polimeros completos

Upload: arturo-art

Post on 17-Jul-2015

205 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

Existen varias formas posibles de clasificar los polmeros, sin que sean excluyentes entre s. Segn su origen Polmeros naturales. Existen en la naturaleza muchos polmeros y las biomolculas que forman los seres vivos son macromolculas polimricas. Por ejemplo, las protenas, los cidos nuclicos, los polisacridos (como la celulosa y la quitina), el hule o caucho natural, la lignina, etc. Polmeros semisintticos. Se obtienen por transformacin de polmeros naturales. Por ejemplo, la nitrocelulosa, el caucho vulcanizado, etc. Polmeros sintticos. Muchos polmeros se obtienen industrialmente a partir de los monmeros. Por ejemplo, el nylon, el poliestireno, el cloruro de polivinilo (PVC), el polietileno, etc. Segn su mecanismo de polimerizacin En 1929 Carothers propuso la reaccin: Polmeros de condensacin. La reaccin de polimerizacin implica a cada paso la formacin de una molcula de baja masa molecular, por ejemplo agua. Polmeros de adicin. La polimerizacin no implica la liberacin de ningn compuesto de baja masa molecular. Esta polimerizacin se genera cuando un catalizador, inicia la reaccin. Este catalizador separa la unin doble carbono en los monmeros, luego aquellos monmeros se unen con otros debido a los electrones libres, y as se van uniendo uno tras uno hasta que la reaccin termina. Polmeros formados por etapas. La cadena de polmero va creciendo gradualmente mientras haya monmeros disponibles, aadiendo un monmero cada vez. Esta categora incluye todos los polmeros de condensacin de Carothers y adems algunos otros que no liberan molculas pequeas pero s se forman gradualmente, como por ejemplo los poliuretanos. Polmeros formados por reaccin en cadena. Cada cadena individual de polmero se forma a gran velocidad y luego queda inactiva, a pesar de estar rodeada de monmero. Segn su composicin qumica Polmeros orgnicos. Posee en la cadena principal tomos de carbono. Polmeros vinlicos. La cadena principal de sus molculas est formada exclusivamente por tomos de carbono. Dentro de ellos se pueden distinguir: Poliolefinas, formados mediante la polimerizacin de olefinas. Ejemplos: polietileno y polipropileno. Polmeros estirnicos, que incluyen al estireno entre sus monmeros. Ejemplos: poliestireno y caucho estireno-butadieno. Polmeros vinlicos halogenados, que incluyen tomos de halgenos (cloro, flor) en su composicin. Ejemplos: PVC y PTFE. Polmeros acrlicos. Ejemplos: PMMA.

Polmeros orgnicos no vinlicos. Adems de carbono, tienen tomos de oxgeno o nitrgeno en su cadena principal. Algunas sub-categoras de importancia: Polisteres Poliamidas Poliuretanos Polmeros inorgnicos. Entre otros: Basados en azufre. Ejemplo: polisulfuros. Basados en silicio. Ejemplo: silicona. Segn sus aplicaciones Atendiendo a sus propiedades y usos finales, los polmeros pueden clasificarse en: Elastmeros. Son materiales con muy bajo mdulo de elasticidad y alta extensibilidad; es decir, se deforman mucho al someterlos a un esfuerzo pero recuperan su forma inicial al eliminar el esfuerzo. En cada ciclo de extensin y contraccin los elastmeros absorben energa, una propiedad denominada resiliencia. Plsticos. Son aquellos polmeros que, ante un esfuerzo suficientemente intenso, se deforman irreversiblemente, no pudiendo volver a su forma original. Hay que resaltar que el trmino plstico se aplica a veces incorrectamente para referirse a la totalidad de los polmeros. Fibras. Presentan alto mdulo de elasticidad y baja extensibilidad, lo que permite confeccionar tejidos cuyas dimensiones permanecen estables. Recubrimientos. Son sustancias, normalmente lquidas, que se adhieren a la superficie de otros materiales para otorgarles alguna propiedad, por ejemplo resistencia a la abrasin. Adhesivos. Son sustancias que combinan una alta adhesin y una alta cohesin, lo que les permite unir dos o ms cuerpos por contacto superficial. Segn su comportamiento al elevar su temperatura Para clasificar polmeros, una de las formas empricas ms sencillas consiste en calentarlos por encima de cierta temperatura. Segn si el material funde y fluye o por el contrario no lo hace se diferencian dos tipos de polmeros: Termoplsticos, que fluyen (pasan al estado lquido) al calentarlos y se vuelven a endurecer (vuelven al estado slido) al enfriarlos. Su estructura molecular presenta pocos (o ningn) entrecruzamientos. Ejemplos: polietileno (PE), polipropileno (PP), PVC. Termoestables, que no fluyen, y lo nico que conseguimos al calentarlos es que se descompongan qumicamente, en vez de fluir. Este comportamiento se debe a una estructura con muchos entrecruzamientos, que impiden los desplazamientos relativos de las molculas.

La clasificacin termoplsticos / termoestables es independiente de la clasificacin elastmeros / plsticos / fibras. Existen plsticos que presentan un comportamiento termoplstico y otros que se comportan como termoestables. Esto constituye de hecho la principal subdivisin del grupo de los plsticos y hace que a menudo cuando se habla de los termoestables en realidad se haga referencia slo a los plsticos termoestables. Pero ello no debe hacer olvidar que los elastmeros tambin se dividen en termoestables (la gran mayora) y termoplsticos (una minora pero con aplicaciones muy interesantes).

Polmero

El poliestireno es un polmero formado a partir de la unidad repetitiva conocida como estireno. Los polmeros son macromolculas (generalmente orgnicas) formadas por la unin de molculas ms pequeas llamadas monmeros. Un polmero no es ms que una sustancia formada por una cantidad finita de macromolculas que le confieren un alto peso molecular que es una caracterstica representativa de esta familia de compuestos orgnicos. Posteriormente observaremos las reacciones que dan lugar a esta serie de sustancias, no dejando de lado que las reacciones que se llevan a cabo en la polimerizacin son aquellas que son fundamentales para la obtencin de cualquier compuesto orgnico. El almidn, la celulosa, la seda y el ADN son ejemplos de polmeros naturales, entre los ms comunes de estos y entre los polmeros sintticos encontramos el nailon, el polietileno y la baquelita. Polimerizacin La reaccin por la cual se sintetiza un polmero a partir de sus monmeros se denomina polimerizacin. Segn el mecanismo por el cual se produce la reaccin de polimerizacin para dar lugar al polmero, sta se clasifica como "polimerizacin por pasos" o como "polimerizacin en cadena". En cualquier caso, el tamao de la cadena depender de parmetros como la temperatura o el tiempo de reaccin, teniendo cada cadena un tamao distinto y, por tanto, una masa molecular distinta, de ah que se hable de masa promedio del polmero. Tipos de polimerizacin Existen dos tipos fundamentales de polimerizacin: Polimerizacin por condensacin.

En cada unin de dos monmeros se pierde una molcula pequea, por ejemplo agua. Debido a esto, la masa molecular del polmero no es necesariamente un mltiplo exacto de la masa molecular del monmero. Los polmeros de condensacin se dividen en dos grupos: Los Homopolmeros.

Polietilenglicol Siliconas Los Copolmeros.

Baquelitas. Polisteres. Poliamidas. La polimerizacin en etapas (condensacin) necesita al menos monmeros bifuncionales. Ejemplo: HOOC--R1--NH2 Si reacciona consigo mismo, entonces: 2 HOOC--R1--NH2 HOOC--R1--NH + OC--R1--NH2 + H2O HOOC--R1-NH--CO--R1-NH2 + H2O Polimerizacin por adicin.

En este tipo de polimerizacin a masa molecular del polmero es un mltiplo exacto de la masa molecular del monmero Suelen seguir un mecanismo en tres fases, con ruptura hemoltica: Iniciacin: CH2=CHCl + catalizador CH2CHCl Propagacin o crecimiento: 2 CH2CHCl CH2CHClCH2CHCl Terminacin: Los radicales libres de los extremos se unen a impurezas o bien se unen dos cadenas con un terminal neutralizado.

Tacticidad de poliestireno, atctico, sindiotctico, isotctico.

La estructura puede ser lineal o tambin ramificada (aparte de poder presentar entrecruzamientos). Tambin pueden adoptar otras estructuras, por ejemplo radiales.

