29.3: Tipos de Polímeros

Los polímeros se pueden clasificar de varias maneras diferentes, según sus estructuras, los tipos de reacciones por las que se preparan, sus propiedades físicas o sus usos tecnológicos.

Desde el punto de vista de las propiedades físicas generales, generalmente reconocemos tres tipos de polímeros sólidos: elastómeros, polímeros termoplásticos y polímeros termoendurecibles. Los elastómeros son cauchos o materiales elásticos similares al caucho. Los polímeros termoplásticos son duros a temperatura ambiente, pero al calentarse se vuelven blandos y más o menos fluidos y se pueden moldear. Los polímeros termoendurecibles se pueden moldear a temperatura ambiente o superior, pero cuando se calientan más fuertemente se vuelven duros e infusibles. Estas categorías se superponen considerablemente pero, sin embargo, son útiles para definir áreas generales de utilidad y tipos de estructuras.

Las características estructurales que son más importantes para determinar las propiedades de los polímeros son:

1. el grado de rigidez de las moléculas de polímero,
2. las fuerzas de atracción electrostáticas y de van der Waals entre las cadenas,
3. el grado en que las cadenas tienden a formar dominios cristalinos, y
4. el grado de reticulación entre las cadenas.

De estos, el entrecruzamiento es quizás el más simple y se discutirá a continuación.

Considera un polímero hecho de una maraña de moléculas con largas cadenas lineales de átomos. Si las fuerzas intermoleculares entre las cadenas son pequeñas y el material se somete a presión, las moléculas tenderán a pasar unas de otras en lo que se denomina flujo plástico. Dicho polímero suele ser soluble en disolventes que disolverán moléculas de cadena corta con estructuras químicas similares a las del polímero. Si las fuerzas intermoleculares entre las cadenas son lo suficientemente fuertes como para evitar el movimiento de las moléculas más allá de las otras, el polímero será sólido a temperatura ambiente, pero generalmente perderá fuerza y sufrirá flujo de plástico cuando se calienta. Tal polímero es termoplástico. Una reticulación es un enlace químico entre cadenas poliméricas distintas a las de los extremos. Los enlaces cruzados son extremadamente importantes en la determinación de las propiedades físicas porque aumentan el peso molecular y limitan los movimientos de traducción de las cadenas entre sí. Solo se requieren dos reticulaciones por cadena de polímero para conectar todas las moléculas de polímero en una muestra dada para producir una molécula gigantesca. Sólo unas pocas reticulaciones (Figura 29-1) reducen en gran medida la solubilidad de un polímero y tienden a producir lo que se llama un polímero en gel, el cual, aunque insoluble, generalmente absorberá (se hinchará por) disolventes en los que el polímero no reticulado es soluble. La tendencia a absorber disolventes disminuye a medida que aumenta el grado de reticulación debido a que las cadenas no se pueden mover lo suficiente como para permitir que las moléculas de disolvente penetren entre las cadenas.

Figura 29-1: Representación esquemática de un polímero con algunas reticulaciones entre las cadenas.

Los polímeros termoendurecibles normalmente están hechos de sustancias de peso molecular relativamente bajo, generalmente semifluidas, que cuando se calientan en un molde se vuelven altamente reticuladas, formando así productos duros, infusibles e insolubles que tienen una red tridimensional de enlaces que interconectan el cadenas de polímero (Figura 29-2).

Figura 29-2: Representación esquemática de la conversión de un polímero termoendurecible no reticulado en un polímero altamente reticulado. Los enlaces cruzados se muestran en una red bidimensional, pero en la práctica se forman redes tridimensionales.

Los polímeros generalmente se preparan mediante dos tipos diferentes de reacciones de polimerización: adición y condensación. Además, la polimerización todos los átomos de las moléculas monoméricas se convierten en parte del polímero; en la polimerización por condensación algunos de los átomos del monómero se separan en la reacción como agua, alcohol, amoníaco o dióxido de carbono, y así sucesivamente. Algunos polímeros se pueden formar ya sea por reacciones de adición o condensación. Un ejemplo es el polietilenglicol, que, en principio, puede formarse ya sea por deshidratación de 1,2-etandiol (etilenglicol), que es condensación, o por polimerización por adición de oxaciclopropano (óxido de etileno):\(^1\)

Anteriormente se discutieron otras polimerizaciones por adición, incluyendo poli-1,3-ciclopentadieno, polímeros alquenos (Sección 19-8), polialcadienos (Sección 13-4), polifluoroalquenos (Sección 14-7D) y polimetanal (Sección 16-4B).

\(^1\)Independientemente de si el mismo polímero se obtendría por polimerización a partir de diferentes monómeros, los productos generalmente se nombran para corresponder al material de partida. Por lo tanto, el polietilenglicol y el óxido de polietileno no se usarían indistintamente para\(\ce{HO-(CH_2CH_2-O)}_n \ce{-H}\).

Colaboradores y Atribuciones

• John D. Robert and Marjorie C. Caserio (1977) Basic Principles of Organic Chemistry, second edition. W. A. Benjamin, Inc. , Menlo Park, CA. ISBN 0-8053-8329-8. This content is copyrighted under the following conditions, "You are granted permission for individual, educational, research and non-commercial reproduction, distribution, display and performance of this work in any format."