TIPOS DE POLIMEROS

TERMOPLÁSTICOSLos termoplásticos (también conocidos como plásticos de termoingeniería) son polímeros de alto peso molecular que se vuelven líquidos viscosos cuando se los calienta a temperaturas alta, esta característica permite conformarlos fácil y económicamente en productos útiles; vuelven a ser sólidos cuando se los enfría.

Pueden sujetarse repetidamente a los ciclos de calentamiento y enfriamiento sin que se degraden significativamente.

Un termoplástico es un plástico que, a temperatura ambiente, es plástico o deformable

Por lo general presentan un buen conjunto de propiedades mecánicas, son fáciles de procesar, reciclables, bastante económicos, son ligeros resistentes a la corrosión de baja resistencia y rigidez y no son adecuadas para altas temperaturas.

•Los termoplásticos son comercialmente los más importantes, constituyen alrededor del 70% del tonelaje total de los polímeros. .

• Los termoestables y los elastómeros comparten el 30% restante, en partes aproximadamente iguales, con una ligera ventaja para los últimos.

Pueden estar expuestos a una temperatura de 150 ºc, salvo el teflón, que puede soportar una temperatura más alta, por ello se utiliza en sartenes.

Los más usados son: el polietileno (PE), el polipropileno (PP), el poliestireno(PS), el polimetilmetacrilato (PMMA), el policloruro de vinilo (PVC), el politereftalato de etileno (PET), el teflon (o politetrafluoretileno, PTFE)

Su principal desventaja deriva del hecho de que son materiales que funden, de modo que no tiene aplicaciones a elevadas temperaturas puesto que comienzan a reblandecer por encima de la Tg, con la consiguiente pérdida de propiedades mecánicas.

Se diferencian de los termoestables (baquelita, goma vulcanizada) ; en que éstos últimos no se funden al elevarlos a altas temperaturas, sino que se queman, siendo imposible volver a moldearlos

Tereftalato de polietileno (PET)

INTRODUCCIÓN

Fue producido por primera vez en 1941 por los científicos británicos Whinfield y Dickson, quienes lo patentaron como polímero para la fabricación de fibras. Se debe recordar que su país estaba en plena guerra y existía una apremiante necesidad de buscar sustitutos para el algodón proveniente de Egipto.A partir de 1946 se empezó a utilizar industrialmente como fibra y su uso textil ha proseguido hasta el presente. En 1952 se comenzó a emplear en forma de filme para envasar alimentos. Pero la aplicación que le significó su principal mercado fue en envases rígidos, a partir de 1976. Pudo abrirse camino gracias a su particular aptitud para la fabricación de botellas para bebidas poco sensibles al Oxigeno como por ejemplo el agua mineral y los refrescos carbonatados. Desde principios de los años 2000 se utiliza también para el envasado de cerveza.

El PET es un tipo de materia prima plástica derivada del petróleo, correspondiendo su fórmula a la de un poliéster aromático. Su denominación técnica es polietilén tereftalato o politereftalato de etileno y forma parte del grupo de los termoplásticos, razón por la cual es posible reciclarlo. 

Síntesis química del PETLos poliésteres sintetizan a través de lo que se denomina polimerización de condensación, esta implica una reacción de aglomeración en la cual los dos grupos funcionales reaccionan uno con otro para eliminar una molécula neutra pequeña, normalmente el agua. En esta polimerización se puede controlar el límite de longitud de la cadena dando lugar a polímeros de bajo peso molecular.El Tereftalato de Polietileno (PET) es un polímero poliéster. Los poliésteres pueden sintetizarse de dos formas. El primer método es una reacción directa de un diácido con un diol. La otra síntesis del PET implica un intercambio éster de un diéster y un diol. 

POLIMERIZACIÓN: INTERCAMBIO DE ESTER 

•           El PET se somete a una mezcla de dimetiltereftalato con el diol a un calentamiento con catalizador desde 150ºc hasta 210ºc. el metanol formado se va retirando en forma de vapor a través de un condensador. el producto obtenido, fundamentalmente bis(2-hidroxietil)-tereftalato, pasa a un reactor que está a 270ºc-280ºc y a vacío. la progresión de la polimerización va siguiendo por el aumento de viscosidad. alcanzando un límite, se detiene la reacción para posteriormente descargar el producto bajo presión de nitrógeno a un enfriador que lo solidifica y posteriormente se tritura.

•            Otros componentes que se añaden en esta polimerización son estabilizantes como triarilfosfitos o fosfatos, cuya misión es impedir la precipitación de sales tereftálicas de los elementos del catalizador que son insolubles.

