Monómero: unidad molecular mínima que se repite en un polímero, molécula individual con características propias.

Polímero: larga cadena molecular formada por unidades moleculares más pequeñas, iguales o diferentes.

Los materiales plásticos tienen una enorme importancia en la vida del ser humano. A medida que aparecen nuevos tipos de plásticos, los objetos fabricados a partir de ellos desplazan a los materiales tradicionales (madera, metales, etc.) por su mayor durabilidad, comodidad y su menor costo.

Clasificación de los polímeros sintéticos

1. Según el tipo de monómeros que lo conforman, se clasifican como:

• a) Homopolímeros: si están formados solo por la repetición de unidades del mismo monómero, como polietileno, poliestireno, entre otros.
• b) Copolímeros: si las cadenas están formadas por dos o más tipos de monómeros como estireno-butadieno (SBR) en la fabricación de neumáticos, acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS) en cuerpos de televisores y refrigeradores, etc.

2. Según sus propiedades físicas se pueden clasificar como:

• a) Termoestables o termorrígidos: si mantienen su forma una vez que han sido moldeados a una cierta temperatura, por ejemplo, la baquelita.
• b) Termoplásticos: si pueden cambiar su forma con cambios de temperatura, por ejemplo, polietileno, poliestireno. Esta última clasificación introduce el término “plástico”, que se define como un polímero de naturaleza orgánica que puede moldearse para obtener una forma deseada.
• c) Elastómeros: si tienen la propiedad de recuperar su forma al ser sometidos a una deformación de ella, por ejemplo, caucho vulcanizado.
• d) Fibras: si tienen la forma de hilos. Se producen cuando el polímero fundido se hace pasar a través de los orificios de tamaño pequeño de una matriz adecuada y, simultáneamente, se aplica un estiramiento.

Formación de los polímeros sintéticos

Reacciones de adición

Resultan de la adición consecutiva de monómeros a una cadena sin pérdida de átomos o grupos en el proceso. Es la unión de dos alquenos para formar un alcano.

Reacciones de condensación

Resultan de una múltiple combinación de dos monómeros bifuncionales con la eliminación intermolecular de moléculas pequeñas (agua, alcoholes, etc.).

Procesos industriales

Cada tipo de polímero se fabrica por un método específico, de acuerdo con la característica del polímero obtenido.

Métodos utilizados para fabricar los plásticos

La materia prima necesaria para la fabricación de los diversos productos poliméricos de uso diario proviene del petróleo, el carbón y el gas natural, y se utiliza en forma de gránulos y como resinas. Algunos métodos industriales para la fabricación de objetos plásticos se indican a continuación:

1. Moldeo o inyección: El material plástico se ablanda a una alta presión y temperatura. Luego, se traslada a moldes fríos en donde el plástico solidifica con una forma determinada. (Botellas, bidones y tambores).
2. Extrusión: El polímero fundido se hace pasar por un sistema que posee un orificio de salida con una forma determinada. (Tuberías, mangueras, cuerdas plásticas, filmes, etc).
3. Calandrado: El plástico es reblandecido y se hace pasar a través de unos rodillos que lo transforman en un film delgado. (Láminas transparentes, tapas de portafolios).
4. Espumación: Se agrega al polímero una sustancia que produce un gas en el calentamiento. Al enfriarse aparece una gran cantidad de porosidades que le dan al producto una baja densidad. (Productos aislantes: láminas, cajas para helados).

Propiedades físicas de los plásticos

Los plásticos tienen propiedades físicas entre el elastómero y la fibra, no representan un punto de fusión fijo. Los termoestables son polímeros cuyas cadenas están interconectadas por medio de ramificaciones más cortas que las cadenas principales, responsables del calor. Son materiales rígidos y frágiles con alguna resistencia térmica. Una vez moldeados no pueden cambiar su forma, no se funden cuando se calientan, por eso no son reciclables.

Alcano: enlace simple

Alqueno: enlace doble

Alquino: enlace triple

Nomenclatura: 1 met, 2 et, 3 prop, 4 but, 5 pent, 6 hex, 7 hept, 8 oct, 9 nov, 10 dec, 11 unde, 12 dodec

Hibridación: Simple: π sp³ 109,5°, Doble: α sp² 90°, Triple: π sp 45°

Grupos funcionales: Alcohol –OH, Aldehído: -CHO, Cetona: -CO-, Amina: -NH₂, Amida: -CO-NH₂, Ácido carboxílico: -COOH, Éster: -O-, Éster: -COO-

Industria de los polímeros

Extrusión: Un tornillo giratorio transporta los gránulos de plástico a unos calefactores para fundirlos, se forma un líquido espeso y pegajoso, después se pasa por una varilla donde se funde y al enfriarse se pone duro y da para formar tubos y láminas.

Conformado por vacío: Permite dar al plástico formas complicadas. Una lámina de plástico se coloca bajo un calefactor y sobre un molde. Se calienta y luego se extrae el aire mediante una bomba de vacío. La lámina se ablanda con el calor y es absorbida por el molde a diferencias de presión. Al enfriarse se endurece y toma la forma del molde. Esto sirve, por ejemplo, para fabricar los vasos plásticos.

Polimerización catiónica

Natta logró obtener el polipropileno denominado isotáctico. Esto se logró al seleccionar el catalizador apropiado para la polimerización. La de un catión de alqueno al extremo por el que crece la cadena es un catión. Sus etapas:

• Iniciación: Se adiciona un ácido al propileno. El protón ataca a los electrones del enlace doble y termina uniéndose a un átomo de carbono. En esta reacción se genera un ion de carbono o carbocatión.
• Propagación: Como hay poca concentración de ácido, es imposible que el ion carbono se encuentre con él y sea neutralizado. En esta reacción el carbono ataca al doble enlace de otra molécula de propileno formando un nuevo ion de carbono y así sucesivamente se va alargando la cadena.
• Terminación: La cadena deja de crecer y es posible la reacción entre el ion carbono y el anión.

Polimerización aniónica

El PVC fue descubierto por Regnault, por medio de la exposición directa del cloruro de vinilo a la luz del día. Baumann fue el primero en sintetizar polímeros derivados de haluros de vinilo con propiedades físicas relacionadas con el plástico. Su iniciador es el anión (carga negativa).

• Iniciación: El butil litio se separa para formar un anión butilo y un catión litio. La carga negativa del butilo se localiza sobre un átomo de carbono, lo que genera un carbanión.
• Propagación: El carbanión resultante reacciona con otra molécula del monómero, así el proceso se repite muchas veces y de este modo la cadena se va alargando.
• Terminación: La polimerización finaliza con la neutralización del carbanión. Esta reacción se logra a través de la adición de un protón proveniente del agua. De este modo se obtiene finalmente el cloruro de polivinilo.

Polimerización radicalaria

Sintetizado por primera vez por el químico alemán Hans (polietileno) que accidentalmente, calentando diazometano, obtuvo algo parecido a la cera. Esta polimerización se inicia al generarse radicales libres en el medio, especie muy radiactiva que forma intermediarios sin carga, ya que genera una ruptura hemolítica del enlace.

• Iniciación: El peróxido de benzoilo se descompone por efecto de la temperatura, liberando dióxido de carbono y dos radicales libres, cada uno actuando como iniciador de la reacción.
• Propagación: El radical libre con otra molécula de etileno y así el proceso se repite n veces para ir alargando la cadena.
• Terminación: La cadena termina a través de cualquier reacción en la que se destruyen los radicales libres dando lugar al polímero llamado polietileno, formando moléculas con un número n de monómeros.