Estructura física y comportamiento de los polímeros

Estructura física:

Condicionada por la estructura química. Indica la disposición de las cadenas (el orden o desorden entre ellas).

Polímeros amorfos

Todas las cadenas están desordenadas unas respecto de otras. No pueden formar cristales por la asimetría en la molécula y porque los átomos o sustituyentes son voluminosos e impiden el orden. Ej: PS, PC, PMMA, ABS.

Características

• Son transparentes.
• Son rígidos.
• Son isotrópicos: mismo valor en cualquier dirección del espacio.
• Baja contracción en la solidificación.
• Baja resistencia química y al desgaste (menor que los semicristalinos).
• Buena estabilidad dimensional.

Usos

• PS->envases.
• PVC->envase de caramelo, tubos de respiración.
• Policarbonato->cristales de gafas, mamparas, ventanas de avión.
• Metacrilato: (rígido y resistente al impacto) muebles, mamparas.

Polímeros semicristalinos

Parte de las cadenas están ordenadas. Nunca se alcanza el 100% de orden, por eso nunca se dice polímero cristalino (semicristalino). Ej: PE(+ orden), PP(-orden), PA, PET.

Esferurita

Cristales de los polímeros.

Características

• Cristalinidad (landa) landa (%)=[25-97].
• Menor transparencia (desde traslúcido a opaco).
• A mayor cristalinidad:
  • Mayor resistencia química y térmica.
  • Mayor contracción.
  • Mayor resistencia al desgaste y mayor resistencia mecánica.
  • Mayor densidad.
  • Mayor anisotropía.
  • Menor estabilidad dimensional.

Usos

Envases de lejía, vinagre, amoniaco (por su resistencia química, resistencia al impacto y su mayor % cristalinidad).

Grado de cristalinidad

Si la velocidad de enfriamiento es más lenta, doy tiempo a que se formen los cristales (mayor cristalinidad). El grado de cristalinidad viene determinado por:

1. Volumen de los átomos o de los sustituyentes (a + V->+ cristalinidad).
2. Longitud de la cadena (a + longitud->-cristalinidad).
3. Condiciones de solidificación.
4. Configuraciones de las cadenas poliméricas (ramificaciones o no) (solo aplica al PE-a + ramificaciones->-cristalinidad).

PEAD

(PE alta densidad): menos ramificaciones. Usos: botellas de lejía y amoniaco. Cristalinidad (landa)>70%.

PEBD

(PE baja densidad): más ramificado y más barato. Cristalinidad (landa)->40%-70%. PET y PA: landa->25%-40%.

Usos

• Tupper-PE o PP o PEAD.
• Tapón botella-PE o PP.
• Bolsas de fruta-PEAD.
• A mayor cristalinidad->mayor punto de fusión.
• Refrigeración o solidificación ultrarrápida para que el PET sea transparente (botellas de agua).

Homopolímeros

Monómeros de 1 tipo de sustancia.

Copolímeros

Monómeros de 2 o más sustancias->amorfos. Ej: ABS (terpolímero) acrilonitrilo (alta resistencia química), butadieno (alta resistencia a impacto) y estireno (amorfo y rígido).

Usos

Carcasas de pantallas, teclados, tablets, lego, playmobil.

Clasificación de los polímeros en función de su comportamiento al calor

Termoplásticos: si se les aplica (Q) calor se funden. Si retiramos Q solidifican. Es un proceso reversible y se puede repetir. Son polímeros lineales o ramificados, solubles y fusibles. Ej: PE, PS, PVC...

Termoestables: polímeros entrecruzados (resinas termoendurecibles) que experimentan el curado o la vulcanización cuando se les aplica calor o presión y dan lugar a redes tridimensionales. No funden, no se disuelven y finalmente se degradan.

Clasificación de los polímeros en cuanto al comportamiento mecánico

Elastómeros: cauchos. -Alta extensibilidad. -Alta resiliencia. -Muy bajo módulo elástico. -Baja tenacidad.

Plásticos: se deforman de manera irreversible bajo un esfuerzo suficientemente intenso, no pudiendo volver a su forma original. -Elevada tenacidad. -Resistencia a tracción y módulo elástico medios. -Extensibilidad alta. -Tenacidad elevada. Ej: envase de PE o de PVC.

Fibras: los que tienen más elevada resistencia a tracción. -Alto módulo de elasticidad. -Baja extensibilidad. Hilos, alambres, cuerdas de dimensiones estables.

Recubrimientos: tipo gel. Se adhieren a la superficie de otros materiales para otorgarles alguna propiedad, por ejemplo resistencia a la abrasión.

Adhesivos: bajo peso molecular (tipo gel). Químicamente crea una unión con la superficie. -Alta cohesión. Ej: poliacetato de vinilo->pegamento inmediato.