Concepto de Polímero
El término polímero es originario del griego, que significa poli: muchos y meros: partes; y fue introducido por primera vez en 1833 por el químico sueco Jöns Jakob Berzelius.
Los polímeros son moléculas muy grandes, es decir, macromoléculas constituidas por la repetición de unidades químicas pequeñas y simples, denominadas monómeros, unidos entre sí por enlaces covalentes.
Así, un polímero puede ser expresado de la siguiente forma:
– (RU)n –
Donde RU es la unidad repetitiva, es decir, el monómero y n es el número de monómeros presentes en el polímero.
La reacción que promueve la unión de los monómeros para formar un polímero es llamada reacción de polimerización.
Los polímeros poseen un nombre que se relaciona directamente con su fórmula química. De acuerdo con IUPAC – Internacional Union of Pure and Applied Chemistry, los polímeros son designados por el prefijo “poli”, seguido del nombre de la unidad repetitiva colocada entre paréntesis. Por ejemplo, a partir del etileno se obtiene el poli(etileno), aunque los paréntesis sean omitidos.
Sin embargo, como muchos polímeros fueron desarrollados antes de la sistematización de la nomenclatura de las sustancias, poseen nombres comunes que se utilizan frecuentemente.
De forma a uniformizar y simplificar la designación de polímeros y materiales poliméricos es frecuente abreviar el nombre del material recurriendo a siglas.
Clasificación de Polímeros
Las macromoléculas presentan una gran diversidad de estructuras, por ello, los polímeros pueden ser clasificados de acuerdo con varios métodos.
En primer lugar, los polímeros son clasificados con base en su origen en naturales, semisintéticos y sintéticos.
Los polímeros que pueden ser extraídos directamente en la Naturaleza son designados polímeros naturales. Son ejemplos de polímeros naturales el látex extraído de hévea brasiliensis y la celulosa extraída de la madera y del algodón.
Los polímeros semisintéticos son obtenidos por reacciones químicas a partir de polímeros naturales. La caseína, el etanoato de celulosa y el nitrato de celulosa son ejemplos de polímeros semisintéticos.
Los polímeros sintéticos son todos aquellos producidos por acción del hombre a través de procesos de transformación, como reacciones químicas. Como ejemplos existe o polietileno, o polipropileno, el poliestireno, entre muchos otros polímeros.
Sin embargo, una clasificación más usual tiene en cuenta el comportamiento térmico de los materiales poliméricos.
De acuerdo con este criterio, los polímeros se dividen en elástomeros, termoplásticos y termoendurecibles.
Los elastómeros, que pueden tener origen natural o sintético, poseen un elevado grado de elasticidad, es decir, cuando son sometidos a una tensión, incluso pequeña, se deforman significativamente. Esta deformación es reversible, dentro de ciertos límites, volviendo el material a sus dimensiones originales cuando es eliminada la tensión. Estos polímeros poseen una estructura macromolecular compuesta por largas cadenas, enrolladas y entrelazadas entre sí, lo que les concede una gran flexibilidad. La cohesión molecular es garantizada por reticulación, cuyo número condiciona la rigidez del material. Las gomas son la principal clase de los elastómeros, siendo éstas muy usadas en la producción de neumáticos.
Los restantes polímeros sintéticos se pueden clasificar en termoplásticos o termoendurecibles, según su capacidad de ser fundidos y solidificados repetidamente con su pérdida significativa de sus propiedades fundamentales.
Los termoplásticos soportan varios ciclos términos, es decir, fusión y subsecuente solidificación sin pérdida significativa de sus propiedades. Debido a esta propiedad, estos materiales son reciclados con mayor facilidad.
Los termoplásticos pueden ser clasificados en cristalinos o amorfos.
Los termoplásticos con una estructura cristalina presentan su estructura molecular bien ordenada mientras que los termoplásticos con una estructura amorfa poseen inexistencia de cualquier orden estructural, pues las cadenas no se disponen linealmente, poseyendo una estructura aleatoria.
Los polímeros amorfos son inherentemente transparentes y poseen una rigidez y fragilidad semejante a las del vidrio. Los termoplásticos son materiales que presentan un creciente consumo debido a la variedad de productos y aplicaciones, siendo los más consumidos, el polietileno (PE), el polipropileno (PP), el policloruro de vinilo (PVC), el poliestireno (PS) y el polietileno tereftalato (PET).
Los polímeros termoendurecibles asumen su forma definitiva cuando son procesados, es decir, cuando son sujetos a un único ciclo térmico, no pudiendo volver a ser sometidos a un calentamiento sin deterioro de sus propiedades. Estos materiales son formados por estructuras poliméricas muy ramificadas y la cohesión intermolecular es garantizada por enlaces químicos fuertes. Como ejemplos se puede citar las resinas epoxi, resinas de poliuretano, siliconas y poliamidas.
Cabe destacar que es conveniente distinguir el concepto de plástico y de polímero, que tantas veces se usa indiscriminadamente.
Los plásticos son materiales poliméricos, sin embargo, no todos los polímeros son plásticos.
Siendo así en la práctica, el plástico contiene, además de la matriz macromolecular que se designa polímero, impurezas pudiendo estas ser ocasionales o provenientes del proceso de polimerización y contiene también aditivos.
Los aditivos son sustancias que se incorporan intencionalmente en los polímeros, de forma a concederles propiedades específicas, tanto durante la transformación como en productos acabados. Esta incorporación es necesaria porque los polímeros muy raramente pueden ser utilizados aisladamente de otras sustancias para producir artículos de consumo, debido a las características limitativas que presentan por sí sólos. Se puede destacar la inestabilidad a los agentes atmosféricos, baja resistencia mecánica y alta inflamabilidad.
El término “resina” es usualmente utilizado para describir material polimérico virgen sin cualquier adición de sustancias.
