TEMA: Los polímeros.
Estructura.
Para abordar el estudio de la estructura de los polímeros se
suelen considerar dos niveles, estructura química y estructura física. La
estructura física. La estructura química se refiere a la construcción de la molécula
individual y la estructura física al ordenamiento de unas moléculas
respecto a otras. Comenzaremos abordando
la estructura química de los polímeros, y por tanto, estudiaremos el efecto de
la naturaleza de los átomos que constituyen la cadena principal y los
sustituyentes de la misma, las uniones entre monómeros, el peso molecular y su distribución
y el efecto de las ramificaciones o entrecruzamientos en la cadena principal. Igualmente
las diferentes configuraciones que pueden adoptar los sustituyentes de la
cadena principal condicionan notablemente las propiedades de los polímeros y
son parte de su estructura química.
Cuando se hace referencia a su estructura física de los polímeros
se trata básicamente de la orientación y cristalinidad que, como veremos,
dependen en gran medida de la estructura química y a su vez condicionan el
comportamiento del material durante el procesado y durante su vida de servicio.
Clasificación.
Según su forma:
Si
tomamos en cuenta la forma del polímero, estos se pueden clasificar
en polímeros lineales y polímeros ramificados.
a)
Los polímeros lineales se origina cuando el monómero que lo forma
tiene dos puntos de ataque, de modo que el polímero se forma
unidireccionalmente, formando cadenas lineales
b)
Los polímeros ramificados se forman porque el monómero posee tres o
más puntos de ataque, de modo que la polimerización ocurre tridimensionalmente,
es decir, en las tres direcciones del espacio. En base a esto es que podemos
encontrar variadas formas:
La
variedad de disposiciones estructurales en los polímeros permiten que estos
cuenten con características diversas; de esta manera podemos encontrar que los
polímeros lineales son materiales blandos y moldeables, mientras que los
polímeros ramificados serán frágiles y rígidos.
Según el tipo de sus
monómeros
Por
otro lado, si tomamos en consideración, los tipos de monómeros que constituyen
la cadena; tenemos los homopolímeros y los copolímeros.
Los homopolímeros son
aquellos donde hay presente una sola clase de monómeros Por ejemplo: el
polipropileno., mientras que los copolímeros son aquellos en donde
hay presente dos o más clases de monómeros, dispuestos al azar, alternadamente,
en bloques o siendo injertados en una cadena principal Ej el poliuretano.
2.3-
Según su origen:
Finalmente,
si tomamos en consideración el origen de los polímeros, encontramos los naturales
o biopolímeros, que son aquellos que se encuentran en la naturaleza, formando
parte de los seres vivos como la celulosa, el almidón, el caucho, el colágeno,
la seda, etc.; y los sintéticos que son aquellos fabricados en
laboratorios o en procesos de producción en industrias como el nylon, la
baquelita, el PVC y el teflón.
Es
importante señalar, que tanto polímeros naturales como sintéticos están
formados por los mismos componentes, sin embargo, lo que cambia en ellos es el
método de obtención.
Según sus propiedades
físicas:
Por
sus propiedades físicas, pueden ser fibras, elastómeros y plásticos.
- Fibras Son
polímeros naturales y sintéticos compuestos por moléculas alargadas y
estiradas, que forman hilos largos, delgados y muy resistentes. Por ejemplo: el
algodón, la lana, la seda, el nailon, el poliéster y el dacrón.
- Elastómeros:
Son polímeros naturales y sintéticos con una gran elasticidad. Por ejemplo: el
caucho y el neopreno.
- Plásticos:
Son polímeros sintéticos que se pueden moldear con ayuda del calor o la
presión. Por ejemplo: el poliestireno, el PVC y el plexiglás o acrílico. Los
plásticos, a su vez, se clasifican en función de sus propiedades térmica
en termoplásticos y termoestables
Termoplásticos: Son
plásticos que se reblandecen a altas temperaturas y se vuelven rígidos por
enfriamiento. Pueden fundirse fácilmente una vez formados, y pueden ser
remoldeados varias veces, debido a que las fuerzas de cohesión entre las
cadenas moleculares son débiles. Por eso, se pueden separar con mucha facilidad
por acción del calor. Son solubles en solventes orgánicos. Por ejemplo: el
polietileno, el poliestireno, policloruro de vinilo o PVC, el polimetacrilato de
metilo o plexiglás, etc.
Generalmente,
estos polímeros son aquellos que se pueden reciclar, dado que sometido a altas
temperaturas se funden, pudiendo cambiar su forma sin modificar su
estructura.
