Polimeros

Polímeros

• Los polímeros son sustancias, generalmente orgánicas, de origen natural o artificial, con alto peso molecular.
• Están formados por la unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeros.
• El número de monómeros en un polímero puede ser de miles o millones.

Polimerización

• Es el proceso por el que un monómero se convierte en un polímero.
• Un ejemplo es la formación de PVC (policloruro de vinilo) a partir del cloruro de vinilo (monómero).

Grado de Polimerización

• El grado de polimerización (n) es el número de unidades que se repiten en una cadena polimérica.
• En polímeros reales, n no es igual para todas las cadenas y se utiliza un grado de polimerización promedio.
• Un mayor grado de polimerización (n) suele implicar mayor resistencia mecánica y viscosidad del polímero (procesado más difícil).

Propiedades de los Polímeros

• Físicas: Bajas temperaturas de fusión (Tf), aislantes térmicos y eléctricos. Altos coeficientes de dilatación.
• Mecánicas: Más dúctiles que los metales, baja resistencia a la tracción, baja tenacidad.
• Químicas: Estabilidad frente a medios agresivos.

Tipos de Polímeros

• Homopolímeros: Compuestos por un único tipo de monómero.
• Copolímeros: Compuestos por dos o más tipos de monómeros diferentes.

Estructura de Polímeros

• Lineal: Se repite siempre el mismo tipo de unión de forma lineal (termoplásticos).
• Ramificado: Con cadenas laterales unidas a la principal, mayor grado de ramificación, polímeros más resistentes y viscosos (termoplásticos).
• Entrecruzado: Forman enlaces entre cadenas vecinas (termoestables), muy entrecruzados (termoestables) o ligeramente entrecruzados (elastómeros). Mayor grado de entrecruzamiento, mayor rigidez.

Clasificación de Polímeros

• Termoplásticos: Cadenas más o menos lineales (pueden presentar ramificaciones ligeras), flexibles, interaccionan mediante fuerzas de Van der Waals. Funden sin descomposición. Se pueden someter a ciclos de calentamiento y enfriamiento repetidos sin degradar el polímero.
• Termoestables: Cadenas muy reticuladas unidas mediante enlaces covalentes. Polímeros rígidos, resistentes y frágiles. Se endurecen al calentarlos.
• Elastómeros: Cadenas muy flexibles con cierto grado de entrecruzamiento. Se deforman de forma elástica sin cambios permanentes en la forma al eliminar la causa de la deformación. Son elásticos.

Comportamiento Mecánico

• Los diferentes tipos de polímeros (termoestables, termoplásticos y elastómeros) muestran comportamientos mecánicos distintos al ser sometidos a tensión, que pueden ser representados gráficamente (en la imagen correspondiente).

Estructura Espacial de Polímeros

• Amorfos: Cadenas desordenadas.
• Cristalinos: Cadenas ordenadas.
• Semicristalinos: Con partes desordenadas y partes ordenadas (esferulitas en una matriz amorfa). Algunos termoplásticos pueden presentar un cierto grado de cristalinidad. Termoestables y elastómeros son amorfos.

Grado de Cristalinidad y Propiedades

• Un aumento del grado de cristalinidad implica mayor densidad, rigidez, resistencia y resistencia térmica.
• La transición de un estado amorfo transparente a un estado semicristalino opaco.

Ejemplos de Polímeros

• Se presentan ejemplos de polietileno de baja densidad vs. polietileno de alta densidad, mostrando datos como el grado de cristalinidad, densidad, módulo de elasticidad, y temperatura de fusión.

Temperatura de Transición Vítrea (Tg)

• Es la temperatura a la que un polímero amorfo se endurece como un sólido vítreo.
• Al descender la temperatura por debajo de la Tg, el polímero se vuelve más quebradizo.
• Por encima de la Tg, el polímero adopta un aspecto gomoso.

Propiedades Térmicas

• Se muestran gráficas del volumen específico frente a la temperatura para distintos estados del polímero(cristalino, vítreo, estado de goma) para entender la transición a estado líquido.

Datos de Tg y Tf de diferentes polímeros

• Se presenta una tabla con las temperaturas de transición vítrea (Tg) y de fusión (Tf) de varios polímeros.

Aplicaciones de Polímeros en la Construcción

• Se ilustran aplicaciones de polímeros en la construcción, destacando ejemplos de aislamiento, carpintería, revestimientos para suelos, cubiertas, pantallas acústicas, y tuberías.