Clasificación de los Polímeros

Según la Composición de sus Cadenas

Tanto los polímeros naturales como los sintéticos están estructuralmente formados por cadenas carbonadas en las que pueden repetirse monómeros iguales o diferentes. De acuerdo con el tipo de monómeros que constituyen la cadena, los polímeros se clasifican en:

• Homopolímeros: Macromoléculas formadas por la repetición de un mismo monómero.
• Copolímeros: Macromoléculas originadas por dos o más unidades monoméricas distintas. La seda es un copolímero natural y la baquelita, uno sintético. Los copolímeros más comunes están formados por dos monómeros diferentes que pueden generar cuatro combinaciones distintas:

Tipos de Copolímeros

• Al azar: Los monómeros se agrupan al azar.
• Alternado: Los monómeros se ubican de manera alternada.
• En bloque: Los monómeros se agrupan en bloques de forma alternada.
• Injertado: Se parte de una cadena lineal formada por un tipo de monómero y se agregan ramificaciones de otro monómero.

Polímeros Sintéticos

Por mucho tiempo solo se usaron polímeros naturales, como la celulosa en la fabricación de papel, o el algodón en la confección de prendas de vestir. Sin embargo, con el paso del tiempo, el objetivo fue imitar y sintetizar estos polímeros naturales.

Caucho

Material pegajoso y blando con el calor, duro y fácil de quebrar en frío. El caucho natural se produce cuando se enlazan entre sí las moléculas de isopreno (2-metil-1,3-butadieno), mediante la acción de ciertas enzimas que posibilitan que todos los monómeros unidos se conformen en sus isómeros cis.

Vulcanización

Charles Goodyear (1800-1860) mezcló accidentalmente azufre y caucho en una estufa caliente, obteniendo un material que no se fundía ni se ponía pegajoso al calentarlo, y tampoco se quebraba a bajas temperaturas. Este nuevo material se denominó caucho vulcanizado. El proceso de vulcanización implica el entrecruzamiento de las cadenas del polímero por medio del azufre, a través de reacciones que se producen entre algunos de los dobles enlaces C=C.

Clasificación de los Polímeros Sintéticos Según el Tipo de Síntesis

El proceso por el que se unen los monómeros se llama polimerización. La polimerización puede ser por adición o por condensación.

Polimerización por Adición

Los polímeros se forman por la sucesiva unión de monómeros que tienen uno o más enlaces dobles o triples. El proceso se divide en tres etapas: iniciación, propagación y terminación. La polimerización comienza cuando un iniciador (catión, radical libre o anión) se adiciona a un doble enlace carbono-carbono de un monómero vinilo, formando un intermediario reactivo. Este intermediario reacciona con otra molécula del monómero, y así sucesivamente, hasta que la cadena deja de crecer.

Polímeros de Condensación

Se forman por un mecanismo de reacción en etapas. El polímero se forma porque las unidades monoméricas que intervienen son principalmente diácidos carboxílicos, diaminas y dialcoholes. Por cada nuevo enlace que se forma entre los monómeros, se libera una molécula pequeña, generalmente de agua.

Clasificación Según Propiedades de los Polímeros Sintéticos

Según Propiedades Físicas

• Fibras: Hebras ordenadas en una dirección determinada.
• Elastómeros: Polímeros amorfos cuyas cadenas poliméricas tienen una orientación irregular. Al estirarse, sus cadenas se extienden, pero vuelven a su forma original al liberar la fuerza aplicada. Ejemplos: caucho sintético y neopreno.
• Plásticos: Polímeros con propiedades intermedias entre las fibras y los elastómeros. No presentan un punto de fusión fijo, lo que permite moldearlos. Poseen propiedades de elasticidad y flexibilidad.

Según Comportamiento Frente al Calor

• Termoplásticos: Sus cadenas, lineales o ramificadas, no están unidas. Se reblandecen al aumentar la temperatura. Son rígidos a temperatura ambiente, pero se vuelven blandos con el calor. Se pueden fundir y moldear varias veces, son reciclables.
• Termoestables: Sus cadenas están interconectadas por ramificaciones. El calor les da una forma permanente. Son rígidos, frágiles y con cierta resistencia térmica. No se pueden volver a procesar, no son reciclables.

Polímeros por Adición

Polimerización Catiónica: Formación del Polipropileno

En 1954, Giulio Natta obtuvo polipropileno isotáctico. En la polimerización catiónica de un alqueno, el extremo por el que crece la cadena es un catión. Un ácido se adiciona al propileno, generando un ion carbonio. Este ion ataca el doble enlace de otra molécula de propileno, alargando la cadena. El crecimiento termina con la reacción entre el ion carbonio y el anión.

Polimerización Aniónica: Formación del Cloruro de Polivinilo (PVC)

El PVC fue descubierto en 1838. La polimerización aniónica comienza con un iniciador, como el n-butil-litio. El butil litio se separa, formando un anión butilo. Este carbanión reacciona con el monómero, alargando la cadena. La polimerización finaliza con la neutralización del carbanión mediante la adición de un protón del agua.

Polimerización Radicalaria: Formación del Polietileno

El polietileno fue sintetizado en 1898. La polimerización radicalaria se inicia al generarse radicales libres. El peróxido de benzoílo se descompone, liberando radicales libres. Estos radicales atacan el doble enlace del etileno, formando un nuevo radical. El proceso se repite, alargando la cadena. La cadena termina cuando se destruyen los radicales libres.

Aplicaciones Comerciales de Algunos Polímeros de Adición

1. Polipropileno: Termoplástico resistente al calor, microorganismos y solventes. Se usa en recipientes para microondas, alfombras, equipos de laboratorio, componentes automotores y películas transparentes.
2. Polietileno: Termoplástico traslúcido y resistente a productos químicos. Se usa en envases, implementos de escritorio, juguetes y bolsas plásticas.
3. Poliestireno: Termoplástico inalterable a la humedad y aislante eléctrico. En forma de espuma, se usa en accesorios de cocina y mobiliario. En su variedad transparente, se usa para fabricar lentes.
4. PVC: Termoestable resistente a la electricidad y al calor. Se usa en cañerías, paneles y objetos modelados.

Polímeros por Condensación

En la polimerización por condensación, dos monómeros reaccionan para formar un dímero, que puede seguir reaccionando. Ejemplos: poliamidas, poliésteres, siliconas y resinas.

Poliamidas

Fibra sintética que forma hilos resistentes. El nailon 66 se obtiene de la polimerización de un ácido dicarboxílico y una diamina.

Poliésteres

Se sintetizan condensando un ácido con un alcohol. El polietilentereftalato (PET) se obtiene de la reacción del ácido tereftálico con el etilenglicol. Las fuertes atracciones intermoleculares permiten formar hilos resistentes.

Siliconas

Polímeros inorgánicos con cadenas de silicio y oxígeno. Son estables al calor y la oxidación. Se usan en medicina (corazones artificiales, implantes cosméticos).

Resinas

La baquelita es la primera resina sintética. Se obtiene de la reacción entre fenol y formaldehído. Es un polímero duro y quebradizo.

Silicona: Polímero inorgánico con esqueleto de silicio.

Resina: Polímero que se descompone por efecto de la temperatura.