Termoestables:
Son aquellos plásticos que se moldean solo durante su formación. Al
enfriarse, se entrelazan sus cadenas. Esta disposición no permite nuevos
cambios de forma mediante calor o presión. Son materiales insolubles, rígidos y
duros. Los más importantes son la baquelita y el poliuretano.
Por
lo general, este tipo de plástico no pueden ser reciclados, dado que al
someterlos a altas temperaturas la estructura del polímero se modifica
totalmente.
Usos en la industria.
En la industria los polímeros son
utilizados en gran cantidad que sus propiedades, permitiendo fabricar partes
para máquinas y herramientas según las características que
se necesiten. Los plásticos según sea su composición,
pueden ser rígidos para transmitir fuerzas o resistir cargas,
aun así tienden a ser quebradizos, o
bien polímeros elásticos para adaptarse a espacios, ante una
carga aceptable se deforma, pero vuelven a su forma original al retirar la
carga.
Ejemplos de Partes plásticas rígidas
Envases
Cobertores
Estructuras
Transmisiones
Ejemplos de Partes plásticas elásticas
Bandas de goma
Empaques o aislantes
Bandas de transmisión
Llantas
Los polímeros en general son muy utilizados gracias
a su gran cantidad de ventajas, son livianos, maleables, resistentes a
la compresión y tensión, torsión e
impacto, elásticos, etc. Son referentes importantes a tomar en cuenta
al diseñar algún elemento tanto para una maquina como para un artículo
de uso cotidiano.
Propiedades.
Propiedades
eléctricas.
Los polímeros industriales en
general suelen ser malos conductores eléctricos, por lo que se emplean
masivamente en la industria eléctrica y electrónica como materiales aislantes.
Las baquelitas (resinas
fenólicas) sustituyeron con ventaja a las porcelanas y
el vidrio en
el aparellaje de baja tensión hace ya muchos años; termoplásticos como
el PVC y
los PE, entre otros, se utilizan en la fabricación de cableseléctricos, llegando
en la actualidad a tensiones de aplicación superiores a los 20 KV, y
casi todas las carcasas de los equipos electrónicos se construyen en
termoplásticos de magníficas propiedades mecánicas, además de eléctricas y de
gran duración y resistencia al medio ambiente,
como son, por ejemplo, las resinas ABS.
Para evitar cargas estáticas en aplicaciones que lo
requieran, se ha generalizado el uso de antiestáticos que permite en la
superficie del polímero una conducción parcial de cargas eléctricas.
Evidentemente la principal
desventaja de los materiales plásticos en estas aplicaciones está en relación a
la pérdida de características mecánicas y geométricas con la temperatura. Sin
embargo, ya se dispone de materiales que resisten sin problemas temperaturas
relativamente elevadas (superiores a los 200 °C).
Las propiedades eléctricas de
los polímeros industriales están determinadas principalmente, por la naturaleza
química del material (enlaces covalentes de mayor o menor
polaridad) y son poco sensibles a la microestructura cristalina o amorfa del
material, que afecta mucho más a las propiedades mecánicas. Su estudio se acomete
mediante ensayos de comportamiento en campos eléctricos de distinta intensidad
y frecuencia. Seguidamente se analizan las características eléctricas de estos
materiales.
Propiedades físicas
de los polímeros.
Estudios de difracción de rayos X sobre muestras
de polietileno comercial,
muestran que este material, constituido por moléculas que
pueden contener desde 1000 hasta 150 000 grupos CH2 –
CH2 presentan regiones con un cierto ordenamiento
cristalino, y otras donde se evidencia un carácter amorfo: a éstas últimas se
les considera defectos del cristal. En este caso las fuerzas responsables del
ordenamiento cuasicristalino, son las llamadas fuerzas de van der Waals. En otros casos (nylon 66) la
responsabilidad del ordenamiento recae en los enlaces de H.
La temperatura tiene
mucha importancia en relación al comportamiento de los polímeros. A
temperaturas más bajas los polímeros se vuelven más duros y con ciertas
características vítreas, debido a la pérdida de movimiento relativo entre las
cadenas que forman el material. La temperatura a la que funden las zonas
cristalinas se llama temperatura de fusión (Tf). Otra temperatura importante es
la de descomposición y es conveniente que sea bastante superior a Tf.
Propiedades mecánicas.