Ataque nucleofílico del hidroxilo del etilenglicol al grupo ester

Eliminación de metanol, formación de un nuevo ester

Formación del producto intermediario: bis(2-hidroxietil)-tereftalato

Nuevo ataque nucleofílico, esta vez por parte del hidroxido del bis(2-hidroxietil)-tereftalato

Formación del enlace ester con eliminación de etilenglicol

POLIMERIZACIÓN: ESTERIFICACIÓN DIRECTA

Polimerización: esterificación directa En este proceso se aprovecha que el ácido tereftálico reacciona fácilmente con etilenglicol a temperatura elevada si existen oligómeros de etilentereftalato.

Presenta como características más relevantes:• Es transparente y cristalino.• Liviano, permite que una botella pese 20 veces menos que su contenido.• Impermeable.• Levemente tóxico, recientemente se ha descubierto que las botellas que se usan para

embotellar zumos de frutas ácidos liberan algo de antimonio (Sb).• Resistente a esfuerzos permanentes y al desgaste, ya que presenta alta rigidez y dureza.• Buenas propiedades térmicas, posee una gran indeformabilidad al calor.• Totalmente reciclable.• Estabilidad a la intemperie• Alta resistencia al plegado y baja absorción de humedad que lo hacen muy adecuado para la

fabricación de fibras.• No es biodegradableLas propiedades físicas del PET y su capacidad para cumplir diversas especificaciones técnicas han sido las razones por las que el material haya alcanzado un desarrollo relevante en la producción de fibras textiles y en la producción de una gran diversidad de envases, especialmente en la producción de botellas ,bandejas, flejes y laminas.

Propiedades y Características

APLICACIONES EN EL MERCADOa) Envase y empaque:La participación del PET dentro de este mercado es en bebidas carbonatadas,  agua purificada, aceites, conservas, detergentes y productos químicos , productos farmacéuticos, debido a su gran resistencia agentes químicos, gran transparencia, ligereza y bajo costo económico.b) Textil:Utilizado para fabricar fibras sintéticas principalmente poliéster, por ejemplo para relleno de edredones, almohadas, cauches, hilones.c) Aplicaciones de ingeniería y electrónica:Abarca diversos tipos de películas y aplicaciones desde las películas ultradelgadas para capacitores, utilizadas para aislamiento de motores. Los capacitores tienen material dieléctrico una película PET empleada para telecomunicaciones, aparatos electrónicos entre otros. se usa también para películas fotográficas de RAYOS X y transparencias. Las fibras de poliéster se usan a nivel industrial en cuerdas y filtros de construcción, se mezclan con cordones de acero en la fabricación de llantas,  partes para cinturones. Su baja elongación y alta tenacidad se aprovechan en refuerzos para mangueras. Su resistencia química permite aplicarla en cerdas de brochas para pinturas y cepillos industriales.

NYLON –POLIAMIDA (PA 66)

Estructura química

El Nylon 6,6 es producto de la reacción de ácido adípico y hexametilenediamina. La fabricación de los productos intermedios para las poliamidas es sumamente importante, no sólo es la calidad del polímero, como color, el grado de polimerización, y linealidad fuertemente dependiente de la calidad del ingrediente, sino también el éxito económico del productor

Introduccion

SÍNTESIS QUÍMICA DEL NYLON (PA 66)El nylon se obtiene por medio de una reacción de polimerización por crecimiento en etapas, y por una polimerización por condensación. los nylons se sintetizan a partir de diácidos y diaminas.

Para hacer nylon 6,6 no se necesitan catalizadores, ya que los ácidos catalizan la reacción y créase o no, uno de los monómeros es precisamente un ácido. Entre dos moléculas de ácido adípico ocurre una pequeña reacción. Una le dona un protón al oxígeno del carbonilo de la otra.

Cuando el oxígeno del carbonilo es protonado, se vuelve mucho más vulnerable al ataque del nitrógeno de nuestra diamina. Esto ocurre porque el oxígeno protonado porta una carga positiva. Al oxígeno no le gusta tener una carga positiva. Entonces atrae hacia sí mismo los electrones que comparte con el carbonilo. Esto deja al carbono del carbonilo deficiente de electrones y listo para que el nitrógeno de la amina le done un par:

