Clasificación de Polímeros por Comportamiento Térmico
Para clasificar polímeros, una forma sencilla es calentarlos. Según su comportamiento al fundirse, se diferencian dos tipos:
Termoplásticos
Fluyen al calentarlos y se endurecen al enfriarlos. Su estructura molecular presenta pocos entrecruzamientos. Ejemplos:
- Polietileno (PE)
- Polipropileno (PP)
- Cloruro de polivinilo (PVC)
Termoestables
No fluyen al calentarlos, solo se descomponen químicamente. Esto se debe a una estructura con muchos entrecruzamientos que impiden el movimiento de las moléculas.
La clasificación termoplásticos/termoestables es independiente de la clasificación elastómeros/plásticos/fibras. Existen plásticos termoplásticos y termoestables. A menudo, al hablar de «termoestables» se hace referencia solo a «plásticos termoestables», pero los elastómeros también se dividen en termoestables (la mayoría) y termoplásticos.
Síntesis de Polímeros
Existen dos métodos de polimerización:
Polimerización por Adición
El polímero se sintetiza por la adición de monómeros insaturados a una cadena en crecimiento. Ejemplos: polietileno (PE), poliolefinas, polímeros vinílicos y acrílicos.
Esquema de la polimerización por adición:
- Iniciación: I-I – 2I*
- Crecimiento: I* + CH2 = CHX I-CH2-C*HX
- Crecimiento: R*n + monómero R*n+1
- Terminación: R*n + R*p Pn+p
Obtención del Polietileno
Los polietilenos son polímeros olefínicos con gran importancia comercial debido a su combinación de propiedades útiles, fabricación fácil y bajo costo. Son resinas termoplásticas producidas a alta y baja presión, utilizando sistemas catalíticos complejos. Existen varias familias de polietilenos (baja densidad, baja densidad lineal y alta densidad), cada una con características diferentes.
En general, los polietilenos poseen excelentes propiedades dieléctricas, resistencia a solventes orgánicos y compuestos químicos. Son materiales translúcidos, ligeros, resistentes y flexibles.
Polietileno de Alta Densidad (HDPE o PEAD)
Es un polímero termoplástico parcialmente amorfo y parcialmente cristalino, conformado por unidades repetitivas de etileno. El grado de cristalinidad (50-80%) depende del peso molecular, la cantidad de comonómero y el tratamiento térmico.
La densidad del HDPE homopolímero es de 0.960 – 0.965 g/cm3. Sin embargo, el HDPE abarca densidades de 0.941 a 0.967 g/cm3 debido al uso de copolímeros que añaden ramificaciones laterales. Los comonómeros comunes son propileno, buteno, hexeno y octeno.
El PEAD se fabrica a baja presión (menor a 14 MPa, en muchos casos menor a 7 MPa), a diferencia del polietileno de baja densidad (PEBD). Existen tres procesos comerciales principales: en disolución, en suspensión y en fase gaseosa.
Los catalizadores utilizados son del tipo óxido de un metal de transición o Ziegler-Natta. Los catalizadores Ziegler-Natta son complejos metálicos que permiten la polimerización estereoespecífica de alquenos. Se componen de:
- Un cloruro de metal de transición (titanio, cobalto, níquel o neodimio)
- Un compuesto organometálico (alquil-aluminio)
Es importante destacar que resinas de PEAD con índices de fusión, densidades y distribuciones de pesos moleculares (DPM) idénticas pueden variar si se producen mediante procesos diferentes. Estas diferencias solo se consideran en aplicaciones críticas. En la mayoría de las aplicaciones, las resinas de PEAD de diferentes proveedores funcionarán adecuadamente, incluso si se fabrican mediante procesos distintos.