Los polímeros

1. Los polímeros Prof. Sergio Casas-Cordero E.

2. Los polímeros poseen muchos atractivos: Primitivamente se andaba descalzo o se protegía los pies con cuero de animales. El cuero es un polímero natural Esta zapatilla posee exteriores de cuero y también nylon. La suela es de un caucho rígido llamado caucho SBS. Los mismos materiales conforman estas botas de paseo incluyendo las plantillas, que son de espuma de poliuretano

3. También los hay revestidos con PVC el mismo plástico que suele encontrarse en los techos vinílicos de los autos y recubrimientos vinílicos. Los cordones de los zapatos están hechos a base de nylon y algodón. El algodón es otro polímero natural: celulosa.

4. “Calzado de pato” es excelente para mantener sus pies secos en días de lluvia. Está fabricado con caucho natural, el poliisopreno Los calcetines no se tendrían sin polímeros como el algodón y mate- riales sintéticos como el poliéster y el nylon. Y los que llevan una banda elástica contienen otro polímero el caucho natural..

5. Época Pre-Colombina. Coagulación del Latex – Pelota L.H. Baekeland, 1909. Resinas Fenol-Formaldehido Bakelita Década del 30: Ingleses, Polimerización de etileno Alemanes, Desarrollo del poliestireno W. Carothers (Dupont), Nylon De la misma época, PVC Década del 50. G. Natta y K. Ziegler (premio Nobel 1963) Cat.Ziegler-Natta. Estereoregularidad. Tecnopolímeros, Polímeros de Ingeniería, Superpolímeros

6. POLIMEROS Polímero: molécula muy grande, resultante de millares de moléculas pequeñas, unidas químicamente entre sí. Macromolécula gigante. Los términos macromolécula y polímero se utilizan como sinónimos, sin embargo polímero es la palabra más frecuentemente utilizada en lo relacionado a los plásticos. Describe mejor a las especies que presentan muchas (poli) de una unidad (mero).

7. Polimerización La reacción química por la cual se obtienen los polímeros se denomina polimerización. Todas las polimerizaciones tienen un detalle en común: comienzan con moléculas pequeñas, que se van uniendo entre sí para formar moléculas gigantes. Llamamos monómeros a estas moléculas pequeñas que originan polímeros. Se suele distinguir entre Polimerización por ADICION y por CONDENSACION. ADICION: A + A + A + A …….+ A  A-A-A-A-….A o -(A)n- CONDENSACION: n X-A-Y  X-A-A-A-A-Y + (n-1) XY o X-(A)n-Y + (n-1)XY

8. El etileno tiene dos átomos de carbono y cuatro de hidrógeno. La unidad repetitiva del polietileno también tiene dos átomos de carbono y cuatro de hidrógeno. No se gana ni se pierde. Este átomo de cloro y este de hidrógeno no entran en el polímero. Salen como HCl gas

9. COPOLIMERIZACION La copolimerización consiste en la formación de macromoléculas a partir de dos o más monómeros de estructura química diferente. Esto conduce a la obtención de una extensa gama de productos cuya naturaleza va a depender de la naturaleza de los monómeros, de su concentración relativa en la mezcla reaccionante y de la secuencia en que se unan durante el proceso de polimerización. La copolimerización es importante para obtener productos con determinadas características físicas, útiles para aplicaciones específicas.

10. En los copolímeros según la ubicación de las unidades a lo largo de la cadena se distinguen: Copolímeros al azar o estadísticos: A-B-B-A-B-A-A-A-…… Copolímeros alternados: A-B-A-B-A-B-A-B-A-…… Copolímeros en bloque: A-A-….A-BBBBBB….AAAAA…BBBB….. Copolímeros de injerto: AAAAAAAAAAAAAA…….AAAA BBBBBB BBBBBB

11. CARACTERÍSTICAS, PROPIEDADES DE POLIMEROS PROPIEDADES QUIMICAS Similares a la de las moléculas pequeñas. Experimentan las mismas reacciones aunque su velocidad de reacción y eficiencia se ven influenciadas por el tamaño molecular. NOMENCLATURA Diversas formas para nombrarlos: Fuente de preparación:Es la forma más simple y más usada para nombrar a los polímeros. Poli(nombre del monómero), Polietileno, Poli(óxido de etileno) Poli(metacrilato de metilo) Basada en Estructura:Se usa en los polímeros de condensación a partir de dos monómeros. Poli(estructura química), Poli(hexametilen adipamida), Poli(etilen tereftalato). Nombres Comerciales: Nylon 6,6, Nylon 6, Teflón, otros.

12. PESO MOLECULAR Los polímeros a diferencia de las moléculas pequeñas no presentan un peso molecular único, sino que el polímero resultante es una mezcla de polímeros de la misma naturaleza pero de diversos tamaños moleculares. Se tiene un peso molecular promedio.

13. ESTRUCTURA DE LAS CADENAS POLIMERO Como resultado del mecanismo y proceso de polimerización como también de la naturaleza de los monómeros que generan el polímero, las cadenas de polímero pueden ser lineales, ramificadas e incluso entrecruzadas.

14. ESTRUCTURA DE POLIMEROS Lineal Ramificado (A) Ramificado (B) Ramificado (C) Entrecruzado

15. CRISTALINO, AMORFO La mayoría de los polímeros pueden presentar características tanto de sólidos cristalinos como de líquidos altamente viscosos. Se usa los términos Cristalino y Amorfo que indican regiones ordenadas y desordenadas. La mayoría de los polímeros son con carácter parcial o semi cristalinos.