Polimerizacin del n indica el grado de polimerizacin

estireno

para

dar

poliestireno

Por otra parte, los polmeros pueden ser lineales, formados por una nica cadena de monmeros, o bien esta cadena puede presentar ramificaciones de mayor o menor tamao. Tambin se pueden formar entrecruzamientos provocados por el enlace entre tomos de distintas cadenas. La naturaleza qumica de los monmeros, su masa molecular y otras propiedades fsicas, as como la estructura que presentan, determinan diferentes caractersticas para cada polmero. Por ejemplo, si un polmero presenta entrecruzamiento, el material ser ms difcil de fundir que si no presentara ninguno. Los enlaces de carbono en los polmeros no son equivalentes entre s, por eso dependiendo del orden estereoqumico de los enlaces, un polmero puede ser: atctico (sin orden), isotctico (mismo orden), o sindiotctico (orden alternante) a esta conformacin se la llama tacticidad. Las propiedades de un polmero pueden verse modificadas severamente dependiendo de su estereoqumica. En el caso de que el polmero provenga de un nico tipo de monmero se denomina homopolmero y si proviene de varios monmeros se llama copolmero o heteropolmero. Por ejemplo, el poliestireno es un homopolmero, pues proviene de un nico tipo de monmero, el estireno, mientras que si se parte de estireno y acrilonitrilo se puede obtener un copolmero de estos dos monmeros. En los heteropolmeros los monmeros pueden distribuirse de diferentes maneras, particularmente para polmeros naturales, los monmeros pueden repetirse de forma aleatoria, informativa (como en los polipptidos de las protenas o en los polinucletidos de los cidos nucleicos) o peridica, como en el peptidoglucano o en algunos polisacridos. Los monmeros que conforman la cadena de un copolmero se pueden ubicar en la cadena principal alternndose segn diversos patrones, denominndose copolmero alternante, copolmero

en bloque, copolmero aleatorio, copolmero de injerto. Para lograr este diseo, la reaccin de polimerizacin y los catalizadores deben ser los adecuados.

a) Homopolmero c) Copolmero en e) Copolmero de injerto

b) bloque

d)

Copolmero Copolmero

alternante aleatorio

Finalmente, los extremos de los polmeros pueden ser distintos que el resto de la cadena polimrica, sin embargo es mucho ms importante el resto de la cadena que estos extremos debido a que la cadena es de una gran extensin comparada con los extremos Propiedades Fotoconductividad Electrocromismo Fotoluminiscencia (fluorescencia y fosforescencia)

Propiedades elctricas Los polmeros industriales en general suelen ser malos conductores elctricos, por lo que se emplean masivamente en la industria elctrica y electrnica como materiales aislantes. Las baquelitas (resinas fenlicas) sustituyeron con ventaja a las porcelanas y el vidrio en el aparellaje de baja tensin hace ya muchos aos; termoplsticos como el PVC y los PE, entre otros, se utilizan en la fabricacin de cables elctricos, llegando en la actualidad a tensiones de aplicacin superiores a los 20 KV, y casi todas las carcasas de los equipos electrnicos se construyen en termoplsticos de magnficas propiedades mecnicas, adems de elctricas y de gran duracin y resistencia al medio ambiente, como son, por ejemplo, las resinas ABS. Para evitar cargas estticas en aplicaciones que lo requieran, se ha utilizado el uso de antiestticos que permite en la superficie del polmero una conduccin parcial de cargas elctricas. Evidentemente la principal desventaja de los materiales plsticos en estas aplicaciones est en relacin a la prdida de caractersticas mecnicas y geomtricas con la temperatura. Sin embargo, ya se dispone de materiales que resisten sin problemas temperaturas relativamente elevadas (superiores a los 200 C). Las propiedades elctricas de los polmeros industriales estn determinadas principalmente, por la naturaleza qumica del material (enlaces covalentes de mayor o menor polaridad) y son poco sensibles a la microestructura cristalina o amorfa del material, que afecta mucho ms a las propiedades mecnicas. Su estudio se acomete mediante ensayos de comportamiento en campos elctricos de distinta intensidad y frecuencia. Seguidamente se analizan las caractersticas elctricas de estos materiales. Los polmeros conductores fueron desarrollados en 1974 y sus aplicaciones an estn siendo estudiadas. Propiedades fsicas de los polmeros.

Estudios de difraccin de rayos X sobre muestras de polietileno comercial, muestran que este material, constituido por molculas que pueden contener desde 1.000 hasta 150.000 grupos CH2 CH2 presentan regiones con un cierto ordenamiento cristalino, y otras donde se evidencia un carcter amorfo: a stas ltimas se les considera defectos del cristal. En este caso las fuerzas responsables del ordenamiento cuasicristalino, son las llamadas fuerzas de van der Waals. En otros casos (nylon 66) la responsabilidad del ordenamiento recae en los enlaces de H. La temperatura tiene mucha importancia en relacin al comportamiento de los polmeros. A temperaturas ms bajas los polmeros se vuelven ms duros y con ciertas caractersticas vtreas debido a la prdida de movimiento relativo entre las cadenas que forman el material. La temperatura en la cual funden las zonas cristalinas se llama temperatura de fusin (Tf) Otra temperatura importante es la de descomposicin y es conveniente que sea bastante superior a Tf. Las propiedades mecnicas Son una consecuencia directa de su composicin as como de la estructura molecular tanto a nivel molecular como supermolecular. Actualmente las propiedades mecnicas de inters son las de los materiales polmeros y stas han de ser mejoradas mediante la modificacin de la composicin o morfologa por ejemplo, cambiar la temperatura a la que los polmeros se ablandan y recuperan el estado de slido elstico o tambin el grado global del orden tridimensional. Normalmente el incentivo de estudios sobre las propiedades mecnicas es generalmente debido a la necesidad de correlacionar la respuesta de diferentes materiales bajo un rango de condiciones con objeto de predecir el desempeo de estos polmeros en aplicaciones prcticas. Durante mucho tiempo los ensayos han sido realizados para comprender el comportamiento mecnico de los materiales plsticos a travs de la deformacin de la red de polmeros reticulados y cadenas moleculares enredadas, pero los esfuerzos para describir la deformacin de otros polmeros slidos en trminos de procesos operando a escala molecular son ms recientes. Por lo tanto se considerarn los diferentes tipos de respuesta mostrados por los polmeros slidos a diferentes niveles de tensin aplicados; elasticidad, viscoelasticidad, flujo plstico y fractura. Clasificacin Existen varias formas posibles de clasificar los polmeros, sin que sean excluyentes entre s. Segn su origen Polmeros naturales. Existen en la naturaleza muchos polmeros y las biomolculas que forman los seres vivos son macromolculas polimricas. Por ejemplo, las protenas, los cidos nucleicos, los polisacridos (como la celulosa y la quitina), el hule o caucho natural, la lignina, etc. Polmeros semisintticos. Se obtienen por transformacin de polmeros naturales. Por ejemplo, la nitrocelulosa, el caucho vulcanizado, etc. Polmeros sintticos. Muchos polmeros se obtienen industrialmente a partir de los monmeros. Por ejemplo, el nylon, el poliestireno, el Policloruro de vinilo (PVC), el polietileno, etc.

Segn su mecanismo de polimerizacin En 1929 Carothers propuso la siguiente clasificacin: Polmeros de condensacin. La reaccin de polimerizacin implica a cada paso la formacin de una molcula de baja masa molecular, por ejemplo agua. Polmeros de adicin. La polimerizacin no implica la liberacin de ningn compuesto de baja masa molecular.Esta polimerizacin se genera cuando un "catalizador", inicia la reaccin. Este catalizador separa la unin doble carbono en los monmeros, luego

aquellos monmeros se unen con otros debido a los electrones libres, y as se van uniendo uno tras uno hasta que la reaccin termina. Clasificacin de Flory (modificacin a la de Carothers para considerar la cintica de la reaccin): Polmeros formados por reaccin en cadena. Se requiere un iniciador para comenzar la polimerizacin; un ejemplo es la polimerizacin de alquenos (de tipo radicalario). En este caso el iniciador reacciona con una molcula de monmero, dando lugar a un radical libre, que reacciona con otro monmero y as sucesivamente. La concentracin de monmero disminuye lentamente. Adems de la polimerizacin de alquenos, incluye tambin polimerizacin donde las cadenas reactivas son iones (polimerizacin catinica y aninica). Polmeros formados por reaccin por etapas. El peso molecular del polmero crece a lo largo del tiempo de manera lenta, por etapas. Ello es debido a que el monmero desaparece rpidamente, pero no da inmediatamente un polmero de peso molecular elevado, sino una distribucin entre dmeros, trmeros, y en general, oligmeros; transcurrido un cierto tiempo, estos oligmeros empiezan a reaccionar entre s, dando lugar a especies de tipo polimrico. Esta categora incluye todos los polmeros de condensacin de Carothers y adems algunos otros que no liberan molculas pequeas pero s se forman gradualmente, como por ejemplo los poliuretanos.

Segn su composicin qumica Polmeros orgnicos. Posee en la cadena principal tomos de carbono. Polmeros orgnicos vinlicos. La cadena principal de sus molculas est formada exclusivamente por tomos de carbono. Dentro de ellos se pueden distinguir: Poliolefinas, formados mediante la polimerizacin de olefinas.

Ejemplos: polietileno y polipropileno. Polmeros estirnicos, que incluyen al estireno entre sus monmeros.

Ejemplos: poliestireno y caucho estireno-butadieno. Polmeros vinlicos halogenados, que incluyen tomos de halgenos (cloro, flor...) en su composicin.

