Configuración y Transiciones en Polímeros

Configuración

Es la ordenación en el espacio de los sustituyentes entorno a un átomo en particular. Ejemplo polipropileno.

Isotáctica / Sindiotáctica / Atáctica

Es la ordenación en el espacio de los sustituyentes entorno a un átomo en particular. En las moléculas del ejemplo (polipropileno):

• Isotáctica: los grupos sustituyentes (-CH₃) en este caso quedan por encima o por debajo del plano.
• Sindiotáctica: los grupos sustituyentes quedan alternativamente por encima y por debajo del plano.
• Atáctica: los grupos se encuentran distribuidos al azar.

Los polímeros pueden presentar estructuras:

1. Sin ningún patrón de ordenación de sus moléculas. Se trata de polímeros que presentan ramificaciones, copolímeros con cantidades significativas de dos o más monómeros, y los atácticos.
2. Semicristalinos: presentan regiones en los que hay moléculas ordenadas y otras en las que no existe ningún tipo de ordenación.
3. Ordenadas (nunca al 100%): Son aquellos que están formados por moléculas que son química y geométricamente regulares.

Transición vítrea (T_g)

Transición de forma amorfa a cristalina. Las propiedades de los polímeros dependen de sus cristalinidad. Si un polímero tiene una T_g de -30ºC, caso del polidimetilsiloxano (PDMS), a temperatura ambiente es un líquido. Si T_g de 100ºC como es el caso del polimetacrilato de metilo (PMMA), a temperatura ambiente será un sólido rígido. Temperatura de transición vítrea.

En estado líquido o fundido las moléculas de los polímeros se encuentran como ovillos. Las transiciones térmicas en un material polimérico se encuentran ligadas a la estructura. Los valores correspondientes a las transiciones térmicas son características para cada material polimérico. Las transiciones térmicas se clasifican: Transición vítrea (T_g)/Fusión (T_m)/Cristalización (T_c)/Degradación (T_d). La transición vítrea de los polímeros.

¿Por qué cuando dejamos un objeto de plástico expuesto al frío en invierno, se quiebra o se rompe más fácilmente que en verano? La razón es que ha tenido lugar la transición vítrea sólido-sólido. Este fenómeno que tiene lugar a bajas temperaturas sólo les ocurre a los polímeros, la cual es característica de cada polímero. A dicha T_g se produce un cambio muy importante de sus propiedades físicas y mecánicas: A temperaturas < T_g se vuelven duros, rígidos y quebradizos (sus propiedades se asemejan a los vidrios). A temperaturas > T_g son blandos gomosos y se comportan como un líquido viscoso con propiedades semejantes a los cauchos. Sólido duro resistente quebradizo ←Tg---> sólido blando plástico.

Plásticos utilizados por debajo de su T_g:

• Poliestireno: los usamos por debajo de su T_g.
• Metacrilato: sobre los 100ºC.
• Poliisopreno: Estos dos polímeros son elastómeros y se usan a T > T_g.
• Poliisobutilenos: en su estado gomoso donde son blandos y flexibles.