Introducción a los Plásticos

El término plástico, en su sentido más amplio, se refiere a sustancias con diversas estructuras y naturalezas que carecen de un punto de ebullición fijo. Estas sustancias poseen propiedades de elasticidad y flexibilidad en un rango de temperaturas, lo que permite moldearlas y adaptarlas a diferentes formas y aplicaciones. En un sentido más específico, el término plástico se utiliza para describir ciertos tipos de materiales sintéticos obtenidos mediante procesos de polimerización. Estos procesos implican la multiplicación artificial de átomos de carbono en largas cadenas moleculares de compuestos orgánicos derivados del petróleo y otras sustancias naturales.

Originalmente, la palabra «plástico» se empleaba como adjetivo para describir un cierto grado de movilidad y facilidad para adquirir una forma determinada, un significado que aún se conserva en el término «plasticidad».

La invención del plástico se atribuye a Leo Hendrik Baekeland, quien comercializó el primer plástico, la baquelita, en 1907. A lo largo del siglo XX, el uso del plástico se popularizó enormemente, llegando a sustituir a otros materiales en el ámbito doméstico, industrial y comercial.

¿Qué son los Plásticos?

Los plásticos son sustancias compuestas por macromoléculas orgánicas llamadas polímeros. Estos polímeros son grandes conjuntos de monómeros unidos mediante un proceso químico conocido como polimerización. Los plásticos ofrecen un equilibrio único de propiedades que no se pueden lograr con otros materiales, como color, bajo peso, tacto agradable y resistencia a la degradación ambiental y biológica.

Es importante destacar que «plástico» se refiere a un estado del material, no al material en sí mismo. Los polímeros sintéticos comúnmente llamados plásticos son, en realidad, materiales sintéticos que pueden alcanzar el estado plástico. Este estado se caracteriza por la viscosidad o fluidez del material y la ausencia de resistencia a esfuerzos mecánicos. El estado plástico se alcanza cuando el material sólido se transforma, generalmente por calentamiento, y es ideal para diversos procesos productivos, ya que permite manipular el material en diferentes formas. Por lo tanto, la palabra «plástico» es una forma de referirse a materiales sintéticos capaces de alcanzar un estado plástico, pero no define exclusivamente al grupo de materiales que comúnmente se denominan así.

Propiedades de los Plásticos

La mayoría de los plásticos comparten ciertas propiedades características, aunque no siempre se cumplen en algunos plásticos especiales:

• Bajo costo en el mercado.
• Baja densidad.
• Permeabilidad e impermeabilidad variables (difusión en termoplásticos).
• Aislamiento eléctrico.
• Aislamiento térmico (aunque la mayoría no resiste altas temperaturas).
• Alta contaminación al quemarse.
• Resistencia a la corrosión y a la intemperie.
• Resistencia a muchos factores químicos.
• Reciclabilidad variable (algunos son biodegradables y fáciles de reciclar, otros no).
• Facilidad de procesamiento.

Producción de Plásticos

La producción de plásticos comienza con la elaboración de polímeros en la industria química. Actualmente, la recuperación de plásticos post-consumo también juega un papel fundamental. Algunos plásticos se utilizan directamente en forma de grano o resina, mientras que otros se someten a procesos de moldeo (inyección, compresión, rotación, inflación, etc.) o extrusión para obtener perfiles o hilos. Una parte importante del proceso de producción de plásticos se lleva a cabo en máquinas horneadoras.

Tipos de Plásticos

Según su Origen:

• Naturales: Polímeros cuyos monómeros derivan de productos naturales como la celulosa, la caseína y el caucho. Ejemplos:
  • Derivados de la celulosa: celuloide, celofán y celón.
  • Derivados del caucho: goma y ebonita.
• Sintéticos: Polímeros derivados de productos elaborados por el hombre, principalmente del petróleo.

Según su Comportamiento Frente al Calor:

Termoplásticos:

Los termoplásticos son plásticos que a temperatura ambiente son deformables, se funden al calentarse y se endurecen al enfriarse. La mayoría son polímeros de alto peso molecular con cadenas asociadas por fuerzas débiles de Van der Waals (polietileno), interacciones dipolo-dipolo, enlaces de hidrógeno o anillos aromáticos apilados (poliestireno). Se diferencian de los termoestables en que pueden recalentarse y moldearse varias veces sin perder su capacidad de transformación. Sus propiedades físicas cambian gradualmente si se funden y moldean repetidamente.

Ejemplos de termoplásticos:

• Resinas celulósicas: derivadas de la celulosa, como el rayón.
• Polietilenos y derivados: utilizan etileno del petróleo como materia prima, incluyendo PVC, poliestireno y metacrilato.
• Derivados de las proteínas: como el nailon y el perlón.
• Derivados del caucho: como los pliofilmes (clorhidratos de caucho).

Termoestables:

Los termoestables o termoduros son materiales que, tras un proceso de calentamiento-fusión y formación-solidificación, se vuelven rígidos y no pueden fundirse nuevamente. Suelen obtenerse a partir de un aldehído.

Ejemplos de termoestables:

• Polímeros del fenol: plásticos duros, insolubles e infusibles.
• Resinas epoxi.
• Resinas melamínicas.
• Baquelita.
• Aminoplásticos: polímeros de urea y derivados, como la melamina.
• Poliésteres: resinas utilizadas en barnices.

Según la Reacción de Síntesis:

Polímeros de Adición:

Implican la ruptura de una unión del monómero para formar una cadena. Ejemplo:

2n H2C=CH2 → [-CH2-CH2-CH2-CH2-]n

Polímeros de Condensación:

La reacción ocurre entre grupos funcionales reactivos de los monómeros. Cada monómero debe tener al menos dos grupos reactivos. Ejemplo:

R-COOH + R'-OH → R-CO-OR' + H2O

Polímeros Formados por Etapas:

La cadena crece gradualmente mientras haya monómeros disponibles. Incluyen polímeros de condensación de Carothers y otros como los poliuretanos.

Polímeros Formados por Reacción en Cadena:

Cada cadena se forma rápidamente y luego se inactiva, aunque esté rodeada de monómero.

Según su Estructura Molecular:

Amorfos:

Las moléculas no tienen un orden específico, lo que crea huecos que permiten el paso de la luz, haciéndolos transparentes.

Semicristalinos:

Tienen zonas con cierto orden y zonas amorfas. La luz no pasa fácilmente debido al orden y la menor cantidad de huecos.

Cristalizables:

El porcentaje de cristalinidad puede modificarse con la velocidad de enfriamiento, pero los polímeros amorfos no cristalizan.

Según el Mercado:

Comodities:

Fabricación, disponibilidad y demanda mundial, precios internacionales y baja tecnología de fabricación.

De Ingeniería:

Uso específico, funciones determinadas, tecnología especializada de fabricación y precio alto.

Elastómeros o Cauchos:

Elevada elasticidad, capacidad de estiramiento y rebote. Incluyen cauchos naturales y sintéticos como el neopreno y el polibutadieno.

Usos Comunes de los Plásticos

• Aislante eléctrico.
• Sector industrial y de consumo (envoltorios, bolsas de basura, etc.).
• Construcción (cañerías, espumas aislantes, etc.).
• Industrias varias (piezas de motores, carrocerías, juguetes, etc.).
• Artefactos eléctricos.
• Computadoras y muebles.