Ejemplos: PVC y PTFE. Polmeros acrlicos. Ejemplos: PMMA.

Polmeros orgnicos no vinlicos. Adems de carbono, tienen tomos de oxgeno o nitrgeno en su cadena principal. Algunas sub-categoras de importancia: Polisteres Poliamidas Poliuretanos

Polmeros inorgnicos. Entre otros: Basados en azufre. Ejemplo: polisulfuros. Basados en silicio. Ejemplo: silicona.

Segn sus aplicaciones Atendiendo a sus propiedades y usos finales, los polmeros pueden clasificarse en: Elastmeros. Son materiales con muy bajo mdulo de elasticidad y alta extensibilidad; es decir, se deforman mucho al someterlos a un esfuerzo pero recuperan su forma inicial al eliminar el esfuerzo. En cada ciclo de extensin y contraccin los elastmeros absorben energa, una propiedad denominada resiliencia. Plsticos. Son aquellos polmeros que, ante un esfuerzo suficientemente intenso, se deforman irreversiblemente, no pudiendo volver a su forma original. Hay que resaltar que el trmino plstico se aplica a veces incorrectamente para referirse a la totalidad de los polmeros. Fibras. Presentan alto mdulo de elasticidad y baja extensibilidad, lo que permite confeccionar tejidos cuyas dimensiones permanecen estables. Recubrimientos. Son sustancias, normalmente lquidas, que se adhieren a la superficie de otros materiales para otorgarles alguna propiedad, por ejemplo resistencia a la abrasin. Adhesivos. Son sustancias que combinan una alta adhesin y una alta cohesin, lo que les permite unir dos o ms cuerpos por contacto superficial.

Segn su comportamiento al elevar su temperatura Para clasificar polmeros, una de las formas empricas ms sencillas consiste en calentarlos por encima de cierta temperatura. Segn si el material funde y fluye o por el contrario no lo hace se diferencian dos tipos de polmeros: Termoplsticos, que fluyen (pasan al estado lquido) al calentarlos y se vuelven a endurecer (vuelven al estado slido) al enfriarlos. Su estructura molecular presenta pocos (o ningn) entrecruzamientos. Ejemplos: polietileno (PE), polipropileno (PP), cloruro de polivinilo PVC. Termoestables, que no fluyen, y lo nico que conseguimos al calentarlos es que se descompongan qumicamente, en vez de fluir. Este comportamiento se debe a una estructura con muchos entrecruzamientos, que impiden los desplazamientos relativos de las molculas. Elastmero, plsticos con un comportamiento elstico que pueden ser deformados fcilmente sin que se rompan sus enlaces no modifique su estructura.

La clasificacin termoplsticos / termoestables es independiente de la clasificacin elastmeros / plsticos / fibras. Existen plsticos que presentan un comportamiento termoplstico y otros que se comportan como termoestables. Esto constituye de hecho la principal subdivisin del grupo de los plsticos y hace que a menudo cuando se habla de "los termoestables" en realidad se haga referencia slo a "los plsticos termoestables". Pero ello no debe hacer olvidar que los elastmeros tambin se dividen en termoestables (la gran mayora) y termoplsticos (una minora pero con aplicaciones muy interesantes). Nomenclatura A parte de las reglas de nomenclatura establecidas por la IUPAC, existe otro mecanismo alternativo con el que tambin se pueden nombrar los polmeros y es tomando como base el

monmero del cual son provenientes. Este sistema es el ms comn. Entre los compuestos nombrados de esta manera se encuentran: el polietileno y el poliestireno. Se tiene que cuando el nombre del monmero es de una sola palabra, el polmero constituido a partir de este sencillamente agregando el prefijo poli. Las normas internacionales publicadas por la IUPAC indican que el principio general para nombrar polmeros es utilizar el prefijo poli- seguido de la unidad estructural repetitiva (UER) que define al polmero, escrita entre parntesis. La UER debe ser nombrada siguiendo las normas 1 convencionales de la IUPAC para molculas sencillas. Ejemplo: Poli (tio-1,4-fenileno) Las normas IUPAC se utilizan habitualmente para nombrar los polmeros de estructura complicada, 2 ya que permiten identificarlos sin ambigedad en las bases de datos de artculos cientficos. Por el contrario, no suelen ser utilizadas para los polmeros de estructura ms sencilla y de uso comn principalmente porque estos polmeros fueron inventados antes de que se publicasen las primeras normas IUPAC, en 1952, y por tanto sus nombres "comunes" o "tradicionales" ya se haban popularizado. En la prctica, los polmeros de uso comn se suelen nombrar segn alguna de las siguientes opciones: Sufijo poli- seguido del monmero del que se obtiene el polmero. Esta convencin es diferente de la IUPAC porque el monmero no siempre coincide con la UER y adems se nombra sin parntesis y en muchos casos segn una nomenclatura "tradicional", no la IUPAC. Ejemplos: polietileno frente a poli (metileno); poliestireno frente a poli(1-feniletileno) Monmero UER Polmero

Sistema tradicional etileno Sistema IUPAC eteno Monmero

polietileno metileno poli (metileno) UER Polmero

Sistema tradicional estireno Sistema IUPAC fenileteno

poliestireno 1-feniletileno poli(1-feniletileno)

Para copolmeros se suelen listar simplemente los monmeros que los forman, a veces precedidos de las palabras caucho o goma si se trata de un elastmero o bien resina si es

un plstico. Ejemplos: acrilonitrilo butadieno estireno; caucho estireno-butadieno; resina fenol-formaldehdo. Es frecuente tambin el uso indebido de marcas comerciales como sinnimos del polmero, independientemente de la empresa que lo fabrique. Ejemplos: Nylon para poliamida; Teflon para politetrafluoretileno; Neopreno para policloropreno.

La IUPAC reconoce que los nombres tradicionales estn firmemente asentados por su uso y no pretende abolirlos sino solo ir reduciendo paulatinamente su utilizacin en las publicaciones 1 cientficas. Historia Los polmeros son muy grandes sumas de molculas, con masas moleculares que puede alcanzar incluso los millones de UMAs que se obtienen por la repeticiones de una o ms unidades simples llamadas monmeros unidas entre s mediante enlaces covalentes. Estos forman largas cadenas que se unen entre s por fuerzas de Van der Waals, puentes de hidrgeno o interacciones hidrofbicas. El desarrollo de los polmeros fue inducido a travs de las modificaciones de estos con el fin de mejorar sus propiedades fsicas en pro del auge de las aplicaciones de los mismos. En 1839, Charles Goodyear modifico el hule a travs del calentamiento con azufre (vulcanizacin), ya que este por lo general era frgil en temperaturas bajas y pegajoso ha altas temperaturas. Mediante la vulcanizacin el hule se convirti en una sustancia resistente a un amplio margen de temperaturas. Otro acontecimiento que contribuyo al desarrollo contino de los polmeros fue la modificacin de la celulosa que permiti el surgimiento de las fibras sintticas llamadas rayones. Posteriormente Leo Baekeland instauro el primer polmero totalmente sinttico al que llamo baquelita; este se caracterizo por ser un material muy duradero y por provenir de otros materiales de bajo costo como el fenol y el formaldehido. Este compuesto llego a tener gran xito durante cierto tiempo. Sin embargo independientemente de los avances aplicativos de los polmeros, no se tena mucha informacin en cuanto a la estructura de estos. En el transcurso de la dcada de 1920, Herman Staudinger fue el primero en instituir que los polmeros eran compuestos de gran peso molecular que se encontraban unidos mediante la formacin de enlaces covalentes. Tal idea fue apoyada aos ms tarde por Wallace Carothers, de DuPont, los cuales llegaron a establecer concepciones similares. Estos conceptos dieron paso al desarrollo de la qumica de los polmeros tanto sintticos como naturales. Los polmeros naturales, por ejemplo la lana, la seda, la celulosa, etc., se han empleado profusamente y han tenido mucha importancia a lo largo de la historia. Sin embargo, hasta finales del siglo XIX no aparecieron los primeros polmeros sintticos, como por ejemplo el celuloide. Los primeros polmeros que se sintetizaron se obtenan a travs de transformaciones de polmeros naturales. En 1839 Charles Goodyear realiza el vulcanizado del caucho. El nitrato de celulosa se sintetiz accidentalmente en el ao 1846 por el qumico Christian Friedrich Schnbein y en 1868, John W. Hyatt sintetiz el celuloide a partir de nitrato de celulosa. El primer polmero totalmente sinttico se obtuvo en 1909, cuando el qumico belga Leo Hendrik Baekeland fabrica la baquelita a partir de formaldehdo y fenol. Otros polmeros importantes se sinterizaron en aos siguientes, por ejemplo el poliestireno (PS) en 1911 o el poli (cloruro de vinilo) (PVC) en 1912. En 1922, el qumico alemn Hermann Staudinger comienza a estudiar los polmeros y en 1926 expone su hiptesis de que se trata de largas cadenas de unidades pequeas unidas por enlaces

