Fibras Polimericas

Fibras poliméricas: resistentes e irresistibles
Helmut Reinecke-Doctor en Ciencias Químicas, Junio 2004
Las fibras han acompañado al hombre desde los primeros días de la civilización para la elaboración de vestidos. Sin embargo, el desarrollo tecnológico de las últimas décadas ha ido más allá del diseño y síntesis de fibras y tejidos para la fabricación de textiles; los polímeros de ingenieríade nuestros tiempos tienen propiedades tan extraordinarias que se han convertido en componentes indispensables en todos aquellos sectores donde se requieren materiales con extrema resistencia mecánica y térmica.
Las fibras son materiales que siempre han tenido una gran importancia para el hombre. Su aplicación principal era la elaboración de vestidos, y al uso de hojas y pieles animales paracubrir el cuerpo seguía la confección de tejidos a partir de fibras de productos naturales como el algodón, la lana o la seda. Más recientemente, en la búsqueda de materiales alternativos se desarrolló en 1935 la poliamida Nylon como primera fibra sintética. Otras clases de polímeros sintéticos como el poliacrilonitrilo y los poliésteres seguirían pocos años después. Con esto se conocíanprácticamente todos los materiales que todavía hoy día se utilizan como textiles para vestimenta convencional.
Sin embargo, fue a partir de los años 50 que los científicos sentaron las bases de la química macromolecular y empezaron a entender realmente como está relacionada la estructura de los polímeros con sus propiedades. A partir de este momento el desarrollo tecnológico ha permitido diseñar y sintetizarfibras y tejidos con propiedades tan extraordinarias que se han convertido en componentes indispensables en todos aquellos sectores donde se requieren materiales con extrema resistencia mecánica y térmica, sea para la construcción de naves espaciales, aviones, barcos, cascos etc. ¿Porqué son tan resistentes estos nuevos materiales?
Todas las fibras se caracterizan por tener una relación entrelongitud y diámetro muy alta. Una fibra polimérica es un polímero cuyas cadenas están extendidas en línea recta una al lado de la otra a lo largo de un mismo eje. Los polímeros ordenados en fibras pueden ser hilados y usados como textiles. Es importante señalar que las fibras están siempre constituidas por polímeros que tienen una fuerte tendencia a cristalizar, es decir, que las cadenaspoliméricas tienen que ser capaces de poder empaquetarse según un ordenamiento regular, a los efectos de alinearse en forma de fibras. En las fibras de alta resistencia cada cadena individual está sujeta en medio de las demás debido a interacciones secundarias -como pueden ser puentes de hidrógeno-, que conducen a un entrecruzamiento físico, evitando el deslizamiento de cada cadena dentro de la fibra. Estosignifica que cuando se estiran las fibras no se extienden mucho, y por esto son útiles para ser empleadas en hilos de alto módulo. De hecho, durante el desarrollo de estos polímeros se observó que la especial disposición de la estructura química podía utilizarse en la obtención de fibras con propiedades mecánicas tan superiores que la naturaleza sólo puede competir con determinados compuestos comola tela de araña. En los años 70 aparecieron en el mercado como primeras fibras de alto módulo la Fibra B y el Kevlar en USA, y posteriormente Twaron en Europa y Technora en Japón; sus propiedades mecánicas estaban muy por encima de cualquier otra fibra sintética conocida.
Otra característica de esta clase de materiales es su extraordinaria estabilidad térmica. Mientras la mayoría de lospolímeros técnicos son materiales orgánicos que funden por debajo de 200ºC y que se descomponen en un intervalo de temperaturas próximo a este valor, se consiguió sintetizar poliamidas que pierden menos de 1% de su peso en un ensayo termogravimétrico isotermo a 400ºC durante 1000 horas. Tanta resistencia térmica se debe, al igual que las propiedades mecánicas, a la alta cristalinidad de estos...