Polímero semicristalino
Una característica definitoria que separa los diferentes polímeros termoplásticos es si se consideran amorfos o semicristalinos. Los termoplásticos más populares utilizados en la industria del embalaje, como el HDPE y el polipropileno, se clasifican como semicristalinos, mientras que otros, como el poliestireno y el ABS, se consideran amorfos. La principal diferencia entre estas clases de termoplásticos es la disposición de las cadenas moleculares y cómo éstas, a su vez, afectan al comportamiento del polímero bajo el calor. Siga leyendo para saber más sobre las diferencias entre las dos clasificaciones de termoplásticos:
Recibir la clasificación de polímero semicristalino significa que el material presenta cadenas moleculares organizadas y fuertemente empaquetadas. Las zonas de cristalinidad se denominan esferulitas y pueden variar en forma y tamaño, existiendo zonas amorfas entre las zonas cristalinas. Como resultado, esta estructura molecular altamente organizada da lugar a un punto de fusión definido. Estos polímeros son anisotrópicos en el flujo, por lo que presentan una mayor contracción transversal al flujo que con el flujo, lo que a veces puede dar lugar a cierta inestabilidad dimensional.
Factores que afectan a la cristalinidad de los polímeros
Amorfo vs. Cristalino – ¿cuáles son las diferencias? Los plásticos amorfos y semicristalinos son ambos polímeros de alta temperatura. La diferencia entre ambos radica en su estructura molecular. Antes de decidir cuál utilizar, debe conocer las características de cada uno, ya que eso determinará su proceso de moldeo por inyección. Echemos un vistazo.Termoplásticos amorfosEstos incluyen principalmente plásticos translúcidos: Estos polímeros tienen una estructura molecular ordenada aleatoriamente que carece de un punto de fusión definido. El resultado es que los materiales amorfos se ablandan gradualmente a medida que aumenta la temperatura.
Los prosEsto hace que sean fáciles de termoformar. Al ser materiales isótropos en flujo, poseen una mayor estabilidad dimensional que los plásticos semicristalinos y son menos propensos a deformarse. Los termoplásticos amorfos también ofrecen una mayor resistencia al impacto y se utilizan mejor para aplicaciones estructurales.
Estos materiales se adhieren bien con adhesivos. También suelen ofrecer una excelente resistencia al agua caliente y al vapor, una buena resistencia química y una buena rigidez y resistencia. El PSU y el PEI son ejemplos especialmente buenos de termoplásticos amorfos que ofrecen estas cualidades.
A medida que la cristalinidad aumenta la fragilidad del polímero
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].
Cristalinidad de los polímeros
La mayor parte del comportamiento de las moléculas pequeñas puede entenderse en términos de tres estados: gas, líquido y sólido. Los polímeros son moléculas grandes con fuertes fuerzas intermoleculares y cadenas enmarañadas, y no tienen fase de vapor: se descomponen antes de que la temperatura sea lo suficientemente alta como para formar un vapor. La longitud de las moléculas de los polímeros también dificulta la formación de los grandes cristales que se encuentran en las fases sólidas de la mayoría de las moléculas pequeñas. En cambio, los polímeros sólidos pueden modelarse en términos de dos fases: cristalina y amorfa. Así, el comportamiento de los polímeros puede entenderse mejor en términos de las tres fases: fundida, cristalina y amorfa15.
Los polímeros altamente cristalinos son rígidos, de alta fusión y se ven menos afectados por la penetración de disolventes. La cristalinidad hace que los polímeros sean fuertes, pero también disminuye su resistencia al impacto. Como ejemplo, las muestras de polietileno preparadas a alta presión (5000 atm) tienen altas cristalinidades (95 – 99%), pero son extremadamente frágiles21. Las moléculas pequeñas y los iones forman un entramado tridimensional con una estructura regular extendida que hace posibles los cristales grandes. Una pequeña porción de la red de NaCl se modela en el siguiente diagrama.