covalentes. Propuso las frmulas estructurales del poliestireno y del polioximetileno, tal como las conocemos actualmente, como cadenas moleculares gigantes, formadas por la asociacin mediante enlace covalente de ciertos grupos atmicos llamados "unidades estructurales". Este concepto se convirti en "fundamento" de la qumica macromolecular slo a partir de 1930, cuando fue aceptado ampliamente. En 1953 recibi el Premio Nobel de Qumica por su trabajo. Wallace Carothers, trabajando en la empresa DuPont desde 1928, desarroll un gran nmero de nuevos polmeros: polisteres, poliamidas, neopreno, etc. La Segunda Guerra Mundial contribuy al avance en la investigacin de polmeros. Por ejemplo, fue muy importante la sustitucin del caucho natural por caucho sinttico. En los aos 1950 el alemn Karl Ziegler y el italiano Giulio Natta desarrollaron los catalizadores de Ziegler-Natta y obtuvieron el Premio Nobel de Qumica en 1963. Otro Premio Nobel de Qumica fue concedido por sus estudios de polmeros a Paul J. Flory en 1974. En la segunda mitad del siglo XX se desarrollaron nuevos mtodos de obtencin, polmeros y aplicaciones. Por ejemplo, catalizadores metalocnicos, fibras de alta resistencia, polmeros conductores (en 2000 Alan J. Heeger, Alan G. MacDiarmid y Hideki Shirakawa recibieron el Premio Nobel de Qumica por el desarrollo de estos polmeros), estructuras complejas de polmeros, polmeros cristales lquidos, etc. Ejemplos de polmeros de gran importancia Polmeros comunes Polietileno (PE) (HDPE o LDPE, alta, media y baja densidad) Polipropileno (PP) Poliestireno (PS) Poliuretano (PU) Policloruro de vinilo (PVC) Politereftalato de etileno (PET) Polimetilmetacrilato (PMMA)

Polmeros de ingeniera Nylon (poliamida 6, PA 6) Polilactona Policaprolactona Polieter Polisiloxanos Polianhidrido Poliurea Policarbonato Polisulfonas Poliacrilonitrilo Acrilonitrilo Butadieno Estireno (ABS) Polixido de etileno Policicloctano Poli (n-butil acrilato) Polister

Tereftalato de Polibutileno (PBT) Estireno Acrilonitrilo (SAN) Poliuretano Termoplstico (TPU) Polister (polmero)

Fotografa de microscopio electrnico del Polister. El polister (C10H8O4) es una categora de polmeros que contiene el grupo funcional ster en su cadena principal. Los polisteres que existen en la naturaleza son conocidos desde 1830, pero el trmino polister generalmente se refiere a los polisteres sintticos (plsticos), provenientes de fracciones pesadas del petrleo. El polister termoplstico ms conocido es el PET. El PET est formado sintticamente con etilenglicol ms tereftalato de dimetilo, produciendo el polmero o poltericoletano. Como resultado del proceso de polimerizacin, se obtiene la fibra, que en sus inicios fue la base para la elaboracin de los hilos para coser y que actualmente tiene mltiples aplicaciones, como la fabricacin de botellas de plstico que anteriormente se elaboraban con PVC. Se obtiene a travs de la condensacin de dioles (grupo funcional dihidroxilo). Las resinas de polister (termoestables) son usadas tambin como matriz para la construccin de equipos, tuberas anticorrosivas y fabricacin de pinturas. Para dar mayor resistencia mecnica suelen ir reforzadas con cortante, tambin llamado endurecedor o catalizador, sin purificar. El polister es una resina termoestable obtenida por polimerizacin del estireno y otros productos qumicos. Se endurece a la temperatura ordinaria y es muy resistente a la humedad, a los productos qumicos y a las fuerzas mecnicas. Se usa en la fabricacin de fibras, recubrimientos de lminas, etc.

Poliuretano termoplstico (Redirigido desde Poliuretano Termoplstico) El Poliuretano Termoplstico es una de las variedades existentes dentro de los poliuretanos. Es un polmero elastmerico lineal y, por ello, termoplstico. No requiere vulcanizacin para su procesado, pero en el ao 2008 se ha introducido un novedoso proceso para reticularlo. Este elastmero puede ser conformado por los procesos habituales para termoplsticos, como moldeo por inyeccin, extrusin y soplado. Se designa comnmente como TPU (TPU, Thermoplastic Polyurethane). El Poliuretano Termoplstico se caracteriza por su alta resistencia a la abrasin, al desgaste, al desgarre, al oxgeno, al ozono y a las bajas temperaturas. Esta combinacin de propiedades hace del Poliuretano Termoplstico un plstico de ingeniera; por esta razn, se utiliza en aplicaciones especiales. Polimerizacin El Poliuretano Termoplstico se forma por la reaccin de tres materias primas principales, que son:

a. Polioles. (Dioles de cadena larga) b. Diisocianatos. c. Dioles de cadena corta. Polioles e isocianatos son, a su vez, polmeros. Los TPU, al igual que los termoplsticos en general, tambin pueden contener aditivos o cargas para conferir propiedades especiales: plastificantes, ignifugantes, fibras, etc. Estructura qumica Los polioles de cadena lineal y larga, as como los dioles de cadena lineal y corta, reaccionan con los diisocianatos para formar un polmero semicristalino de estructura lineal (por eso es termoplstico), en el cual la unin de los polioles a los diisocianatos componen la parte amorfa (segmento flexible), y la unin de los dioles de cadena corta con los diisocianatos dan lugar a la parte cristalina (segmento rgido). El tipo de materia prima, as como las condiciones de la reaccin, determinan las propiedades del producto final obtenido. El Poliuretano Termoplstico se puede producir a partir de dos familias de polioles: a. Polioles de base polister. b. Polioles de base politer. Dependiendo de las familias de materias primas que se utilicen, los TPU tienen las siguientes caractersticas generales: Polioles de base polister a. Muy buenas propiedades mecnicas. b. Resistencia a la temperatura. c. Resistencia a los aceites minerales y a los lquidos hidrulicos. Polioles de base politer a. Mayor resistencia a la hidrlisis. b. Mayor flexibilidad a bajas temperaturas. c. Resistencia a los microorganismos. Isocianatos Si en lugar de los habituales diisocianatos aromticos, los polioles se combinan con diisocianatos alifticos, la caracterstica del TPU que mas mejora es la solidez a la luz. Propiedades del Poliuretano termoplstico

Granza o pellets de poliuretano termoplstico (TPU). El Poliuretano termoplstico es un elastmero que se caracteriza por: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Alta resistencia al desgaste y a la abrasin. Alta resistencia a la traccin y al desgarre. Muy buena capacidad de amortiguacin. Muy buena flexibilidad a bajas temperaturas. Alta resistencia a grasas, aceites, oxgeno y ozono. Es tenaz. Excelente recuperacin elstica, especialmente cuando se ha reticulado con aditivivos especficos (reticulantes). 8. Solidez a la luz (alifticos). Procesos de conformado Se puede procesar por los mtodos de conformado empleados para los termoplsticos, como son: moldeo por inyeccin, moldeo por soplado, moldeo rotacional (rotomoldeo) y extrusin. En los cuatro casos hay ciertas peculariedades distintas a los termoplsticos estndar, por lo que informarse bien antes de procesar es fundamental. Aspecto Siendo un polmero semicristalino, dependiendo de su grado de cristalinidad puede mostrase desde muy transparente hasta completamente opaco. Transparente si es muy amorfo y opaco si el grado de cristalinizacin es alto. Tanto la formulacin, como el proceso de polimeracin y la posterior transformacin durante la fabricacin de las piezas, influyen en el grado de cristalinidad final y, por tanto, en el aspecto. Puede mostrarse como un elastmero muy blando hasta muy duro. El rango de durezas existente desde el ao 2009 va desde shore 35 A hasta shore 78 D. La baja viscosidad de la masa fundida hace que copie muy bien los detalles del molde, por ello el TPU es muy apreciado cuando se quiere obtener con un elastmero termoplstico superficies blandas con estructura superficial muy detallada. Adems, los tipos blandos y sin plastificantes (dureza shore entre 55 A y 80 A) tienen un tacto suave, pero tambin seco, por lo que su hptica es excepcional. Tanto, que su uso desplaza desde el ao 2008 a las lacas tipo "soft" para mejorar sustancialmente la durabilidad de las piezas. En estos casos el TPU se aplica sobremoldeando por inyeccin un sustrato rgido adecuado o bien "recubrindolo" con un film de poliuretano termoplstico previamente extrusionado. Aplicaciones

Entre sus aplicaciones se encuentran: Recubrimiento de cables para robots, para sistemas de seguridad del automvil y otros cables especiales. Mangueras, tubos y perfiles flexibles, para mquinas y aparatos. Fibra elstica textil, empleadas en ropa (deportiva y de bao) y aplicaciones industriales, tanto de tejidos como de no tejidos (non wowen). Lminas y pelculas, para embalaje y para impermeabilizaciones de ropa y colchones, dada su permeabilidad al vapor de agua. Componentes para automvil, tanto soft touch en el habitculo como piezas del chasis y compartimento motor. Pomos de cambio de marchas, recubrimiento de tiradores de puerta y consola central, topes de amortiguadores, conectores y fijaciones elctricas, antenas, taloneras y estribos, fuelles. Artculos deportivos, interiores de cascos de football americano, balones oficiales de disitintos deportes, suelas y otros componentes de calzado deportivo, por ejemplo botas de ftbol y botas de esqu. Suelas de calzado, tanto de moda como calzado profesional, y tapetas para tacones. Ruedas para maquinaria, juntas, cribas, topes de amortiguacin y mangos de herramientas. Placas de asiento para ferrocarril. Artculos para agricultura, ganadera y pesca. Crotales para marcado de animales.

