Introducción a los Materiales Poliméricos

Materiales Poliméricos

Los materiales poliméricos están formados por moléculas de gran tamaño (polímeros) que se unen por la unión de monómeros. Tienen una excelente resistencia mecánica debido a que las grandes cadenas poliméricas se atraen.

Clasificación según su comportamiento mecánico

• Termoplásticos: Se comportan de forma plástica y dúctil. Al calentarlos se ablandan. Fácilmente reciclables.
• Termoestables: Estructuras de redes tridimensionales. Más resistentes y frágiles que los termoplásticos. No tienen temperatura de fusión fija y es difícil reprocesarlos una vez formados los enlaces cruzados.
• Elastómeros: Estructura intermedia. Tienen capacidad de deformarse elásticamente sin cambiar de forma permanente.

Tacticidad

Ordenamiento espacial de las unidades monoméricas: atáctico, isotáctico, sindiotáctico.

Isómeros geométricos

• Homopolimeros: Contienen una sola unidad estructural.
• Copolímeros: Varias unidades.

Polimerización

Proceso por el cual moléculas sencillas se unen a través de enlaces covalentes para formar un polímero.

• Polimerización por adición: Adición de moléculas pequeñas de un mismo tipo a otras por apertura del doble enlace (tipo vinilo), o del anillo (epóxido) sin eliminación de ninguna parte de la molécula o con eliminación de una pequeña parte de la molécula.
• Polimerización por condensación: Formación de polímeros por eliminación de agua o alcoholes (poliésteres, poliamidas), por eliminación de halógenos o haluros de hidrógeno (polihidrocarburos), por eliminación de cloruro de sodio (polisulfuros).

Cristalinidad

En los polímeros las cadenas son muy largas y se enmarañan. Algunos tienen ordenamiento parcial en regiones llamadas cristalitos. Hay dos regiones: las cristalinas, en las que las cadenas dobladas varias veces están alineadas formando cristalitos, y las amorfas, donde las cadenas se enmarañan.

Efecto de la temperatura

• Fusión: Sólido rígido - sólido viscoso, cuanto mayor ramificación menor empaquetamiento y más fácil romper cadenas, menor Tf.
• Transición vítrea: Sólido rígido - sólido elástico: cuanto más rígido mayor Tg. Con átomos voluminosos disminuye flexibilidad y entrecruzamiento.

Termoplásticos: ↑Tª enlaces secundarios se debilitan. Si se eleva mucho se rompen enlaces covalentes y se produce degradación irreversible. Termoestables: se endurecen al calentarse por el entrecruzamiento covalente que dificulta la rotación. El calentamiento excesivo rompe los entrecruzamientos y se degrada el polímero.

Deformación en polímeros semicristalinos (termoplásticos)

Factores que determinan la resistencia de un material termoplástico:

·Masa molecular media, alto grado de cristalización implica un empaquetamiento mayor y permite mayores fuerzas de enlace intermoleculares, Grupos laterales voluminosos dificultan el deslizamiento de las cadenas entre sí, Átomos muy polares: incrementan las fuerzas intermoleculares entre cadenas, Átomos de O2, N, y S en cadenas principales: aumenta la rigidez, Anillos de fenilo: provoca impedimento estérico a la rotación de las cadenas, Adición de fibras