Química de los polímeros

Polímeros

Los polímeros electroactivos, PEA (por su sigla en español) o EAP (por su sigla en inglés) son polímeros que presentan alguna actividad (usualmente cambio de forma o tamaño) al ser estimulados por un campo eléctrico.¹ Sus aplicaciones principales son comoactuadores y como sensores. Otra de las aplicaciones principales es la generación de músculos artificiales para ser empleados enrobótica y en prostética.- .............................................:https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Pol%C3%ADmero_electroactivo&printable=yes

Los polímeros sintéticos son macromoléculas conformadas por la unión de monómeros, obtenidos en forma artificial [1]. Ejemplos de este tipo de compuestos son el polietileno, el nailon y la baquelita.¹

Obtención de un polímero sintético.

Estos polímeros permiten fabricar fibras sintéticas con el objetivo de desarrollar productos funcionales (hilos y tejidos) e incluso artículos médicos. En la síntesis de hilos de poliamida, se lleva a cabo un pormenarizado control de calidad a fin de regular el grosor y la uniformidad de las fibras para que puedan tener diversa utilidad. 

Los polímeros son grandes moléculas llamadas macromoléculas, que por lo general son orgánicas y están formadas por la unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeros, formando enormes cadenas de las formas más diversas.

¿Qué es un polímero sintético?

Existen varios tipos de polímeros con propiedades y estructuras químicas diferentes. Los polímeros sintéticos son aquellos que son obtenidos en laboratorio o en la industria. Algunos ejemplos de polímeros sintéticos son el nylon, el poliestireno, el policloruro de vinilo (PVC), el polietileno, etc.

Los Polímeros sintéticos son creados por el hombre a partir de elementos propios de la naturaleza. Estos polímeros sintéticos son creados para funciones especificas y poseen características para cumplir estas mismas.

Estructura de un polímero

Un polímero está constituido por moléculas (unidad fundamental con que se forma un compuesto químico), denominadas monómeros, frecuentemente unidas unas a otras formando una cadena lineal. Cada molécula puede tener un origen natural o sintético, y tener bajo peso molecular (PM). Esta magnitud es la relación entre el promedio de la masa de una sustancia, por molécula de su composición isotópica específica, y 1/12 avos de la masa del átomo de carbono-12.

La unión entre las moléculas ocurre por medio de reacciones químicas (Figura 1). La cantidad de monómeros unidos puede ser de cientos o miles llevando el peso molecular del polímero a valores del orden de 1.000 a 1.000.000. Este número n es el grado de polimerización (DP).

Figura 1: Formación del polímero polietileno (un plástico) a partir de la unión de varios monómeros de de etileno (a), promovida por la conversión del enlace doble C = C en dos enlaces simples C - C.

Un ejemplo típico de polímero sintético es el formado a partir del monómero etileno que por reacción con moléculas del mismo tipo forman el polietileno, o simplemente, PE (figura 1). La reacción química para la síntesis del polímero se llama polimerización. La molécula del etileno es CH2=CH2 se une con otras n moléculas para formar el polímero. (figura 2).

La característica principal de los polímeros es su peso molecular elevado, que determina las propiedades químicas y físicas de éstas moléculas. A medida que la polimerización avanza crece el grado de polimerización y con el peso molecular del polímero. También, existen polímeros de origen natural producidos por organismos: los polisacáridos (celulosa y almidón), proteínas (colágeno, hemoglobina, hormonas, albúmina, etc.) y los ácidos nucleicos (DNA y RNA). Tanto los polímeros como estas moléculas son clasificados como macromoléculas.

Figura 2: Representación bidimensional (arriba) y tridimensional de la estructura similar al «espagueti» del polietileno sólido.

Importancia de los polímeros sintéticos

Los objetos que más empleamos cotidianamente y con más frecuencia se cuentan los polímeros sintéticos y los cauchos.

Los polímeros sintéticos son usados en forma masiva en la manufactura de: embalajes para productos alimenticios, fármacos y químicos, electrodomésticos, herramientas, utensilios domésticos, juguetes, componentes automotrices; lo forman parte de una lista muy larga de aplicaciones. También, los polímeros tienen aplicación en diversas áreas de la ciencia y tecnología.

Ese uso tan extendido se debe al bajo costo de producción, baja densidad, tenacidad adecuada, buen acabado superficial, durabilidad, versatilidad del sistema de producción, entre otras ventajas respecto a los materiales metálicos o cerámicos. También, es necesario notar que muchos productos hechos originalmente con otros materiales fueron suplantados por objetos diseñados en materiales plásticos. Así, por ejemplo, componentes automotrices tales como los paragolpes metálicos cromados han sido reemplazados por otros de plástico reforzado debido al menor costo de producción y mayor resistencia a la corrosión luego de sufrir impactos. Otras piezas sustituto han sido el panel, el volante, el forro del techo interno, el tapizado y el relleno de los asientos, componentes de los cinturones de seguridad, revestimiento de cables de eléctricos, las mangueras, los recipiente para líquidos y las juntas, etc. Además, este uso intensivo del plástico y del caucho permite la reducción de peso del automóvil, menor consumo de combustible, mayor comodidad y seguridad para el pasajero.

Las ventajas mencionas se contraponen con la lenta degradación de estos materiales, que puede extenderse por varios años, generando importantes problemas ambientales. Todavía más costoso el reciclado de estos materiales que su producción a partir de materiales vírgenes.

Los polímeros sintéticos provienen mayoritariamente del petróleo (mezcla de hidrocarburos). El 4 % de la producción mundial de petróleo se convierte en polímeros. Después de un proceso de cracking y reforming, se tienen moléculas simples, como etileno, benceno, etc., a partir de las que comenzará la síntesis del polímero.

La síntesis de cualquier polímero, con una calidad controlada, es un proceso muy complejo, y encontraremos normalmente a la gran industria petroquímica asociada a la producción de los diversos materiales plásticos. Esta industria suministrará material acabado susceptible de posterior moldeo, en el caso de termoplásticos, o líquidos y polvos reactivos, en el caso de los termoestables, a falta de la reacción final de entrecruzamiento.