Polimerización por crecimiento de la cadena
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.
Polimerización diferentes tipos
Los polímeros sintéticos se producen mediante reacciones químicas, denominadas “polimerizaciones”. Las polimerizaciones se producen de diversas formas -demasiadas para examinarlas aquí-, pero estas reacciones consisten en la unión química repetitiva de moléculas individuales, o monómeros. Diversas combinaciones de calor, presión y catálisis alteran los enlaces químicos que mantienen unidos a los monómeros, haciendo que se unan entre sí. La mayoría de las veces lo hacen de forma lineal, creando cadenas de monómeros llamadas polímeros.
Algunas polimerizaciones unen monómeros enteros, mientras que otras sólo unen porciones de monómeros y crean materiales “sobrantes”, o subproductos. Se pueden formar copolímeros utilizando dos o más monómeros diferentes. Y dos o más polímeros pueden combinarse para producir una aleación, o mezcla, que muestre las características de cada componente.
Por ejemplo, consideremos el plástico común polietileno, que se encuentra en artículos como bolsas de supermercado, juguetes y botellas. El monómero etileno está compuesto por dos átomos de carbono, cada uno de ellos unido a dos átomos de hidrógeno y que comparten un doble enlace entre sí. El polietileno está formado por una cadena de átomos de carbono con un solo enlace, cada uno de los cuales sigue llevando sus dos átomos de hidrógeno.
Polimerización por adición
Figura 3: Fotomicrografías que muestran las características asociadas con el agrietamiento frágil en la superficie de fractura transversal del conector (izquierda) y una serie de grietas interconectadas en las superficies interiores tanto en el extremo de la boquilla (izquierda) como en el extremo roscado (derecha).
Figura 3: Fotomicrografías que muestran las características asociadas a la rotura frágil en la superficie de fractura transversal del conector (izquierda) y una serie de grietas interconectadas en las superficies interiores tanto en el extremo de la boquilla (izquierda) como en el extremo roscado (derecha).
Los materiales plásticos ofrecen un equilibrio único de resistencia y ductilidad asociado a su naturaleza viscoelástica inherente. Sin embargo, son susceptibles de degradación molecular a través de una variedad de exposiciones. Esta degradación puede producirse durante la composición, el procesamiento, el almacenamiento o durante el servicio.
La degradación molecular es una de las principales causas de fallo de los componentes plásticos, y un estudio indica que el 17% de los fallos de los plásticos están asociados a un mecanismo de degradación.1 En términos genéricos, la degradación molecular de un plástico es la alteración perjudicial de la estructura molecular dentro del polímero como resultado de una reacción química. Es importante destacar que los mecanismos de degradación implican principalmente una reducción permanente del peso molecular como resultado de la reacción química. Existen numerosos mecanismos de degradación molecular, pero los más comunes son:
Tasa de polimerización
En la química de polímeros, un polímero de adición es un polímero que se forma por simple unión de monómeros sin la cogeneración de otros productos. Los polímeros de adición pueden formarse por polimerización en cadena, cuando el polímero se forma por la adición secuencial de unidades monoméricas a un sitio activo en una reacción en cadena, o por poliadición, cuando el polímero se forma por reacciones de adición entre especies de todos los grados de polimerización. Los polímeros de adición se forman por la adición de algunas unidades monoméricas simples de forma repetida. Generalmente los polímeros son compuestos insaturados como alquenos, alcalinos, etc. La polimerización por adición tiene lugar principalmente en el mecanismo de radicales libres. El mecanismo de radicales libres de la polimerización por adición se completa con tres pasos, a saber, la iniciación del radical libre, la propagación de la cadena y la terminación de la cadena.
Muchos polímeros de adición comunes se forman a partir de monómeros insaturados (que suelen tener un doble enlace C=C)[3] Los polímeros de adición más frecuentes son las poliolefinas, es decir, los polímeros derivados de la conversión de olefinas (alquenos) en alcanos de cadena larga. La estequiometría es sencilla: