Polimeros Sinteticos

POLIMEROS SINTÉTICOS SEGÚN SU ESTRUCTURA QUIMICA

De la estructura del polímero van a depender sus propiedades, sus aplicaciones y su procesamiento. Los detalles de la estructura de un polímero incluyen la composición química total y la secuencia de las unidades monoméricas en el caso de los copolímeros; la conformación espacial de las cadenas; la configuración o arreglo estereoquímico de los átomos o grupos R unidos a la cadena (tacticidad de la cadena) particularmente en los polímeros de adición y la isomerización geométrica en los polímeros tipo dieno, como el caucho natural.

✓ SEGÚN LA SECUENCIA DE LOS MONOMEROS

En general, los polímeros son el resultado de la unión de una misma unidad remitente, lo cual da origen a un homopolímero: en él no interviene sino un solo tipo de monómero, por ejemplo el polietileno, el PVC. Cuando en la reacción de formación del polímero entran en juego dos tipos de sustancias para producir un polímero de condensación, este se denomina heteropolímero. Sin embargo, a menudo es posible obtener polímeros con propiedades nuevas y deseables mediante la unión de dos o mas monómeros durante el proceso de polimerización. Cuando existen dos tipos de unidades repitentes en la cadena se habla de copolímeros, y si son tres, de terpolímeros, pero estos son menos frecuentes.

Los copolímeros más importantes comercialmente son los derivados de los monómeros vinílicos, considerados antes, tales como el estireno, el etileno, el acrilonitrilo, el cloruro de vinilo, etc.

Diferentes tipos de Copolímeros

La secuencia exacta de los monómeros lo largo de la cadena puede variar ampliamente dependiendo de las reactividades relativas

de cada monómero durante el proceso, pero en términos generales puede hablarse de los casos extremos: (1) un polímero perfectamente al azar; y (2) uno perfectamente alternado; bajo condiciones especiales se pueden preparar polímeros que contengan un gran bloque del monómero A seguido de un bloque del monómero B (3) a los cuales se les llama copolímeros de bloques, de los cuales uno de los mas conocidos es el poli (estireno-butadieno-estireno) de amplio uso comercial. Otra estructura posible de copolímeros es la de Injerto o ramificado (4), que puede prepararse por polimerización de un monómero en presencia de un polímero ya formado de otro monómero. Los copolímeros de injerto son importantes como plásticos rígidos o polímeros de alto impacto: poliestireno-butadieno, poliestireno de alto impacto, ABS (acrilonitrilo-butadieno-estireno) etc.

✓ SEGÚN SU CONFORMACION

Se llama conformación a la forma general de la cadena, mirándola en conjunto, globalmente. La conformación describe el arreglo geométrico de los átomos en la cadena polimérica, de manera que puede variar sin que se alteren las uniones químicas en la cadena Los polímeros se clasifican en lineales, ramificados y entrecruzados o reticulados.

▪ polímeros Lineales

En ellos las unidades monoméricas se suceden a lo largo de una sola longitud, (excepto la bakelita). Para los polímeros lineales, de cadena larga, flexibles, el número de conformaciones puede ser infinita: las cadenas pueden disponerse en forma extendida o en forma ovillada, dependiendo de la reacción que las produjo o de las condiciones de trabajo y pueden orientarse en la dirección del esfuerzo aplicado. La forma mas común

es la ovillada, ya que es una estructura mas estable, consecuencia de la libre rotación de los enlaces sigma que unen entre si los monómeros y de las atracciones entre los grupos laterales.

La estructura lineal conduce en general a la formación de polímeros amorfos, pero bajo ciertas condiciones, las cadenas pueden agruparse en forma ordenada, como de acordeón, con lo cual el polímero adquiere zonas cristalinas. Lo que ocurre mas frecuentemente es que los polímeros lineales presenten estructuras tanto amorfas como cristalinas, por lo cual se consideran material semicristalinos.

▪ Tacticidad de los polímeros lineales

Además del tipo, numero y secuencia de los monómeros en la cadena, el arreglo espacial de los grupos sustituyentes también influye sobre las propiedades del polímero.

En las cadenas poliméricas de tipo vinílico en las cuales van unidos grupos laterales o grupos R sustituyentes, estos pueden tener varias colocaciones y su disposición puede influir considerablemente en las propiedades del polímero. Dependiendo de la orientación de estos grupos R con respecto al eje de la cadena, existe tres tipos de polímero:

⇨ Isotacticos: Son aquellos polímeros donde existe regularidad en la disposición de los grupos laterales; estos se orientan todos del mismo lado de la cadena dando lugar a regiones con ensamblaje cristalino compacto en un empaquetamiento denso y regular, lo que le confiere al polímero una mayor densidad y rigidez, así como resistencia a disolventes y a la temperatura.

⇨ Atacticos: Los grupos laterales se sitúan aleatoriamente a ambos lados de la cadena. Las cadenas entonces se enredan con libertad y no

presentan ningún orden ni regularidad, dificultándose el acoplamiento entre cadenas, de manera que van a resultar polímeros amorfos. Estos polímeros tienen propiedades térmicas y mecánicas inferiores a las de los tácticos.

⇨ Sindiotacticos: En estos polímeros la regularidad consiste en una disposición alternada de los grupos laterales. Las propiedades resultantes serán intermedias entre las de los dos anteriores.

Las siguientes son las estructuras posibles de polipropileno. El grupo –CH3 se representa por ♣.

Polipropileno:

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▪ polímeros Ramificados

El polímero consiste en una cadena principal, de la cual penden cadenas secundarias más o menos largas. El grado de ramificación se puede controlar durante el proceso de fabricación y es un factor muy importante que interviene en la facilidad de deformación que muestra el polímero: unas pocas ramificaciones ayudan a la deformación elástica, reversible, pero un número grande de ramificaciones dificulta la unión entre cadenas favoreciendo la deformación plástica, permanentemente.

▪ polímeros reticulados o entrecruzados

Son aquellos polímeros en los cuales las cadenas principales se encuentran entrelazadas mutuamente, no mediante fuerzas débiles de atracción (tipo London, bipolares o de puentes de hidrogeno), sino por enlaces covalentes a través de segmentos de cadena, átomos o moléculas, formándose

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