Clasificación de los polímeros según su origen
Antes de los primeros años de la década de 1920, los químicos dudaban de la existencia de moléculas con pesos moleculares superiores a unos pocos miles. Este punto de vista limitado fue cuestionado por Hermann Staudinger, un químico alemán con experiencia en el estudio de compuestos naturales como el caucho y la celulosa. En contraste con la racionalización predominante de estas sustancias como agregados de pequeñas moléculas, Staudinger propuso que estaban formadas por macromoléculas compuestas por 10.000 o más átomos. Formuló una estructura polimérica para el caucho, basada en una unidad repetitiva de isopreno (denominada monómero). Por sus aportaciones a la química, Staudinger recibió el Premio Nobel en 1953. Los términos polímero y monómero derivan de las raíces griegas poly (muchos), mono (uno) y meros (parte).
El reconocimiento de que las macromoléculas poliméricas constituyen muchos materiales naturales importantes fue seguido por la creación de análogos sintéticos con diversas propiedades. De hecho, las aplicaciones de estos materiales como fibras, películas flexibles, adhesivos, pinturas resistentes y sólidos resistentes pero ligeros han transformado la sociedad moderna. En los siguientes apartados se analizan algunos ejemplos importantes de estas sustancias.
Clasificación de los polímeros
La palabra polímero deriva de las palabras griegas clásicas poly que significa “muchos” y meres que significa “partes”. En pocas palabras, un polímero es una molécula de cadena larga que está compuesta por un gran número de unidades repetitivas de idéntica estructura. Algunos polímeros, como las proteínas, la celulosa y la seda, se encuentran en la naturaleza, mientras que muchos otros, como el poliestireno, el polietileno y el nailon, sólo se producen por vías sintéticas. En algunos casos, los polímeros naturales también pueden producirse sintéticamente. Un ejemplo importante es el caucho natural (Hevea), conocido como poliisopreno en su forma sintética.
Los polímeros que son capaces de alcanzar una gran extensión en condiciones ambientales encuentran importantes aplicaciones como elastómeros. Además del caucho natural, existen varios elastómeros sintéticos importantes, como el nitrilo y el caucho butílico. Otros polímeros pueden tener características que permiten su fabricación en fibras largas adecuadas para aplicaciones textiles. Las fibras sintéticas, principalmente el nylon y el poliéster, son buenos sustitutos de las fibras naturales como el algodón, la lana y la seda.
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Un polímero es una sustancia compuesta por macromoléculas[2]. Una macromolécula es una molécula de alta masa molecular relativa, cuya estructura comprende esencialmente la repetición múltiple de unidades derivadas, real o conceptualmente, de moléculas de baja masa molecular relativa[3].
es una sustancia o material formado por moléculas muy grandes, o macromoléculas, compuestas por muchas subunidades repetidas[6]. Debido a su amplio espectro de propiedades,[7] tanto los polímeros sintéticos como los naturales desempeñan papeles esenciales y ubicuos en la vida cotidiana[8] Los polímeros van desde los conocidos plásticos sintéticos, como el poliestireno, hasta los biopolímeros naturales, como el ADN y las proteínas, que son fundamentales para la estructura y la función biológicas. Los polímeros, tanto naturales como sintéticos, se crean mediante la polimerización de muchas moléculas pequeñas, conocidas como monómeros. Su consiguiente gran masa molecular, en relación con los compuestos de moléculas pequeñas, produce propiedades físicas únicas, como dureza, alta elasticidad, viscoelasticidad y tendencia a formar estructuras amorfas y semicristalinas en lugar de cristales.
Clasificación de los polímeros según su comportamiento térmico
La principal diferencia física es cómo responden a las altas temperaturas. Cuando se calientan hasta su punto de fusión, los termoplásticos se ablandan hasta adquirir una forma líquida. Por tanto, el proceso de curado es reversible, lo que significa que pueden volver a moldearse y reciclarse. En cambio, los polímeros termoestables forman una estructura reticulada durante el proceso de curado, lo que impide que se fundan y se vuelvan a moldear.
Como analogía, piense en los termoestables como el hormigón, una vez que han fraguado, nunca pueden volver a la forma líquida (proceso irreversible). Mientras que los termoplásticos son como el agua, pueden pasar del hielo al agua con la aplicación o retirada del calor (proceso reversible).
Un termoplástico es una resina que es sólida a temperatura ambiente, pero que se vuelve plástica y blanda al calentarse, fluyendo debido a la fusión de los cristales o al cruzar la temperatura de transición vítrea (Tg). Una vez procesados, normalmente mediante procesos de moldeo por inyección o soplado, los termoplásticos adoptan la forma del molde en el que se vierten como masa fundida, y se enfrían para solidificarse en la forma deseada. El aspecto más significativo de los termoplásticos es su reversibilidad, la capacidad de someterse a un recalentamiento, fundirse de nuevo y cambiar de forma. Esto permite procesar de nuevo el mismo material, incluso después de haberlo preparado como sólido. Procesos como la extrusión, el termoformado y el moldeo por inyección se basan en este comportamiento de las resinas. Algunos materiales termoplásticos comunes son el polietileno (PE), el policarbonato (PC) y el policloruro de vinilo (PVC).