Son una consecuencia directa de
su composición, así como de la estructura molecular,
tanto a nivel molecular como supermolecular. Actualmente las propiedades
mecánicas de interés son las de los materiales polímeros y éstas han de ser
mejoradas mediante la modificación de la composición o morfología: por ejemplo,
cambiar la temperatura a la que los polímeros se ablandan y recuperan el estado
de sólido elástico o también el grado global del orden tridimensional.
Normalmente el incentivo de estudios sobre las propiedades mecánicas es
generalmente debido a la necesidad de correlacionar la respuesta de diferentes
materiales bajo un rango de condiciones con objeto de predecir el
comportamiento de estos polímeros en aplicaciones prácticas.
Durante mucho tiempo los
ensayos han sido realizados para comprender el comportamiento mecánico de los
materiales plásticos a través de la deformación de la red de polímeros
reticulados y cadenas moleculares enredadas, pero los esfuerzos para describir
la deformación de otros polímeros sólidos en términos de procesos operando a
escala molecular son más recientes. Por lo tanto, se considerarán los
diferentes tipos de respuesta mostrados por los polímeros sólidos a diferentes
niveles de tensión aplicados; elasticidad, viscoelasticidad, flujo plástico y
fractura.
Problemática ambiental.
Los residuos constituyen uno de los grandes problemas
ambientales con diferentes impactos a nivel global y local. La gestión de los
residuos, va más allá de su disposición; por tanto es necesario analizar las
diferentes variables de manera que se pueda comprender la complejidad que
implican los nuevos retos ambientales. Mientras las concentraciones humanas
eran reducidas y los residuos eran en su gran mayoría de origen orgánico, los
residuos no constituían un problema relevante (Melosi, 2005). Con el aumento de
las concentraciones humanas, se fueron acumulando grandes volúmenes, tanto de
residuos orgánicos, como de inorgánicos, cuya difícil descomposición dificulta su
reintroducción en los ciclos naturales lo que resulta en una fuerte incidencia
en la estabilidad de los ecosistemas. La sociedad contemporánea genera una
variedad de residuos que son clasificados en diferentes grupos: los residuos
ordinarios orgánicos e inorgánicos (plástico, vidrio, metal, entre otros),
hospitalarios, peligrosos (Respel), de aparatos electrónicos y eléctricos
(RAEE) y escombros. Debido a las características de cada tipo de residuos, ha
sido necesario formular regulaciones específicas para su adecuado manejo.
Colombia ha venido incursionando en la legislación del manejo de los residuos
considerados más riesgosos para el ambiente y la salud humana, comenzando por
diseñar e implementar programas de recolección de computadores, pilas, medicamentos
vencidos, bombillos, llantas, baterías y plaguicidas. (Resolución 1512 de 2010,
Resolución 372 de 2009, Resolución 1297 de 2010, Resolución 0371 de 2009,
Resolución 1511 de 2010, Resolución 0361 de 2011, Resolución 1457 de 2010,
Resolución 693 de 2007). La presente investigación hace énfasis en el manejo de
los residuos plásticos (RP) en la ciudad de Bogotá. Pese a no ser considerados
residuos peligrosos, los RP tienen implicaciones ambientales significativas que
suelen pasar desapercibidas, y hacen parte de una problemática de gran impacto
y escala. El plástico es un material de innegable utilidad presente en
infinidad de productos de uso cotidiano, pero sumado al consumismo y la cultura
del uso y desecho, hacen que la generación de residuos ocurra de manera masiva
y continua. Además, los plásticos tienen un extenso tiempo de degradación
(entre 100 y 1000 años), lo que genera que no se reincorporen fácilmente a los
ciclos naturales, permaneciendo por largos periodos y afectando de diferentes
maneras los lugares donde quedan dispuestos.
Ese día, 10 de Agosto de 1809, un grupo de criollos
quiteños manifestó su decisión de constituir un gobierno soberano. No se trata,
sin embargo, de un hecho aislado. Es, más bien, la consecuencia de una serie de
sucesos previos. Eventos como la revolución de las Alcabalas, la de los
estancos, los motines de los indígenas contra la Corona habían sembrado ya
la idea de la revolución en las colonias que se hallaban sometidas a
las decisiones de la corona española. La invasión de Napoleón que llevó a la abdicación del rey Carlos IV a
favor de su hijo Fernando VII, y la cesión de este último del trono a Napoleón
I puso en caos a España en 1808. Por este hecho se formaron en todo el reino
español juntas de gobiernos populares para defender a su rey y su pueblo. En
América, que estaba bajo el mando español, también se conformaron. Ya Estados
Unidos había conseguido su independencia y en los círculos criollos
se hablaba de la Revolución Francesa. 
