POLÍMEROS

JESÚS LEÓN BARBERENA 4º ESO “ C “

Polímeros Los polímeros son una estructura compleja formada por la repetición de una unidad molecular llamada monómero.

En muchos casos un polímero está compuesta de miles de moléculas de monómeros. Los monómeros son los pequeños eslabones que se repiten para formar un polímero mediante un proceso llamado polimerización.

Los polímeros se dividen en dos grandes grupos: aquellos naturales, como celulosa, almidones, ADN y proteínas. Por otro lado, existen aquellos sintéticos que fueron fabricados por el hombre y que incluyen todos los derivados de los plásticos.

Polímeros naturales - El almidón cuyo monómero es la glucosa. - Las proteínas, cuyo monómero son los aminoácidos. - El caucho natural es un polímero elástico y semisólido, que posee la siguiente estructura:

Caucho natural formado por monómeros de isopreno (2-metil-1,3-butadieno), que es un líquido volátil.

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Polímeros sintéticos Durante la Segunda Guerra Mundial, Japón cortó el suministro de caucho natural proveniente de Malasia e Indonesia a los aliados. La búsqueda de un sustituto dio como origen el caucho sintético, y con ello surgió la industria de los polímeros sintéticos y plásticos.

Polimerización Para formar un polímero existen dos caminos factibles: polimerización por adición y polimerización por condensación. - Polimerización por adición: los monómeros se adicionan unos con otros, de tal manera que el producto polimérico contiene todos los átomos del monómero inicial. Un ejemplo de esto es la polimerización del etileno (monómero) para formar el polietileno, en donde todos los átomos que componen el monómero forman parte del polímero.

Esquema de polimerización por adición

- Polimerización por condensación: en este caso, no todos los átomos del monómero forman parte del polímero. Para que dos monómeros se unan, una parte de éste se pierde.

Esquema de polimerización por condensación

A continuación voy a realizar un estudio de una serie de polímeros, definiéndolos, explicando sus propiedades y aplicaciones e ilustrándolo con algunas fotos.

1.- Polietileno

El polietileno se obtiene a partir del monómero etileno (nombre IUPAC: eteno). Tiene la fórmula C2H4, que consiste en un par de grupos metilenos (CH2) conectadas por un enlace doble.

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PROPIEDADES MECANICAS

- Gran resistencia al choque y a la flexión

- Escaso desgaste

- Buenas propiedades de deslizamiento

PROPIEDADES TERMICAS

- Puede soportar temperaturas de hasta 80 ºC, sin someterlo a grandes exigencias mecánicas

- Soporta temperaturas de hasta -200 ºC sin romperse

- Conductividad térmica muy baja

ABSORCION DE AGUA

- Hidrófugo. No muestra fenómenos de hinchamiento

PROPIEDADES DE DESLIZAMIENTO

- Tiene propiedades autolubricantes, especial-mente en la fricción seca deslizante con metales, tales como: acero, latón, cobre. Valor medio del coeficiente de fricción: 0.25

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Aplicaciones

2.- Poliestireno

El poliestireno es un plástico que se obtiene por un proceso denominado polimerización, que consiste en la unión de muchas moléculas pequeñas para lograr moléculas muy grandes. La sustancia obtenida es un polímero y los compuestos sencillos de los que se obtienen se llaman monómeros. Fue obtenido por primera vez en Alemania por la I.G. Faberindustrie, en el año 1930. Es un sólido vítreo por debajo de 100 ºC; por encima de esta temperatura es procesable y puede dársele múltiples formas.

El monómero utilizado como base en la obtención del poliestireno es :

estireno (vinilbenceno): C6 H5 – CH = CH2

Propiedades del poliestireno

Hay que tener en cuenta que, además de los enlaces covalentes que mantienen unidas a las moléculas de los monómeros, suelen producirse otras interacciones intermoleculares e intramoleculares que influyen notablemente en las propiedades físicas del polímero, que son diferentes de las que presentan las moléculas de partida. El poliestireno, en general, posee elasticidad, cierta resistencia al ataque químico, buena resistencia mecánica, térmica y eléctrica y baja densidad.

El poliestireno es un polímero termoplástico. En estos polímeros las fuerzas intermoleculares son muy débiles y al calentar las cadenas pueden moverse unas con relación a otras y el polímero puede moldearse. Cuando el polímero se enfría vuelven a establecerse las fuerzas intermoleculares pero entre átomos diferentes, con lo que cambia la ordenación de las cadenas.

