Un polímero es una molécula grande que consta de una serie de unidades estructurales repetitivas que se mantienen unidas por enlaces covalentes. El término de polímeros proviene del griego «poly» que significa muchos y «mer» que significa parte. Los polímeros son uno de los materiales de ingeniería no metálicos más utilizados. Los polímeros son muy fáciles de fabricar y sus aplicaciones abarcan una amplia gama de campos industriales, como las industrias de fibras, plásticos, adhesivos y otras.
¿Qué son polímeros?
Los polímeros son moléculas que tienen una gran masa molecular formada a partir de la reorganización de moléculas pequeñas y simples unidas a través de enlaces químicos. Se formará un polímero cuando cientos o miles de pequeñas unidades moleculares llamadas monómeros se unen en una sola cadena. El proceso de formación de cadenas moleculares gigantes de polímeros a partir de sus unidades moleculares más pequeñas (monómeros) implica una reacción muy compleja.
El término polímero fue introducido por primera vez por Berzelius un químico sueco en 1833. El desarrollo de la industria de los polímeros comenzó cuando Charles Goodyear de los Estados Unidos logró descubrir la vulcanización en 1839. Los polímeros han existido y han sido utilizados por humanos durante siglos. Los tipos de polímeros que se han utilizado son celulosa, almidón, proteína, lana y caucho.
Según el monómero, los polímeros se dividen en homopolímeros y copolímeros. El homopolímero es un polímero que consiste en un tipo de monómero. Mientras que los copolímeros son polímeros compuestos por dos o más tipos de monómeros. Algunos de estos monómeros se combinan para formar un polímero por polimerización.
La polimerización es el proceso de combinar dos o más tipos de monómeros para convertirse en un polímero. En general, la polimerización se divide en dos grupos que consisten en polimerización por condensación y polimerización por adición.
Características de los polímeros
Los polímeros tienen diferentes características, entre ellas las siguientes:
- A bajas temperaturas, el material se puede imprimir por inyección, prensado, extrusión, etc.
- Producto ligero y fuerte. La gravedad específica de los polímeros es baja en comparación con los metales y la cerámica, es decir, n = 1,2 – 1,7, lo que hace posible que las cosas sean fuertes y ligeras.
- Muchos de los polímeros son buenos aislantes eléctricos. Los polímeros también pueden volverse conductores mezclándolos con polvos metálicos granulares, carbono, etc.
- Muy buena resistencia al agua y productos químicos.
- Se pueden fabricar productos con propiedades muy diferentes según el método de fabricación.
- En general, los materiales poliméricos son más baratos.
- Menos resistente al calor por lo que hay que tener cuidado al usarlo.
- Dureza superficial muy inferior.
- Menos resistente a los disolventes.
- Se carga fácilmente electrostáticamente.
- Algunos materiales son resistentes a la abrasión o tienen un bajo coeficiente de fricción.
Clasificación de polímeros
Los polímeros se clasifican con diferentes criterios, te explicamos cada uno de ellos a continuación:
Clasificación de polímeros según su fuente
Según la fuente, los polímeros se pueden dividir en tres tipos:
- Polímeros naturales: Es decir, polímeros que se producen de forma natural. Ejemplos: caucho natural, carbohidratos, proteínas, celulosa y lana.
- Polímeros semisintéticos: Es decir, polímeros obtenidos a partir de la modificación de polímeros naturales y productos químicos. Ejemplo: nitrato de celulosa (conocido por el nombre inapropiado de nitrocelulosa) que se comercializa con los nombres Celluloid y guncotton.
- Polímeros sintéticos: Son polímeros fabricados por polimerización de monómeros poliméricos. El primer polímero sintético utilizado a escala comercial fue la resina de fenol formaldehído. Fue desarrollado a principios del siglo XX por un químico belga llamado Leo Baekeland, conocido comercialmente como baquelita.