Por lo tanto obtenemos un juego electrónico aún más complicado. Los electrones provenientes del enlace oxígeno - hidrógeno, vuelven al oxígeno liberando el protón y regenerando el catalizador ácido. Entonces el oxígeno del carbonilo comparte sus nuevos electrones con el átomo de carbono, regenerando el doble enlace del carbonilo.De hecho, no es suficiente. El oxígeno del grupo hidroxilo decide por su cuenta, hacer un pequeño reordenamiento de electrones. Toma el par que comparte con el carbono y lo acapara para sí mismo, rompiendo el enlace entre él y el carbono. Luego dona un par de electrones al hidrógeno unido al nitrógeno.Esto hace que el hidrógeno “se ponga a pensar”. Ya que ahora comparte un par electrónico cooxígeno, se da cuenta que no es necesario mantener el par que comparte con el nitrógeno, de modo que deja escapar dicho par, dándoselo al nitrógeno. Este desplazamiento de electrones rompe el enlace entre el hidrógeno y el nitrógeno y elimina la carga positiva sobre ese nitrógeno. Se libera H2O y se genera un dímero conteniendo un enlace amida.¿Qué hace este dímero? Fíjese bien y verá que tiene un grupo ácido en un extremo y un grupo aminon el en el otro. Esto significa que puede reaccionar con una molécula del diácido o una molécula de la diamina. Sea como fuere se obtiene un trímero

Nuestro dímero, si lo desea, también puede reaccionar con otros dímeros para formar un tetrámero. O puede reaccionar con un trímero para formar un pentámero y a su vez reaccionar con oligómeros más grandes. Finalmente, cuando ésto sucede, los dímeros se transforman en trímeros, tetrámeros y oligómeros más grandes y estos oligómeros reaccionan entre sí para formar oligómeros aún más grandes. Esto sigue así hasta que se hacen lo suficientemente grandes como para ser considerados polímeros.

PROPIEDADES Y CARACTERÍSTICAS

• Presenta como características más relevantes:

• Es resistente al desgaste y al calor, translúcido blanco

• Es semicristalino, con un alto punto de fusión (255 °c).

• Son 100% elásticos.

• Permite un fácil teñido y lavado, además de ser un producto químicamente estable.

APLICACIONES EN EL MERCADO DEL NYLON   

• Usado para la elaboración de tapetes y cepilllos de cerdas, ya que tiene una mayor fuerza y resistencia.

• Tiene un valor de absorción de agua elevado.

• Se utiliza para las jaulas de cojinetes de bolas, elementos electroaislantes, tuberías.

• Fibras de alfombra, ropa, bolsas de aire, llantas, bandas de sujeción, cuerdas, cintas transportadoras y mangueras.

• Se usa para la fabricación de paracaídas, redes contra insectos suturas para cirugía, cuerdas de raqueta de tenis, sogas, redes de pesca y peines.

• Se utiliza como sustituto para el metal en engranajes (para la reducción de nivel de ruido).

TERMORRIGIDOS

• También llamados termoestables o termofraguantes.

• Sus macromoléculas se entrecruzan formando una red. Debido a esta disposición sólo se les puede dar forma una vez. Un segundo calentamiento produciría su degradación.

• Bajo la acción del calor se endurecen, formando estructuras altamente consistentes, no reversibles.

• Los polímeros termoestables, son aquellos que solamente son blandos o "plásticos" al calentarlos por primera vez. Después de enfriados no pueden recuperarse para transformaciones posteriores. Es un material compacto y duro, su fusión no es posible (la temperatura los afecta muy poco), Insoluble para la mayoría de los solventes, encuentran aplicación en entornos de mucho calor, pues no se ablandan y se carbonizan a altas temperaturas.

• Según su componente principal y características algunas de las clasificaciones de los polímeros termoestables son:

Resinas fenólicas

Resinas de Poliéster

Resinas Ureicas

Resinas epóxicas

Poliuretano

Resinas de Melamina

CARACTERISTICAS

• Tienen mejor resistencia al impacto, a los solventes y a las temperaturas extrema con respecto a los termoplásticos.

•Son muy frágiles.

•Son muy rígidos.

•Gran estabilidad física y mecánica.

•Muy difíciles de soldar

POLIURETANO (PU)

INTRODUCCIÓN

• Se fabrica a partir de la reacción química de isocianatos y alcoholes polihídricos. En al año 1937 se fabricaban fibras de poliuretano competitivas con las poliamidas

• Las principales aplicaciones de los poliuretanos han sido para aislamiento térmico, como las espumas, los adhesivos y recubrimientos superficiales.

• Se pueden usar otras tecnologías como la hiladura en húmedo para hilados de calidad, o bien en los tipos reticulados, los sistemas normales de elaboración de la goma, pinturas y adhesivos. El poliuretano básico es formado mezclando dos líquidos, un alcohol polihídrico y un diisocianato.

