Polmeros

PolmerosAndrs Aldaba BolvarConceptoUn polmero (del griego poly, muchos; meros, parte, segmento) es una sustancia cuyas molculas son mltiplos de unidades de peso molecular bajo. La unidad de bajo peso molecular es el monmero.

Monmero PolmeroClasificacinTermoplsticos (TP)Termofijos (TS)Elastmeros (E)TermoplsticosLos termoplsticos son polmeros de cadenas largas que cuando se calientan se reblandecen y pueden moldearse apresin. Representan el 78-80% de consumo total. Los principales son:PolietilenoPolipropilenoCloruro de polivinilo (PVC)Poliestireno (PS)Estireno-acrilonitrilo (SAN)Copolmero acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS)

TermofijosEstos materiales se caracterizan por tener cadenas polimricas entrecruzadas, formando una resina con una estructura tridimensional que no se funde. Polimerizan irreversiblemente bajo calor o presin formando una masa rgida y dura. Los principales son:PoliuretanoAminoresinasResinas fenlicasResinas epxicasResinas polister

ElastmerosSe trata de polmeros que presentan alargamiento elstico extremo si se les sujeta a un esfuerzo mecnico relativamente dbil. Algunos elastmeros son capaces de estirarse en un factor de 10 y aun as recuperar su forma original por completo. Los principlaes son:Estirnicos (SBC)Olefnicos (TPO)Termoplsticos vulcanizados (TPV)Poliuretano (TPU)Copoliamidas (COPA)

PolimerizacinPolimerizacin por adicin. En este proceso, que ejemplifica el polietileno, se induce a los enlaces dobles existentes entre los tomos de carbono de los monmeros de etileno para que se abran de modo que se unan con otras molculas de monmero.

Polimerizacin por etapas.Se hace reaccionar a dos monmeros para formar una molcula nueva del compuesto que se desea obtener. En la mayora de los procesos de polimerizacin por etapas tambin se produce un subproducto de la reaccin. Es comn que ste sea agua que se condensa.Grado de polimerizacin y masa molecularUna macromolcula producida por polimerizacin consiste en n meros repetitivos. El valor medio de n se denomina grado de polimerizacin de la masa.

El peso molecular de un polmero es la suma de los pesos moleculares de los meros de la molcula; es n veces el peso molecular de cada unidad de repeticin.EstructuraExisten tres aspectos de la estructura molecular de un polmero:EstereorregularidadRamificacin y cruzamientosCopolmerosEstereorregularidadEs la forma en que los grupos de tomos se localizan a lo largo de la cadena de un polmero:Isotctico. Los grupos impares de tomos de encuentran en el mismo lado.Sindiotctico. Los grupos de tomos alternan en los lados opuestos.Atctico. Los grupos se encuentran en cualquier lado, aleatoriamente.

Ramificacin y cruzamientosLos lineales se forman cuando el monmero que lo origina tiene 2 puntos de unin, de modo que la polimerizacin ocurre en una sola direccin, pero en ambos sentidos.

Los polmeros ramificados, se forman debido a que estos tiene 3 o ms puntos de unin, de tal forma que la polimerizacin ocurre en forma tridimensional, en las 3 direcciones del espacio. Dentro de los polmeros ramificados encontramos 3: los con forma de estrella, de red y de dendritas.CopolmerosLos copolmeros son polmeros cuyas molculas estn hechas de unidades repetidas de dos tipos diferentes. Los copolmeros poseen arreglos diferentes de sus meros constitutivos:

Alternante. Los meros se repiten en lugares alternados.Aleatorio. Los meros se hallan al azar.Bloque. Los meros del mismo tipo tienden a agruparse por s mismos en segmentos largos en la longitud de la cadena.Insercin. Los meros de un tipo se unen como ramas a un tronco principal de meros del otro tipo.

CristalinidadEl grado de cristalinidad es la proporcin de la masa que consiste en material cristalizado. Las regiones cristalizadas se denominan cristalitas. Conforme en un polmero se incrementa la cristalinidad, tambin aumenta su:Densidad.Rigidez, resistencia y tenacidad.Resistencia al calor.Comportamiento trmicoUn polmero cristalino tiene un punto de fusin Tm en el que su volumen sufre un cambio abrupto.

