Tema5_CM
Páginas: 23 (5632 palabras)
Publicado: 7 de noviembre de 2015
Ciencia de Materiales, 4º curso, 2004/2005
Tema 5. Estructura y aplicaciones de los polímeros.
5.1. Introducción y conceptos básicos sobre polímeros. 5.2. Tipos de polímeros y copolímeros. 5.3.
Procesos de obtención de polímeros. 5.4. Propiedades físicas de los polímeros. 5.5. Papel de los
aditivos. 5.6. Usos generales de plásticos, elastómeros, fibras y adhesivos.
5.1. Introducción y conceptosbásicos sobre polímeros. Los Materiales poliméricos están
basados en grandes moléculas con enlaces covalentes y formados por la unión de muchas unidades
simples (monómero). Sus antecesores se puede considerar que son las macromoléculas presentes en
organismos, y se pueden enumerar ejemplos como el caucho, lana, algodón, etc. Los cuatro tipo de
biomoléculas/biopolímeros (naturales) son los ácidosnucleicos, proteínas, lípidos y polisacáridos.
Las unidades de construcción de esos polímeros naturales son los nucleótidos, aminoácidos, ácidos
grasos y los azúcares. En este tema nos vamos a referir principalmente a los polímeros artificiales
aunque se hará referencia a polímeros naturales.
Los monómeros son las unidades básicas para la formación de materiales plásticos, y según la
forma en quese unan pueden dar estructuras lineales o nolineales. El proceso de polimerización es
una condensación de monómeros. Por ejemplo, el eteno polimeriza para dar el polieteno (o
polietileno) y el proceso se denomina polimerización por adición. Inicialmente, los polímeros eran
muy sencillos como el derivado del aldehído fenólico para dar la bakelita. Cuando en la
polimerización solo interviene un únicomonómero se denomina homopolímero y cuando
polimeriza una mezcla de dos o más monómeros se denomina copolimerización.
La gran utilidad de los polímeros actuales se debe a que se puede sintetizar el polímero que
cumpla una serie de propiedades que se necesiten (dureza, plasticidad, densidad, etc.). Esto se
consigue mediante la elección del monómero pero principalmente controlando:
a) Grado depolimerización, según las condiciones de síntesis se pueden obtener longitudes de las
cadenas moleculares de diferente tamaño y por tanto con propiedades ligeramente diferentes.
b) Entramado "branching", consiste en crear uniones entre diferentes cadenas del mismo polímero
para aumentar su dureza y punto de fusión. Por ejemplo, en el polietileno.
c) Uniones puente "cross-linking". Un ejemplo clásicoel la vulcanización del caucho usando
azufre. El caucho natural es el cis-poliisopreno (que es un polímero insaturado) y cuando se añade
azufre entre 1-5 % se producen puentes de azufre entre diferentes cadenas poliméricas lo que se
conoce como vulcanizado y aumenta mucho la dureza y resistencia al desgaste. El producto de
vulcanización completa (40 %) es la ebonita y es un sólido duro y rígido.5.2. Tipos de polímeros y copolímeros. Los polímeros se clasifican en función de sus
propiedades físicas en varios tipos. Termoplásticos cuyo nombre procede de dos palabras griegas
“termos” que significa y “plastikos” que significa . Estos polímeros
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Ciencia de Materiales, 4º curso, 2004/2005
requieren calor para ser conformados y tras el enfriamiento mantienen la forma (p.ej. PE, PVC,
Nylon, etc.). Se ablandan al calentarse hasta que funden y al solidificar se endurecen, siendo
procesos reversibles que por tanto se pueden repetir. Plásticos termoestables son materiales que no
pueden ser refundidos o re-procesados ya que al ser calentados se endurecen y degradan o
descomponen (p. ej. resinas epoxi, fenólicos, poliésteres insaturados, etc.). Al iniciar elcalentamiento se dan entrecruzamientos covalentes entre las cadenas, y estos enlaces dificultan los
movimientos de vibración y rotación. Estos polímeros son generalmente más duros, más resistentes,
pero también más frágiles que los termoplásticos pero tienen mayor resistencia dimensional.
