Polímeros: Tipos, Estructura y Propiedades

Definición y Características Generales

Los polímeros son materiales que abarcan desde los plásticos comunes hasta el caucho. Se trata de compuestos orgánicos, basados en carbono, hidrógeno y otros elementos no metálicos, que se caracterizan por la gran longitud de sus estructuras moleculares. Los polímeros poseen densidades bajas y una extraordinaria flexibilidad.

A lo largo de cientos de años, se han utilizado polímeros naturales procedentes de plantas y animales. Estos materiales incluyen madera, caucho, lana, cuero y seda. Otros polímeros naturales, como las proteínas, las enzimas y la celulosa, tienen importancia en los procesos bioquímicos y fisiológicos de plantas y animales.

Desde el fin de la Segunda Guerra Mundial, el campo de los materiales se ha visto revolucionado por la llegada de polímeros sintéticos. Las síntesis suelen ser baratas y las propiedades conseguidas son comparables, y a veces superiores, a las de los análogos naturales.

La mayoría de los polímeros son orgánicos. Muchos materiales orgánicos son hidrocarburos: compuestos de carbono e hidrógeno con enlace interatómico covalente.

Las características físicas de un polímero no solo dependen del peso molecular y de la forma, sino que también dependen de las diferencias en la estructura de las cadenas moleculares.

Posibilidades Estructurales de los Polímeros

• Polímero lineal: En un polímero lineal, las unidades monoméricas se unen unas a otras formando cadenas sencillas. Estas largas cadenas son flexibles y se comportan como una masa de fideos. Las cadenas de los polímeros lineales pueden unirse entre sí por fuerzas de van der Waals.
• Polímeros ramificados: Se sintetizan polímeros cuya cadena principal está conectada lateralmente con otras cadenas secundarias. Son los llamados polímeros ramificados.
• Polímeros entrecruzados: En los polímeros entrecruzados, cadenas lineales adyacentes se unen transversalmente en varias posiciones mediante enlaces covalentes.
• Polímeros reticulados: Los polímeros compuestos por unidades trifuncionales se denominan polímeros reticulados.

Clasificación de los Polímeros

Hay distintos tipos de polímeros, con diferentes propiedades: termoplásticos, termoestables y elastómeros.

Termoplásticos

• Tienen largas cadenas flexibles de monómeros, enlaces débiles.
• Comportamiento general plástico y dúctil.
• Se ablandan a temperaturas elevadas, tienen flujo viscoso, son deformables plásticamente y se vuelven a endurecer al enfriarse.
• Los polímeros termoplásticos se pueden reciclar con facilidad.
• Se fabrican mediante calor y presión.

Termoestables

• Red rígida tridimensional, formada por largas cadenas unidas por fuertes enlaces (covalentes) cruzados entre las cadenas.
• Se endurecen al calentarlos.
• Generalmente son más resistentes, aunque más frágiles, que los termoplásticos.
• Temperatura de fusión fija.
• Difícil reprocesarlos una vez ocurrida la transformación de enlaces cruzados.

Elastómeros

• Estructura intermedia entre el termoplástico y el termoestable.
• Cadenas lineales con algunos enlaces covalentes cruzados, lo que hace que estén ligeramente reticulados.
• Los elastómeros tienen la capacidad de deformarse en grandes cantidades sin cambiar de forma permanentemente.
• Se puede romper tras cierto estiramiento sin desarrollar apenas deformación plástica.
• No son reciclables.

Cristalinidad de los Polímeros

El estado cristalino puede existir en los materiales poliméricos. Este estado implica la ordenación de moléculas y, por tanto, la complejidad es mayor. La cristalinidad polimérica puede considerarse como el empaquetamiento de cadenas moleculares para producir una disposición atómica ordenada. La estructura cristalina se especifica en términos de celdillas unidad.