Polímeros: Estructura, Clasificación, Propiedades y Aplicaciones

Polímeros: Conceptos Fundamentales

Los polímeros son macromoléculas formadas por la unión de monómeros. Se pueden clasificar dependiendo de la forma en que se unen sus monómeros.

Clasificación de Polímeros por Estructura

• Lineal: Se forma cuando el monómero que lo origina tiene 2 puntos de ataque, de modo que la polimerización ocurre unidireccionalmente y en ambos sentidos.
• Ramificado: Se forma cuando el monómero que lo origina posee tres o más puntos de ataque.

Clasificación de Polímeros Según el Tipo de Monómero

• Homopolímero: Formado por la repetición del mismo monómero.
• Copolímero: Formado por la repetición de dos o más monómeros diferentes.

  Los copolímeros pueden formar 4 combinaciones diferentes:

  1. Copolímero al azar
  2. Copolímero alternado
  3. Copolímero en bloque
  4. Copolímero injertado

Propiedades de los Polímeros

Propiedades Mecánicas

• A) Resistencia: Capacidad que le permite a los polímeros soportar la presión ejercida sobre ellos sin alterar su estructura.
• B) Dureza: Capacidad de un material para no romperse o ser rayado.
• C) Elongación: Capacidad de un material para estirarse sin romperse.

Propiedades Físicas

• A) Fibras: Formadas por hilos muy resistentes. Ej: Kevlar.
• B) Elastómeros: Recuperan su forma al ser sometidos a deformación. Ej: suela del zapato, caucho.

Propiedades Frente al Calor

• A) Termoplásticos: Se moldean al aplicarles calor y se solidifican al enfriar, proceso que puede repetirse.
• B) Termoestables: No cambian al aplicarles calor una vez que han sido curados; se degradan a altas temperaturas.

Polimerización

Las reacciones de polimerización se dividen en 2 grandes grupos: las reacciones de adición y las de condensación.

Polimerización por Adición

Consiste en la producción del polímero mediante la repetición sucesiva del monómero original, generalmente a través de la apertura de dobles enlaces (como en alquenos).

Polimerización por Condensación

Resulta de la combinación de monómeros que poseen grupos funcionales reactivos, con la eliminación de una molécula pequeña (como agua o alcohol) en cada paso de unión.

Ejemplos de Polímeros de Condensación

• Poliamidas (Nylon): Resultan de la reacción entre diaminas y ácidos dicarboxílicos, eliminando moléculas de H₂O.
• Poliésteres: Condensación entre diácidos y dialcoholes, o diésteres y dialcoholes.
• Policarbonatos: Condensación entre difenoles (como el bisfenol A) y derivados del ácido carbónico.
• Siliconas: Su estructura principal es una cadena de átomos de silicio y oxígeno alternados (Si-O-Si).

Nota: El fenol es un compuesto orgánico con un grupo hidroxilo (-OH) unido a un anillo aromático.

Aplicaciones y Tipos de Plásticos

Caucho

• Natural: Procede de la resina pegajosa (látex) de ciertos árboles.
• Sintético: Incluye el caucho vulcanizado, que se obtiene mediante la aplicación de azufre (S) para mejorar sus propiedades.

Clasificación de Plásticos (Códigos de Reciclaje)

Los símbolos de reciclaje con números identifican el tipo de polímero:

1. PET: Polietileno Tereftalato
2. PEAD: Polietileno de Alta Densidad
3. PVC: Policloruro de Vinilo
4. PEBD: Polietileno de Baja Densidad
5. PP: Polipropileno
6. PS: Poliestireno
7. Otros: Incluye otros plásticos o combinaciones no listadas anteriormente.

Tipos de Plásticos Según su Degradación

• Plásticos Degradables: Proceso en el que se agrega un aditivo que acelera la degradación, reduciendo el tiempo a un periodo de 2 años en promedio.
• Plásticos Biodegradables: Sintetizados a partir de monómeros derivados de fuentes renovables (como glucosa), que se descomponen en CO₂ y agua por acción de microorganismos, reduciendo el tiempo a un periodo de 120 días aprox.

Métodos de Fabricación del Plástico

• Moldeo por Inyección: Se ablanda el material plástico por calor para inyectarlo en moldes fríos, donde adopta la forma deseada. Ej: bidones de plástico.
• Calandrado: Se obtienen láminas delgadas que se hacen pasar a través de rodillos calientes que ejercen presión, laminándolas. Ej: tapas de cuaderno.
• Espumación: Se agrega al polímero una sustancia que produce gases al aumentar la temperatura, creando porosidades en el material y reduciendo su densidad. Ej: poliestireno expandido (plumavit).
• Extrusión: Método que consiste en elevar la temperatura del polímero hasta su fusión para posteriormente hacerlo pasar por matrices especiales, dando forma continua a los materiales obtenidos. Ej: mangueras.

Polímeros Naturales vs. Sintéticos

• Polímeros Naturales: Proceden de los seres vivos. Ej: algodón, seda, ácidos nucleicos, proteínas (unidas por enlace peptídico).
• Polímeros Sintéticos: Se obtienen en laboratorios o industrias. Ej: plásticos, Kevlar.

Diferencia entre Polimerización por Adición y Condensación

Los monómeros de polímeros de adición suelen ser alquenos y presentan dobles enlaces. Los monómeros de polímeros de condensación presentan grupos funcionales reactivos.