Materiales Sintéticos y Bituminosos en Construcción: Tipos, Propiedades y Aplicaciones

Materiales Sintéticos y Bituminosos: Composición, Propiedades y Aplicaciones en Construcción

1. Naturaleza y Composición de los Plásticos

Los plásticos están formados por moléculas de alto peso molecular, compuestas por átomos de carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O), nitrógeno (N) y otros elementos. A diferencia de la mayoría de las sustancias, que se encuentran en forma de moléculas sencillas, los plásticos se obtienen mediante la transformación artificial de estas en macromoléculas (polímeros). Aunque existen polímeros naturales, se prefieren los artificiales, obtenidos mediante estos procedimientos:

• Polimerización Activa: Combinación de una sustancia (monómero) consigo misma. Ejemplo: Polietileno.
• Copolimerización: Combinación de dos sustancias distintas. Ejemplo: PVC.
• Condensación: Síntesis de dos moléculas para dar un polímero más agua (H₂O) y otras sustancias de desecho. Ejemplo: PF (resinas de fenol-formaldehído).

Los plásticos son un conjunto de:

• A) Vehículos: Polímeros, resinas, cauchos. Es el componente más costoso y el que determina las propiedades finales del producto.
• B) Cargas: Materiales de relleno como papel o telas. Abaratan y proporcionan estabilidad térmica y resistencia a la tracción.
• C) Plastificantes: Líquidos de bajo peso molecular. Aportan mayor elasticidad y menor fragilidad.
• D) Aditivos: Catalizadores, endurecedores, estabilizadores, etc.

2. Clasificación y Estructura de los Polímeros

2.1. Por su Composición

• A) Polímeros Carbocíclicos: Cadenas moleculares formadas principalmente por átomos de carbono. Ejemplo: Polietileno.
• B) Polímeros Heterocíclicos: Contienen átomos de oxígeno (O), azufre (S), nitrógeno (N), fósforo (P), además de carbono (C). Ejemplo: Poliuretano.
• C) Polímeros de Elementos Inorgánicos: Contienen silicio (Si), aluminio (Al), titanio (Ti) y otros. Ejemplo: Siliconas.

2.2. Por el Procedimiento de Obtención

• A) Polímeros de Polimerización: Se obtienen a partir de monómeros con enlaces múltiples (o grupos cíclicos). Ejemplo: Polietileno.
• B) Polímeros de Policondensación: Se obtienen mediante reacciones químicas de condensación. Ejemplo: Resinas epoxi.

2.3. Por su Estructura Interna

• A) Polímeros Lineales: Largas macromoléculas filiformes, generalmente no en línea recta (debido a los ángulos de los enlaces covalentes, típicamente 109.5º).
• B) Polímeros Tridimensionales: Con enlaces químicos fuertes. Generalmente elásticos.

2.4. Por su Respuesta al Calor

• A) Polímeros Termoplásticos: Se reblandecen con el calor y endurecen con el frío. Solubles en disolventes orgánicos. Presentan una estructura larga y lineal.
• B) Polímeros Termoestables: Infusibles e insolubles, con fuertes enlaces y una estructura compleja.

Nota: Aunque los polímeros son generalmente materiales amorfos, puede existir un cierto grado de cristalinidad.

3. Propiedades de los Plásticos

• Densidad: Variable, entre 0.02 y 1.7 g/cm³.
• Resistencia a la Compresión: Variable, hasta 2000 kg/cm².
• Resistencia a la Tracción: Variable; mayor en termoestables, menor en termoplásticos. Hasta 1500 kg/cm².
• Deformabilidad: Ligada a la temperatura. Se distinguen tres estados (de menor a mayor temperatura y velocidad de deformación):
  • Deformación elástica (región lineal, ley de Hooke).
  • Deformación plástica (tramo parabólico).
  • Deformación viscoplástica (región lineal).
• Conductividad Térmica: Baja; son buenos aislantes térmicos.
• Coeficiente de Dilatación: Elevado, por lo que es necesario prever juntas de dilatación.

4. Tipología de los Polímeros

4.1. Polímeros Termoplásticos

• A) Poliolefinas
  • Polietileno (PE): Ligero, alta resistencia a la tracción, estabilidad química y coeficiente de dilatación, baja higroscopía. Usos: tuberías, equipos de agua caliente y a presión.
  • Poliisobutileno (PIB): Ligero, elástico, inatacable, resistente a las heladas. Usos: sellado de juntas, bandas de aislamiento.
  • Polipropileno (PP): Usos: tuberías y desagües de viviendas.
• B) Polimerizados del Estireno
  • Poliestireno (PS): Sólido y transparente, ligero, baja conductividad térmica, frágil, baja estabilidad térmica. Usos: aislamientos.
• C) Homopolímeros
  • Cloruro de polivinilo (PVC): Elevada resistencia mecánica. Usos: láminas y placas de revestimiento, canalones, carpinterías.
  • Fluoruro de polivinilo (PVF): Usos: revestimientos para forros.
• D) Ésteres de Polivinilo y Polimetacrilato
  • Polimetacrilato de metilo (PMMA): "Vidrio orgánico", transparente, alta resistencia mecánica y a la luz, pero baja resistencia al calor, fácil de cortar. Usos: acristalamientos de claraboyas, invernaderos.
  • Acetato de polivinilo (PVAC): Resinas incoloras, elásticas, resistentes a la luz. Usos: másticos y colas, aditivos para morteros.
• E) Óxidos, Sulfonas y Similares
  • Acetato de celulosa (CA): Resistente, elástico y transparente. Usos: lacas.
  • Policarbonato (PC): Resistente y transparente. Usos: vidrios antichoque.
  • Poliamidas (PA): Usos: fabricación de Nylon, planchas hidrófugas.

4.2. Polímeros Termoestables

• Resina de fenol-formaldehído (PF): Fenoplasto de estructura tridimensional, frágil, barato. Usos: ligantes (colas).
• Resina de urea-formaldehído (UF): Aminoplasto incoloro, fácil de pintar, barato, aislante del calor. Usos: ligantes.
• Resina de poliéster (UP): Barato. Usos: plásticos, colas, morteros.
• Resinas epoxi (EP): Alta estabilidad química, resistencia mecánica y capacidad adhesiva. Usos: ligantes, másticos y hormigones.
• Poliuretano (PUR): Los lineales se utilizan en fibras, películas y chapas.
• Siliconas (SI): Alta resistencia mecánica y térmica. Usos: lacas, espumas.