      de las partículas dispersadas.
    • Composición, si es un
      copolímero.
    • Grado de entrecruzamiento en el
      elastómero.

    Existen dos procedimientos para obtener poliestireno de
    alto impacto:

    • Mezclar poliestireno directamente con el
      elastómero.
    • Mezclar estireno, el elastómero, el
      catalizante y el acelerante y se produce la
      polimerización.

    CPE

    Los polietilenos clorados se obtienen clorando
    polietileno de alta densidad con 30% a 40% de cloro. Tienen baja
    cristalinidad y baja temperatura de transición
    vítrea. Un nivel de cloro del 36% resultó
    experimentalmente para un buen balance al
    impacto-dispersabilidad-procesabilidad.

    EVA

    Copolímero del etileno y acetato de vinilo con
    30% a 50% del acetato, posee propiedades
    elastoméricas.

    11. Lubricantes

    Los lubricantes mejoran la procesabilidad de los
    polímeros, realizando varias importantes funciones.

    • Reducen la fricción entre las
      partículas del material, minimizando el calentamiento
      friccional y retrasando la fusión
      hasta el punto óptimo.
    • Reducen la viscosidad del
      fundido promoviendo el buen flujo del material.
    • Evitan que el polímero caliente se pegue a las
      superficies del equipo de procesamiento.

    A los lubricantes se los clasifica en:

    • Lubricantes externos, que son los que reducen la
      fricción entre las moléculas del polímero
      y disminuyen la adherencia polímero metal.
    • Ceras parafínicas, con pesos moleculares entre
      300 y 1500, y temperaturas de fusión entre 65 y 75
      °C. Las lineales son más rígidas, por su
      mayor cristalinidad. En las ramificadas, la cristalinidad es
      menor y los cristales más pequeños.
    • Ceras de polietileno, son polietilenos de muy bajo
      peso molecular, ligeramente ramificadas, con temperaturas de
      fusión de 100 a 130 °C. Son más efectivas que
      las parafinas.
    • Ceras tipo éster, se trata de
      glicéridos obtenidos de cebos y contienen ácidos
      grasos con 16 a 18 átomos de carbono. El más
      importante es el triesterato.

    Los lubricantes internos y las amidas de los
    ácidos también se emplean con este fin.

    12. Polímeros de Bloque e
    Injertos

    Se han desarrollado nuevos métodos
    interesantes para la síntesis de copolímeros de
    bloque e injertos. Estos métodos han encontrado
    aplicación practica en la preparación de
    poliestireno de alta resistencia al impacto, de los cauchos de
    elevada resistencia a la abrasión y de fibras
    acrílicas.

    Un principio de la copolimerización por injertos
    consiste en polimerizar un monómero, el monómero-B,
    en presencia de un polímero, el poli-A, de manera tal que
    los centros iniciadores de las reacciones de la segunda
    polimerización estén situados todos en el
    polímero original. Una forma particularmente efectiva de
    conseguir este resultado es someter el poli-A a la
    degradación mecánica en presencia del mono-B. Si
    las cadenas del polímero se rompen por la acción
    mecánica, se forman dos radicales libres en el punto de
    ruptura de la cadena. Estos dos radicales pueden utilizarse si se
    evita que se recombinen o desproporcionen uno con el otro o que
    sean consumidos por alguna otra impureza reactiva, como el
    oxígeno y en presencia de un monómero
    vinílico. Muchos tipos de agitación
    mecánica, particularmente el prensado en calandria, la
    molienda, la compresión en estado plástico y la
    agitación y sacudimiento en solución, conducen a la
    unión química del segundo monómero y el
    primer polímero. Para que la degradación
    mecánica sea efectiva, conviene que el poli-A tenga un
    peso molecular relativamente alto. Se han hecho grandes progresos
    en la injertación del estireno, ésteres
    acrílicos y acrilonitrilo al caucho y a muchos
    elastómeros sintéticos; los monómeros
    vinílicos también se ha injertado a la celulosa y
    derivados de esta, poliésteres, poliamidas,
    poliéteres y proteínas. Los productos resultantes
    combinan en forma muy interesante las propiedades de los dos
    compuestos.

    Los trabajos sobre la radiación de injertos han
    progresado considerablemente, sobre todo mediante el empleo de
    mejores fuentes de radiación penetrante (aparato de Van
    der Graff, acelerador lineal, Co60 y Cs137)
    y por el descubrimiento de que la luz ultravioleta es capaz
    también de producir enlaces transversales e injertos en
    presencia de sensibilizadores. En muchos casos se ha reducido
    substancialmente la degradación indeseable del poli-A
    producida por la acción de la radiación y
    penetrante, mediante la aplicación de estabilizadores del
    tipo amina aromática disulfuro
    aromático.

