Fundamentos de los Polímeros: Estructura, Reacción y Características

Clasificación de los Polímeros según su Origen

• Polímeros naturales: presentes en la naturaleza. Por ejemplo, los biopolímeros (polisacáridos, proteínas y ácidos nucleicos).
• Polímeros sintéticos: elaborados a través de procesos químicos a partir de diferentes materias primas.

Reacción de Polimerización

La reacción de polimerización hace posible la repetición de monómeros. Para que un monómero se polimerice debe ser bifuncional, es decir, que la molécula formada por el monómero contenga dos o más grupos reactivos que permitan realizar la unión y formar la polimolécula.

Tipos de Polimerización

• Por adición: producción del polímero por la repetición exacta del monómero original, sin que se genere ningún subproducto.
  • Polimerización catiónica: ocurre por el ataque de un ácido sobre el doble enlace de un alqueno, que posee sustituyentes dadores de electrones.
  • Polimerización aniónica: ocurre por el ataque de un anión sobre el doble enlace de un alqueno, que posee sustituyentes capaces de atraer electrones.
  • Polimerización radicalaria: transcurre cuando los intermediarios se forman en una reacción por ruptura homolítica y no tienen carga.
• Por condensación: se forman por un mecanismo de reacción en etapas. No depende de la reacción que la precede y se forma porque las unidades monoméricas que intervienen son diácidos carboxílicos, diaminas y dialcoholes.

Estructura y Composición de las Cadenas

Según la estructura de sus cadenas:

• Lineales: generan materiales moldeables.
• Ramificados: generan materiales rígidos.

Según la composición de sus cadenas:

• Homopolímeros: formados por la repetición de un mismo monómero.
• Copolímeros: formados por dos o más unidades monoméricas:
  • Al azar: los monómeros se agrupan de forma azarosa.
  • Alternados: los monómeros se alternan al repetirse.
  • En bloque: los monómeros se agrupan y repiten en bloques.
  • Injertados: una cadena lineal formada por un monómero presenta ramificaciones de otro monómero.

Propiedades de los Polímeros Sintéticos

Los polímeros sintéticos destacan por las siguientes propiedades: bajo costo de producción, alta relación resistencia/densidad, alta resistencia al ataque químico y a la corrosión, y una constante dieléctrica elevada, lo que facilita que sean usados como elementos aislantes térmicos y eléctricos.

Propiedades Mecánicas

• Resistencia: soportan la presión ejercida sobre ellos sin alterar su estructura.
• Dureza: oposición de los polímeros a romperse (ejemplo: polietileno).
• Elongación: cambio de forma que experimenta un polímero cuando se somete a tensión externa; es decir, cuando es capaz de estirarse sin romperse.

Propiedades Físicas

• Fibras: hebras ordenadas en una dirección determinada, formadas por hilos muy resistentes. Poseen una alta fuerza intermolecular.
• Elastómeros: polímeros con cadenas con orientación irregular, las que al estirarse se extienden en el sentido de la fuerza aplicada. Poseen baja fuerza intermolecular.
• Plásticos: presentan propiedades intermedias entre las fibras y los elastómeros, por lo que no tienen un punto de fusión fijo, lo que les permite ser moldeados y adaptados a diferentes formas.

Comportamiento frente al Calor

• Termoplásticos: sus cadenas no están unidas. Al aumentar la temperatura, las fuerzas intermoleculares se debilitan, reblandeciéndose. En cambio, a temperatura ambiente son rígidas. Es posible calentarlas para fundirlas y moldearlas.
• Termoestables: polímeros cuyas cadenas están interconectadas por medio de ramificaciones, siendo el calor el responsable del entrecruzamiento. Este proceso le da una forma permanente a este tipo de polímeros, por lo que no se pueden volver a procesar.