Aditivos de polímeros
El propeno se somete a polimerización por adición para producir poli(propeno), a menudo conocido como polipropileno, que es uno de los polímeros termoplásticos más versátiles disponibles en el mercado. Las mezclas de propeno y otros monómeros forman una amplia gama de copolímeros importantes.
El poli(propeno) se procesa en forma de película, para embalajes y en fibras para alfombras y ropa. También se utiliza para fabricar artículos moldeados por inyección, desde parachoques de coches hasta cubetas de lavado, y puede extruirse para fabricar tubos (Figura 1).
y, cuando se polimeriza, puede formar tres estructuras básicas de cadena que dependen de la posición de los grupos metilo: dos son estereorregulares (isotáctico y sindiotáctico) y la tercera no tiene una estructura regular y se denomina atáctico, como se muestra en el siguiente diagrama:
La estructura “a una mano” del poli(propeno) isotáctico hace que las moléculas formen hélices. Esta forma regular permite que las moléculas cristalicen en un material duro y relativamente rígido que, en su forma pura, se funde a 440 K.
En el proceso de polimerización se utilizan catalizadores Ziegler-Natta. Se producen por la interacción del cloruro de titanio (IV) y un alquilo de aluminio, como el trietil aluminio. Se utilizan dos procesos principales para fabricar el polímero con estos catalizadores, aunque también se utiliza el método de lodos.
Propiedades mecánicas de los polímeros
En conjunto, bajo la clase de materiales de polietileno, el LDPE (polietileno de baja densidad) y el HDPE (polietileno de alta densidad) han configurado el panorama de la industria del envasado y la fabricación. El PEBD es conocido por ser ampliamente utilizado en las bolsas de plástico, ya que su baja densidad lo hace ligero y flexible, lo que lo hace perfecto para este tipo de aplicaciones. El HDPE, por el contrario, es más duro y ofrece una mayor solidez y una mejor resistencia al calor. Recientemente, se ha hecho muy popular como material de partida para los filamentos de impresión 3D, utilizado en lugar del material ABS. También se utiliza para producir piezas de plástico duraderas, como tuberías de HDPE, juguetes y sillas de plástico.
Aunque el LDPE y el HDPE son ambos polímeros termoplásticos de etileno, difieren en varias propiedades y usos. Una de ellas es que el PEBD tiene más ramificaciones que el PEAD. La ramificación tiene lugar durante la polimerización, en la que las cadenas de polímero tienen cadenas de polímero secundarias unidas a ellas mediante la sustitución de un átomo de la cadena primaria por un grupo monomérico. Esto debilita las fuerzas intermoleculares del polímero. Por ello, el HDPE tiene una relación resistencia/densidad más elevada que el LDPE, con una mayor resistencia a la tracción.
Polimerización
Fuente: Hall, Sue; Harris, Mary; Knipp, Rebecca; y Van Natta, Sandra; Industrial Processes of Polymers: How Are Toys Made? A Workshop for Elementary and Middle Level Teachers, The Polymer Ambassadors, 2003
Los estudiantes exploran los vínculos entre la ciencia y la tecnología mientras simulan los procesos de fabricación de plásticos de extrusión, moldeo por inyección y moldeo por soplado. Se estimula el interés y se inician las preguntas cuando los estudiantes examinan una variedad de juguetes de plástico sencillos. Los alumnos tratan de encontrar rasgos que les lleven a sugerir un proceso de fabricación de un determinado juguete. A continuación, los alumnos forman “empresas de fabricación” y extruyen realmente un producto utilizando un juguete común: la Play-Doh Fun Factory®. Los alumnos también fabrican un producto moldeado por inyección utilizando una pistola de pegamento caliente, y un producto moldeado por soplado utilizando tubos de plástico y un molde sencillo. Por último, los alumnos revisan su conjunto original de juguetes y los clasifican como inyectados, extruidos o soplados.
Combina el agua y el bicarbonato de sodio en un cazo grande y llévalo a ebullición. Habrá burbujas cuando la mezcla se caliente y se desprenda dióxido de carbono. No deje que hierva. Llevar a ebullición y retirar del fuego. Añadir la maicena de una vez y remover enérgicamente hasta que desaparezcan todos los grumos. Enfriar y luego añadir 2 cucharaditas de aceite amasando de 3 a 5 minutos mientras está caliente. Separar en ocho masas de igual tamaño, añadir una gota de colorante alimentario a cada bulto y amasar con el colorante. Dejar reposar toda la noche con una toalla sobre el recipiente. Estará listo para que los alumnos lo utilicen al día siguiente. Nota: La mezcla caliente estará bastante blanda. No la pongas de nuevo al fuego y remueve porque se pondrá demasiado dura. Los objetos extruidos se secan en unos dos días y encogen en longitud de 0,5 a 0,9 cm.
Número especial sobre polímeros
En términos de morfología, el corcho puede describirse como un material anisótropo con células de paredes finas, dispuestas regularmente sin espacio intercelular. Las células son prismas rectangulares como una estructura alveolar y similares a un panal, con sus ejes a lo largo de la dirección radial del árbol, apilados en columnas (Pereira, 2007).
En el corcho, los componentes estructurales de la pared celular son los siguientes: suberina, un poliéster alifático (42%); lignina, un polímero aromático (21,5%); polisacáridos, incluyendo celulosa y hemicelulosas (16%); extractivos (13%); y cenizas (7%) (Pereira, 1988). La pared celular del corcho está constituida químicamente por dos tipos de componentes: los componentes estructurales (suberina, lignina y polisacáridos) constituyen la pared celular y definen su estructura; son insolubles y no pueden ser eliminados de la pared celular sin afectar profundamente a la estructura y propiedades de la célula; y los componentes no estructurales (extractivos o minerales inorgánicos), son compuestos orgánicos de bajo peso molecular que pueden ser solubilizados mediante disolventes adecuados (Pereira, 2007).