POLIMEROS Y PLASTICOS

Actualmente los materiales plástcios son se gran importancia para el desarrollo de las actividades cotidianas, debido a que las facilitan en gran medida, por lo tanto es de interes de muchos el estudio de estos con el fin de mejorarlos y desarrollar nuevos productos de este tipo para mejorar la calidad de vida de las personas.

A continuacion, veremos algunos elementos plasticos utilizadfos en la actualidad y algunos tipos de transformacion para la obtencion de objetos con estos tipos de materiales.

Comenzamos con la siguiente historia de los plasticos en el siguiente video observaremos un poco de historia sobre estos materiales.

En primera instancia observaremos un resumen polímeros.

Los polímeros son macromoléculas de elevada masa molecular formadas por la unión de moléculas mucho más pequeñas y de menor masa, llamadas monómeros.  Mediante distintos métodos de polimerización, que van de acuerdo al tipo de monómero que se va a tratar, es posible la obtención de estas macromoléculas. A continuación observaremos un mapa en el se relacionan ciertos conceptos de gran mportancia sobre estas macro´moléculas:

Los polímeros son materiales de gran utilidad, que a lo largo de los años se han estudiado con el fin de satisfacer ciertas necesidades que otros materiales no pueden suplir o su fabricación es mucho mas compleja y costosa que los hacen desventajosos ante los mencionados en primera instancia.

Los polímeros, así como se han trabajado desde hace años, así han avanzado sus métodos de obtención. Esto  con el fin de obtener el tipo de polímero deseado para cierta aplicación teniendo en cuenta sus características estructurales que se traducen en su funcionalidad y utilidad.

Lo anterior puede verse en diferentes hecho, por ejemplo en  1820, un ingles llamado Thomas Hancock consigue una masa plástica, lo que actualmente llamamos caucho,  al triturar y mezclar goma cruda con una maquina ideada, aunque la naturaleza de esa masa no le permití mantener una forma especifica al ser extraída del molde, se deformaba y se aplastaba sobre si misma por efecto de la gravedad, y no se secaba con el aire.

Pero en 1839, un inventor empírico estadounidense, llamado Charles Goodyear  consiguió transformar accidentalmente el caucho en un material resistente y elástico al vulcanizarlo con azufre. De esta forma finalizó lo que había iniciado Hancock, y haciendo útil este material al utilizarlo para la fabricación de neumáticos.

En 1844, Louis M. Chardonnet obtiene la primera fibra artificial a partir de la celulosa parcialmente nitrada, de tacto similar a la seda y que se denomino debido a su aspecto brillante. 

En 1869, John Hyatt obtiene el celuloide, un plástico sintético producto de la mezcla de celulosa nitrada tratada con alcanfor y alcohol.

En 1906, Leo Baekeland comienza la síntesis de los plásticos modernos, desarrolla un grupo de plásticos termoestables a resinas sintéticas, que fue llamado baquelita.

En 1920 el químico alemán Hermann Staudinger demuestra que los polímeros son macromoléculas formadas por largas cadenas de unidades que se repiten.

Entre 1950 y 1960 Karl Ziegler y Giulio Natta desarrollan catalizadores heterogéneos para producir polímeros estereoespecíficos.  

Son muchos los materiales poliméricos que existen y que se han desarrollado al pasar de lo años, y por eso se han clasificado de diferentes maneras, teniendo en cuenta su naturaleza, su forma o estructura, composición, aplicaciones y comportamiento ante el aumento de la temperatura.

Teniendo en cuenta su naturaleza se clasifican en sintéticos (polipropileno, poliuretano) y naturales (polisacáridos, proteínas), de acuerdo a su forma en lineales (polietileno, poliestireno), ramificados (glicerol) y  entrecruzados, por sus aplicaciones se clasifican en elastómeros, plásticos, fibras, recubrimientos, adhesivos. De acuerdo a su composición de clasifican en homopolímeros (polietileno, PVC) y copolímeros (seda, baquelita), y por su comportamiento ante el aumento de la temperatura se clasifican en termoplásticos (polietileno, polipropileno) y termostables (baquelita). Y como se observa se clasifican según sus características y propiedades para identificarlos con mayor facilidad, determinadas por ciertos factores como lo son el tamaño, el cual es determinado por su peso molecular, y la estereoquímica la cual relacionada con la conformación o dimensionamiento de las moléculas poliméricas. 

Entre las propiedades más relevantes que caracterizan a los polímeros son: la capacidad de resistencia, dureza y elongación. Estas son consideradas de gran importancia debido a que son las que las diferencian de los demás, además de que poseen menor peso que otros materiales utilizados para aplicaciones similares.

Para la obtención de dichos polímeros se debe realizar una serie de procesos para adecuarlos a la función que van a desempeñar, para ello se lleva a cabo el proceso de polimerización, el cual es el proceso químico que convierte un grupo de monómeros en polímeros, mediante el uso de calor, luz o catalizadores. Este proceso se puede llevar a cabo mediante dos tipos: polimerización por adición o en cadena y polimerización por condensación o en etapas.

La polimerización por adición o en cadena es la formación de polímeros mediante la adición de monómeros activados, partiendo de la generación de una partícula reactiva ya sea un radical, anión o catión, agregada al monómero inicial, que pueden tener uno o más enlaces dobles y triples. Este proceso de polimerización consta de 3 etapas fundamentales.

La primera etapa es la de iniciación en la que se adecua el primer monómero que inicia el proceso de polimerización, es decir, la formación de la especie activa. Luego en la etapa de propagación se van agregando monómeros a la cadena que se inicia en la etapa anterior. Por ultimo se realiza la etapa de terminación, y como su nombre lo indica, finaliza la formación del polímero, llamado en este punto polímero “muerto”, porque las especies activas pierden su actividad. 

Además este tipo de polimerización utiliza  ciertos mecanismos de reacción para la obtención del producto deseado, estos son: mecanismo radical, aniónico, catiónico y con estereoquímica controlada.

El mecanismo radical, se emplean radicales libres debido a que estos átomos o grupos de átomos son muy reactivos. El mecanismo aniónico emplea un reactivo de Grignard como iniciador. En el mecanismo catiónico la especie activa debe ser un carbocatión.  El mecanismo con estereoquímica controlada se puede realizar de dos formas: tipo Ziegler-Natta y metaloceno.

La polimerización por condensación consiste en la unión de dos grupos funcionales distintos y esta unión conlleva a la obtención de productos secundarios, los cuales deben ser separados. Los grupos más utilizados en estos fines son el ácido carboxílico, amino y alcohol. Las cadenas crecen a una velocidad relativamente baja. Su masa molecular aumenta lentamente.     

La complejidad de la obtención de polímeros se ha desarrollado con el fin de obtener los polímeros aptos para la elaboración de mejores productos, de mayor calidad y a menor costo. Debido a estos estudios es que actualmente conocemos la gran cantidad objetos que tienen gran utilidad tanto en la industria como en nuestros hogares, los cuales facilitan el desarrollo diario de muchas nuestras actividades.