CRISTALINIDAD EN POL MEROS


CRISTALINIDAD EN POLÍMEROS


Los polímeros a veces se encuentran dispuestos de modo perfectamente ordenado, cuando estamos en este caso, decimos que el polímero es cristalino. En otras ocasiones, no existe un ordenamiento y las cadenas poliméricas forman una masa completamente enredada, cuando esto sucede, decimos que el polímero es amorfo.
Pero no siempre pueden extenderse en línea recta. Dehecho, muy pocos polímeros logran hacerlo, y esos son el polietileno de peso molecular ultra alto, y las aramidas como el Kevlar y el Nomex. La mayoría de los polímeros se extienden sólo una corta distancia para luego plegarse sobre sí mismos en la forma mostrada en la figura 1.

Figura 1. Ordenamiento de una cadena polimérica en forma de plegamiento.
En el caso del polietileno, las cadenas seextienden alrededor de 100 ángstrom antes de plegarse.
Pero no sólo se pliegan de esta forma. Los polímeros forman apilamientos a partir de esas cadenas plegadas. La figura 2, representan uno tipo de apilamiento llamado lamella.

Figura 2. Apilamiento lamellar de las cadenas poliméricas sobre si mismas.
Claro que no siempre es tan ordenado. A veces, una parte de la cadena está incluida en estecristal y otra parte no. Cuando esto ocurre, obtenemos el desorden que se observa en la figura 3. Nuestra lamella ya no se ve prolija ni ordenada, sino todo lo contrario, ¡con cadenas colgando por todos lados!

Figura 3. Reacomodo de las regiones amorfas y cristalinas en un ordenamiento de cadenas poliméricas.
Siendo poco decididas, obviamente, las cadenas poliméricas a menudo decidirán que deseanretornar dentro de la lamella después de vagar por un tiempo en el exterior. En ese caso, obtenemos una figura parecida a esto:

Figura 4. Modelos de distribución en ordenamiento lamellar de cadenas poliméricas.
Este es el modelo de distribución de una lamella de polímero cristalino. Cuando una cadena polimérica no se queda divagando por el exterior del cristal, sino que se pliega nuevamente, talcomo vimos en la figuras 3, originando el ordenamiento de la figura 4 que se conoce como Modelo de Re-ingreso Adyacente.
Amorfismo y Cristalinidad
Sin embargo hay que observar es común que una parte del polímero es cristalina y otra parte no lo es y esto es porque los polímeros más cristalinos no son totalmente cristalinos. Las cadenas, o parte de ellas, que no están en los cristales, no poseenningún ordenamiento. Los científicos decimos que están en el estado amorfo. Por lo tanto, un polímero cristalino tiene en realidad dos componentes. La porción cristalina que está en la lamella y la porción amorfa, fuera de la lamella. Si observamos la figura ampliada de una lamella, veremos cómo están dispuestas las porciones cristalina y amorfa.

Figura 5. Formación de fibrillas lamellares en formade esferulitas.
Como puede observarse, una lamella puede crecer como los rayos de una rueda de bicicleta, desde un núcleo central (también se les llama fibrillas lamellares). En realidad crecen en tres dimensiones, por lo que se asemejan más a una esfera que a una rueda. Toda esta esfera se llama esferulita (ver figura 5). En una porción de polímero cristalino, existen varios millones deesferulitas.
Entre medio de la lamella cristalina hay regiones en las que no existe ningún orden en la disposición de las cadenas poliméricas. Dichas regiones desordenadas son las porciones con características amorfas.
Como puede verse también en la figura, una única cadena polimérica puede formar parte tanto de una lamella cristalina como de una porción amorfa. Algunas cadenas incluso comienzan en unalamella, atraviesan la región amorfa y finalmente se unen a otra lamella. Dichas cadenas reciben el nombre de moléculas vínculo.
Por lo tanto, ningún polímero es completamente cristalino. Si usted se encuentra fabricando plásticos, ésto es muy conveniente. La cristalinidad hace que los materiales sean resistentes, pero también quebradizos. Un polímero totalmente cristalino sería demasiado...