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Introducción a los polímeros



Los polímeros son moléculas de gran tamaño formadas por la unión de
compuestos orgánicos (monómeros) mediante enlaces covalentes.
De todas las especialidades de la Química    Orgánica, la Química de Polímeros
destaca tanto por el número de científicos y científicas que la desarrollan en el
mundo, como por ser la que exige una formación más específica en Química
Orgánica.
Hasta finales del siglo pasado se consideraba que las substancias de alto peso
molecular, que a veces aparecían en los experimentos, eran simplemente el
resultado de reacciones fallidas. Desde la segunda guerra mundial se han
desarrollado cientos de polímeros.


Un polímero es una macromolécula formada por la unión de moléculas de menor
tamaño que se conocen como monómeros.

                                          n > 20 POLIMERO




Los homopolímeros son aquellos polímeros en los que todos los monómeros que
los constituyen son iguales. Los copolímeros están formados por dos o más
monómeros diferentes.




Homopolímero




Copolímero




                                                                               1
Tipos de polímeros según la estructura de la cadena:


      Lineal: Se repite siempre el mismo tipo de unión.




      Ramificado: Con cadenas laterales unidas a la principal.




      Entrecruzado: Si se forman enlaces entre cadenas vecinas.




PLASTICOS:
      Plásticos.- Son polímeros que, bajo condiciones apropiadas de
      presión y temperatura, pueden ser modelados. Al contrario de los
      elastómeros, los plásticos tienen una rigidez superior y carecen de
      elasticidad reversible.
      Termoplásticos.-     Se   ablandan   con   el   calor   y   se   endurecen
      enfriándolos.
Todos los plásticos son polímeros, pero no todos los polímeros son plásticos.
La celulosa es un ejemplo de polímero no plástico.


NO PLASTICOS:
      Elastómeros.- Ante una deformación, vuelven a la forma original
      cuando cesa la fuerza que la provoca: “tienen memoria”. Tienen una
      estructura entrecruzada débil. Este tipo de estructura es la causa de
      la memoria del elastómero. Como promedio se entrecruzan alrededor
      de 1 cada 100 moléculas. Los cauchos natural y sintético son los
      ejemplos más comunes de elastómeros.




                                                                               2
No elastómeros.- Cuando el número medio de entrecruzamientos
      aumenta hasta 1 cada 30 moléculas, el material se convierte en más
      rígido y quebradizo. Un ejemplo de entrecruzamiento con este fin es
      la vulcanización del caucho para endurecerlo. Dentro de estos nos
      encontramos con dos tipos principales:
            Termorrígidos.- No se ablandan con calor. Por ejemplo, el
            teflón.
            Termofraguables.- Con calor, forman materiales rígidos que
            no se ablandan con futuros calentamientos. Por ejemplo, la
            baquelita.


La morfología de la mayoría de los polímeros es semi-cristalina. Es decir,
forman mezclas de pequeños cristales y materiales amorfos y funden en un
rango de temperatura, en lugar de un punto de fusión.




La estructura amorfa tipo vidrio presenta las cadenas enredadas.
El material cristalino muestra un alto grado de orden formado por
plegamiento y apilamiento de las cadenas del polímero




                                                                             3
-    Experiencia en laboratorio: clasificación de algunos polímeros
          según ensayos de papel de tornasol y de pH de vapores. El ensayo se
          realiza por calentamiento lentamente en un tubo de pirólisis. Después
          se evalúan los resultados obtenidos en base a la siguiente tabla.


                                   Papel tornasol
                Rojo               Sin variación                    Azul
                                      Papel pH
               0.5-4.0                   5.0-5.5                8.0-9.5
Polímeros que contienen      Poliolefinas              Poliamidas
halógeno                     Polialcohol vinílico      Polímeros ABS
Poliésteres vinílicos        Polivinilacetales         Resinas fenólicas y de
Ésteres de celulosa          Poliviniléteres           cresol
Polietilentereftalato        Polímeros de estireno     Aminorresinas
Novolacas                    Polimetacrilatos
Elastómeros de               Polióxido de metileno
poliuretanos                 Policarbonatos
Resinas de poliésteres       Poliuretanos lineales
insaturados                  Siliconas
Polímeros que contienen      Resinas fenólicas
flúor                        Resinas epoxi
Fibra vulcanizada            Poliuretanos
Polisulfuros                 entrecruzados




