Introducción a la Polimerización y Monómeros
La polimerización es un proceso químico mediante el cual los reactivos, conocidos como monómeros (compuestos de bajo peso molecular), se agrupan químicamente entre sí, dando lugar a una molécula de gran peso, denominada polímero, que puede ser una cadena lineal o una macromolécula tridimensional.
Un monómero (del griego *mono*, ‘uno’, y *meros*, ‘parte’) es una molécula de pequeña masa molecular que se une a otros monómeros, a veces cientos o miles, para formar un polímero.
Tipos de Polimerización
Polimerización por Adición
La polimerización por adición implica la adición de moléculas pequeñas de un mismo tipo unas a otras sin eliminación de ninguna parte de la molécula. Se clasifica en varios subtipos:
- Adición por apertura del doble enlace (polimerización de tipo vinílico).
- Adición por apertura de un anillo (polimerización tipo epóxido).
- Adición por apertura de un doble enlace con eliminación de una parte de la molécula (polimerización alifática del tipo diazo).
- Adición por ruptura del anillo con eliminación de una parte de la molécula (polimerización del tipo α-aminocarboxianhídrido).
- Adición de birradicales formados por deshidrogenación (polimerización tipo p-xileno).
Polimerización por Condensación
La polimerización por condensación se caracteriza por la formación de polímeros mediante la eliminación de moléculas pequeñas (como agua o alcoholes). Ejemplos incluyen:
- Formación de poliésteres, poliamidas, poliéteres, polianhídridos, etc., por eliminación de agua o alcoholes, con moléculas bifuncionales como ácidos o glicoles, diaminas, diésteres, entre otros (polimerización del tipo poliésteres y poliamidas).
- Formación de polihidrocarburos, por eliminación de halógenos o haluros de hidrógeno, con ayuda de catalizadores metálicos o de haluros metálicos (policondensación del tipo de Friedel-Crafts y Ullmann).
- Formación de polisulfuros o poli-polisulfuros, por eliminación de cloruro de sodio, con haluros bifuncionales de alquilo o arilo y sulfuros alcalinos o polisulfuros alcalinos, o por oxidación de dimercaptanos (policondensación del tipo Thiokol).
Polimerización en Suspensión, Emulsión y Masa
Polimerización en Suspensión
En la polimerización en suspensión, el peróxido es soluble en el monómero. La polimerización se realiza en agua, y como el monómero y el polímero resultante son insolubles en agua, se obtiene una suspensión. Para evitar que el polímero se aglomere en el reactor, se disuelve en el agua una pequeña cantidad de alcohol polivinílico, el cual cubre la superficie de las gotitas del polímero y evita que se peguen.
Polimerización en Emulsión
La polimerización en emulsión también se realiza en agua, con peróxidos solubles en agua. Sin embargo, en lugar de agregar un agente de suspensión como el alcohol polivinílico, se añade un emulsificante, que puede ser un detergente o un jabón.
Clasificación y Reciclaje de Plásticos
El Código de Identificación de Plásticos y Resinas
El Código de Identificación de Plásticos y Resinas es un sistema a menudo desconocido, pero crucial para la identificación de los distintos tipos de plástico y para optimizar su reciclaje. Los plásticos se diferencian según este código, un sistema utilizado internacionalmente en el sector industrial para distinguir la composición de resinas en envases y otros productos plásticos. Este sistema fue establecido por la Sociedad de la Industria de Plásticos (SPI) en el año 1988, con el objetivo de promover y mejorar la eficiencia del reciclaje.
Los diferentes tipos de plástico se identifican con un número del 1 al 7, ubicado en el interior del clásico símbolo de reciclado (un triángulo de flechas en seguimiento). A continuación, se detallan la denominación y las características de cada uno de ellos:
Tipos de Plásticos y sus Características
- PET (Polietileno tereftalato): Se utiliza principalmente en la producción de botellas para bebidas. Tras su reciclado, se obtienen principalmente fibras para relleno de bolsas de dormir, alfombras, cuerdas y almohadas.
- HDPE (Polietileno de alta densidad): Normalmente se utiliza en envases de leche, detergente, aceite para motor, etc. Tras reciclarse, el HDPE se emplea para macetas, contenedores de basura y botellas de detergente.
- PVC (Cloruro de polivinilo): Es utilizado en botellas de champú, envases de aceite de cocina, artículos de servicio para casas de comida rápida, etc. El PVC puede ser reciclado como tubos de drenaje e irrigación.
- LDPE (Polietileno de baja densidad): Se encuentra en bolsas de supermercado, de pan y plástico para envolver. El LDPE puede ser reciclado para fabricar nuevas bolsas de supermercado.