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3.- Policloruro de vinilo ( PVC) El PVC es el producto de la polimerización del monómero de cloruro de vinilo a policloruro de vinilo. Es el derivado del plástico más versátil.

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* Tiene una elevada resistencia a la abrasión, junto con una baja densidad (1,4 g/cm3), buena resistencia mecánica y al impacto, lo que lo hace común e ideal para la edificación y construcción.

* Es estable e inerte por lo que se emplea extensivamente donde la higiene es una prioridad, por ejemplo los catéteres y las bolsas para sangre y hemoderivados están fabricadas con PVC, así como muchas tuberías de agua potable.

* Se emplea eficazmente para aislar y proteger cables eléctricos en el hogar, oficinas y en las industrias debido a que es un buen aislante eléctrico.

* Es muy resistente a la corrosión

4.- Polipropileno

El polipropileno (PP) es el polímero termoplástico, parcialmente cristalino, que se obtiene de la polimerización del propileno (o propeno).

Propiedades

• Temperatura de reblandecimiento más alta. • Gran resistencia al stress cracking. • Tendencia a ser oxidado.

Aplicaciones

Desde juguetes hasta parachoques de automóviles, botellas o depósitos de combustible.

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5.- Polimetacrilato de metilo.

El polimetacrilato de metilo procede del ácido acrílico y de su polimerización.

El polímero acrilato más simple es el poliácido acrílico, cuyo monómero es:

Propiedades

Duro, resistente, transparente, de excelentes propiedades ópticas con alto índice de refracción, buena resistencia al envejecimiento y a la intemperie. Su resistencia a la rotura es siete veces superior a la del cristal.

Aplicaciones - El Polimetacrilato de metilo es un material sustitutivo del vidrio, aplicado en multitud de usos: - Cristaleras, Vitrinas, Letreros luminosos, Lentes de contacto, - Fibras ópticas - Prótesis de odontología. Etc………

6.- Polietilentereftalato

Químicamente el PET es un polímero que se obtiene mediante una reacción de policondensación entre el ácido tereftálico y el etilenglicol. Pertenece al grupo de materiales sintéticos denominados poliésteres.

Es un polímero termoplástico lineal, con un alto grado de cristalinidad. Como todos los termoplásticos puede ser procesado mediante extrusión, inyección, inyección y soplado, soplado de preforma y termoconformado. Para evitar el crecimiento excesivo de las esferulitas y lamelas de cristales, este material debe ser rápidamente enfriado, con esto se logra una mayor transparencia, la razón de su transparencia al enfriarse rápido consiste en que los

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cristales no alcanzan a desarrollarse completamente y su tamaño no interfiere («scattering» en inglés) con la trayectoria de la longitud de onda de la luz visible, de acuerdo con la teoría cuántica.

Propiedades

Alta transparencia, aunque admite cargas de colorantes.

Alta resistencia al desgaste y corrosión.

Muy buen coeficiente de deslizamiento.

Buena resistencia química y térmica.

Muy buena barrera a CO2, aceptable barrera a O2 y humedad.

Reciclable, aunque tiende a disminuir su viscosidad con la historia térmica.

Aplicaciones

Las propiedades físicas del PET y su capacidad para cumplir diversas especificaciones técnicas han sido las razones por las que el material haya alcanzado un desarrollo relevante en la producción de fibras textiles y en la producción de una gran diversidad de envases, especialmente en la producción de botellas, bandejas, flejes y láminas.

7.- Policarbonatos El policarbonato, o específicamente policarbonato de bisfenol A, es un plástico claro usado para hacer ventanas inastillables, lentes livianas para anteojos y otros. La General Electric fabrica este material y lo comercializa como Lexan.