                                                                                4

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  • 1. Introducción a los polímeros Los polímeros son moléculas de gran tamaño formadas por la unión de compuestos orgánicos (monómeros) mediante enlaces covalentes. De todas las especialidades de la Química Orgánica, la Química de Polímeros destaca tanto por el número de científicos y científicas que la desarrollan en el mundo, como por ser la que exige una formación más específica en Química Orgánica. Hasta finales del siglo pasado se consideraba que las substancias de alto peso molecular, que a veces aparecían en los experimentos, eran simplemente el resultado de reacciones fallidas. Desde la segunda guerra mundial se han desarrollado cientos de polímeros. Un polímero es una macromolécula formada por la unión de moléculas de menor tamaño que se conocen como monómeros. n > 20 POLIMERO Los homopolímeros son aquellos polímeros en los que todos los monómeros que los constituyen son iguales. Los copolímeros están formados por dos o más monómeros diferentes. Homopolímero Copolímero 1
  • 2. Tipos de polímeros según la estructura de la cadena: Lineal: Se repite siempre el mismo tipo de unión. Ramificado: Con cadenas laterales unidas a la principal. Entrecruzado: Si se forman enlaces entre cadenas vecinas. PLASTICOS: Plásticos.- Son polímeros que, bajo condiciones apropiadas de presión y temperatura, pueden ser modelados. Al contrario de los elastómeros, los plásticos tienen una rigidez superior y carecen de elasticidad reversible. Termoplásticos.- Se ablandan con el calor y se endurecen enfriándolos. Todos los plásticos son polímeros, pero no todos los polímeros son plásticos. La celulosa es un ejemplo de polímero no plástico. NO PLASTICOS: Elastómeros.- Ante una deformación, vuelven a la forma original cuando cesa la fuerza que la provoca: “tienen memoria”. Tienen una estructura entrecruzada débil. Este tipo de estructura es la causa de la memoria del elastómero. Como promedio se entrecruzan alrededor de 1 cada 100 moléculas. Los cauchos natural y sintético son los ejemplos más comunes de elastómeros. 2
  • 3. No elastómeros.- Cuando el número medio de entrecruzamientos aumenta hasta 1 cada 30 moléculas, el material se convierte en más rígido y quebradizo. Un ejemplo de entrecruzamiento con este fin es la vulcanización del caucho para endurecerlo. Dentro de estos nos encontramos con dos tipos principales: Termorrígidos.- No se ablandan con calor. Por ejemplo, el teflón. Termofraguables.- Con calor, forman materiales rígidos que no se ablandan con futuros calentamientos. Por ejemplo, la baquelita. La morfología de la mayoría de los polímeros es semi-cristalina. Es decir, forman mezclas de pequeños cristales y materiales amorfos y funden en un rango de temperatura, en lugar de un punto de fusión. La estructura amorfa tipo vidrio presenta las cadenas enredadas. El material cristalino muestra un alto grado de orden formado por plegamiento y apilamiento de las cadenas del polímero 3
  • 4. - Experiencia en laboratorio: clasificación de algunos polímeros según ensayos de papel de tornasol y de pH de vapores. El ensayo se realiza por calentamiento lentamente en un tubo de pirólisis. Después se evalúan los resultados obtenidos en base a la siguiente tabla. Papel tornasol Rojo Sin variación Azul Papel pH 0.5-4.0 5.0-5.5 8.0-9.5 Polímeros que contienen Poliolefinas Poliamidas halógeno Polialcohol vinílico Polímeros ABS Poliésteres vinílicos Polivinilacetales Resinas fenólicas y de Ésteres de celulosa Poliviniléteres cresol Polietilentereftalato Polímeros de estireno Aminorresinas Novolacas Polimetacrilatos Elastómeros de Polióxido de metileno poliuretanos Policarbonatos Resinas de poliésteres Poliuretanos lineales insaturados Siliconas Polímeros que contienen Resinas fenólicas flúor Resinas epoxi Fibra vulcanizada Poliuretanos Polisulfuros entrecruzados 4