Elastómeros (o gomas) son materiales poliméricos que a temperatura ambiente se alargan mucho
elásticamente bajo una...
Tema 5. Estructura y aplicaciones de los polímeros.
5.1. Introducción y conceptos básicos sobre polímeros. 5.2. Tipos de polímeros y copolímeros. 5.3.
Procesos de obtención de polímeros. 5.4. Propiedades físicas de los polímeros. 5.5. Papel de los
aditivos. 5.6. Usos generales de plásticos, elastómeros, fibras y adhesivos.
5.1. Introducción y conceptosbásicos sobre polímeros. Los Materiales poliméricos están
basados en grandes moléculas con enlaces covalentes y formados por la unión de muchas unidades
simples (monómero). Sus antecesores se puede considerar que son las macromoléculas presentes en
organismos, y se pueden enumerar ejemplos como el caucho, lana, algodón, etc. Los cuatro tipo de
biomoléculas/biopolímeros (naturales) son los ácidosnucleicos, proteínas, lípidos y polisacáridos.
Las unidades de construcción de esos polímeros naturales son los nucleótidos, aminoácidos, ácidos
grasos y los azúcares. En este tema nos vamos a referir principalmente a los polímeros artificiales
aunque se hará referencia a polímeros naturales.
Los monómeros son las unidades básicas para la formación de materiales plásticos, y según la
forma en quese unan pueden dar estructuras lineales o nolineales. El proceso de polimerización es
una condensación de monómeros. Por ejemplo, el eteno polimeriza para dar el polieteno (o
polietileno) y el proceso se denomina polimerización por adición. Inicialmente, los polímeros eran
muy sencillos como el derivado del aldehído fenólico para dar la bakelita. Cuando en la
polimerización solo interviene un únicomonómero se denomina homopolímero y cuando
polimeriza una mezcla de dos o más monómeros se denomina copolimerización.
La gran utilidad de los polímeros actuales se debe a que se puede sintetizar el polímero que
cumpla una serie de propiedades que se necesiten (dureza, plasticidad, densidad, etc.). Esto se
consigue mediante la elección del monómero pero principalmente controlando:
a) Grado depolimerización, según las condiciones de síntesis se pueden obtener longitudes de las
cadenas moleculares de diferente tamaño y por tanto con propiedades ligeramente diferentes.
b) Entramado "branching", consiste en crear uniones entre diferentes cadenas del mismo polímero
para aumentar su dureza y punto de fusión. Por ejemplo, en el polietileno.
c) Uniones puente "cross-linking". Un ejemplo clásicoel la vulcanización del caucho usando
azufre. El caucho natural es el cis-poliisopreno (que es un polímero insaturado) y cuando se añade
azufre entre 1-5 % se producen puentes de azufre entre diferentes cadenas poliméricas lo que se
conoce como vulcanizado y aumenta mucho la dureza y resistencia al desgaste. El producto de
vulcanización completa (40 %) es la ebonita y es un sólido duro y rígido.5.2. Tipos de polímeros y copolímeros. Los polímeros se clasifican en función de sus
propiedades físicas en varios tipos. Termoplásticos cuyo nombre procede de dos palabras griegas
“termos” que significa
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Ciencia de Materiales, 4º curso, 2004/2005
requieren calor para ser conformados y tras el enfriamiento mantienen la forma (p.ej. PE, PVC,
Nylon, etc.). Se ablandan al calentarse hasta que funden y al solidificar se endurecen, siendo
procesos reversibles que por tanto se pueden repetir. Plásticos termoestables son materiales que no
pueden ser refundidos o re-procesados ya que al ser calentados se endurecen y degradan o
descomponen (p. ej. resinas epoxi, fenólicos, poliésteres insaturados, etc.). Al iniciar elcalentamiento se dan entrecruzamientos covalentes entre las cadenas, y estos enlaces dificultan los
movimientos de vibración y rotación. Estos polímeros son generalmente más duros, más resistentes,
pero también más frágiles que los termoplásticos pero tienen mayor resistencia dimensional.
Elastómeros (o gomas) son materiales poliméricos que a temperatura ambiente se alargan mucho
elásticamente bajo una...
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