• Los poliuretanos tienen óptima elasticidad y flexibilidad, resistencia a la abrasión (5 a 6 veces más que el caucho) y al corte. Gran resistencia a los aceites minerales y grasas. Buena barrera al oxígeno, ozono y luz UV.

ESTRUCTURA QUÍMICALos poliuretanos forman parte de los llamados polímeros termoestables, estos se caracterizan por tener cadenas poliméricas entrecruzadas, formando una red tridimensional que no funde. Esto los diferencia de los polímeros termoplásticos.

Además los poliuretanos polimerizan irreversiblemente con calor o presión formando una masa rígida y dura.

Los poliuretanos son los polímeros mejor conocidos para hacer espumas.

SÍNTESIS QUÍMICA DEL POLIURETANO• LOS POLIURETANOS SE VAN A FORMAR A PARTIR DE UNA POLIMERIZACIÓN DE LOS DOS

COMPONENTES PRINCIPALES (DIALCOHOL Y UN DIISOCIANATO) Y CON UN INICIADOR QUE PODRÁ

SER EL DABCO O EL (CH3)2SO2.

CARACTERISTICAS

• Excelente tenacidad.

• Flexibilidad, alta capacidad de alargamiento.

• Excelente como relleno.

• Puede pintarse una vez curado.

• Excelente resistencia química.

APLICACIONES EN EL MERCADO

• Los usos más conocidos son: fuelles, tubos hidráulicos, paragolpes en la industria automotriz, juntas, empaquetaduras. Los más duros se emplean para piezas deslizantes, cápsulas, suelas para zapatillas, ruedas especiales.

• El poliuretano se combina fácilmente con los materiales de acabado superficial disponibles, ofreciendo la posibilidad de producir diferentes compuestos. Desde cámaras frigoríficas hasta generadores de energía (donde se debe eliminar cualquier posibilidad de condensación de agua en el techo), son algunos ejemplos.

• Es un material sumamente ligero y con una alta permeabilidad al aire,

• Para conseguir la mejor y más duradera adhesión se recomienda el uso de productos apropiados de limpieza .

• La aplicación de espuma de poliuretano mediante spray no sólo brinda una excelente aislación térmica, sino también una perfecta impermeabilización. Esto se debe a que el 90% de las celdas son cerradas y actúan como una barrera continua a la penetración del agua.

• Campos de aplicación importantes se encuentran en las industrias fabricantes de asientos para coche, sillas y colchones, también se aplican para embalar equipos delicados, en artículos para hospitales, etc.

Lacas, pinturas y esmaltes Las lacas y pinturas de poliuretano se han convertido en una garantía de durabilidad, resistencia y belleza ampliamente aceptadas hoy.

• Así, un mueble que tenga como protección pinturas de poliuretano garantiza su resistencia al calor, al rayado, a sustancias químicas y al manchado de agua, ya que revisten la pieza con una película de tal dureza, que en condiciones naturales puede mantener su estado original durante diez años sin ninguna alteración; que no es el caso de los otros productos que garantizan solo la mitad del tiempo.

• En la actualidad, aproximadamente el 95 por ciento de la industria nacional del mueble da sus acabados con catalizadas y la razón es su costo, son mucho más económicas que las de poliuretano. La causa de la diferencia de precios obedece a que las resinas que componen los productos de poliuretano son muy caras y encarecen considerablemente los productos. De aquí, que son pocas las empresas que fabrican muebles con acabados en poliuretano todavía aunque es una empresa en auge.

• .En la actualidad, el poliuretano se aplica con éxito en otros materiales como el metal. Los aviones, equipos, maquinaria y estructuras son recubiertos con esta película para protegerlos de los cambios bruscos de temperatura, aprovechando que su proceso de catálisis es por reacción química y no por contacto con el aire. En este momento la línea poliuretano ofrece una amplia gama de productos de acuerdo a la necesidad. Cada uno tiene una composición que puede mezclar hasta tres componentes y brindar distintos grados de dureza, brillo, resistencia a temperaturas e intemperie, agentes químicos y otros.

BAQUELITA

BAQUELITA LEO HENDRIK BAEKELAND

Parkesina  1860

Celuloide  1872

Baquelita  1907

Celofán  1912

Acetato  1927

Vinilo  1928

Plexiglás  1930

Acrílicos  1936

Melmac  1937

Styrene  1938

Fórmica  1938

Poliéster  1940

Nailon  1940

CRONOLOGÍA DE LOS PLÁSTICOS:

•FENOL

•FORMALDEHÍDO

SÍNTESIS

•SE REALIZA A PARTIR DE MOLÉCULAS DE FENOL Y FORMALDEHÍDO

•POLIMERIZACIÓN POR CONDENSACIÓN

•BAQUELITA A

•BAQUELITA B

•BAQUELITA C

PROPIEDADES DE LA BAQUELITA:

• Entre sus principales propiedades se encuentra su elevada resistencia a la temperatura, buena resistencia al fuego, resistencia a la abrasión, excelentes características eléctricas, buena resistencia a agentes químicos, estabilidad dimensional, buena adhesión a otra matrices termoestables y resistencia al choque.