Reciclaje Este material puede ser reciclado, al igual que los dems termoplsticos. Puede ser identificado con el siguiente smbolo:

El Poliuretano Termoplstico es tambin reciclable, al igual que otros termoplsticos, como el Polietileno, Polipropileno o Poliestireno. Policarbonato El policarbonato es un grupo de termoplsticos fcil de trabajar, moldear y termoformar, y son utilizados ampliamente en la manufactura moderna. El nombre "policarbonato" se basa en que se trata de polmeros que presentan grupos funcionales unidos por grupos carbonato en una larga cadena molecular. Tambin el monxido de carbono fue usado para sintetizar C1 en escala industrial y producir difenil carbonato, que luego se esterifica con un derivado difenlico para obtener carbonatos poliaromticos. Teniendo en cuenta la sntesis de C1, se puede dividir a los policarbonatos en carbonatos poliaromticos y carbonatos polialifticos. Estos ltimos son producto de la reaccin del dixido de

carbono con epxidos, teniendo en cuenta que la estabilidad termodinmica del dixido de carbono requiere usar catalizadores. Propiedades Densidad: 1,20 g/cm Rango de temperatura de uso: -100 C a +135 C Punto de fusin: aprx. 250 C ndice de refraccin: 1,585 0,001 ndice de transmisin lumnica: 90% 1% Caracterstica de incombustibilidad3

Propiedades Elctricas Constante Dielctrica a 1 MHz 2,9 Factor de Disipacin a 1 MHz 0,01 Resistencia Dielctrica 15 - 67 kV/mm 15 Resistividad Superficial 10 m 14 16 3 Resistividad de Volumen 10 - 10 /cm

Propiedades Mecnicas Alargamiento a la Rotura 100-150 % Coeficient de Friccin 0,31 Dureza - Rockwell M70 Mdulo de Traccin 2,3 - 2,4 GPa Relacin de Poisson 0,37 Resistencia a la Abrasin - ASTM D1044: 10-15 mg/1000 ciclos Resistencia a la Compresin >80 MPa Resistencia a la Traccin 55-75 MPa Resistencia al Impacto Izod 600-850 J/m Tensin de Fluencia / Limite Elstico 65 MPa

Propiedades Fsicas Absorcin de Agua - Equilibrio 0,35 % Absorcin de Agua - en 24 horas 0,1 % 3 Densidad 1,20 g/cm Indice de refraccin 1,584 - 1,586 Indice de Oxgeno Lmite 5 - 27 % Inflamabilidad V0-V2 Nmero Abbe 34,0 Resistencia a los Ultra-violetas Aceptable

Propiedades Trmicas Calor Especfico: aprox. 1200 J/(Kkg) 6 6 -1 Coeficiente de Expansin Trmica: 6510 - 7010 K

Conductividad Trmica a 23 C: 0,19-0,22 W/(mK) Temperatura Mxima de Utilizacin: 115 - 130 C Temperatura Mnima de Utilizacin: -135 C Temperatura de Defleccin en Caliente - 0,45 MPa: 140 C Temperatura de Defleccin en Caliente - 1,8 MPa: 128 - 138 C

Aplicaciones

CD hecho de policarbonato. El policarbonato empieza a ser muy comn tanto en los hogares como en laboratorios y en la industria debido a sus tres principales cualidades: gran resistencia a los impactos y a la temperatura as como a sus propiedades pticas. El policarbonato viene siendo usado en una gran variedad de campos: ptica: usado para crear lentes para todo tipo de gafas. Electrnica: se utilizan como materia prima para CD, DVD y algunos componentes de los ordenadores. Seguridad: cristales antibalas y escudos anti-disturbios de la polica. Diseo y arquitectura: cubrimiento de espacios y aplicaciones de diseo. Moldes de Pastelera: utilizados para la elaboracin de bombones y figuras de chocolate

Poliuretano

Fig.1. Grupo uretano, eslabn de las cadenas polimricas en los poliuretanos. El poliuretano (PUR) es un polmero que se obtiene mediante condensacin de di-bases hidroxlicas combinadas con disocianatos. Los poliuretanos se clasifican en dos grupos, definidos por su estructura qumica, diferenciados por su comportamiento frente a la temperatura. De esta manera pueden ser de dos tipos: termoestables o termoplsticos (poliuretano termoplstico, segn si degradan antes de fluir o si fluyen antes de degradarse, respectivamente). Los poliuretanos termoestables ms habituales son espumas, muy utilizadas como aislantes trmicos y como espumas resilientes. Entre los poliuretanos termoplsticos ms habituales

destacan los empleados en elastmeros, adhesivos selladores de alto rendimiento, pinturas, fibras textiles, sellantes, embalajes, juntas, preservativos, componentes de automvil, en la industria de la construccin, del mueble y mltiples aplicaciones ms. Es habitual su combinacin con pigmentos tales como el negro de humo y otros. Frmulacin

Fig.2. Segmentos de los poliuretanos. Segn su grado de segmentacin (balance entre segmentos rgidos y flexibles) se obtienen materiales muy diversos y con diferentes propiedades. La formulacin de los poliuretanos depende mucho de la aplicacin final para la cual quieran ser empleados. En general, la reaccin de formacin del polmero, comn en todos ellos, es una policondensacin que da lugar a cadenas polimricas unidas mediante grupos uretano como los mostrados en la Fig.1. Normalmente su formulacin se basa en la combinacin de dioles(HO-R-OH) de baja o media masa molecular (1000-2000 g/mol) combinados con diisocianatos(NCO-R'-NCO). Los dioles proporcionan un carcter elstico, flexible y tenaz al material por lo cual sus segmentos en la estructura molecular se denominan "segmentos flexibles". Adems segn la aplicacin deseada, los requisitos y las solicitaciones a las que se ver sometido el material final se pueden aadir diferentes molculas con grupos funcionales de carcter bsico y con grupos hidrgeno lbiles (OH, -NH2, -SH, principalmente) para conferir a la estructura polimrica segmentada (Fig.2) y con diferentes propiedades. Los diisocianatos junto con estas otras molculas difuncionales aadidas forman parte de la estructura molecular que los qumicos denominan "segmentos rgidos" (Fig.2). Espumas Su formulacin se basa en polioles de bajo nmero de hidrxilo (OH) combinados con isocianatos de bajo contenido en grupos funcionales (NCO), unido a propelentes especiales y una cantidad exactamente medida de agua. La frmula est estequiomtricamente diseada para lograr un material (espumado o no) de curado rpido y con una densidad entre 18 y 80 kg/m. Algunas aplicaciones de poliuretanos flexibles se encuentran en la industria de paquetera, en la que se usan poliuretanos anti-impacto para embalajes de piezas delicadas. Su principal caracterstica es que son de celdas abiertas y de baja densidad (12-15 kg/m). Tambin existen los poliuretanos rgidos de densidad 30-50 kg/m, utilizados como aislantes trmicos. La capacidad de aislamiento trmico del poliuretano se debe al gas aprisionado en las celdillas cerradas del entramado del polmero. Una variedad de los poliuretanos rgidos son los poliuretanos PIR, que gracias a su mejor comportamiento frente al fuego son usados en revestimientos de caeras que conducen fluidos a alta temperatura en zonas extremadamente hmedas . Su principal caracterstica es la naturaleza ureica del polmero.

Una variedad de los poliuretanos rgidos son los poliuretanos spray, que son formulaciones de alta velocidad de reaccin, usados en revestimientos sujetos a la fuerza de gravedad, tales como aislamientos de edificios, estanques de almacenamiento, e incluso tubos o caeras. Otra variedad dentro los "poliuretanos rgidos" son los empleados para la realizacin de piezas de imitacin madera, con densidades que oscilan entre los 100-250 kg/m. Tambin existen formulaciones con mayor densidad (hasta los 800 kg/m) comnmente denominadas Duromeros para la realizacin de piezas estructurales tales como carcas de maquinas industriales, accesorios para autocares, etc.. Materiales slidos Los poliuretanos rgidos o alta densidad son ms elevada (150-1200 kg/m) (RIM, Reaction Injection Molding) son usados para elaborar componentes de automviles, yates, muebles y decorados. Historia Otto Bayer consigui la primera sntesis en 1937 en los laboratorios de IG Farben, en Leverkusen (Alemania). La produccin industrial empez en 1940. Sin embargo, debido a la falta de recursos por la Segunda Guerra Mundial, la produccin slo creci muy lentamente. En la industria Los poliuretanos flexibles se emplean, sobre todo, en la fabricacin de espumas blandas, de elastmeros y tambin de pinturas.

