Fundamentos de los Polímeros: Tipos, Propiedades y Procesos de Polimerización

Ventajas de los Materiales Poliméricos

Los materiales poliméricos ofrecen múltiples beneficios en diversas aplicaciones:

• Baja densidad
• Bajo coste
• Propiedades versátiles
• Temperaturas de transformación bajas
• Relativa facilidad de acceso
• Origen natural (celulosa, caucho, resinas, etc.)
• Origen sintético

Definición y Estructura del Polímero

¿Qué es un Polímero?

La palabra «Polímero» significa “constituido por muchas partes”. Son moléculas de gran tamaño, con millares de átomos, formadas por la repetición de unidades estructurales sencillas.

El Proceso de Polimerización

El proceso por el cual moléculas sencillas (monómeros) se unen a través de enlaces covalentes para formar un polímero se llama polimerización.

Polimerización por Adición

Se parte de un único monómero, típicamente gas, el cual da lugar por crecimiento gradual por adición a las macromoléculas que constituyen el polímero. La unidad repetitiva coincide con el monómero de partida (mismos elementos) excepto en el doble enlace. Con la presencia de catalizadores, el crecimiento de las macromoléculas en este tipo de polimerización es relativamente rápido y la formación de una macromolécula de unas 1000 unidades repetitivas puede tardar tan solo de 10^-3 a 10^-2 segundos.

Polimerización por Condensación

En una reacción de condensación, dos moléculas se combinan y provocan la formación y pérdida de otra molécula pequeña, como agua, cloruro de hidrógeno o alcohol. Este proceso se lleva a cabo a altas temperaturas (200-300ºC). Es mucho más lenta que la anterior y sus cadenas no suelen ser muy largas.

Clasificación Estructural de los Polímeros

• Polímeros Lineales: Están formados por una única macromolécula (desde un punto de vista de unidad estructural).

• Polímeros Ramificados: De su cadena principal salen subcadenas de manera no regular mucho más cortas. Tienen enlaces débiles (dipolo-dipolo, Van der Waals, puente de hidrógeno, etc.).

• Polímeros Entrecruzados: Son aquellos que se cruzan y forman una única estructura (enlaces primarios).

• Copolímeros: Formados por dos o más unidades repetitivas. Pueden presentarse de diversas formas:

  • Al azar
  • Alternada (ABABAB)
  • Por bloque (AAABBB)

Comportamiento y Procesabilidad Frente al Calor

Termoplásticos

Son polímeros que al calentarse a determinada temperatura se convierten en fluidos, permitiendo su moldeabilidad en la forma deseada que quedará preservada al enfriarse. Estos materiales no solo pueden moldearse aplicando presión en caliente, sino que también pueden fundirse de nuevo y volver a procesarse. (Generalmente polímeros lineales y ramificados).

Termoestables

Son polímeros que no pueden fluir por efecto de la temperatura para ser remoldeados, sino que se degradan. Son polímeros entrecruzados (o reticulares) y se caracterizan por:

• Gran rigidez.
• Dificultad para asignar una unidad repetitiva.
• Mayor resistencia.
• Difíciles de procesar.
• Frágiles.

Elastómeros

Poseen unas cadenas moleculares con mucha libertad de movimiento molecular (flexibilidad), por lo que se deforman ampliamente al aplicar una fuerza y son capaces de recuperar la forma original al cesar la fuerza (comportamiento gomoso). Los elastómeros pueden ser:

• Termoplásticos: Retículos no covalentes.
• Termoestables: Retículos covalentes.