- PP (Polipropileno): Se utiliza en la mayoría de recipientes para yogur, sorbetes, tapas de botella, etc. Tras el reciclado, el PP se utiliza como viguetas de plástico, peldaños para registros de drenaje y cajas de baterías para autos.
- PS (Poliestireno): Se encuentra en tazas desechables de bebidas calientes y bandejas de carne. El PS puede reciclarse en viguetas de plástico, cajas de cintas para casetes y macetas.
- OTROS: Generalmente indica que es una mezcla de varios plásticos. Algunos productos de este tipo de plástico son: botellas de kétchup para exprimir, platos para hornos de microondas, etc. Estos plásticos no suelen reciclarse porque no se sabe con certeza qué tipo de resinas contienen.
Métodos de Moldeado de Plásticos
Moldeado por Prensa
El moldeado por prensa es el método más utilizado para producciones unitarias y pequeñas series. Este procedimiento es idóneo para moldear resinas termoestables (duroplásticos), que se presentan en forma de polvo o granulado. Para ello, el molde, previamente elaborado según la pieza a conformar (generalmente en macho y hembra), se calienta, se le aplica un desmoldante y se deposita en él la cantidad precisa de resina.
Moldeado por Prensado en Inyección (Transferencia)
El moldeado por prensado en inyección (transferencia), al igual que el método anterior, se utiliza para el moldeo de resinas termoestables y, en algunos casos, de termoplásticos. La diferencia principal entre el moldeado por prensa y el de transferencia radica en que el calor y la presión necesarios para la polimerización (o para fundir la resina) se aplican en una cámara de caldeo y compresión. En esta cámara, previamente calentada, se aplica el desmoldante y una cantidad determinada de resina en polvo o granulada. Cuando la resina se plastifica, se transfiere al molde propiamente dicho mediante un émbolo desde la cámara de caldeo. A través de bebederos o canales de transferencia, una vez curado el plástico, se abre el molde y se extrae la pieza.
El moldeado por transferencia se desarrolló para facilitar el moldeo de productos complejos con pequeños agujeros profundos o numerosos insertos metálicos. En el moldeado por prensado, la masa seca puede variar la posición de los insertos y pasadores metálicos que forman los agujeros; en el moldeado por transferencia, por el contrario, la masa plástica licuada fluye alrededor de estas partes metálicas sin alterar su posición.
Termoformado
El termoformado es un procedimiento exclusivo para termoplásticos. La resina se suministra en forma de finas láminas, las cuales se calientan para poder conformarlas.
Otros Conceptos Químicos y Científicos
Descubrimientos Científicos Relevantes
La Insulina y Francisco Bolívar Zapata
El Dr. Francisco Bolívar Zapata fue clave en el desarrollo de la insulina recombinante. La insulina es una hormona esencial para pacientes diabéticos, es decir, aquellas personas cuyos organismos son incapaces de regular adecuadamente el azúcar en la sangre.
El Eritronio (Vanadio) y Andrés Manuel del Río
En 1801, al examinar muestras minerales procedentes de Zimapán, en el actual Estado de Hidalgo, México, Andrés Manuel del Río concluyó que había descubierto un nuevo elemento metálico. Preparó varios compuestos con él y, al observar la diversidad de colores que presentaban, lo denominó «pancromio» (*muchos colores*, en griego). Poco después, al notar que los compuestos calentados cambiaban su color a rojo, denominó al nuevo elemento «eritronio» (*eritros* significa *rojo* en griego). Un año más tarde, entregó muestras que contenían el nuevo elemento a Alexander von Humboldt, quien las envió a Hippolyte Victor Collet-Descotils en París para su análisis. Collet-Descotils analizó las muestras e informó, erróneamente, que contenían solo cromo, por lo que von Humboldt, a su vez, rechazó la afirmación de su amigo Andrés sobre un nuevo elemento. (Cabe destacar que Andrés Manuel del Río nació en España, aunque su descubrimiento fue en México).
Clorofluorocarbonos (CFC) y la Capa de Ozono
Los clorofluorocarbonos (CFC) son una familia de compuestos químicos formados por átomos de carbono, flúor y cloro. Con el tiempo, los CFC alcanzan la estratosfera, donde se disocian por acción de la radiación ultravioleta, liberando el cloro y dando inicio al proceso de destrucción de la capa de ozono. Los CFC son un grupo genérico de compuestos que contienen cloro, flúor y carbono, utilizados históricamente como agentes refrigerantes y como gases propulsores en aerosoles. Sus múltiples aplicaciones, alta volatilidad y estabilidad química provocan su acumulación en la alta atmósfera, donde su presencia es la principal causa de la degradación de la capa protectora de ozono.