Polímeros: Clasificación, Propiedades y Tipos

Definición de Polímeros

Los polímeros son macromoléculas formadas por la repetición de unidades estructurales más pequeñas, llamadas monómeros, unidas mediante enlaces químicos fuertes o covalentes. Se clasifican en:

• Homopolímero: El monómero que se repite es el mismo.
• Heteropolímero: El polímero está compuesto por la repetición de dos o más unidades monoméricas diferentes.

Según su origen, pueden ser:

• Inorgánicos: Siliconas.
• Orgánicos: ADN, proteínas, ARN, caucho.

Reacciones de Polimerización

Las reacciones de polimerización son los procesos químicos mediante los cuales se sintetizan los polímeros. Los principales tipos son:

1. Poliadición o polimerización por adición: Reacción de adición de dos o más monómeros que pertenecen a enlaces múltiples (A-A-A-A-A).
2. Copolimerización: Adición de dos o más monómeros distintos (A-B-A-B-A-B). La polimerización puede ser lineal o ramificada.
3. Policondensación: Reacción entre dos monómeros que presentan grupos funcionales reactivos y que, durante la reacción, desprenden una molécula pequeña (generalmente H₂O).

Nota: La baquelita es un plástico que ya no se fabrica y es muy quebradizo.

Clasificación de los Polímeros por su Origen

• Polímeros naturales: De origen animal o vegetal, son utilizados en las más diversas aplicaciones desde hace cientos y hasta miles de años.
• Polímeros biológicos: También naturales, con importancia en los procesos bioquímicos y fisiológicos de la vida, como proteínas, enzimas, almidón y celulosa.
• Polímeros sintéticos: Desarrollados por la investigación científica y la industria para competir con algunos polímeros naturales, como siliconas, nylon, teflón, baquelita, melamina, PVC y policarbonatos.

Clasificación de los Polímeros por su Estructura Molecular

• Polímeros lineales: La polimerización ocurre en una sola dirección (polietileno, seda).
• Polímeros ramificados: La cadena principal está conectada lateralmente a otras cadenas.
• Polímeros entrecruzados: Cadenas lineales adyacentes se unen transversalmente en varias posiciones mediante enlaces covalentes.
• Polímeros reticulados: Están formados por macromoléculas con cadenas y ramificaciones entrecruzadas en las tres direcciones del espacio.

Clasificación de los Polímeros según su Forma de Síntesis

• Polimerizados: Polímeros cuyas macromoléculas se han formado por unión de moléculas monómeras no saturadas (polietilenos).
• Policondensados: Polímeros cuyo enlace entre las macromoléculas es multifuncional, con separación de algún producto de bajo peso molecular (Nylon).
• Poliaductos: Son aquellos cuyo enlace entre las macromoléculas se produce sin pérdida de masa molecular.

Clasificación de los Polímeros según su Respuesta Mecánica

• Elastómeros: Tienen la propiedad de recuperar su forma después de ser sometidos a una deformación. Ejemplo: caucho vulcanizado.
• Fibras: Tienen forma de hilos. Se producen cuando el polímero fundido se hace pasar a través de una matriz de orificios pequeños y simultáneamente se aplica estiramiento.
• Termorrígidos: Mantienen su forma una vez que han sido moldeados a una cierta temperatura. Ejemplo: baquelita.
• Termoplásticos: Cambian su forma con cambios de temperatura; se reblandecen al calentar y recuperan sus propiedades al enfriar. Ejemplos: polietileno, poliestireno.
• Termoestables: Se endurecen al ser enfriados de nuevo por formar nuevos enlaces. Características: no se pueden derretir, antes de derretirse pasan a un estado gaseoso, generalmente no se hinchan ante la presencia de ciertos solventes, son insolubles, alta resistencia al fenómeno de fluencia. Ejemplos: resinas, elastómeros, adhesivos, termoplásticos.

Caucho Vulcanizado

El caucho vulcanizado es un polímero natural que, al ser sometido a un estiramiento excesivo, pierde su elasticidad. Al agregarle azufre, el producto obtenido recupera su forma inicial si se somete a un cambio drástico al estirarlo (Sr. Goodyear).

Tipos de Polimerización

• Polimerización aniónica: Ocurre por el ataque de un anión sobre el doble enlace de un alqueno que posee sustituyentes atractores de electrones como NO₂, CN, grupos carbonilos, etc.
• Polimerización catiónica: Ocurre cuando reacciona un ácido de Lewis o un ácido mineral sobre un doble enlace de un alqueno que posee sustituyentes donadores de electrones.
• Polimerización por radicales libres: Se divide en tres etapas:
  • Iniciación: Se crea la formación de radicales libres.
  • Propagación: El radical libre altamente reactivo ataca al doble enlace formando otro radical libre más estable.
  • Terminación: Ocurre por la reacción del polímero con otro radical libre.

Tipos de Polímeros y sus Aplicaciones

• Polietileno (PE): Polímero sintético de adición que se obtiene por el cracking del petróleo. Se usa en envases de aceites, bebidas, etc.
• Poliestireno (PS): Polímero de adición que contiene un benceno. Se usa en aislantes y vasos blancos de café (baja densidad). En su forma más oscura, se utiliza en bolsas de basura.
• Polipropileno (PP): Polímero que posee un grupo metil (CH₃). Se usa para tapas de botellas y fibra para sacos (sacos de papa). El scotch tiene tres estructuras:
  • a) Isotáctica
  • b) Sindotáctica
  • c) Atáctica
• Policloruro de vinilo (PVC): Polímero de adición, similar al monómero de etileno, pero lleva un átomo de cloro en vez de un hidrógeno. También se puede obtener por polimerización de radicales libres.
• Teflón: Polímero de adición llamado politetrafluoroetileno. Es un plástico resistente, proviene del etileno, es resistente a la corrosión y tiene propiedades autoadherentes.
• Poliamidas (Nylon): Polímero de condensación que se forma al reaccionar aminas y ácidos carboxílicos. Se usa en válvulas de aerosoles, fibras textiles, jeringas, secadores de pelo, medias, etc.
• Poliésteres: Se pueden formar por reacción directa entre diácidos y dialcoholes o por transesterificación entre diésteres.
• Policarbonatos: Poliéster formado por la condensación de carbonato de difenilo y un derivado fenólico. Es un polímero translúcido y se usa en techos, terrazas, lentes y cascos de seguridad.
• Resinas epoxi: Se utilizan para recubrimientos de superficies, ya que son polímeros inertes y de gran dureza. Se forman por poliadroxifenoles y la epiclorhidrina u otros epóxidos.
• Poliuretanos: Se forman con grupos carbonilos unidos al óxido de un grupo alcóxido y/o amino. Se pueden considerar como un intermediario entre un carbonato y una urea.
• Siliconas: Polímeros de condensación de bajo peso molecular donde se unen dos moléculas de dihidroxisilano.