Clasificación de polímeros según la forma de la disposición de la cadena
Según la forma de la disposición de la cadena, los polímeros se pueden dividir en tres tipos:
- Los polímeros lineales: Son polímeros que se componen de unidades repetitivas unidas entre sí para formar largas cadenas de polímeros.
- Polímeros ramificados: Son polímeros que se forman cuando varias unidades repetidas forman ramificaciones en la cadena principal.
- Polímeros reticulantes: Son polímeros que se forman porque varias cadenas de polímeros están unidas entre sí en la cadena principal. Si los enlaces cruzados ocurren en varias direcciones, se forman enlaces cruzados tridimensionales que a menudo se denominan polímeros de red.
Clasificación de polímeros según la reacción de polimerización
Según la reacción de polimerización, los polímeros se pueden dividir en dos tipos:
- Poliadición: Son polímeros que se producen debido a reacciones de adición. Las reacciones de adición o reacciones en cadena son reacciones de adición (entre sí) de moléculas de monómero dobles o cíclicas, generalmente en presencia de un desencadenante en forma de radicales libres o iones.
- Policondensación: Son polímeros que se producen debido a reacciones de condensación/reacciones graduales. El mecanismo de la reacción de condensación del polímero es idéntico a la reacción de condensación de compuestos de bajo peso molecular, es decir: la reacción de dos grupos activos de 2 moléculas de monómero diferentes interactúa liberando moléculas pequeñas.
Por ejemplo H2O. Si el polímero resultante y los reactivos (monómeros) están en diferentes fases, la reacción continuará hasta que se agote uno de los reactivos. Un ejemplo bien conocido de esta polimerización por condensación es la formación de proteínas a partir de aminoácidos.
Clasificación de polímeros según el tipo de monómero
Según el tipo de monómero, los polímeros son de dos tipos, a saber, homopolímeros y copolímeros. El homopolímero es un polímero que resulta de la combinación de monómeros del mismo tipo. Los copolímeros son polímeros resultantes de la combinación de monómeros diferentes. Ejemplos de homopolímeros son cloruro de polivinilo, polietileno, polipropileno, caucho natural, mientras que ejemplos de copolímeros son nailon, poliéster y rayón.
Clasificación de polímeros según su naturaleza para calentar
Según su resistencia al calor, los polímeros son de dos tipos, a saber, polímeros termoplásticos y polímeros termoestables. Los polímeros termoplásticos son polímeros que se ablandan cuando se calientan y se endurecen cuando se enfrían. Los polímeros termoestables son polímeros que no se ablandan cuando se calientan. Los polímeros termoplásticos generalmente se pueden reformar mientras que los polímeros termoestables no.
Clasificación de polímeros según la aplicación
Según su aplicación, los polímeros se dividen en dos tipos:
- Polímeros comerciales
Es decir, polímeros que se sintetizan a bajo costo y se producen a gran escala. Los polímeros comerciales en principio consisten en 4 tipos principales de polímeros, a saber: polietileno, polipropileno, policloruro de vinilo y poliestireno. El polietileno se divide en productos de baja densidad (< 0,94 g/cm) y productos de alta densidad (> 0,94 g/cm).
- Polímeros de ingeniería
Es decir, polímeros que tienen propiedades superiores pero son caros. El consumo de plásticos de ingeniería química hasta finales de la década de 1980 alcanzó aproximadamente 1,5 x 10 kg/año. Entre estos se encuentran poliamidas, policarbonatos, acetales, poli(óxido de fenileno) y poliésteres que representan aproximadamente el 99% del mercado. 3. Polímeros para fines especiales, es decir, polímeros que tienen propiedades específicas superiores y están fabricados para fines especiales. Ejemplo: dispositivos médicos como termómetros/balanzas.
