5/24/2018 Gomas Naturales y Sinteticas

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GOMAS NATURALES Y SINTETICAS

Cuando se corta la corteza de un rbol de hule (Hevea brasiliensis), segrega un lquido blando y

pegajoso de color blanco; este material es ltex, una suspensin de partculas de hule en agua,

cuya funcin biolgica es proteger al rbol despus de una herida, cubrindola con algo parecido a

un vendaje. El hule o caucho natural se asla a partir del ltex.

Personajes como Joseph Priestly o Charles Macintosh resaltan como pioneros en la utilizacin del

caucho, el primero, es quien acu el trmino caucho, adems de ser el precursor de las actuales

gomas de borrar. Charles Macintosh por su lado, fue el primero en usar hule como recubrimiento

para impermeables (el hule es impermeable porque sus cadenas enredadas no tienen afinidad

hacia el agua.

Estructura del hule o caucho natural:

El hule o caucho natural es un polmero del 2-metil-1,3-butadieno, tambin llamado isopreno. En

promedio, una molcula de hule contiene 5000 unidades de isopreno; a los compuestos quetienen esqueletos formados por unidades de isopreno se les conoce tambin como terpenos.

Podemos imaginar la alineacin de muchas molculas de isopreno en conformacin cis, con un

movimiento de pares de electrones, y obtendramos una estructura similar a la del caucho natural.

Este polmero se obtiene a partir de la adicin 1,4 a cada molcula de isopreno, con todos los

dobles enlaces en configuracin cis. Al caucho natural tambin se le denomina cis-1,4-

poliisopreno.

FIGURA 1.1Estructuras del isopreno y del caucho natural

Fabricacin del caucho (caucho sinttico)

Imitando a la naturaleza, se ha aprendido a preparar cauchos sintticos con propiedades

adaptadas a las necesidades humanas. Dichos materiales tienen las propiedades del hule natural

como ser impermeables y plsticos, pero tambin tienen algunas propiedades mejoradas; son ms

resistentes, ms flexibles y ms durables que el hule natural.

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Se han fabricado cauchos sintticos por medio de una polimerizacin en emulsin de dienos

distintos al isopreno. La polimerizacin en emulsin consiste en polimerizar por radicales de los

monmeros en emulsin, lo que facilita controlar la reaccin. La forma ms sencilla de obtener un

caucho sinttico es por la polimerizacin 1,4 del 1,3-butadieno. El catalizador especializado de

Ziegler-Natta puede producir polmeros del 1,3-butadieno, en los que la adicin 1,4 tiene lugar en

cada unidad de butadieno y todos los dobles enlaces resultantes son cis. Hay dos razones por la

que la polimerizacin 1,4 predomina sobre la polimerizacin 1,2. La primera es que existe menos

impedimento estrico en la posicin 4. La segunda es que el producto de la polimerizacin 1,4 es

ms estable porque tiene grupos alqueno con dos sustituyentes, mientras que el producto de la

polimerizacin 1,2 tiene grupos alqueno con solo un sustituyente.

FIGURA 1.1cis-1,4-polibutadieno

VULCANIAZCIN:

Un problema comn a los hules naturales y a la mayor parte de los sintticos es que los polmeros

son muy blandos y pegajosos. Se pueden endurecer con un proceso llamado vulcanizacin.

Charles Goodyear descubri este proceso al intentar mejorar las propiedades del hule. En 1839,

accidentalmente derram una mezcla de caucho natural y azufre en un horno caliente. Para su

sorpresa, la mezcla se volvi dura pero flexible. Este descubrimiento encamin al proceso que

Goodyear denomin vulcanizacin.

En la vulcanizacin se producen uniones cruzadas de las cadenas de cis-1,4-poliisopreno mediante

enlaces disulfuro ( ) As en lugar de que las cadenas se enreden entre s, las cadenasvulcanizadas se unen en forma covalente entre s formando una molcula gigante. Como el

polmero tiene enlaces dobles, las cadenas tienen dobleces y arrugas que evitan que se forme un

polmero cristalino densamente empacado.