En un polmero amorfo, su coeficiente de expansin trmica contina la declinacin a lo largo de la misma trayectoria, y se hace cada vez ms viscoso. Durante el enfriamiento por debajo de Tm, el polmero cambia de lquido a algo similar al caucho. Conforme la temperatura desciende, se alcanza un punto final en el que la expansin trmica del polmero amorfo cae de sbito. sta es la temperatura de transicin al vidrio, Tg. Por debajo de Tg, el material es duro y frgil.

AditivosLos aditivos alteran la estructura molecular del polmero, o bien agregan una segunda fase al plstico, y lo transforman, en efecto, en un material compuesto. Los aditivos se clasifican segn su funcin como:Rellenos.Plastificadores.Colorantes.Lubricantes.Retardantes de flama.Agentes de entrecruzamiento.Absorbedores de luz ultravioleta.Antioxidantes.Procesos de conformadoLos procesos para dar forma a los plsticos se clasifican de acuerdo con la forma geomtrica del producto resultante:Productos extruidos continuos.Hojas y pelculas continuas.Filamentos continuos (fibras).Piezas moldeadas.Piezas moldeadas huecas con paredes relativamente delgadas.Piezas discretas hechas de hojas y pelculas formadas.Fundidos.Productos de espuma.ExtrusinLa extrusin es un proceso de compresin en el que se fuerza al material a fluir a travs de un orificio practicado en un troquel a fin de obtener un producto largo y continuo. se emplea mucho para termoplsticos y elastmeros para producir en masa artculos tales como tubera, ductos, mangueras y formas estructurales.

Hojas y pelculasLas hojas (lminas) y pelculas de termoplstico se producen por medio de varios procesos; los ms importantes son dos mtodos que se basan en la extrusin.El trmino hoja se refiere a material cuyo espesor es de 0.5 mm hasta alrededor de 12.5 mm, y se usa para productos como recubrimientos para ventanas y materiales para termoformados.El trmino pelcula se refiere a espesores por debajo de 0.5 mm. Las pelculas delgadas se usan para empacar; las aplicaciones de pelcula ms gruesa incluyen cubiertas y forros.

Fibras y filamentosUna fibra se define como una banda larga y delgada de material cuya longitud es al menos 100 veces mayor que la dimensin de su seccin transversal. Un filamento es una fibra de longitud continua. La aplicacin ms importante de las fibras y filamentos se da en los textiles.Las sintticas constituyen alrededor de 75% del mercado, de las que el polister es la ms importante, seguido por naylon, acrlico y rayn.Las fibras naturales constituyen cerca de 25% del total producido, con el algodn en el lugar ms importante.

Moldeo por inyeccinEl moldeo por inyeccin es un proceso con el que se calienta un polmero hasta que alcanza un estado muy plstico y se le fuerza a que fluya a alta presin hacia la cavidad de un molde, donde se solidifica. Otros mtodos de moldeo menos usados son:Por compresinPor transferenciaPor sopladoRotacional

TermoformadoEl termoformado es un proceso en el que se calienta y deforma una hoja plana termoplstica para hacer que adquiera la forma deseada. Puede ser al vaco o por presin.

FundicinLa fundicin involucra verter una resina lquida a un molde, con el uso de la gravedad para llenar la cavidad, y dejar que el polmero se endurezca. Tanto los termoplsticos como los termofijos se funden.

EspumaUna espuma de polmero es una mezcla de polmero y gas, lo que da al material una estructura porosa o celular. Las espumas de polmero ms comunes son el poliestireno y poliuretano.El poliestireno se conforma por extrusin, donde se alimenta un agente de soplado qumico o fsico dentro del polmero fundido, cerca del extremo del troquel del barril extruidor; as, el extruido consiste en el polmero expandido.Los productos de espuma de poliuretano estn hechos en un proceso en el que dos ingredientes lquidos se mezclan e introducen de inmediato a un molde, de modo que el polmero se sintetiza y al mismo tiempo se crea la forma de la pieza.