Características y Aplicaciones de Polímeros Seleccionados

Introducción a Polímeros Específicos

Siliconas

Se obtienen a partir de monómeros cíclicos como el octametilciclotetrasiloxano. En presencia de bases como NaOH, un grupo hidroxilo dona un par de electrones a uno de los átomos de silicio del anillo, el cual lo acepta. El único problema es que el silicio ya tiene 8 electrones compartidos (no puede tener 10), por lo tanto, se deshace de un par de electrones del enlace Si-O. Así, el par de electrones se desplaza al oxígeno. Esto rompe el enlace entre O-Si y el anillo deja de ser tal, se abre. Además, ese oxígeno que ganó el par de electrones ahora posee una carga negativa que puede atacar a una segunda molécula de monómero, de forma similar a como el hidróxido atacó a la primera.

Polimerización por Condensación

Involucra la reacción de condensación entre dos moléculas polifuncionales, generalmente con la eliminación de una pequeña molécula (ej.: H₂O, HCl, etc.). Los monómeros reaccionan unos con otros para dar dímeros, trímeros y oligómeros mayores, cada uno de los cuales contiene aún grupos funcionales reactivos. Las cadenas seguirán creciendo y reaccionando con el monómero y entre sí, para formar un polímero de peso molecular creciente, hasta que eventualmente se termine la polimerización cuando uno o todos los grupos reactivos se agoten.

Mientras que en la polimerización por adición cada reacción depende de la anterior, que origina el centro activo, en la polimerización por condensación cada reacción es esencialmente independiente de la precedente. Si bien la polimerización por condensación involucra generalmente la eliminación de una molécula sencilla, hay casos (ej.: poliuretano) en que el polímero se forma solo por la adición directa de dos moléculas polifuncionales.

Grupos Funcionales Comunes en Polimerización por Condensación

• Alcohol
• Ácido carboxílico
• Amina
• Isocianato
• Cloruro de acilo
• Aldehído

Nylon

Se sintetizan por reacción de diaminas y diácidos. Se nombran haciendo referencia al número de carbonos de la diamina (m) y del diácido (n), denominándose Nylon (m,n).

Proceso de Síntesis del Nylon

• Se obtiene a 275 ºC y 10 atm.
• Se desprende una molécula de H₂O por enlace amida.
• La disolución acuosa se concentra hasta un 80%.
• Se calienta en ausencia de aire hasta alcanzar un peso molecular (Pm) de 14.000-20.000.
• Se detiene con agentes de bloqueo (ej. Ácido acético, AcOH) que protonan los grupos NH₂ terminales.
• Se extruye y se rompe en granza; se puede hilar y estirar.

Se puede preparar también a partir de un solo monómero que contenga un grupo amino en un extremo y un grupo ácido en el otro.

Poliésteres

Se obtienen a partir del ácido tereftálico y etilenglicol, pero en la práctica se realiza por una reacción de transesterificación entre el éster dimetílico del ácido tereftálico con etilenglicol. Las cadenas poliméricas se alinean y se empaquetan, dando lugar a fibras resistentes.

Poliuretanos

Polímeros de condensación que se sintetizan a partir de dioles y diisocianatos. Los más habituales son espumas termoestables.

Usos de los Poliuretanos

• Aislantes térmicos
• Espumas resilientes
• Adhesivos selladores de alto rendimiento
• Suelas de calzado
• Pinturas
• Fibras textiles
• Sellantes
• Embalajes
• Juntas

Policarbonatos

Se obtienen a partir del bisfenol A y fosgeno o carbonato de dietilo.

Propiedades de los Policarbonatos

• Resistencia mecánica
• Resistencia al impacto
• Resistencia al rayado
• Transparencia
• Tg < 140 ºC
• Material termoplástico

Usos de los Policarbonatos

• Parabrisas de motos
• Cascos y viseras
• Ventanas
• Caretas para deportes
• Lentes
• Biberones

Polisulfonas

Se obtienen a partir de la condensación de Friedel-Crafts de cloruros de sulfonilo.

Propiedades de las Polisulfonas

• Alta resistencia mecánica, a la fluencia y rigidez incluso a altas temperaturas (T)
• Muy alta estabilidad dimensional
• Excelente resistencia al impacto, incluso a bajas T
• Fisiológicamente inertes
• Apropiado para ser esterilizado
• Elevada resistencia a sustancias químicas

Usos de las Polisulfonas

• Componentes de la industria alimentaria
• Piezas del sector médico
• Aislantes en la industria electromecánica
• Piezas de microondas
• Secadores de pelo
• Humidificadores de aire

Poliacetonas

Comparadas con el polietileno, los grupos carbonilo polares aumentan la atracción intermolecular, elevando la temperatura de transición vítrea (Tg) hasta 255 ºC. Es un material insoluble, por lo que puede utilizarse para fabricar piezas para automóvil. Como las cadenas están muy empaquetadas y ordenadas, el polímero es cristalino y muy quebradizo. Se ha mejorado añadiendo a las sustancias reaccionantes una pequeña fracción de propileno, lo que rebaja la cristalinidad y la Tg hasta 225 ºC.

Polisulfuro de Fenileno

Polímero orgánico compuesto de anillos aromáticos unidos por enlaces sulfuro. Las fibras sintéticas y textiles derivados de este polímero son conocidos por su resistencia a productos químicos y al ataque térmico. El polisulfuro de fenileno es un plástico de ingeniería, un termoplástico de alto rendimiento.