Esponja de poliuretano flexible. Sus propiedades mecnicas pueden variar en gran medida por el empleo de diferentes isocianatos o dioles como, por ejemplo, el polietilenglicol. La adicin de cantidades variables de agua provoca la generacin de ms o menos cantidad de dixido de carbono, el cual aumenta el volumen del producto en forma de burbujas. A diferencia de las esponjas naturales, se suele tratar de materiales con poro algo ms cerrado. En forma de copolmero, los poliuretanos tambin se encuentran en fibras como la lycra. Los poliuretanos rgidos se usan en la industria de la refrigeracin, aislamiento, mueble, etc. Algunos poliuretanos se emplean para confeccin de pinturas aislantes, recubrimientos aislantes del medio, etc.

Qumica del poliuretano El poliuretano industrial es por lo general la mezcla de dos componentes o sistema bicomponente, el A y el B, en una proporcin estequiomtrica definida por el qumico que disea la frmula. Existen adems poliuretanos monocomponentes, como por ejemplo los habitualmente usados en la industria de la construccin. Componente A Consiste en el poliol: una mezcla cuidadosamente formulada y balanceada de glicoles (alcoholes de elevado peso molecular). Se encuentran en mezcla con agentes espumantes y otros aditivos tales como aminas, siliconas, agua, propelentes y catalizadores organometlicos; condicionan la reaccin y dan las caractersticas a la espuma final. La apariencia es como miel viscosa y puede tener un fuerte olor amoniacal. Componente B El componente B es una mezcla de isocianatos, a veces prepolimerizados (pre-iniciado), con un contenido de grupos NCO que puede variar desde el 18 al 35% en funcionalidad. Algunos son de color caf, muy viscosos (3000-5000 cps-Viscosmetro Brookfield), y otros son casi transparentes y fluidos. En ocasiones son mantenidos en atmsfera seca de nitrgeno. Tienen adems propiedades adhesivas muy apreciadas, por lo que tambin sirven de aglomerantes para fabricar bloques poli-material. Un ejemplo de aplicacin sorprendente es su uso para aglomerar piedras y formar rompeolas para proteger costas. Reactividad La reactividad se puede observar en una simple inspeccin visual y, en el caso de las espumas, est dividida en los siguientes tiempos, medidos en segundos: Tiempo de crema: 5-15 s. Formacin de monmeros y polmeros. Tiempo de hilo: 30-70 s. Estructuracin, formacin de redes cristalinas. Tiempo de subida: Finalizacin de la expansin. Tacto libre: 10-50 s. Formacin de piel, finalizacin de la reaccin. La superficie del material deja de ser adhesiva.

El isocianato y el poliol, al mezclarse, ocasionan una serie de reacciones qumicas que conducen a enlaces de uretanos, poliuretanos, alofanatos, ureas modificadas, cianatos prepolmeros etc. En total unas 17 reacciones qumicas simultneas, en que el paquete de catalizadores hace que se tome una direccin preferente u otra. Se genera una exotermia que puede elevar la temperatura hasta ms de 100 C, que hace que el propelente en disolucin en el poliol se convierta en un gas. La reaccin de isocianato con agua genera dixido de carbono. Por el calor generado, parte del agua se convierte en vapor. Todo esto hace que expanda la mezcla, formndose pequeas celdas despus del gelado o cremado. Aunque las celdas de CO2 son parte del reticulado, se entremezclan con las que contienen fluorocarbonos para efectos de estabilidad dimensional.

Algunos polioles llevan componentes antiflama que hace que sean retardantes de llama. En algunos pases es obligatorio el uso de este componente para determinadas aplicaciones, y son clasificados bajo normas de seguridad. Las celdas se van formando a medida que se alcanza el tiempo de hilo, para finalizar en el tiempo de Tack free (tacto libre). Los propelentes son fluorocarbonos modificados ecolgicamente tales como el R-141 B, el R245FA, o el ciclopentano, que cumplen el Protocolo de Montreal para la preservacin de la capa de ozono atmosfrico. Evidentemente tambin se utiliza agua y, en menor medida, dixido de carbono. El fren-11 (R-11), as como otros organoclorados, fueron descartados hace aos debido a su incidencia en la capa de ozono. Al terminar la reaccin qumica, la espuma de poliuretano contiene millones de celdas irregulares, que -segn sea la formulacin usada- son las que al final le dan las caractersticas de aislamiento trmico, resilencia, acsticas, etc. Una espuma de poliuretano tiene un coeficiente de transferencia trmica de aproximadamente 0,0183 unidades BTU de transferencia de calor. La estabilidad dimensional es un aspecto muy importante en la calidad de la espuma formada: muchas veces ha sucedido que frmulas de polioles mal balanceadas, exceso de agua, o mezclas poliol/isocianato deficientes, producen una contraccin del polmero, pandendose y perdiendo su forma. La mezcla poliol/isocianato debe ser estequiomtricamente balanceada. En general la mezcla est en un 10% sobre lo estequiomtrico para mayor seguridad; una mezcla mayor en poliol y menor en isocianato lleva a espumas blandas e inestables, mientras que un exceso de isocianatos conduce a espumas ureicas (poliuretanos PIR). La industria del poliuretano mueve millones de dlares / euros en todo el mundo, y los especialistas en el tema son escasos y muy valorados. El principal mercado para el poliuretano rgido es la industria del aislamiento trmico (refrigeradores, etc.); en segundo lugar, las industrias de los poliuretanos flexibles (colchones, asientos, etc.). Un porcentaje menor se usa para moldeado de piezas de automviles, partes de vehculos, elementos de decoracin, etc. Aplicaciones del poliuretano las fibras de poliuretano son bastante suaves y elsticas y se utilizan en confecciones que se estiran como spandex y Lycra El mercado del aislamiento trmico para el poliuretano rgido tambin tiene muchas aplicaciones pero podemos dividirla en dos grupos: Las aplicaciones del poliuretano asociadas a la cadena alimentaria Del campo a la mesa: Poliuretano aislante trmico en la cadena de fro alimentaria Una cadena de fro alimentaria es una cadena de suministro en la que la temperatura est controlada y que permite retrasar la fecha de caducidad de los productos alimenticios. Comienza en los centros de produccin de alimentos y termina en las neveras domsticas.

El poliuretano aislante trmico participa en todas las fases del proceso, desde el aislamiento de granjas, pasando por la distribucin de grandes contenedores refrigerados y almacenes frigorficos o de conservacin, el almacenado en supermercados hasta su destino final en las neveras, congeladores o de uso domstico. El Poliuretano aislante trmico no slo es un material verstil con caractersticas beneficiosas como eficiencia, resistencia y durabilidad, sino que tambin ofrece una combinacin nica de ligereza y estructura de celda cerrada. Esta es una de las razones principales que le dotan de una relacin muy favorable entre aislamiento y espesor (eficiencia), ya que ahorra espacio y material y alcanza la cantidad ptima de aislamiento trmico necesario. Gracias a estas ventajas, los poliuretanos se han convertido en el material aislante y el elemento constructivo de preferencia en muchos segmentos de la cadena de alimentos, llegando a alcanzar el 100% en algunos de ellos. Las aplicaciones del poliuretano como aislante trmico de edificios. Los poliuretanos constituyen una forma asequible, duradera y segura de reducir las emisiones de carbono que provocan el calentamiento global. Los poliuretanos pueden reducir de forma drstica la prdida de calor en hogares y oficinas cuando el tiempo es fro. Durante el verano desempean una funcin importante en mantener fros los edificios, lo que implica una reduccin en el empleo del aire acondicionado. Como aislante se utiliza normalmente en: Aislamiento de fachadas (por el interior, por el exterior y en cmaras de aire) Aislamiento de cubiertas (planas e inclinadas) Aislamiento de techos Aislamiento de suelos Recubrimiento de tuberas Recubrimiento de calderas

En la prctica, un buen aislante permite retener el calor en el interior de los inmuebles en climas fros o bien la refrigeracin en climas clidos. En la Unin Europea ms del 40% de la energa procedente de combustibles fsiles (y por tanto las emisiones correspondientes) est ligado a la calefaccin y refrigeracin de edificios. Una mayor aplicacin de la tecnologa existente basada en poliuretano aislante trmico en toda la Unin Europea reducira las emisiones de CO2 en un 10%, lo que permitira a su vez cumplir con los objetivos de Kyoto para 2010. El empleo de poliuretano aislante trmico en edificios ofrece numerosas ventajas y se emplea en diferentes formatos: Gracias a su durabilidad se prolonga la vida til de los edificios y se reduce su mantenimiento. Ligeros y resistentes tanto a los esfuerzos mecnicos como a la humedad y adems su instalacin es sencilla. Capaces de conservar sus propiedades de eficiencia energtica durante toda la vida del edificio. Aprovechan mejor el espacio que otros aislantes y permiten que arquitectos y diseadores saquen el mximo partido posible a los espacios internos. La gama de productos es verstil y eficiente en su empleo en la rehabilitacin del parque de edificios existentes.

