Polímers: Estructura, Tipus i Propietats

Estructures dels Polímers

S'utilitzen polímers d'origen vegetal i animal. La síntesi acostuma a ser més econòmica i les propietats aconseguides iguals o superiors a les dels polímers naturals.

Molècules Polimèriques

Les molècules que formen els polímers són gegants si les comparem amb els hidrocarburs. Es tracta de macromolècules de cadena llarga i flexible, l'esquelet de les quals és una filera d'àtoms de carboni (C). Les entitats estructurals que es repeteixen al llarg d'una cadena són els monòmers. Els polímers poden estar formats per una única unitat monomèrica o bé per dues o més.

Caracterització de les Molècules dels Polímers

Les molècules dels polímers es caracteritzen per:

• Mida
• Forma
• Estructura

La mida molecular s'especifica per la massa molecular. La forma es relaciona amb el grau de torsió i plegament de la cadena. L'estructura depèn de la forma d'unió de les diferents macromolècules entre si.

Massa Molecular dels Polímers

Per a polímers amb massa molecular superior a 100.000 g/mol, la temperatura de fusió augmenta en incrementar-se la massa molecular. Els polímers de cadena molt curta són líquids o gasos a temperatura ambient.

Forma de les Molècules dels Polímers

Les cadenes de les molècules no són estrictament rectes. Alguns polímers consisteixen en un gran nombre de cadenes llargues que es poden doblegar i enrotllar-se. Exemple: l'elasticitat del cautxú.

Estructura de les Molècules dels Polímers

Les característiques físiques no depenen únicament de la massa molecular, sinó també de les diferents estructures de les cadenes moleculars. Les estructures poden ser:

• Lineals
• Ramificades
• Entrecreuades
• Reticulades

Polímers Lineals

Les unitats monomèriques s'uneixen formant cadenes senzilles. Són flexibles i es comporten com una massa de fideus. Polímers amb estructura lineal són: el polietilè, el clorur de polivinil (PVC), el poliestirè i el niló.

Polímers Ramificats

La cadena principal està connectada lateralment amb altres cadenes. Les branques són el resultat de reaccions locals que tenen lloc durant la síntesi del polímer.

Polímers Entrecreuats

Cadenes lineals adjacents s'uneixen transversalment mitjançant enllaços covalents. Té lloc durant la síntesi o per reaccions simples o reversibles a altes temperatures.

Polímers Reticulats

Estan constituïts per unitats monomèriques trifuncionals i formen xarxes.

Copolímers

Els copolímers són polímers de síntesi que aporten varietat a les propietats dels polímers. Segons la distribució dels monòmers, poden ser:

• A l'atzar: Les dues unitats monomèriques estan distribuïdes aleatòriament al llarg de la cadena.
• Alternats: Les dues unitats monomèriques es van alternant.
• En bloc: Les unitats monomèriques idèntiques s'uneixen en un grup al llarg de la cadena.
• D'empelt: La cadena principal està formada per un únic monòmer i les laterals per un altre tipus.

Estructures Cristal·lines en els Polímers

Alguns polímers presenten estructura cristal·lina i d'altres no. En els metalls i ceràmiques, les estructures cristal·lines indiquen una disposició d'àtoms o ions. En els polímers, impliquen una ordenació de molècules, una complexitat major. La cristal·linitat polimèrica es pot considerar com l'empaquetament de cadenes moleculars per produir una disposició atòmica ordenada. El grau de cristal·linitat depèn de la velocitat de refredament que conté la cadena. La cristal·linitat és més fàcil en els polímers lineals.

Característiques Mecàniques i Termomecàniques

Per caracteritzar el comportament mecànic dels polímers, s'utilitzen els assajos de tensió-deformació. Els valors dels mòduls d'elasticitat dels metalls són, en general, més grans. L'allargament percentual dels metalls rarament és superior al 100%, i alguns polímers poden suportar allargaments superiors al 100%.