Ciencia

CAPiTULO 15
Pollmeros

15-1

Introducci6n
Los polfmeros, que abarcan materiales tan diversos como los phisticos, el hule 0 caucho y los adhesivos, son moleculas organic as gigantes en cadena, con pesos moleculares desde 10,000 hasta mas de 1.000,000 g/mol. La polimerizacion es el proceso mediante el eual moleculas mas pequeiias se unen para crear estas moleculas gigantes. Los poifmeros seutilizan en un numero sorprendente de aplicaciones, incluyendo juguetes, aparatos domesticos. elementos estructurales y decorativos, recubrimientos, pinturas, adhesivos, llantas de autom6vil, espumas y empaques. Los poifmeros son a menudo utilizados como fibra y como matriz en compuestos. Los poifmeros comerciales 0 estandar son materiales ligeros resistentes a la corrosi6n, de baja resistencia yrigidez. y no son adecuados para uso a temperaturas altas. Sin embargo, son relativamente econ6micos y facilmente conformables en una diversidad de formas. desde bolsas de plastico a engranes metalicos y tinas de baiio. Los poifmeros ingenieriles estan diseiiados para dar una mejor resistencia 0 mejor rendimiento a temperaturas elevadas. Estos ultimos se producen en cantidades relativamentepequeiias y son costosos. Algunos de los poifmeros ingenieriles pueden funcionar a temperaturas tan altas como 350°C; otros. usualmente en forma de fibra, tienen resistencias superiores a las del acero. Los poHmeros tam bien tienen muchas propiedades ffsicas utiles. Algunos, como el plexiglas y la lucita, son transparentes y pueden remplazar a los vidrios cenimicos. Aunque la mayo. parte de los poifmerosson aislantes electricos. los polfmeros especiales (como los acetales ). . los compuestos basados en poifmero, poseen una conductividad electrica uti!. El tefl6n tiene bajo coeficiente de fricci6n y sirve de recubrimiento para utensilios de cocina antiadhere :~ Los polfmeros tambien son resistentes a la corrosi6n y al ataque quimico. Muchas de ;: s::=!! propiedades seran analizadas en capitulosposteriores.

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Capitulo 15

Polimeros

15-2 Clasificaci6n de los polfmeros
Los polfmeros se c\asifican de varias forrnas: primero, segun la manera en que las moleculas son sintetizadas; segundo, en funci6n de su estructura molecular y tercero, por su familia qufmica. Sin embargo, el rnetodo mas usado para describir los polfmeros es en funcion de su comportamiento mecanico y termi co.La tabla 15-1 compara las tres clases principales de polfmeros.

TABLA 15-1 Comparaci6n de las tres c1ases de polimeros
Comportamiento Estructura general Diagrama

Termoplastico

Cadenas lineales flexibles

Termoestable

Red rfgida tridimensional

Elast6mero

Cadenas lineales con enlaces cruzados

Los polimeros termoplasticos se componen de largas cadenas producidas al unirmoleculas pequefias 0 monomeros y tipicamente se comportan de una manera plastica y ductil . Al ser calentados a temperaturas elevadas, estos polfmeros se ablandan y se conforman por flujo viscoso. Los polimeros termoplasticos se pueden recic\ar con facilidad . Los polimeros termoestables estan compuestos por largas cadenas de rnoleculas con fuertes enlaces cruzados entre las cadenas para formarestructuras de redes tridimensionales. Estos polimeros generalmente son mas resistentes, aunque mas fragiles, que los termoplasticos, Los terrnoestables no tienen una temperatura de fusi6n fija y es diffcil reprocesarlos una vez ocurrida la forrnaci6n de enlaces cruzados. Los elastomeros, inc\uyendo el caucho , tienen una estructura intermedia, en la cual se permite que ocurra una ligera formacion deenlaces cruzados entre las cadenas. Los elast6meros tienenla capacidad de deformarse elasticamente en grandes cantidades sin cambiar de forma perrnanentemente. La polimerizaci6n de estos tres tipos de polimeros normalmente se inicia con la producci6n de largas cadenas, en las cuales los atomos se unen fuertemente con enlaces covalentes. EI mimero y la resistencia de los enlaces cruzados Ie da a...