Hola mis estimados amigos de @stemsocial en este momento me propongo a realizar una serie de 3 publicaciones de mi investigación personal acerca de los polímeros. Espero aportar a nivel teórico con mis estudios realizados en este campo.

En mi primera entrega les hablaré de los conceptos básicos de los polímeros, sus clasificaciones según sus estructuras y según sus propiedades físicas, en la segunda hablaré acerca de las estructuras poliméricas y el orden de las cadenas y, por último, les traeré; acerca de la polimerización, tipos, procesos, grados entre otros tópicos.

Espero que pueda ser del disfrute y agrado para los integrantes de esta culta comunidad. Sin más a que referirme, empecemos.

Polímeros

Un polímero es una sustancia que consiste en grandes moléculas (macromoléculas), formadas por muchas pequeñas unidades simples que se repiten unidas por enlaces covalentes, llamadas monómeros. Son compuestos de alto peso molecular. Los materiales con un alto grado de polimerización se denominan altos polímeros. La mayoría de las sustancias orgánicas presentes en la materia viva, como las proteínas, la madera, la quitina, el caucho, las resinas, son polímeros, también lo son muchos materiales sintéticos como los plásticos, las fibras (nylon, rayón), los adhesivos, el vidrio, la porcelana.

El termino resina es frecuentemente usado para referirse a cualquier material en estado polimérico; originalmente se refería a productos naturales sin embargo, se ha vuelto común el uso de este término para referirse a polímeros sintéticos, particularmente a los precursores de polímeros, tales como resinas epoxi y fenólicas.

Sin entrar en detalles, normalmente se representa un polímero como la unidad repetitiva, denominada mero, de la estructura, entre corchetes y con un subíndice “n” que simboliza en número de unidades repetitivas: Estas unidades repetitivas son usualmente equivalentes o casi equivalentes al monómero o material de partida con el que se forma el polímero; es decir que un monómero es la pequeña molécula utilizada como material de partida para la producción del polímero1.

Los polímeros pueden ser de tres tipos:

A. Polímeros naturales: Provenientes directamente del reino vegetal o animal. Por ejemplo: celulosa, almidón, proteínas, caucho natural, ácidos nucleicos, etc.

B. Polímeros artificiales: Son el resultado de modificaciones mediante procesos químicos, de ciertos polímeros naturales. Ejemplo: nitrocelulosa, etonita, etc.

C. Polímeros Sintéticos: Son los que se obtienen por procesos de polimerización controlados por el hombre a partir de materias primas de bajo peso molecular. Ejemplo: nylon, polietileno, cloruro de polivinilo, polimetano, etc. Muchos elementos (el silicio, entre otros), forman también polímeros, llamados polímeros inorgánicos2.

Clasificación de los polímeros según sus propiedades físicas

Desde un punto de vista general se puede hablar de tres tipos de polímeros:

• Termoplásticos
• Termoestables
• Elastómeros

Los polímeros termoplásticos se componen de largas cadenas producidas al unir moléculas pequeñas o monómeros y típicamente se comportan de una manera plástica y dúctil. Al ser calentados a temperaturas elevadas, estos polímeros se ablandan y se conforman por flujo viscoso. Los polímeros termoplásticos se pueden reciclar con facilidad.

Los polímeros termoestables están compuestos por largas cadenas de moléculas con fuertes enlaces cruzados entre las cadenas para formar estructuras de redes tridimensionales. Esos polímeros generalmente son más resistentes, aunque más frágiles, que los termoplásticos. Los termoestables no tienen una temperatura de fusión fija y es difícil reprocesarlos una vez ocurrida la formación de enlaces cruzados y son generalmente insolubles en los solventes más usuales.

Los elastómeros, incluyendo el caucho, tienen una estructura intermedia, en la cual se permite que ocurra una ligera formación de enlaces cruzados entre las cadenas. Los elastómeros tienen la capacidad de deformarse elásticamente en grandes cantidades sin cambiar la forma permanente.

La polimerización de estos tres tipos de polímeros normalmente se inicia con la producción de largas cadenas, en las cuales los átomos se unen fuertemente con enlaces covalentes. El número y la resistencia de los enlaces cruzados le dan a cada tipo sus propiedades especiales. Sin embargo, se debe hacer notar que las diferencias entre estos tres tipos a menudo son muy sutiles1.

Clasificación de los polímeros según la composición de las cadenas que los conforman

Cuando se usa la palabra polímero, usualmente se habla de moléculas cuyo peso molecular está en el rango de varios miles o más.

Dímeros: Son moléculas formadas por dos moléculas del mismo monómero.

Trímeros: Son moléculas formadas por tres moléculas del mismo monómero.

Oligómeros: Son polímeros de bajo peso moléculas, con 5-15 unidades repetitivas de monómeros, de modo que el peso molecular puede variar entre 1000 y 3000.

Estos son importantes en la industria de los recubrimientos, especialmente en aquellos de altos sólidos y los curados por UV. A pesar de su bajo peso molecular, los oligómeros no son moléculas simples, usualmente tienen grupos finales funcionales que pueden reaccionar con otros grupos (por ejemplo, isocianatos) para dar polímeros de mayor peso molecular con las propiedades que se deseen. Los oligómeros más comunes son los basados en acrílicos, uretanos, poliésteres, alquílicos y epóxidos3.

Homopolímeros: Los polímeros de estructura química más simple se denominan homopolímeros, ya que solamente contienen una estructura básica.

Copolímeros: Algunos polímeros combinan dos o más grupos funcionales diferentes, es decir, dos o más meros diferentes. Si participan solo dos meros distintos, el material se llama copolímero24.

Un ejemplo de copolímero es el estireno-acrilonitrilo (SAN). En primer lugar, la estructura del estireno es:

La estructura del acrilonitrilo es:

Para completar la estructura química del copolímero, se colocan las dos estructuras juntas.

La estructura resultante representa a SAN, estireno-acrilonitrilo:

Cuando participan dos meros diferentes, puede haber cuatro combinaciones posibles: 1) si se alternan los meros, ABA-BABABAB, el material es un copolímero alternante, 2) cuando se unen los meros de forma aleatoria o al azar, ABBAAAABAAB-BBABBABBBBAA, el material es un copolímero al azar o estadísticos, 3) si los meros se unen por bloques de meros iguales, AAAABBBAAAABBBAAAABBBA-AAABBB, el material es entonces un copolímero de bloque, y 4) cuando el esqueleto sigue estando compuesto por un solo mero y tiene grupos laterales unidos del segundo mero, el material se denomina copolímero de injerto. Su estructura es:

Las estructuras químicas impresas no indican claramente si el copolímero es alternante, al azar o de bloque. Identifican los meros, pero son demasiado cortas para presentar una disposición más extensa. No debe presuponerse que un material es un copolímero alternante sólo porque en su estructura presente dos meros, una al lado de la otra.

Terpolímeros. Si se combinan tres meros distintos para formar un material, este se identifica como un terpolímeros. Los terpolímeros también presentan estructuras alternantes, al azar, de bloque o ramificadas.

---

BIBLIOGRAFÍA

---

@nahumsamuel