POLÍMEROS
¿QUÉ ES UN POLÍMERO?
La materia está formada por moléculas que pueden ser de tamaño normal o moléculas que pueden ser gigantes llamadas polímeros.
Los polímeros se producen por la unión de cientos de miles de moléculas pequeñas llamadas monómeros que forman enormes cadenas de las formas más diversas. Algunas parecen fideos, otras tienen ramificaciones, algunas más se asemejan a las escaleras de mano y otras son como redes tridimensionales.
Existen polímeros naturales de significación comercial como el algodón, formado por fibras celulosas. La celulosa se encuentra en la madera y en los tallos de muchas plantas, y se emplea para hacer telas y papel. La seda es otro polímero natural muy apreciado y es una poliamida semejante al nylon. La lana proteína del pelo de las ovejas es otro ejemplo. El hule de los árboles de hevea y de los arbustos de Guayule, son también polímeros naturales importantes.
Sin embargo, la mayoría de 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 con sus propiedades mecánicas. En general, los polímeros tienen una excelente 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.
FUERZAS DE VAN DER WAALS:
También llamadas fuerzas de dispersión, presentes en las moléculas de muy baja polaridad, generalmente 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 otro región aparece una carga positiva equivalente. Así se forman dipolos no permanentes. Estos dipolos producen atracciones electroestáticas 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, como en el caso del polietileno.
PROCESOS DE POLIMERIZACIÓN:
Los procesos por los cuales se sintetiza un polímero a partir de sus monómeros se denomina polimerización. Según el mecanismo por el que se produce la reacción de polimerización para dar lugar al polímero, esta se clasifica como polimerización por pasos o polimerización en cadena.
Existen diversos procesos para unir moléculas pequeñas con otras moléculas grandes. Su clasificación se basa en el mecanismo por el cual se unen estructuras monómeras o en las condiciones experimentales de reacción
Mecanismos de polimerización:
POLIMERIZACIÓN POR ADICIÓN:
- Adición de moléculas pequeñas de un mismo tipo una u otras por apertura de doble enlace sin eliminación de ninguna parte de la molécula (polimerización de tipo vinilo).
- Adición de pequeñas moléculas de un mismo tipo unas u 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 u otras por apertura de un doble enlace con eliminación de una pequeña parte de la molécula (polimerización alifática de tipo diazo).
- Adición de pequeñas moléculas unas u otras por ruptura del anillo por eliminación de una parte de la molécula (polimerización de tipo aminocarboxianhidrido).
- Adición de birracales formados por deshidrogenación (polimerización de tipo xileno).
POLIMERIZACIÓN POR CONDENSACIÓN:
- Formación de poliésteres, poliamidas.. etc por eliminación de agua o alcoholes, con moléculas bifuncionales, como ácidos o glicoles, diaminas, diesteres (polimerización de tipo poliésteres y poliamidas).
- Formación de polihidrocarburos, por eliminación de halógenos o haluros de hidrógeno, con ayuda de catalizadores metálicos o de haluros metálicos (polimerización de tipo de Friedel-Craft y Ullman).
- Formación 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 de tipo Thiokol).
POLIMERIZACIÓN EN SUSPENSIÓN, EMULSIÓN Y MASA:
Polimerización en suspensión: En este caso el peróxido es soluble en el
monómero. La polimerización se realiza en agua, y como el monómero y
polímero que se obtiene de él son insolubles en agua, se obtiene una
suspensión. Para evitar que el polímero se aglomere en el reactor, se
disuelve en el agua una pequeña cantidad de alcohol polivinílico, el cual
cubre la superficie de las gotitas del polímero y evita que se peguen.
Polimerización en emulsión: La reacción se realiza también en agua,
con peróxidos solubles en agua pero en lugar de agregarle un agente de
suspensión como el alcohol polivinílico, se añade un emulsificante que puede
ser un detergente o un jabón.
En estas condiciones el monómero se emulsifica, es decir, forma gotas de un tamaño tan pequeño que ni un microscopio lo podría captar. Estas microgotitas, quedan estabilizadas por el jabón durante todo el proceso de la polimerización, y acaban formando un látex de aspecto lechoso, del cual se hace precipitar el polímero rompiendo la emulsión. Posteriormente se lava, quedando siempre restos de jabón, lo que le imprime características especiales de absorción de aditivos.
Polimerización en masa:
En este tipo de reacción, los únicos ingredientes son el monómero y el peróxido.
El polímero que se obtiene es muy similar al de la suspensión, pero es más puro que este y tiene algunas ventajas en la absorción de aditivos porque no está contaminado con alcohol polivinílico. Sin embargo, debido al gran tamaño de sus partículas no se dispersa en los plastificantes y no se usa para plastisoles.
PROPIEDADES:
Fotoconductividad
Electrocronismo
Fotoluminiscencia
Efecto fotoeléctrico
Efectos ópticos no lineales
Efectos electro ópticos
Fotorefractividad
Termoconductividad
Propiedades eléctricas:
Los polímeros industriales en general son malos conductores electricos, por lo que se emplean masivamente en la industria eléctrica y electrónica como materiales aislantes. Las baquelitas (resinas fenómicas) sustituyeron con ventaja a las porcelanas y el vidrio en el apalleaje de baja tensión hace ya muchos años; termoplásticos como el PVC o los PE, entre otros se utiliza en la fabricación de cables eléctricos, llegando en la actualidad a tensiones de aplicación superiores a los 20 KV y casi todas las carcasas de los equipos eletrónicos se construyeron en termoplásticos de las magníficas propiedades mecánicas, además de eléctrica de gran duración y resistencia al medio ambiente, como son por ejemplo, las resinas ABS.
Para evitar cargas estáticas en aplicaciones que lo requieran, se han utilizado el uso de antiestáticos que permite en la superficie del polímero una conducción parcial de cargas eléctricas.
Las propiedades eléctricas de los polímeros industriales están determinadas por la naturaleza química del material.
Además los polímeros conductores han sido recientemente (1974) desarrollados y sus aplicaciones están siendo estudiadas.
