Tecnologías > Polímeros
Desarrollo histórico
Aunque las sustancias de naturaleza polimérica ya existían incluso antes que nosotros, el verdadero inicio de la ciencia de polímeros puede situarse en 1926 cuando Herman Staudinger presentó sus descubrimientos sobre algunas de estas sustancias. Tomando como base determinados productos obtenidos por hidrogenación del caucho natural, dedujo que las altas viscosidades que presentaban estas sustancias en disoluciones diluidas no podían ser sino el reflejo de un elevado peso molecular de las mismas. Staudinger sugirió que el elevado peso molecular podía deberse a que dichas sustancias estaban constituidas por largas cadenas de átomos unidos entre sí por enlaces covalentes como consecuencia de la repetición a lo largo de cada cadena de unidades más pequeñas. A estas unidades Staudinger las denominó monómeros y a la estructura resultante polímero. Este concepto de macromolécula se vio también apoyado por los estudios llevados a cabo algunos años atrás por Polanyi (1921) y Brill (1923) sobre determinaciones del tamaño de celdas cristalinas de algunas sustancias naturales como la seda y la celulosa. A raíz de estos postulados, los científicos comenzaron a considerar la idea de obtener polímeros a partir de sustancias orgánicas convencionales (monómeros) basándose en dos tipos de reacciones bien conocidas en química orgánica: las reacciones de condensación y las de adición a un doble enlace. Paralelamente, se iniciaron los estudios de las propiedades de estas nuevas sustancias macromoleculares ya fueran de origen natural o sintético. Poco tiempo después, en 1936 ya se habían sintetizado algunos polímeros de condensación como poliésteres y poliamidas y se habían desarrollado técnicas experimentales como la osmometría de membrana y la viscosimetría que fueron claves para la determinación del peso molecular. En los años siguientes, el estallido de la segunda guerra mundial trajo consigo el descubrimiento del caucho sintético que resulto ser fundamental para cubrir la demanda de neumáticos, y del polietileno el cual contribuyo por sus excelentes propiedades de aislante eléctrico al desarrollo del radar. La década de los 50-60 fue el periodo en el que se consolidó la industria de los polímeros, durante este periodo, se desarrolló la síntesis de copolímeros y polímeros estereoespecíficos y acabaron implantándose métodos de procesado o transformación fiables. La década de los 70, experimento un enorme crecimiento en la producción y transformación de objetos útiles a partir de materiales que eran ya conocidos como el polietileno, polipropileno, policloruro de vinilo o el poliestireno y sus copolímeros, los cuales acabaron constituyéndose como materiales poliméricos de gran consumo (commodity polymers). En los años ochenta fueron tomando importancia los polímeros adecuados a prestaciones más exigentes, como resistencia a altas temperaturas, resistencia a disolventes, mejores propiedades mecánicas, etc. Muchos de ellos se conocen con el nombre de polímeros de ingeniería o técnicos queriendo indicar con esta denominación su posible aplicación en sectores con un alto valor añadido tales como la automoción, aeronáutica, medicina, etc. Los años 90, supusieron el desarrollo de los polímeros conductores y los biopolímeros dando lugar a importantes aplicaciones en el campo de la medicina. El comienzo del nuevo siglo se ha caracterizado por el desarrollo de nuevos métodos de síntesis, materiales híbridos, nanocompuestos, etc
Classification of polymers
La característica principal de los polímeros es que están compuestos de moléculas extremadamente grandes; su masa molecular varía de 10.000 a más de 1.000.000 g / mol. Las moléculas de polímero son cadenas largas y filiformes, que a veces están ramificadas, a veces químicamente reticuladas entre sí para que formen una red. Los polímeros están abundantemente presentes en la naturaleza, en tejidos vegetales y animales (principalmente como celulosa y proteínas). Varios polímeros utilizados técnicamente tienen un origen natural, como los polimeros de Acido poliláctico (PLA), Polihidroxibutirato (PHB), derivados de celulosa (CA, CAB), derivados de almidón, Biopolietileno (PE), Adipato-tereftalato de polibutileno (PBAT), Polibutileno succinato (PBS), etc. Un número creciente de polímeros es totalmente sintético partendo de moléculas pequeñas (monómeros) en un proceso químico se forman las molécula en cadena y la red.
Polímeros sintéticos
Estos se sintetizan a partir de componentes de bajo peso molecular, en su mayoría monómeros orgánicos. La mayoría de los monómeros se preparan a partir de combustibles fósiles; aquí podemos distinguir entre dos categorías principales:
- carboquímica (del carbón)
- petroquímica (del petróleo o gas natural)
Carboquímica
- El carbón puede ser pirolizado por encima de 800 ° C en coque, alquitrán y una serie de hidrocarburos.
- La gasificación del carbón con vapor y aire da como resultado, a.o., una serie de hidrocarburos.
Petroquímica
De la destilación del petróleo crudo se obtienen varios combustibles (queroseno, gasolina, gasolina, etc.) y un residuo. Este último puede transformarse en una serie de componentes más ligeros por destilación al vacío y craqueo térmico. También los combustibles más ligeros ("nafta") se pueden convertir en una serie de varios hidrocarburos por craqueo térmico y fraccionamiento. El gas natural puede suministrar una gama de otros componentes mediante conversión de vapor u oxidación parcial. Es importante que el craqueo térmico de saturado los hidrocarburos dan como resultado los insaturados, que contienen uno o más dobles enlaces entre los átomos de carbono "C". Esto hace que estas moléculas sean muy adecuadas para ser utilizadas como monómeros en reacciones de polimerización.
Polìmeros
El polímeros (del griego poli, muchos; meros, parte, segmento) polímero puede definirse como un material constituido por moléculas formadas por unidades constitucionales que se repiten de una manera mas o menos ordenada. Dado el gran tamaño de estas moléculas, reciben el nombre de macromoléculas. Es decir, que los polímeros son compuestos químicos cuyas moléculas están formadas por la unión de otras moléculas mas pequeñas llamadas monómeros, las cuales se enlazan entre si como si fueran los eslabones de una cadena. Estas cadenas, que en ocasiones presentan también ramificaciones o entrecruzamientos, pueden llegar a alcanzar un gran tamaño, razón por la cual son también conocidos con el nombre de macromoléculas. Lo que distingue a los polímeros de los materiales constituídos por moléculas de tamaño normal son sus propiedades mecánicas. En general, los polímeros tienen una excelente resistencia mecánica debido a que las grandes cadenas poliméricas se atraen. Las fuerzas de atracción intermoleculares dependen de la composición química del polímero y pueden ser de varias clases.
Etimología
El vocablo plástico deriva del griego plásticos, que se traduce como moldeable. Los polímeros, las moléculas básicas de los plásticos, se hallan presentes en estado natural en algunas sustancias vegetales y animales como el caucho, la madera y el cuero, si bien en el ámbito de la moderna tecnología de los materiales tales compuestos no suelen encuadrarse en el grupo de los plásticos, el cual se reduce preferentemente a preparados sintéticos.
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