16. POLIMERO CRISTALINO NO-ORIENTADO

17. POLIMERO CRISTALINO ORIENTADO

18. ESTEREOREGULARIDAD Se utiliza la terminología de polímeros atácticos, isotácticos y sindiotácticos para indicar el ordenamiento, a lo largo de la cadena polímero, de los grupos laterales presentes en la unidad repetitiva del polímero.

19. ESTEREOREGULARIDAD EN POLIMEROS

20. TRANSICIONES TERMICAS EN POLIMEROS Se distinguen dos tipos de temperatura de transición: Tg y Tm Temperatura de Transición Cristalina, Tm, corresponde afusión de la componente cristalina del polímero. Temperatura de Transición vítrea, Tg, por debajo de ella la porción amorfa del polímero adquiere las características del estado vítreo.

21. TERMOPLASTICOS, TERMOESTABLES La terminología termoplástico y termoestable se usa para indicar el comportamiento en cuanto a temperatura de un material polimérico. Termoplástico, para aquellos que se ablandan, funde y fluyen por aplicación de presión y temperatura. Se pueden moldear una y otra vez. Termoestable, materiales infusible e insolubles, pueden ser moldeados sólo una vez. Corresponden a polímeros altamente entrecruzados.

22. APLICACIONES DE LOS POLIMEROS La utilidad de un polímero como material depende de sus propiedades y características. En estas están involucrados: grado de cristalinidad, tamaño molecular (PM), grado de entrecruzamiento, temperaturas Tg y Tm. Dependiendo de la combinación particular de estos parámetros, un polímero se podrá utilizar como: FIBRA PLASTICORIGIDO PLASTICO FLEXIBLE ELASTOMERO

23. FIBRAS Alta resistencia a la deformación, bajas elongaciones. Polímeros altamente cristalinos con cadenas polares que presentan fuerzas secundarias fuertes. Se usa estiramiento mecánico para alcanzar alta cristalinidad. Con Tm  200ºC y  300ºC. Tg intermedio aprox. 50ºC.

24. PLASTICOS RIGIDOS Alta rigidez y resistencia a la deformación. Polímeros amorfos con grupos laterales voluminosos o con alto grado de entrecruzamiento. PLASTICOS FLEXIBLES Grado de cristalinidad de moderado a alto, amplia variedad para Tm y Tg.

25. ELASTOMEROS Pueden experimentar fácilmente elongaciones reversibles muy grandes. Corresponden a polímeros amorfos, con Tg baja, fuerzas secundarias bajas, y con un cierto grado de entrecruzamiento.

26. Aplicaciones de Polímeros

27. ALGUNOS COMPONENTES DE AUTOMOVILES Limpiaparabrisas: Poliisopreno Filtro de Aire: Papel (celulosa) Neumáticos: Rodaje: P(SBS), Lateral: P(isopreno), Interior: P(isobutileno), Refuerzo: Cuerda Kevlar, Nylon-6 Parachoques, ABS Alfombra: Nylon Bidón: Polietileno Manguera: Polibutadieno

28. Guante beisbol, cuero, Algodón, Nylon, poliéster Pelota Basquet: Cuero, Poliisobutileno Raqueta tenis: marco fibra carbono, cuerdas: nylon Pantalón ciclismo: Cop en bloque: Spandex Pelota golf: Surlin, Ionómero/elastómero Pantalones: Poliéster

29. 800 700 600 500 400 300 200 100 0 70 72 74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 00 02 04 Producción Global de Plásticos Producción en peso (1970 = 100) Plásticos Crecimiento anual 1970-2004 Acero: 2% Aluminio: 3% Plásticos: 6% Aluminio Acero Fuente: SPI, Milacron

30. Consumo Global de Plásticos 2003 – 176 M Ton 2010 – 250 M Ton 1990 – 86 M Ton 5.1% 5.7% América del Norte 24% América del Norte 25% América del Norte 29% Europa29% Sudeste Asiático 36% Europa 19% Europa 22% Sudeste Asia- tico 32% Sudeste Asia-tico 16% Japón12% Europa Oriental 6% Africa/Medio Oriente 4% América Latina 4% Europa Oriental 4% América Latina 5% Japón6% Europa Oriental 4% Africa/Medio Oriente 6% América Latina 5% Japón6% Africa/Medio Oriente 6% fuente: VKE, Junio 2004

31. Consumo de Plásticos en Estados Unidos Otros 13 % Construcción 24% Electricidad y Electrónica 6 % Muebles 7 % Transporte 17 % Empaques 33 %

32. Hoy en día: • Los plásticos se han hecho una parte integral de nuestras vidas, y de hecho juegan un rol irreemplazable en las actividades diarias

33. COMPOSICION Polímero + Aditivos Mezclado “COMPOUND” Compuesto de Moldeo

34. “Pellets”, Gránulos de Moldeo

35. Transformación (Moldeo) Plásticos Técnicas de fabricación : • Compresión • Inyección • Extrusión • Soplado • Maquinado • Termoformado • Moldeo Rotacional

36. Laminado Resina Refuerzo Calor y presión parte superior e inferior del material

40. Trefilado: Cuerdas y otros

41. Plásticos Extruidos

42. Laminado

43. Soplado

45. Polipropileno

46. Plásticos Termo formados