Fundamentos de los Plásticos: Origen, Síntesis y Clasificación de Polímeros Industriales

Definición y Características de los Plásticos

Los plásticos son materiales flexibles, resistentes, poco pesados, aislantes eléctricos y aislantes del calor. Se emplean ampliamente en la industria porque son fáciles de fabricar y moldear, son económicos, ligeros y adquieren una gran variedad de colores. Además, pueden mezclarse con otros materiales para mejorar sus propiedades.

Origen y Obtención de Materias Primas

La obtención de materias primas para los plásticos puede ser de origen mineral, vegetal o animal. Estas se extraen de la naturaleza y, a veces, se obtienen mediante procesos químicos.

Ejemplos de Origen

• Vegetal: Látex, savia de árboles.
• Animal: La caseína, utilizada en la fabricación de lacas.
• Mineral: Petróleo y otros fósiles, usados también en combustibles.

Procesos de Síntesis de Polímeros

La fabricación de plásticos implica dos etapas químicas fundamentales: la síntesis de monómeros y la posterior síntesis de polímeros.

Síntesis de los Monómeros

Esta es una etapa importante en la que se utilizan los derivados fósiles. Consiste en extraer la materia prima por medio de reacciones químicas. Los productos de las industrias petroquímicas constituyen uno de los pilares de nuestra sociedad, ya que sus productos no solo son monómeros, sino también combustibles fósiles.

Síntesis de Polímeros

Los polímeros se elaboran mezclando compuestos en cantidades básicas según el tipo de plástico que se quiera obtener. Una vez mezclados, se someten a procesos químicos que modifican sus propiedades, dando lugar a nuevos materiales en forma de granos.

Tipos de Polimerización

• Poliadición: Representación esquemática de la cadena polimérica: o-o-o-o-o-o
• Policondensación: Representación esquemática de la cadena polimérica: o-o-o-o-o-o (Implica la liberación de subproductos, como X-Y condensadas).

Aditivos Químicos

Los aditivos son productos químicos que se añaden en proporciones precisas para dotar al polímero de propiedades específicas:

• Colorantes: Aportan color.
• Plastificantes: Potencian la plasticidad e intensifican el brillo.

Procesos de Fabricación y Moldeo

El trabajo con plásticos se realiza mediante diversos métodos que permiten dar forma al material:

• Termocompresión: El plástico se introduce en una tolva que lo descarga en un molde caliente, donde el material coge la forma deseada por compresión.
• Extrusión: Proceso utilizado principalmente para fabricar tubos, perfiles y láminas, forzando el plástico a través de una matriz.
• Soplado: Se introduce plástico caliente en un molde y se sopla aire hasta darle la forma requerida (común para botellas).
• Inyección: El plástico fundido se introduce en un molde cerrado y se inyecta a alta presión.

Tipos de Esfuerzo Mecánico

Los materiales plásticos deben resistir diferentes tipos de esfuerzos:

• Torsión
• Tracción
• Compresión
• Flexión
• Cizalladura

Propiedades de los Plásticos

Propiedades Mecánicas (Respuesta a Esfuerzos)

Incluyen:

• Elasticidad
• Plasticidad
• Maleabilidad
• Ductilidad
• Resistencia

Otras Propiedades Mecánicas

• Fatiga
• Maquinabilidad
• Fluencia
• Tenacidad

Propiedades Físicas

• Conductividad eléctrica y térmica
• Densidad
• Dilatación
• Punto de fusión
• Fusibilidad

Propiedades Biológicas

• Biodegradabilidad
• Toxicidad

Clasificación de los Plásticos

Los plásticos se clasifican según su comportamiento frente al calor:

• Termoestables: Cuando se calientan, se endurecen permanentemente y no se reblandecen ni se deforman al enfriarse.
  • Fenolias (PF)
  • Ureicas (UF)
  • Melamina (MF)
  • Poliéster (OP)
  • Epoxi (ED)
• Termoplásticos: Se ablandan y deforman cuando aumenta la temperatura, y vuelven a endurecerse cuando la temperatura baja, permitiendo el reciclaje y el remoldeo.
  • Poliestireno (PET)
  • Policarbonato (PC)
  • Policloruro de Vinilo (PVC)
  • Polipropileno (PP)
  • Metacrilato (PMMA)
  • Polietileno (PS)
  • Poliamida (PA)
  • Acrilonitrilo Butadieno Estireno (ABS)
  • Teflón (PTFE)
• Elastómeros: Materiales que presentan gran elasticidad y flexibilidad, pudiendo recuperar su forma original tras ser deformados.
  • Caucho (CA)
  • Neopreno (PCP)
  • Silicona (SI)
  • Poliuretano
  • Caucho sintético