Propiedades mecánicas de los polímeros
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, al estirarse mecánicamente o al evaporarse el 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 cristalinidad de los polímeros
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 un procesamiento adicional del mismo material, incluso después de haber sido 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).
Polímeros amorfos
el rango de 10 – 20 nm. En ausencia de un gradiente térmico, las láminas crecen radialmente en todas las direcciones, dando lugar a regiones cristalinas esféricas, las llamadas esferulitas. Normalmente, los polímeros sólo pueden producir parcialmente
La cadena vertebral favorece la formación de cristales porque las moléculas prefieren una disposición ordenada con la máxima densidad de empaquetamiento para maximizar el número de enlaces secundarios. Así, las moléculas tienden a organizarse de forma cooperativa y a desarrollar una estructura cristalina. Un buen ejemplo son los
los enlaces de hidrógeno. Esto eleva la temperatura de tránsito del vidrio y el punto de fusión. La alta cristalinidad y las fuertes interacciones intermoleculares también aumentan en gran medida la resistencia mecánica. De hecho, las fibras de Kevlar son algunas de las fibras plásticas más resistentes
Ejemplos de polímeros cristalinos
Los polímeros se diferencian de otros tipos de materiales por su elevado peso molecular. El peso molecular es el valor utilizado para expresar el tamaño de una molécula. El agua, por ejemplo, tiene un peso molecular de 18 unidades de masa atómica. Los polímeros son mucho más grandes,.
Los polímeros se diferencian de otros tipos de materiales por su elevado peso molecular. El peso molecular es el valor utilizado para expresar el tamaño de una molécula. El agua, por ejemplo, tiene un peso molecular de 18 unidades de masa atómica. Los polímeros son mucho más grandes, con pesos moleculares que van desde decenas de miles hasta varios millones de unidades de masa atómica. El tamaño de los polímeros tiene un gran impacto en sus propiedades únicas.
Una consecuencia importante del tamaño de los polímeros es el comportamiento de los átomos en diferentes estados de fase. Los compuestos de moléculas pequeñas tienen tres estados de la materia: sólido, líquido y gaseoso. Las partículas de un sólido están muy juntas y tienen muy poco movimiento. Las partículas de un líquido, en cambio, están más sueltas y se deslizan más fácilmente entre ellas. Y las partículas de un gas están muy poco empaquetadas y se mueven con gran energía.