Polímeros Sintéticos: Tipos, propiedades y ejemplos

¿Para qué se utiliza el polímero sintético?

Hay muchos polímeros sintéticos y cada polímero sintético tiene usos específicos. Estos usos pueden variar desde aplicaciones en ropa, chalecos antibalas, aislamiento de cables eléctricos, tuberías, revestimientos, aislamientos, utensilios de cocina, juguetes y tapicería.

¿Qué se entiende por polímeros sintéticos?

Los polímeros sintéticos son polímeros artificiales. Por lo tanto, se diferencian de los polímeros naturales porque no se encuentran naturalmente en la naturaleza. Se producen por reacciones químicas.

¿Cuáles son los cuatro tipos de polímeros?

Los polímeros sintéticos se pueden clasificar en cuatro categorías principales. Estas cuatro categorías son: termoplásticos, termoestables, elastómeros y fibras sintéticas. Cada una de estas categorías tiene varios polímeros dentro de ellas.

¿Qué son los polímeros sintéticos?

Los polímeros sintéticos son polímeros artificiales producidos mediante reacciones químicas. Los polímeros son una de las cuatro clasificaciones principales de materiales en la ciencia de materiales. Los polímeros contienen largas cadenas repetidas de átomos que pueden ser naturales o sintéticos (artificiales). Los ejemplos de polímeros naturales incluyen seda, caucho, ADN, celulosa, proteínas y lana, mientras que los ejemplos de polímeros sintéticos incluyen plásticos como epoxi, nailon, poliuretano, poliéster, cloruro de polivinilo (PVC), Kevlar y teflón. Cada tipo de polímero tiene propiedades diferentes. Sin embargo, la mayoría de los polímeros sintéticos tienen las mismas propiedades y características de ser fuertes, duraderos, livianos y económicos de fabricar. Muchos polímeros sintéticos se utilizan en aplicaciones esenciales comunes. Por ejemplo, el teflón se usa comúnmente en utensilios de cocina, mientras que el PVC se usa comúnmente en aislamiento eléctrico y cableado.

Un monómero es el primer componente básico de un polímero. Los monómeros son moléculas pequeñas que pueden unirse con otras moléculas similares. Un monómero tiene la capacidad de formar enlaces químicos con al menos otras dos moléculas de monómero. Una vez que se forman en una molécula grande con cadenas repetidas de átomos, se clasifican como polímero. Por tanto, los monómeros son las pequeñas unidades repetidas que forman los polímeros. Un polímero es un compuesto formado por muchos monómeros, o pequeñas unidades repetitivas, unidas para formar una cadena de átomos. Los polímeros suelen estar formados por decenas de miles de monómeros. Cuando los polímeros son tan grandes, se les puede denominar macromoléculas.

Propiedades generales de los polímeros sintéticos

Las propiedades de los polímeros sintéticos son específicas del polímero. La funcionalidad del polímero está definida por varias propiedades que incluyen las siguientes:

• Peso molecular: depende del monómero y del número de monómeros presentes en la molécula de polímero. Por ejemplo, si un monómero pesa 90 Dalton (Da) y un polímero tiene “n” cantidades de monómeros en su cadena, entonces el peso molecular del polímero sería 90 n.
• Estructura: Existen muchas diferencias estructurales entre los polímeros. Los factores que conducen a estas diferencias incluyen la longitud de la cadena, la masa de los segmentos de la cadena, la rigidez de la cadena, el grado de ramificación de la cadena o el colapso de la cadena en una molécula densa.
• Forma: esto depende de la rigidez a lo largo de la cadena del polímero, pero en general, la mayoría de los polímeros son fáciles de moldear. Se puede hacer que un polímero sea más rígido. Por ejemplo, a medida que aumenta el número de grupos laterales en la estructura principal de un polímero, el polímero puede volverse más rígido. Y a medida que cambia la rigidez, cambia la forma.
• Fuerza: Los polímeros son generalmente muy fuertes. La resistencia de un polímero depende de la longitud de la cadena. Las fuerzas intermoleculares entre las moléculas de polímero son fuertes, por lo que a medida que un polímero aumenta en longitud, las fuerzas de unión totales entre las moléculas aumentan, lo que hace que el polímero sea más fuerte. Por tanto, una cadena más larga equivale a un polímero más fuerte.

Otro factor en la producción de polímeros es el costo de producción. Los polímeros sintéticos son generalmente económicos de fabricar. Sin embargo, los factores sociales y ambientales pueden influir en la fijación de precios. Por ejemplo, en 2020 y 2021, los desastres naturales y la COVID-19, con la consiguiente escasez de mano de obra, provocaron un aumento de la demanda, aumentos de precios y escasez de productos. Por ejemplo:

• El polipropileno (PP) subió de 13,5 centavos a 1,27 dólares por libra. en el verano de 2021.
• Los precios de exportación del PVC se duplicaron en 2021 a 1.625 dólares la tonelada debido a los cierres en la costa del Golfo.
• El polietileno (HDPE) subió de 63,69 a 98 centavos/lb. en el verano de 2021.

