¿Cómo se fabrica un polímero termoplástico? Ejemplos y aplicaciones
Los termoplásticos se fabrican adicionando (polimerizando) monómeros para alcanzar largas cadenas, siendo muchos de ellos la repetición de una unidad varias veces.
Termoplásticos de uso frecuente
| Termoplástico | Aplicaciones |
|---|---|
| Polietileno (PE) | Tuberías, planchas, botes, vasos, aislantes eléctricos, bolsas. |
| Polipropileno (PP) | Las mismas que el PE, pero más resistente a la luz solar. |
| Politetrafluoroetileno (PTFE) | Cojinetes, cierres estancos, recubrimientos antiadherentes. |
| Poliestireno (PS) | Objetos moldeados de bajo coste. Tenaz si está aleado con butadieno (HIPS). Protección de objetos como poliestireno expandido. |
| Policloruro de vinilo (PVC) | Piezas estructurales. Plastificado para obtener cuero artificial, tejidos, etc. |
| Polimetilmetacrilato (PMMA) | Transparente. Laminado para hojas de ventanas, parabrisas. |
| Nilón 6,6 | Tejidos, cuerdas, etc. |
¿Cómo se fabrica un polímero termoestable o resina?
Se obtienen por mezcla de dos componentes: el endurecedor o catalizador y la resina, que al reaccionar endurecen tanto a temperatura ambiente como después de un calentamiento.
¿Por qué no se pueden deformar en caliente?
Si se calientan, inicialmente se rompen las uniones entre las moléculas de la misma cadena (por lo que disminuye el módulo elástico del polímero), pero las uniones entre las cadenas evitan la fusión o la formación de un líquido viscoso. Por lo cual, estos polímeros no se pueden deformar en caliente, pues se transformarían en gomas o se descompondrían si el calentamiento es más severo.
Ejemplos y aplicaciones
- Epoxis: Fibras, adhesivos. (Caro)
- Poliéster: Fibras, laminados. (Más barato que las resinas epoxi)
- Fenol-formaldehído: Baquelita, formica.
¿Qué son los elastómeros y cuáles son sus características?
También llamados gomas, son polímeros casi lineales con algunas uniones ocasionales entre cadenas. Estas uniones son las que aseguran una «memoria de forma» (el material recupera su forma después de cesar la carga aplicada) a temperatura ambiente, por cuanto a esta temperatura las uniones entre moléculas de la cadena están fundidas.
Ejemplos y aplicaciones
- Polisopreno: Caucho natural.
- Polibutadieno: Gomas, ruedas.
- Policloropreno (Neopreno): Anillos de cierre resistentes al aceite.
Ejemplos de polímeros naturales y sus aplicaciones
- Celulosa: Estructura de las plantas.
- Lignina: Componente de las plantas.
- Proteínas: Gelatinas, madera, lana.
Consideraciones sobre las tablas de datos de polímeros
¿Qué consideraciones hay que tener en cuenta al utilizarlas?
Los valores reflejados en las tablas de datos son siempre considerados como aproximados y es preciso acudir en cada caso a los valores dados por el fabricante o los obtenidos en el laboratorio.
¿Por qué?
El hecho de que los polímeros contengan una amplia gama de longitudes moleculares justifica parcialmente que pequeños cambios en su fabricación modifiquen estas longitudes y, con ello, sus propiedades finales.
¿A qué temperatura y tiempo se suelen dar los datos?
A 20 °C y 100 segundos.
¿De qué dependen las propiedades mecánicas de los materiales?
Las propiedades de los materiales son función del enlace atómico del material.
Tipos de enlaces atómicos en los polímeros
Los tipos de enlaces presentes en los polímeros son:
- Los enlaces covalentes que forman una larga cadena.
- Los enlaces secundarios (Van der Waals, puentes de hidrógeno) de gran fragilidad entre las cadenas.
¿Qué ocurre con ellos a la temperatura de transición vítrea?
A la temperatura de transición vítrea (Tg), la cual es siempre superior a la temperatura ambiente, estas uniones secundarias desaparecen, quedando solo los enlaces de tipo covalente.
Módulo de elasticidad de polímeros por debajo de la Tg
Muchos de los polímeros presentan a temperaturas inferiores a su Tg un módulo de elasticidad próximo a los 3 GPa.
Interrelación entre tiempo de carga y módulo elástico en polímeros
A mayor tiempo de carga, menor módulo elástico.
Justificación
Bajo carga, las uniones secundarias fluyen y el módulo de elasticidad cae. Por ello, en las tablas de datos se reflejan los valores del módulo elástico que corresponden a tiempos de carga de cien segundos a temperatura ambiente (20 °C).
Orden de magnitud
Para tiempos de carga de mil horas, el módulo elástico puede caer a una tercera parte del que presentaba para estos cien segundos.