Propiedades mecánicas de los polímeros
¿Qué son los disolventes verdes? Los disolventes verdes, también conocidos como biodisolventes respetuosos con el medio ambiente, se derivan del procesamiento de cultivos. Hay muchos tipos de disolventes verdes, como los líquidos iónicos, los fluidos supercríticos, el agua y el agua supercrítica. Estos disolventes verdes son mucho más ecológicos, menos tóxicos y menos peligrosos que los compuestos orgánicos volátiles (COV) tradicionales. Por ejemplo, el lactato de etilo El lactato de etilo es un disolvente verde derivado del procesamiento del maíz. El lactato de etilo es el éster del ácido láctico que se utiliza como disolvente en la industria de las pinturas y los revestimientos. Tipos de disolventes verdes 1. Fluidos supercríticos Un compuesto que existe por encima de su presión crítica (Pc) y de su temperatura crítica (Tc) se conoce como fluido supercrítico o SCF. Sus propiedades químicas y físicas están entre las de un gas y un líquido. Diagrama de fases que muestra la región de los fluidos supercríticos Los líquidos supercríticos son el sustituto perfecto de los disolventes orgánicos para los procesos industriales y de laboratorio d
Polímero cristalino
La cristalinidad define el grado de orden de largo alcance de un material y afecta en gran medida a sus propiedades. Cuanto más cristalino es un polímero, más regularmente alineadas están sus cadenas. Al aumentar el grado de cristalinidad, aumenta la dureza y la densidad. Esto se ilustra en el poli(etileno).
El HDPE (polietileno de alta densidad) está compuesto por cadenas lineales con pocas ramificaciones. Las moléculas se empaquetan estrechamente, lo que da lugar a un alto grado de orden. Esto lo hace rígido y denso, y se utiliza para las botellas de leche y los tubos de desagüe.
Las numerosas ramificaciones cortas del LDPE (poli(etileno) de baja densidad) interfieren con el estrecho empaquetamiento de las moléculas, por lo que no pueden formar una estructura ordenada. Su menor densidad y rigidez lo hacen adecuado para su uso en películas como las bolsas de plástico y el envasado de alimentos.
A menudo, los polímeros son semicristalinos, existiendo en algún punto de la escala entre lo amorfo y lo cristalino. Suelen consistir en pequeñas regiones cristalinas (cristalitos) rodeadas de regiones de polímero amorfo.
Factores que afectan al grado de cristalinidad
La cristalización de los polímeros es un proceso asociado a la alineación parcial de sus cadenas moleculares. Estas cadenas se pliegan y forman regiones ordenadas denominadas laminillas, que componen estructuras esferoidales más grandes denominadas esferulitas[1][2] Los polímeros pueden cristalizar al enfriarse tras la fusión, el estiramiento mecánico o la evaporación del disolvente. La cristalización afecta a las propiedades ópticas, mecánicas, térmicas y químicas del polímero. El grado de cristalinidad se estima mediante diferentes métodos analíticos y suele oscilar entre el 10 y el 80%, y los polímeros cristalizados suelen denominarse “semicristalinos”. Las propiedades de los polímeros semicristalinos están determinadas no sólo por el grado de cristalinidad, sino también por el tamaño y la orientación de las cadenas moleculares.
Los polímeros se componen de largas cadenas moleculares que forman espirales irregulares y enredadas en la masa fundida. Algunos polímeros conservan esa estructura desordenada al congelarse y se convierten fácilmente en sólidos amorfos. En otros polímeros, las cadenas se reorganizan tras la congelación y forman regiones parcialmente ordenadas con un tamaño típico del orden de 1 micrómetro[3] Aunque sería energéticamente favorable que las cadenas del polímero se alinearan en paralelo, dicha alineación se ve obstaculizada por el enredo. Por lo tanto, dentro de las regiones ordenadas, las cadenas de polímeros están alineadas y plegadas a la vez. Por lo tanto, estas regiones no son ni cristalinas ni amorfas y se clasifican como semicristalinas. Ejemplos de polímeros semicristalinos son el polietileno lineal (PE), el tereftalato de polietileno (PET), el politetrafluoroetileno (PTFE) o el polipropileno isotáctico (PP)[4].
Factores que afectan a la polimerización
Algunos polímeros forman sólidos más cristalinos que otros. Nos será útil relacionar la tendencia a cristalizar con la composición química y los detalles estructurales de determinados polímeros. Hay seis factores que favorecen que un polímero tenga un alto porcentaje de cristalinidad: una cadena lineal regular y simétrica, un bajo grado de polimerización, fuertes fuerzas intermoleculares, grupos colgantes pequeños y regulares, una velocidad de enfriamiento lenta y moléculas orientadas.
Para cristalizar una cadena polimérica debe ser lineal, aunque puede producirse una cristalización limitada si hay un pequeño número de ramificaciones. La cristalización se ve favorecida por una disposición regular a lo largo de la cadena polimérica que confiere a la estructura un alto grado de simetría.
Las cadenas de polímeros relativamente cortas forman cristales más fácilmente que las cadenas largas, porque éstas tienden a estar más enredadas. Una alta cristalinidad suele significar un material más resistente, pero los polímeros de bajo peso molecular suelen ser más débiles en cuanto a resistencia aunque sean altamente cristalinos. Los polímeros de bajo peso molecular tienen un bajo grado de enredo de las cadenas, por lo que éstas pueden deslizarse unas junto a otras y provocar una rotura en el material.