En el caucho vulcanizado las cadenas polimricas se unen unas con otras, por lo que ya no se

pueden deslizar. Cuando el hule se estira, las cadenas se estiran en direccin de la tensin. Los

entrecruzamientos evitan que el hule se rasgue cuando se estira; adems son un marco de

referencia para que el material regrese a l cuando cesa la fuerza de estiramiento.

La vulcanizacin tambin permite hacer objetos y materiales que adoptan formas complicadas

como los neumticos de caucho. En la fabricacin de estos neumticos, se procede como sigue: el

caucho natural, parecido a la masilla, se mezcla fcilmente con azufre, se le da forma sobre unos

nervios o alambres de acero que actan como soporte y se coloca en un molde. Se cierra el molde

y se calienta, con lo que la masa pegajosa de caucho y alambre se vulcaniza para dar lugar a una

carcasa o neumtico elstico y fuerte.

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Las propiedades fsicas del hule se pueden controlar regulando la cantidad de azufre que se usa en

el proceso de vulcanizacin. El caucho bajo en azufre (fabricado con 1 a 3% de azufre) es suave y

extensible, y se usa para fabricar ligas o bandas elsticas y tubos internos. El caucho con contenido

medio en azufre (fabricado con 3 a 10% de azufre) es ms rgido, pero todava flexible, y se usa en

la fabricacin de neumticos. Al caucho con un contenido alto en azufre (fabricado con 20 y 30%

de azufre) se le denomina caucho duro y se utilizaba como plstico sinttico duro.

FIGURA 1.1Estructura del caucho antes y despus de la vulcanizacin

COPOLMEROS DE DOS O MS MONOMEROS

Los polmeros que se formar a partir de un solo monmero (como el isopreno, que se forma a

partir de unidades de 2-metil-1,3-butadieno), se llaman homopolmeros. Con frecuencia se usan

dos o ms monmeros diferentes para formar un polmero con las propiedades deseadas. Alproducto que resulta se le llama copolmero. Al aumentar el nmero de monmeros diferentes

que se usan para formar el copolmero, aumenta en forma sorprendente el nmero de

copolmeros diferentes que pueden formar tales monmeros. Aun si se usan dos clases de

monmeros, se pueden preparar copolmeros con propiedades muy diferentes al variar las

cantidades de cada monmero. Muchos de los polmeros sintticos que hoy se usan son

copolmeros.

Hay cuatro tipos de copolmeros. En un copolmero alternado, los dos monmeros se alternan. Un

copolmero de bloque consiste en bloques de cada clase de monmero. En un copolmero

aleatorio la distribucin de los monmeros es aleatoria. Un copolmero de injerto contieneramificaciones derivadas de un monmero injertadas en un esqueleto derivado de otro

monmero. Dichas diferencias estructurales amplan los lmites de las propiedades fsicas

disponibles para disear los copolmeros.

Podemos citar a productos como el plstico ABS (acrnimo de los trminos ingleses Acrylonitrile

Butidiene Stirene), que es la copolimerizacin del acrilonitrilo, el butadieno y el estireno. Este

plstico es un material duro y resistente que se utiliza para hacer parachoques, cascos y otros

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artculos que han de resistir impactos fuertes. Cuando inducimos tambin a la polimerizacin de

una mezcla de cloruro de vinilo y cloruro de vinilideno, da lugar al copolmero alterno Sarn, que

se utiliza en forma de pelcula para envolver los alimentos.

Copolmero alternado ABABABABABABABABABABABABABABABAB

Copolmero de bloque AAAABBBBAAAABBBBAAAABBBBAAAABBBB

Copolmero aleatorio AABAABBBBAABABABABABBBABABABAABA

Copolmero de injerto AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAB B B

B B B

B B B

B B B

B B B