Additius i propietats dels polímers

Els additius

Les propietats dels polímers que depenen del grau de polimerització i de l’estructura molecular poden ser modificades o millorades afegint-hi substàncies o additius, els més comuns són:

• càrregues: substàncies minerals (sílice, vidre, argila, talc, calcària) o vegetals (serradures de fusta, paper, cotó) milloren la resistència mecànica i la tenacitat, a més d’abaratir el cost del producte final.
• plastificants: substàncies orgàniques (parafina, glicerina, glicol) redueixen la duresa i la fragilitat dels polímers i augmenten la ductilitat i la tenacitat, s’utilitzen en l’elaboració de polímers que són fràgils a temperatures ambient (PVC).
• estabilitzants: compostos químics que augmenten la resistència dels polímers al deteriorament per l’acció de la radiació ultraviolada i de l’oxidació.
• colorants: compostos que donen color al polímer, poden ser:
  • tints: s’incorporen a l’estructura molecular del polímer.
  • pigments: se situen en els espais que deixen lliures les molècules.
  • ignífugs: (retardadors de flama) dificulten la inflamació i propagació de la flama en els polímers, aquests additius són molt útils en fibres tèxtils, joguines...
• desemmotllants: substàncies orgàniques que faciliten el desemmotllament de les peces de plàstic en el seu procés de fabricació.
• lubrificants: substàncies que milloren els problemes de lliscament sobre superfícies de màquines, motrius...

Propietats dels polímers

Són menys resistents a la tracció i més ductils que els metalls, els valors de les propietats mecàniques dels polímers són molt variats, en general aquestes propietats milloren quan s’augmenta el grau de polimerització/cristal·linitat/encreuament, també varien en funció de la temperatura.

Classificació dels polímers

És una classificació en funció de les aplicacions d’aquests.

• Polímers plàstics: són objectes de plàstic, depenent dels seus comportaments davant l’augment de temperatura:
  • Termoplàstics: poden ser emmotllats per aplicació de calor (cel·lulòsics, vinílics, polièsters).
  • Termoestables: un cop polimeritzats, l’aplicació del calor trenca els seus enllaços atòmics i els degrada (fenòlics).
• Polímers elastòmers: la seva característica principal és la seva gran elasticitat (poliisopre).

Reciclatge dels polímers: únicament del 4-6% del petroli s’utilitza per a la fabricació del plàstic, la societat aprofita els residus plàstics, en el cas dels polímers l’aprofitament té tres vies:

• Reelaboració d’objectes a partir de termoplàstics nets/trossejats. Els objectes realitzats amb plàstic reciclat no poden ser utilitzats per usos alimentaris.
• Recuperació dels productes químics primaris per elaborar polímers nous, per fer això els residus han d’estar sotmesos al procés de piròlisi (aplicar temperatures altes sense oxigen).
• Recuperació de part de l’energia utilitzada en el procés mitjançant la incineració, pot provocar problemes de contaminació greus si s’usa malament.

Les fustes: material natural amb una estructura complexa, no homogènia (formada per molècules de cel·lulosa reforçades per una substància polimèrica: lignina).

• Natural: s’obté dels arbres a partir d’un procés de tala i desbrancatge abans de la serradora. Les propietats depenen del tipus d’arbre i de la part del tronc:
  • Fusta tova (pi) fulla perenne.
  • Fusta dura (roure) fulla caduca.
  Per determinar els components de la fusta hi ha tres eixos de simetria:
  • Longitudinal: s’obté la resistència mecànica més gran.
  • Radial.
  • Tangencial.
  Fusta acabada de tallar s’anomena fusta verda (contingut d’humitat molt elevat, aquest fa que no sigui aprofitable, s’ha de procedir a l’assecatge a l’aire lliure (un any o més) o en forn d’aire calent (de sis a set setmanes), quan la fusta s’està assecant pateix una contracció que augmenta la densitat i resistència.

Artificial: productes elaborats a partir de la fusta, s’acostumen a presentar en forma de taulers.

• Taulers de xapes (contraplacats): s’aconsegueixen encolant xapes de fusta natural, les direccions de les vetes de les xapes continuen formant 90°. És una fusta contraplacada molt resistent i té un acabat decoratiu, també s’utilitza en l’elaboració d’elements resistents per a edificacions, cobertes de piscina, econòmicament és assequible.
• Taulers de partícules (aglomerats): formats a partir d’encenalls o partícules de grandària controlada encolades amb resines sintètiques a la base de formaldehid i premsades per aconseguir la compactació. Les propietats depenen de la grandària de les partícules, en general són molt tensos i menys resistents que la fusta natural i la contraplacada, no suporten bé la humitat (augmenten el gruix i perden resistència), existeixen uns que resisteixen a la humitat gràcies a resines específiques.
• Taulers de fibres (tablex i DM):
  • Tablex: format a partir de fibres de fusta, són premsades humides i sense encolar, quan s’asseca són molt resistents però molt sensibles als canvis d’humitat (fons d’armaris, de calaixos...).
  • DM: format a partir de fibres de fusta, són premsades en sec i encolades amb resina sintètica formant làmines de les quals després tornen a premsar-se en calent. Propietats: dur, textura fina i homogènia (permet una bona mecanització i un bon acabat).
• Taulers de llistons (enllistonats): format a partir de llistons de fusta tova encolats lateralment amb resina sintètica i revestits per les dues cares amb 2-4 xapes de fusta dura amb la veta encreuada (igual que el contraplacat). Resistència entre l'aglomerat i el contraplacat.
• Xapes naturals: obtingudes amb talls tangencials del tronc, utilitzen fulles de tall d’acer especial, esmolades amb un gruix de 0,3-0,6 mm. Si han de ser utilitzades en l’elaboració de contraplacats s’obtenen amb un tall perifèric i amb un gruix de 1,6-3,2 mm.
• Xapes sintètiques: obtingudes a partir de resines sintètiques, aquestes resines termoestables poden tenir acabats de fantasia o imitar la fusta natural, amb la combinació de diferents textures i colors.

Les ceràmiques

Segons les seves aplicacions:

• Argiles (components: 80% silice i aluminia, 20% impureses d’altres òxids) trobades fàcilment a la natura, en afegir-li aigua es transformen en una massa plàstica (fàcil de donar forma desitjada). La massa adquireix les propietats d’una ceràmica després dels canvis químics produïts a la fase d’assecatge i de coacció.
• Estructurals: utilitzades en la fabricació de maons, totxanes...
• Porcellanes: blanques quan estan cuites, són utilitzades en la fabricació de sanitaris, vaixelles, aïllants...
• Ciments: quan els materials són barrejats amb aigua donen una massa plàstica, la qual en un temps s’endureix. Aquest es produeix per l’escalfament a 1400°C en un forn giratori d’una mescla (argila + pedra calcària), el clínquer (producte obtingut) es tritura molt fi i es barreja amb una petita quantitat de guix per obtenir el ciment Portland. Els ciments que serveixen per fer estructures submarines són anomenats hidràulics.