Los productos de poliuretano aislante no slo son efectivos en trminos de conservacin de energa, sino que su huella de carbono es relativamente pequea y no deja de disminuir.

Las tres principales aplicaciones en edificacin son: Poliuretano Proyectado, Planchas de Poliuretano Conformado y Paneles Sndwich de Poliuretano. Densidad del Poliuretano Algunas aplicaciones de poliuretanos flexibles se encuentran en la industria de paquetera, en la que se usan poliuretanos anti-impacto para embalajes de piezas delicadas. Su principal caracterstica es que son de celdas abiertas y de baja densidad (12-15 kg/m). Tambin existen los poliuretanos rgidos de densidad 30-50 kg/m, utilizados como aislantes trmicos, spray y PIR.

Poliuretano Proyectado Las prestaciones ms importantes del Poliuretano proyectado son: mximo aislamiento con el mnimo espesor, adherencia, adaptabilidad, aplicacin en continuo sin juntas ni puentes trmicos, impermeabilidad, doble certificacin de calidad (producto e instalacin) y profesionalidad en la instalacin. Las aplicaciones ms habituales son en fachadas por el interior y por el exterior, en inyeccin en cmaras de aire y en cubiertas planas, inclinadas e industriales. Planchas de Poliuretano Las prestaciones ms importantes de las Planchas de Poliuretano Conformado son: mximo aislamiento con el mnimo espesor, resistencia mecnica, estabilidad dimensional, variedad de acabados, facilidad de manipulacin y puesta en obra, aislamiento trmico estable y que perdura en el tiempo, Marcado CE y certificacin de calidad. Las aplicaciones ms habituales son en cubiertas Deck, planas e inclinadas, en fachadas por el interior y por el exterior y en suelos radiantes. Paneles Sndwich de Poliuretano Las prestaciones ms importantes de los Paneles Sndwich de Poliuretano son: mximo aislamiento con el mnimo espesor, autoportante, estanco al aire y al agua, prefabricado, adaptable, montaje fcil y rpido, Marcado CE y certificacin de calidad. Las aplicaciones ms habituales son: naves industriales, construcciones deportivas, mdulos prefabricados, viviendas, cmaras frigorficas, industrias alimentarias y rehabilitaciones. Comparacin del coeficiente de conductividad trmica entre diferentes materiales Material Densidad (kg/m) Conductividad trmica (W/mK) 2,04

Chapa de Aluminio 2.700

Hormign Vidrio plano Ladrillo macizo Tejas (plana) Yeso (placas) Hormign liviano

2.400 2.500 1.600 1.800 1.000 1.000

1,63 0,81 0,81 0,76 0,44 0,36 0,23 0,17 0,041 0,038 0,038 0,032 0,031 0,032 0,020 0,024

Nieve compactada 300 Madera (pino) Lana de vidrio Lana de vidrio Lana de vidrio Lana de vidrio Lana de vidrio Lana de vidrio 700 11 15 35 50 70 100

Poliuretano rgido 35 Poliuretano proyectado 30

Fuente: Norma IRAM 11601. (Argentina) Poliuretano termoplstico Artculo principal: Poliuretano termoplstico Es un elastmero termoplstico, que no requiere de vulcanizacin para su proceso; al contrario, puede ser conformado mediante los procesos habituales para termoplsticos, como inyeccin, extrusin y soplado. El Poliuretano Termoplstico, TPU (Thermoplastic Polyurethane), se caracteriza por su alta resistencia a la abrasin, al desgaste, al desgarre, al oxgeno, al ozono y a las temperaturas muy bajas. Poliuretano segmentado Artculo principal: Poliuretano segmentado Como se ha mencionado ms arriba, el diverso balance entre componentes de la estructura de las cadenas polimricas de los poliuretanos conlleva a diferentes grados de segmentacin. Poliuretanos segmentados se denominan a los poliuretanos en los que se emplean dos tipos de

molculas dibsicas. Una normalmente un macrodiol, HO-R-OH, con R aproximadamente de unos 2000 g/mol y otra una molcula dibsica, bien diol, diamina o dithiol, de bajo peso molecular. Esta ltima molcula dibsica de baja masa molecular tambin se denomina "extendedor de cadena". El extendedor de cadena junto al diisocianato forman los segmentos denominados "rgidos" y el macrodiol los segmentos denominados "flexibles" (ver Fig.2). Polietileno

Estructura qumica del polietileno, a veces representada slo como (CH2-CH2)n El polietileno (PE) es qumicamente el polmero ms simple. Se representa con su unidad repetitiva (CH2-CH2)n. Por su alta produccin mundial (aproximadamente 60 millones de toneladas son producidas anualmente (2005) alrededor del mundo) es tambin el ms barato, siendo uno de los plsticos ms comunes. Es qumicamente inerte. Se obtiene de la polimerizacin del etileno (de frmula qumica CH2=CH2 y llamado eteno por la IUPAC), del que deriva su nombre. Este polmero puede ser producido por diferentes reacciones de polimerizacin, como por ejemplo: Polimerizacin por radicales libres, polimerizacin aninica, polimerizacin por coordinacin de iones o polimerizacin catinica. Cada uno de estos mecanismos de reaccin produce un tipo diferente de polietileno. Es un polmero de cadena lineal no ramificada. Aunque las ramificaciones son comunes en los productos comerciales. Las cadenas de polietileno se disponen bajo la temperatura de reblandecimiento Tg en regiones amorfas y semicristalinas. Aplicaciones PEBD: o Bolsas de todo tipo: supermercados, boutiques, panificacin, congelados, industriales, etc.; o Pelculas para agro; o Recubrimiento de acequias; o Envasado automtico de alimentos y productos industriales: leche, agua, plsticos, etc.; o Stretch film; o Base para paales desechables; o Bolsas para suero; o Contenedores hermticos domsticos; o Bazar; o Tubos y pomos: cosmticos, medicamentos y alimentos; o Tuberas para riego.

PEAD: o o o o o o o o o o o o

Envases para: detergentes, leja, aceites automotor, champ, lcteos; Bolsas para supermercados; Bazar y menaje; Cajones para pescados, gaseosas, cervezas; Envases para pintura, helados, aceites; Tambores; Tuberas para gas, telefona, agua potable, minera, lminas de drenaje y uso sanitario; Bolsas tejidas; Guas de cadena, piezas mecnicas. Tambin se usa para recubrir lagunas, canales, fosas de neutralizacin, contra tanques, tanques de agua, plantas de tratamiento de aguas, lagos artificiales, canalones de lmina, etc.. Biberones para beb Explora Dome.

Historia El polietileno fue sintetizado por primera vez por el qumico alemn Hans von Pechmann quien por accidente lo prepar en 1898 mientras se calentaba en la estufa diazometano. Cuando sus compaeros Eugen Bamberger y Friedrich Tschirner caracterizaron la sustancia grasosa y blanca que el cre, descubrieron largas cadenas compuestas por -CH2- y lo llamaron polimetileno. El 27 de marzo de 1933 fue sintetizado como lo conocemos hoy en da, por Reginald Gibson y Eric Fawcett en Inglaterra, quienes trabajaban para los Laboratorios ICI. Esto fue logrado aplicando una presin de aproximadamente 1400 bar y una temperatura de 170 C, donde en una Autoclave fue obtenido el material de alta viscosidad y color blanquecino que hoy en da se conoce. La presin requerida para lograr la polimerizacin del etileno era demasiado alta, por ello es que la investigacin sobre catalizadores realizada por el Alemn Karl Ziegler y el italiano Giulio Natta, que dio origen a los catalizadores Ziegler-Natta vali el reconocimiento del ms famoso premio a la ciencia a nivel mundial, el premio Nobel en 1963 por su aporte cientfico a la qumica. Con estos catalizadores se logra la polimerizacin a presin normal. Aplicaciones modernas El polietileno puede formar una red tridimensional cuando ste es sometido a una reaccin covalente de "vulcanizado" (cross-linking en ingls). El resultado es un polmero con efecto de memoria. El Efecto de memoria en el polietileno y otros polmeros consiste en que el material posee una forma estable o permanente y a cierta temperatura, conocida como temperatura de obturacin, ya sea Tg o Tm, o una combinacin, se puede obtener una forma temporal, la cual puede ser modificada simplemente al calentar el polmero a su temperatura de obturacin. El Efecto trmico de memoria en los polmeros es diferente del efecto trmico de memoria en los metales, encontrado en 1951 por Chang y Read en el cual hay un cambio en el arreglo cristalino por medio de un reacomodo martenstico, en los polmeros este efecto se basa en fuerzas entrpicas y puntos de estabilidad fsica (nudos entre cadenas) o qumica (vulcanizado). En el caso del polietileno con efecto trmico de memoria, los usos ms comunes son pelculas termoencogibles, aislantes y empaques. Otros polmeros que presentan el efecto trmico de memoria son: Poli (norborneno), poliuretanos, poliestireno modificado y casi cualquier polmero o copolmero que sea cristalino o amorfo que pueda formar una red tridimensional.