USOS•Hoy en día la baquelita ha caído prácticamente

en desuso pero en su momento su amplio espectro de uso la hizo aplicable en las nuevas tecnologías, como carcasas de teléfonos y radios, hasta estructuras de carburadores. Actualmente, tiene aplicación por ejemplo, en la fabricación de asas de cacerolas.

•Aislantes eléctricos

ELASTOMEROS• Los elastómeros hacen referencia al conjunto

de materiales que formados por polímeros que se encuentran unidos por medio de enlaces químicos adquiriendo una estructura final ligeramente reticulada.

POLIISOPRENO Isopreno llamado también 2-metil-1,3-

butadieno

Los antiguos mayas o aztecas lo extraían del árbol de la hevea.

Diente de león

Es un polímero formado a partir de un monómero que contiende dos enlaces dobles c-c.

Obtenido en un proceso polímeros de adición.

Su estereoquímica era distinta el caucho natural es cis y el sintético es trans.

Vulcanización: En 1839 Charles Goodyear por accidente descubrió el proceso de vulcanización mediante la adicción de azufre al caucho natural.

PROPIEDADES

• RESISTENCIA

• ELONGACION

• MODULO DE ELASTICIDAD

• DUREZA

USOS• EL CAUCHO NATURAL ES UTILIZADO EN LA FABRICACIÓN DE

ARTÍCULOS TALES COMO GUANTES QUIRÚRGICOS, PRESERVATIVOS, BANDITAS ELÁSTICAS, CHUPONES DE BIBERONES, SUELA DE CALZADO,  PERO SU USO MAYORITARIO ES EN NEUMÁTICOS, MÁS DEL 50 % DE LA PRODUCCIÓN MUNDIAL. 

• EL POLIISOPRENO TAMBIÉN ES UTILIZADO PARA LA ELABORACIÓN DE ADHESIVOS, MEDIANTE LA DISOLUCIÓN EN UN SOLVENTE VOLÁTIL COMO EL TOLUENO.

•Goma natural - material usado en la fabricación de tacones y suelas de zapatos.

EJEMPLOS Y APLICACIONES DE MATERIALES ELASTÓMEROS

NEOPRENO•Neopreno es el nombre genérico con que se

designan los elastómeros sintéticos a base de cloropreno.

CLOROPRENO•Cloropreno es el nombre común del compuesto

orgánico 2-cloro-1,3-butadieno

•Hasta 1960, el cloropreno se producía mediante la síntesis acetilénica

•Durante la elaboración del policloropreno se puede modificar el peso molecular del polímero mediante la adición de azufre

• El cloropreno se obtiene por polimerización de emulsión

PROCESO DE POLIMERIZACIÓN: Para llevar a cabo una polimerización en emulsión, se disuelve un agente

tensioactivo (jabón) en agua, el cual forma estructuras esféricas llamadas

micelas, luego se adiciona el monómero (insoluble en agua), del cual una parte

se introduce dentro de las micelas, con otra parte se forman gotitas de

monómero dispersas en el medio acuoso y una pequeña parte del monómero

disuelto en el agua. Luego se agrega un iniciador soluble en agua, el cual

empieza a descomponerse y genera radicales libres, los cuales entran a las

micelas hinchadas para reaccionar con el monómero que esta dentro de ellas y

así iniciar la reacción de polimerización. Una vez que la reacción de

polimerización inicia, a estas micelas se les denomina partículas. Una vez

iniciada la reacción, el monómero dentro de las partículas es rápidamente

consumido, pero monómero de las gotas es transferido hacia las partículas para

mantener la reacción. La reacción de polimerización termina dentro de una 3

partícula cuando entra otro radical o cuando se transfiere la cadena a un

monómero y el nuevo radical generado sale de la partícula.

• CARACTERISTICAS :

Resistencia a la degradación a causa del sol, el ozono y el clima. 

Buena resistencia al envejecimiento 

Presenta resistencia aceptable a solventes y agentes químicos. 

Es resistente a daños causados por la flexión y la torsión.  

APLICACIONES•Uso acuático

•Accesorios hogareños 

•Deportes 

•Música  

•Ortopedia 

•Recubrimiento de cables

• Industria automotriz