    Pueden obtenerse injertos muy efectivos de todos los
    tipos de polímeros vinílicos si la cadena del
    poli-A lleva un grupo amino aromático primario. Este grupo
    es aislado primero,

    después es nitrosilado.

    La nitrosamina puede isomerizarse al diazoester, este a
    su vez, se disocia con desprendimiento de hidrógeno y
    produce un radical libre que se fija químicamente a la
    cadena:

    El radical acilo se transfiere rápidamente con
    los átomos de hidrógeno disponibles y no inicia la
    polimerización del mono-B. Por este método se ha
    efectuado un injerto de monómeros vinílicos sobre
    el poliestireno parcialmente aminado.

    Una nueva forma de preparar los copolímeros de
    bloque se basa en la protección de la cadena que crece por
    propagación aniónica contra la terminación
    por solvatacion del extremo de la cadena por el disolvente. Si el
    sodio se hace reaccionar a baja temperatura en tetrahidrofurano
    con naftaleno, se transfiere un electrón del sodio al
    sistema
    aromático:

    La solución resultante es verde y muy sensible al
    oxígeno. Si se le agrega estireno, el color cambia a rojo
    debido a que el electrón solitario se transfiere al
    monómero estireno, que se dimeriza inmediatamente para
    formar un bis-anión conforme a la siguiente
    reacción:

    Las cargas negativas están compensadas por dos
    iones de sodio, pero permanecen disociadas porque están
    fuertemente solvatadas por el tetrahidrofurano. Las cargas
    negativas del bis-ión son capaces de iniciar la
    polimerización del estireno, y a cada lado del centro
    iniciador crece una cadena hasta que es consumido todo el
    monómero, puesto que la solvatacion por el disolvente
    evita la terminación (polímeros vivientes).
    Después de consumido el monoestireno puede agregarse otro
    monómero, y como la polimerización continua, se
    forman copolímeros de bloque cuya composición y
    peso molecular pueden regularse fácilmente por la
    adición de los componentes y por la terminación del
    crecimiento posterior de la cadena con oxígeno u otro
    interruptor de la etapa.

    13. Procesos de
    polimerización

    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.

    La mayor parte de los polímeros orgánicos
    se obtiene por reacciones de condensación o de
    adición. En la reacción de condensación, los
    monómeros se combinan con la formación y
    pérdida de moléculas pequeñas, como agua,
    alcohol, etc. Por ejemplo, en la formación de una
    poliamida.

    En las reacciones de adición, varias unidades
    monoméricas se unen, en presencia de un catalizador, como
    resultado de la reorganización de los enlaces C=C de cada
    una de ellas. Por ejemplo, en la formación del
    polietileno.

    El caucho natural, constituido por cadenas de
    poli-cis-isopreno, es un ejemplo de polímero de
    adición formado por unidades de cis-isopreno o metil-1,3
    butadieno. Otro polímero natural del isopreno es el
    poli-trans-isopreno o gutapercha, el cual se utiliza para
    recubrir cables submarinos, pelotas de golf,
    etcétera.

    La polimerización puede efectuarse por distintos
    métodos o Mecanismos:

    Polimerización por
    adición

    • Adición de moléculas pequeñas de
      un mismo tipo unas a otras por apertura del doble enlace sin
      eliminación de ninguna parte de la molécula
      (polimerización de tipo vinilo).
    • Adición de pequeñas moléculas de
      un mismo tipo unas a otras por apertura de un anillo sin
      eliminación de ninguna parte de la molécula
      (polimerización tipo epóxido).
    • Adición de pequeñas moléculas de
      un mismo tipo unas a otras por apertura de un doble enlace con
      eliminación de una parte de la molécula
      (polimerización alifática del tipo
      diazo).
    • Adición de pequeñas moléculas
      unas a otras por ruptura del anillo con eliminación de
      una parte de la molécula (polimerización del tipo
       -aminocarboxianhidro).
    • Adición de birradicales formados por
      deshidrogenación (polimerización tipo
      p-xileno).

    Polimerización por
    Condensación

    • Formación de poliésteres, poliamidas,
      poliéteres, polianhidros, etc., por eliminación
      de agua o alcoholes,
      con moléculas bifuncionales, como ácidos o
      glicoles, diaminas, diésteres entre otros
      (polimerización del tipo poliésteres y
      poliamidas).
    • Formación de polihidrocarburos, por
      eliminación de halógenos o haluros de
      hidrógeno, con ayuda de catalizadores metálicos o
      de haluros metálicos (poli tópico del tipo de
      Friedel-Craffts y Ullmann).
    • Formación de polisulfuros o poli-polisulfuros,
      por eliminación de cloruro de sodio, con haluros
      bifuncionales de alquilo o arilo y sulfuros alcalinos o
      polisulfuros alcalinos o por oxidación de dimercaptanos
      (policondensación del tipo Thiokol).

    Partes: 1, 2

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