Polímeros – compuestos químicos –

Tú polímeros son utilizados por la humanidad desde la antigüedad. Alrededor del 1000 a.C., los chinos obtienen un barniz extraído de un árbol llamado rhus vernicflua. Este barniz fue muy utilizado en muebles en forma de revestimiento impermeabilizante, aumentando su durabilidad hasta los años 50. Los procesos para la obtención de materiales poliméricos sintéticos solo fueron posibles a principios del siglo XX. La década de 1920 marcó oficialmente el comienzo de una nueva era en los descubrimientos relacionados con materiales poliméricos, con investigaciones relacionadas con los mecanismos de polimerización de moléculas orgánicas en Alemania.

Desde 1920 hasta la actualidad, la gran diversidad de técnicas de polimerización, síntesis de nuevos materiales poliméricos, polímeros biodegradables y nanocomposites ha ido aumentando gradualmente, sin embargo, actualmente el énfasis está en desarrollar y mejorar formulaciones de polímeros existentes utilizando nuevas tecnologías y procesos para la obtención materiales con propiedades optimizadas.

Los polímeros tienen un comportamiento reológico complejo, están compuestos por macromoléculas, formadas por pequeñas partes que se denominan monómeros. Los monómeros son las unidades que se repiten dentro de la estructura del polímero y pueden o no ser las mismas unidades, formando cadenas largas. Pueden ser naturales o sintéticos, termoplásticos o termoendurecibles y con propiedades específicas según los monómeros que forman la macromolécula de los distintos polímeros existentes.

• Macromoléculas: Son moléculas de alta masa molar, que no necesariamente tienen una unidad repetitiva en su estructura, y no necesariamente solo los polímeros son macromoléculas, los oligómeros, por ejemplo, son macromoléculas.
• oligómeros: Polímeros de baja masa molar, generalmente menos de 10,000 g / mol.
• MonómerosBásicamente, los monómeros son la materia prima de los polímeros, son moléculas simples, generalmente orgánicas, que cuando se agrupan repetidamente, y pueden ser las mismas moléculas o dispuestas con moléculas de otros compuestos, forman largas cadenas llamadas polímeros.
• mero: Son las unidades repetidas de la cadena del polímero.
• Grado de polimerización: El grado de polimerización consiste en el número de meros que componen una macromolécula polimérica, representada por la letra n en la representación química de un polímero. Los polímeros comerciales tienen valores entre 700 y 800 grados de polimerización.
• Polímeros: La palabra Polímero significa: Poli – varias y Mero – partes. Son compuestos naturales o sintéticos, con grandes moléculas formadas por la repetición de unidades llamadas monómeros. Son compuestos orgánicos o inorgánicos de alto peso molecular (por encima de 10.000 g / mol, llegando a 10.000.000 g / mol). Los polímeros se pueden clasificar en:

Estos son materiales poliméricos que se encuentran en la naturaleza y que no se sintetizan en las industrias. El cuerpo humano está compuesto por varios polímeros naturales, como proteínas y polisacáridos. El caucho natural proviene del látex, obtenido de la savia del árbol del caucho. Ejemplos: Celulosa: acetato de celulosa y nitrato de celulosa, caseína: galactita y amoníaco: urea.

Polímeros sintéticos

Son materiales poliméricos obtenidos por reacciones de síntesis, en industrias de polimerización, a través de diferentes materias primas, de fuentes renovables o no renovables. El tamaño de las macromoléculas y su composición se puede controlar para obtener una multitud de compuestos poliméricos y cumplir con las propiedades deseadas. Los polímeros de interés comercial normalmente tienen una masa molecular superior a 10.000 g / mol. Ejemplos: etileno: polietileno (PE), cloruro de vinilo: cloruro de polivinilo (PVC) y propeno: polipropileno (PP).

Fuentes de materia prima: Las materias primas utilizadas en la producción de polímeros sintéticos pueden ser de origen fósil, es decir, fuentes no renovables, como petróleo, carbón mineral y gas natural, o pueden obtenerse de fuentes renovables, como vegetales. , por ejemplo, caña de azúcar y almidón, que son materias primas para biopolímeros.

Representación de macromoléculas poliméricas: Las estructuras químicas de las moléculas de polímero están representadas entre llaves, comenzando y terminando con un guión que representa que la estructura se repite, con la representación química de una mera de cada tipo que componen la molécula, y tienen la letra n. después de la clave de acabado, que representa el grado de polimerización. Veamos algunos ejemplos para que sea más fácil de entender:

Polietileno

Poliamida 6.6

• homopolímeros: Son polímeros donde la unidad repetitiva es siempre la misma, es decir, formada por un solo monómero. Suelen ser polímeros formados por una reacción de poliadición.
• Copolímeros: Son polímeros donde las unidades repetidas son diferentes, es decir, formados por más de un monómero. Suelen ser polímeros formados por una reacción de policondensación.

Los polímeros sintéticos se producen a partir de reacciones de polimerización, y estas reacciones pueden ser de poliadición o policondensación. En la poliadición, los monómeros se agregan en un reactor, junto con un catalizador llamado iniciador que rompe los dobles enlaces de los monómeros iniciando una reacción en cadena, hasta el momento en que se agrega un producto específico que lleva a cabo la terminación de la reacción en cadena. Es una reacción extremadamente violenta, rápida y exotérmica, que se lleva a cabo en pequeños reactores y produce polímeros con masas moleculares elevadas, en el rango de 20.000 g / mol. En la policondensación, los monómeros (generalmente más de un tipo) se agregan al reactor, donde ocurre la reacción química para eliminar las moléculas de bajo peso molecular, permitiendo que los monómeros se unan y formen el polímero de interés, no hay ruptura de dobles enlaces. Es una reacción lenta, que forma polímeros con peso molecular en el rango de 10,000 g / mol.

Las cadenas poliméricas pueden ser lineales o ramificadas y, en el caso de polímeros termoendurecibles, pueden estar reticuladas. Los polímeros se pueden clasificar además en termoplásticos y termoestables.

• Termoplásticos: Estos son polímeros que se pueden reprocesar cuando se calientan nuevamente y se pueden remodelar. Este proceso se puede repetir en numerosas ocasiones, sin embargo, con cada reprocesado, hay una pérdida de algunas propiedades, que se pueden compensar si lo mezclamos con material virgen. Ejemplo: polietileno, poliamidas, policarbonato y poliestireno.
• termoendurecibles: Son polímeros que no se pueden reprocesar porque tienen reticulaciones en su estructura, y al recalentarse se produce una rotura de las reticulaciones (reticulaciones), degradando el material. Esto no significa que los termoendurecibles no se puedan reutilizar. Se pueden añadir en pequeñas cantidades como cargas y refuerzos, incluso en materiales termoplásticos. Se obtienen por efecto de la temperatura y la presión, se moldean y al enfriarse se endurecen. Ejemplos: baquelita, resina epoxi y poliuretano.

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Referencias:

http://falandodquimica.weebly.com/uploads/2/4/5/2/2452165/aula_03_polimeros_-_final.pdf

Ciencia y Comportamiento de los Materiales Plásticos I y II, SENAI – SP, Centro de Tecnología del Plástico, SENAI Escuela Mario Amato, 2012.

BOSQUILHA, G. Mínimoanual de Química: Teoría y Práctica. 2. Rev. Ed. São Paulo: Rideel, 2003.