Códigos de identificación de los polímeros
En 1998, The Society Of Plastic Industry e ISO emitieron un código triangular con un número dentro del cual se encuentra el código para el uso de ingredientes plásticos para alimentos. Los tipos de códigos y las explicaciones para su uso son los siguientes:
Polietileno Tereftalato (PET)
Comúnmente utilizado para botellas de plástico, colores claros y transparentes, como botellas de agua mineral, botellas de jugo y casi todas las demás botellas de bebidas. Este tipo de botella PET/PETE se recomienda para un solo uso. Si se usa con demasiada frecuencia, y mucho menos para almacenar agua tibia o incluso caliente, hará que el revestimiento de polímero de la botella se derrita y libere sustancias cancerígenas.
Polietileno de alta densidad (HDPE)
Usualmente se usa para botellas de leche blanca, tuppers, galones de agua potable, sillas plegables y otros. El HDPE tiene las propiedades de un material más fuerte, más duro, opaco y más resistente a las altas temperaturas. El HDPE es un material plástico que es seguro de usar debido a su capacidad para evitar reacciones químicas entre los envases de plástico hechos de HDPE y los alimentos/bebidas para los que está envasado. Al igual que el PET, el HDPE también se recomienda para un solo uso porque la liberación de compuestos de trióxido de antimonio continúa aumentando con el tiempo.
Policloruro de vinilo (V)
V significa PVC (Policloruro de vinilo), que es el tipo de plástico más difícil de reciclar. Este plástico se puede encontrar en envoltura de plástico (envoltura adhesiva) y botellas. La reacción que se produce entre el PVC y los alimentos envasados en este plástico es potencialmente peligrosa para los riñones, el hígado y el peso corporal. Deberíamos buscar envases alimentarios alternativos (no marcados con 3 y V) como plástico de polietileno o materiales naturales (por ejemplo, hojas de plátano).
Polietileno de Baja Densidad (LDPE)
Por lo general, se utiliza para alimentos, envases de plástico y botellas blandas. Las propiedades mecánicas de los tipos de plástico LDPE incluyen: superficie fuerte, ligeramente translúcida, flexible y ligeramente grasosa. A temperaturas por debajo de los 60°C es muy resistente a los compuestos químicos y la protección contra el vapor de agua es bastante buena pero no buena para otros gases como el oxígeno. Este plástico es reciclable, bueno para artículos que requieren flexibilidad pero es fuerte y tiene buena resistencia a las reacciones químicas.
Polipropileno (PP)
La característica es la botella transparente habitual que no es clara ni turbia. El polipropileno es más resistente y ligero, con baja permeabilidad al vapor, buena resistencia a la grasa, estable a altas temperaturas y bastante brillante. Este tipo de PP (polipropileno) es la mejor opción de material plástico, especialmente para embalajes de alimentos y bebidas, como lugares para almacenar alimentos, biberones y, lo que es más importante, biberones para bebés.
Poliestireno (PS)
PS se usa comúnmente como material para platos de espuma de poliestireno, recipientes desechables para beber, etc. El poliestireno es un polímero aromático que puede liberar estireno en los alimentos cuando los alimentos están en contacto.
Además de los alimentos, el estireno también se puede obtener del humo del cigarrillo, el escape de los vehículos y los materiales de construcción. Este material debe evitarse, porque además de ser dañino para la salud del cerebro, interfiere con la hormona femenina estrógeno, lo que resulta en problemas con la reproducción, el crecimiento y el sistema nervioso, también porque este material es difícil de reciclar. Incluso si se recicla, este material requiere un proceso muy largo y prolongado.
Otros
Se puede encontrar en envases o embalajes de alimentos y bebidas, como botellas de bebidas deportivas, piezas de automóviles, electrodomésticos, computadoras, equipos electrónicos y envases de plástico. SAN y ABS tienen una alta resistencia a las reacciones químicas y de temperatura, resistencia, rigidez y niveles de dureza que se han mejorado. Por lo general, se encuentra en tazones de batidoras, envoltorios de termos, platos, cubiertos, filtros de café y cepillos de dientes, mientras que el ABS se usa generalmente como material para juguetes y tuberías de lego.