Polmeros con problemas para el efecto trmico de memoria: polipropileno. El rotomoldeo es un proceso joven el cual utiliza polvo de polietileno como materia prima, este es colocado en un molde, por medio de rotacin bi-axial y calentamiento el polietileno se adhiere a la pared del molde, para formar una pieza hueca, un ejemplo son los tinacos para agua. Otras nuevas aplicaciones de PE incluyen el compuesto de harina de madera y PE en porcentajes que van desde 10% de madera hasta 70% de esta en peso. El resultado es un compuesto estable de mayor densidad que el PE. Equipo especial para su procesamiento es recomendado as como aditivos de acoplamiento y ayudas de proceso, en piezas grandes. Procesamiento El polietileno se usa para diferentes tipos de productos finales, para cada uno de ellos se utilizan tambin diferentes procesos, entre los ms comunes se encuentran: Extrusin: Pelcula, cables, hilos, tuberas. Co-Extrusin: Pelculas y lminas multicapa. Moldeo por inyeccin: Partes en tercera dimensin con formas complicadas Inyeccin y soplado: Botellas de diferentes tamaos extrusin y soplado: Bolsas o tubos de calibre delgado extrusin y soplado de cuerpos huecos: Botellas de diferentes tamaos Rotomoldeo : Depsitos y formas huecas de grandes dimensiones

El polietileno tiene un color lechoso translcido, este color se puede modificar con tres procedimientos comunes: Aadir pigmento polvo al PE antes de su procesamiento Colorear todo el PE antes de su procesamiento Usar un concentrado de color (conocido en ingls como masterbatch), el cual representa la forma ms econmica y fcil de colorear un polmero.

Aditivos necesarios para el uso final son importantes, dependiendo de la funcin final se recomiendan por ejemplo: Antioxidantes, antiflama, antiestticos, antibacteriales. Policloruro de vinilo

El poli(cloruro de vinilo) o PVC (del ingls poly(vinyl chloride)) es un polmero termoplstico. Se presenta como un material blanco que comienza a reblandecer alrededor de los 80 C y se descompone sobre 140 C. Es un polmero por adicin y adems una resina que resulta de la polimerizacin del cloruro de vinilo o cloroeteno. Tiene una muy buena resistencia elctrica y a la llama.

El tomo de cloro enlazado a cada tomo de carbono le confiere caractersticas amorfas principalmente e impiden su recristalizacin, la alta cohesin entre molculas y cadenas polimricas del PVC se deben principalmente a los momentos dipolares fuertes originados por los tomos de cloro, los cuales a su vez dan cierto impedimento estrico es decir que repelen molculas con igual carga, creando repulsiones electrostticas que reducen la flexibilidad de las cadenas polimricas, esta dificultad en la conformacin estructural hace necesario la incorporacin de aditivos para ser obtenido un producto final deseado. En la industria existen dos tipos: Rgido: para envases, ventanas, tuberas, las cuales han reemplazado en gran medida al hierro (que se oxida ms fcilmente). Flexible: cables, juguetes, calzados, pavimentos, recubrimientos, techos tensados...

El PVC se caracteriza por ser dctil y tenaz; presenta estabilidad dimensional y resistencia ambiental. Adems, es reciclable por varios mtodos. Historia Resulta paradjico que uno de los polmeros comerciales menos estables sea al mismo tiempo uno de los materiales plsticos ms interesantes de la actualidad, lo que se refleja en la gran cantidad de toneladas que se consumen anualmente en el mundo. Ese xito comercial, se ha debido principalmente, al desarrollo de estabilizantes adecuados, y de otros aditivos que han hecho posible la produccin de compuestos termoplsticos de gran utilidad. El cloruro de vinilo en su forma de monmero, fue descubierto por Henri Victor Regnault en 1838, cuando trataba dicloroetano con una solucin alcohlica de hidrxido de potasio. Regnault tambin descubri, accidentalmente, el poli(cloruro de vinilo), por medio de la exposicin directa del monmero a la luz del da. Sin embargo, no advirti la importancia de sus descubrimientos, ni comprendi que el polvo blanco contenido en el vaso de precipitados de vidrio, era el polmero del lquido obtenido al comienzo. Baumann tuvo xito en 1872, al polimerizar varios haluros de vinilo y fue el primero en obtener algunos de estos en la forma de producto plstico. Ostrominlensky estableci en 1912 las condiciones para la polimerizacin del cloruro de vinilo y, desarroll tcnicas convenientes en escala de laboratorio. Klatte de Grieskein descubri en 1918 los procesos que an se emplean en la actualidad para la produccin de cloruro de vinilo a travs de la reaccin en estado gaseoso, del cloruro de hidrgeno y del acetileno, en presencia de catalizadores. El cloruro de vinilo y sus polmeros han sido curiosidades de laboratorio hasta hace 40 aos, cuando se inici una labor de investigacin ms profunda y dirigida tanto en Alemania, como en Estados Unidos y Rusia. Senon de la B. F. Goodrich Company, y Reid de la Carbide and Chemical Carbon Company, obtuvieron patentes para la produccin de PVC que pueden ser considerados como los puntos de partida para la produccin industrial de este material. El desarrollo de un PVC de Alto Impacto constituye uno de los descubrimientos de mayor importancia en la segunda mitad del siglo XX, en relacin con este material. Caractersticas

Tiene una elevada resistencia a la abrasin, junto con una baja densidad (1,4 g/cm3), buena resistencia mecnica y al impacto, lo que lo hace comn e ideal para la edificacin y construccin. Al utilizar aditivos tales como estabilizantes, plastificantes entre otros, el PVC puede transformarse en un material rgido o flexible, caracterstica que le permite ser usado en un gran nmero de aplicaciones. Es estable e inerte por lo que se emplea extensivamente donde la higiene es una prioridad, por ejemplo los catteres y las bolsas para sangre y hemoderivados estn fabricadas con PVC, as como muchas tuberas de agua potable. Es un material altamente resistente, los productos de PVC pueden durar hasta ms de sesenta aos como se comprueba en aplicaciones tales como tuberas para conduccin de agua potable y sanitarios; de acuerdo al estado de las instalaciones se espera una prolongada duracin del PVC as como ocurre con los marcos de puertas y ventanas. Debido a los tomos de cloro que forman parte del polmero PVC, no se quema con facilidad ni arde por si solo y cesa de arder una vez que la fuente de calor se ha retirado. Los perfiles de PVC empleados en la construccin para recubrimientos, cielorrasos, puertas y ventanas, se debe a la poca inflamabilidad que presenta. Se emplea eficazmente para aislar y proteger cables elctricos en el hogar, oficinas y en las industrias debido a que es un buen aislante elctrico. Se vuelve flexible y moldeable sin necesidad de someterlo a altas temperaturas (basta unos segundo expuesto a una llama) y mantiene la forma dada y propiedades una vez enfriado a temperatura ambiente, lo cual facilita su modificacion. Alto valor energtico. Cuando se recupera la energa en los sistemas modernos de combustin de residuos, donde las emisiones se controlan cuidadosamente, el PVC aporta energa y calor a la industria y a los hogares. Rentable. Bajo coste de instalacin.

Polimerizacin El cloruro de vinilo comercial es polimerizado por va radiclica, en bloque, suspensin y emulsin. Los mtodos de polimerizacin en solucin tienen menor importancia comercial, al menos en Europa. Aunque no se facilitan los detalles del proceso, segn una patente tipo, el cloruro de vinilo es polimerizado con un 0,8% de perxido de benzolo, basado en el peso del monmero. La operacin se realiza a 58 C durante 17 horas en un cilindro rotativo, en cuyo interior hay bolas de acero inoxidable. Debido a que el polmero es insoluble en el monmero, la polimerizacin en bloque es heterognea. La reaccin es difcil de controlar y da lugar a una ligera disminucin de las propiedades aislantes y de la transparencia. La forma y el tamao de las partculas, as como la distribucin de tamaos pueden ser controlados variando el sistema de dispersin y la velocidad de agitacin. Daos y perjuicios del PVC La exposicin al cloruro de vinilo (PVC) ocurre principalmente en el ambiente de trabajo. Respirar niveles altos de cloruro de vinilo por cortos perodos de tiempo puede causar mareo, somnolencia y

prdida del conocimiento. A niveles extremadamente altos, el cloruro de vinilo puede causar la muerte. No obstante, el consumidor tambin se expone a los efectos de este material venenoso. Respirar cloruro de vinilo por largos perodos de tiempo puede producir dao permanente al hgado, reacciones del sistema inmunitario, dao a los nervios y cncer del hgado. Reciclar el PVC, expone a los trabajadores a gases txicos y crea otro producto txico que cualquiera puede adquirir.