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El policarbonato es un material que permite su utilización en innumerables aplicaciones. Como hemos visto sus propiedades de transparencia, resistencia al impacto y su capacidad de soportar temperaturas de hasta 130ºC, son comunes a todas las variedades de policarbonato. Pero lo que es mejor es que podemos superar esas propiedades para casos particulares; podemos obtener un policarbonato que aguante hasta 220ºC, otro que impida el paso de gran parte de los rayos UV, otro que soporte la abrasión, otro que tenga un excelente comportamiento frente a compuestos químicos,... Estas modificaciones se consiguen mediante "aleación" con otros polímeros como el ABS, mediante recubrimiento exterior con otros materiales, por medio de tratamientos tras su conformado con rayos UV y otras técnicas ingenieriles. Gracias a estas magníficas propiedades, el policarbonato es el material más adecuado para sustituir al vidrio en muchísimas aplicaciones, lo que representa un importante ahorro de peso, porque el policarbonato es mucho más ligero que el vidrio. Además el policarbonato puede adoptar formas curvas con mucha facilidad, se puede tener en colores transparentes u opacos y en caso de rotura, ésta no se produce de modo frágil estallando en mil pedazos.

8.- Teflón

El teflón (PTFE) es un polímero similar al polietileno, en el que los átomos de hidrógeno han sido sustituidos por átomos flúor. La fórmula química del monómero, tetrafluoroeteno, es CF2=CF2.

La fórmula del polímero se muestra en la figura.

La propiedad principal de este material es que es prácticamente inerte, no reacciona con otras sustancias químicas.

Es también un gran aislante eléctrico y sumamente flexible.

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Aplicaciones

En revestimientos de aviones, cohetes y naves espaciales debido a las grandes diferencias de temperatura que es capaz de soportar.

Se utiliza para prótesis, creación de tejidos artificiales y vasos sanguíneos.

En electrónica, como revestimiento de cables.

9.- Caucho

10.- Fibras sintéticas La fibra sintética es una fibra textil que se obtiene por síntesis orgánica de diversos productos derivados del petróleo. La fibra sintética puede emplearse en la fabricación de textiles, tanto tejidos como no tejidos; por este motivo, es un tema relacionado con el mundo de la moda y de la indumentaria. También tiene usos industriales, como paracaídas, velas de barcos, cordelería.

La clasificación tradicional de las fibras sintéticas se basa en la forma de obtención de la molécula, se trata de una polimerización o por condensación o por adición.

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• Polimerización por condensación: dos moléculas se combinan para dar un único producto acompañado de la formación de una molécula de agua. En las fibras sintéticas, las dos moléculas son diferentes y el resultado se llama copolímero. Por este método se obtienen las «fibras de poliamida» (o de nailon) y las «fibras de poliéster».

• Polimerización por adición: los monómeros, debido a un enlace covalente, son capaces de agruparse químicamente formando polímeros o macromoléculas con distintas estructuras.

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11.- Silicona La silicona es un polímero inodoro e incoloro hecho principalmente de silicio. La silicona es inerte y estable a altas temperaturas, lo que la hace útil en gran variedad de aplicaciones industriales, como lubricantes, adhesivos, moldes, impermeabilizantes, y en aplicaciones médicas y quirúrgicas, como prótesis valvulares cardíacas e implantes de mamas.

Por su versatilidad ha sido usado con éxito en múltiples productos de consumo diario. Tal es el caso de lacas para el cabello, labiales, protectores solares y cremas humectantes.

Dada su baja reactividad ha sido ampliamente usada en la industria farmacéutica en confección de cápsulas para facilitar la ingestión de algunos medicamentos, en antiácidos bajo la designación de meticona. Hay más de 1000 productos médicos en los cuales la silicona es un componente.

También es una sustancia comúnmente usada como lubricante en la superficie interna de las jeringas y botellas para la conservación de derivados de la sangre y medicamentos intravenosos. Los marcapasos, las válvulas cardíacas y el Norplant usan recubrimientos de silicona. Son también fabricados con silicona artefactos implantables como las articulaciones artificiales (rodillas, caderas), catéteres para quimioterapia o para la hidrocefalia, sistemas de drenaje, implantes.

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Fuentes:

- http://www.abacovital.com/fichastecnicas/polimeros/clasificacionpolimeros.htm - http://www.pslc.ws/spanish/index.htm - http://www.educarchile.cl/ech/pro/app/detalle?ID=136400 - http://commons.wikimedia.org/wiki/File:PVC-polymerisation-2D.png - http://centros5.pntic.mec.es/ies.victoria.kent/Rincon-C/Curiosid/Rc-38/RC-38.htm - http://www.inoxidable.com/propiedades1.htm - http://www.textoscientificos.com/polimeros/polietileno/usos