Proceso de Polímeros Sintéticos

Los polímeros sintéticos se pueden crear para que sean un compuesto único o una réplica de un compuesto natural como la vitamina C. Los polímeros sintéticos se producen mediante un proceso llamado polimerización. Los pasos involucrados en la síntesis de polímeros son:

1. Los monómeros (hidrocarburos) normalmente se extraen del aceite de petróleo.
2. Comienza la polimerización. En este proceso, los monómeros están sujetos a diversas combinaciones de calor, presión y catálisis, lo que hace que los enlaces químicos que mantienen unidos a los monómeros se alteren y se unan entre sí. Este proceso ocurre de forma lineal de modo que se unen cadenas de monómeros, lo que conduce a la creación de un polímero.
3. Si se desea un plástico, los polímeros se colocan en forma de resina (una masa de cadenas de polímeros), se agregan aditivos (para proporcionar las propiedades deseadas) y luego se moldea y se le da forma de producto plástico.

Los polímeros pueden ser de cadena lineal o pueden estar reticulados. En la reticulación, los polímeros con ramificaciones se unirán a los polímeros vecinos para formar una enorme estructura en forma de red.

Tipos de polímeros sintéticos con ejemplos

Existen muchos tipos de polímeros sintéticos. La mayoría de estos se utilizan en aplicaciones cotidianas. Desde el punto de vista de la utilidad, los polímeros sintéticos se pueden clasificar en cuatro categorías principales.

Los termoplásticos son la primera categoría. Los termoplásticos son moldeables y maleables (cuando se calientan a una determinada temperatura) y se solidifican cuando se enfrían. Cuando los termoplásticos ya no sean necesarios, se pueden reciclar fundiéndolos y dándoles otra forma. Ejemplos de termoplásticos incluyen:

• El tereftalato de polietileno (PET) es un termoplástico popular que se usa comúnmente en botellas que envasan líquidos como refrescos.
• El polietileno es el plástico más utilizado en el mundo y se utiliza en tuberías, botellas y juguetes.
• El cloruro de polivinilo (PVC) es el tercer plástico más utilizado. Se utiliza en tuberías, aislamiento de cables eléctricos, productos inflables, revestimientos, baldosas, juguetes, ropa, tapizados y aplicaciones para reemplazar el caucho.
• El teflón se utiliza comúnmente como revestimiento en sartenes antiadherentes.

Los termoestables son la segunda categoría. Los termoestables tienen una forma permanente después de la solidificación y se utilizan a menudo en adhesivos. A diferencia de los termoplásticos, los termoestables no se pueden remodelar una vez fabricados y, por lo tanto, no se pueden reciclar. Ejemplos de termoestables incluyen:

• La baquelita fue el primer plástico jamás fabricado. Se utiliza en botones, piezas de radio, vajillas y muchos otros artículos.
• El epoxi se utiliza a menudo en adhesivos estructurales, revestimientos metálicos y encapsulaciones de componentes eléctricos.

Los elastómeros son la tercera categoría. Los elastómeros (también conocidos como cauchos) son flexibles y pueden estirarse, rebotar o aplastarse debido a la extensa reticulación entre las cadenas de polímeros. Ejemplos de elastómeros incluyen:

• Los elastómeros de poliuretano se pueden utilizar como almohadillas de espuma (para zapatos y refrigeradores), en ropa (es decir, spandex), pintura y muchas otras aplicaciones.
• Los elastómeros de silicona se pueden utilizar para aislamientos eléctricos, aplicaciones automotrices, utensilios de cocina y otras aplicaciones.

Las fibras sintéticas son la cuarta y última categoría. Las fibras sintéticas son compuestos diseñados para copiar propiedades de las fibras naturales. Más concretamente, son fibras naturales mejoradas de plantas y animales. Hay muchos polímeros en esta categoría. Ejemplos de fibras sintéticas incluyen:

• El nailon es un polímero comúnmente utilizado en ropa sintética. Fue uno de los primeros polímeros sintéticos. Se utiliza no sólo en ropa, sino también en bolsos, neumáticos de automóviles, cuerdas, cerdas de cepillos de dientes, hilos de pescar y muchas otras aplicaciones.
• El poliéster también es un polímero comúnmente utilizado en ropa, alfombras, cuerdas y películas sintéticas.
• Kevlar es muy resistente y se desarrolló inicialmente como sustituto del acero. Se utiliza en la fabricación de chalecos antibalas, chalecos antibalas, placas traseras para teléfonos inteligentes, ingeniería aeroespacial (cuerpos de aviones), barcos (velas de carreras) y neumáticos de bicicletas.