Transformación de materiales termoplásticos. QUIT0209

Juan Manuel López Romero

• Editorial: IC Editorial
• Año: 2014
• ISBN del libro electrónico: 9788416173181
• Edición: 1
• Categoría: Tecnología e ingeniería
• Categoría: Ciencias de los materiales

Libro especializado que se ajusta al desarrollo de la cualificación profesional y adquisición de certificados de profesionalidad. Manual imprescindible para la formación y la capacitación, que se basa en los principios de la cualificación y dinamización del conocimiento, como premisas para la mejora de la empleabilidad y eficacia para el desempeño del trabajo.

Capítulo 1
Materiales poliméricos y aditivos

1. Introducción

Este manual presenta las transformaciones de los materiales termoplásticos. En su contenido se estudian las características químicas de los materiales poliméricos, los métodos de transformación de los termoplásticos, y las normas y equipos utilizados para su control de calidad.

En este primer capítulo se indican los materiales poliméricos y sus aditivos, y se analizan todas las fases desde su composición química hasta los procesos de transformación que se llevan a cabo industrialmente durante su manipulado, lo que incluye el empleo de esos aditivos, pasando por la descripción de sus propiedades y su relación con la estructura del polímero, y en especial, cómo les afecta la temperatura.

Se hará especial hincapié en los polímeros artificiales, ya sean sintéticos o semisintéticos, es decir, aquellos que son desarrollados y manipulados por el hombre y que aparecieron a finales del siglo XIX. No obstante, existe un gran número de polímeros de origen natural, como pueden ser la seda o la lana, que se han empleado de forma extensa y que han tenido una gran importancia a lo largo de la historia gracias a sus numerosas aplicaciones.

Los polímeros semisintéticos se obtuvieron por transformación de los polímeros naturales. La primera vez fue en 1839 cuando Charles Goodyear llevó a cabo el vulcanizado del caucho.

En cuanto a los sintéticos, la primera experiencia se obtuvo en 1909 cuando el químico belga Leo Hendrik Baekeland preparó la baquelita. A partir de este momento aparecieron otros muchos de importancia, como el poliestireno (PS) en 1911 o el policloruro de vinilo (PVC) en 1912.

2. Materiales poliméricos como grandes cadenas moleculares

Los polímeros son moléculas que se forman por unión de otras más simples denominadas monómeros. Con el nombre de monómero se designan a las unidades que se enlazan repetidamente entre sí. La unión de muchos monómeros proporciona la gran cadena molecular que forma el polímero.

Cuando los monómeros son iguales el polímero se denomina homopolímero y si son diferentes copolímeros o heteropolímeros.

Definición

Molécula
Es la parte más pequeña de un material y está formada por átomos.

Enlace
Se llama así a la unión que hay entre átomos.

2.1. Nomenclatura

La nomenclatura de los materiales poliméricos se rige por las normas dadas por la asociación internacional IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) para cadenas moleculares. Para su nomenclatura se indica que los polímeros se deben nombrar con el prefijo poli- seguido de la unidad estructural repetitiva que define al polímero escrito entre paréntesis. Este paréntesis a veces se omite para facilitar la escritura o porque el nombre del material se trata como nombre propio al tener el producto un uso cotidiano y tradicional.

También es importante indicar que la nomenclatura del polímero puede llevar a confusión en cuanto a su composición química, ya que el nombre del polímero hace alusión al producto a partir del cual se prepara, teniendo una naturaleza química diferente a la del material polimérico sintetizado. Por ejemplo, el nombre polietileno indica que es un polímero que se sintetiza a partir del etileno, sin embargo, esta molécula ya no está presente como tal en la composición química del polímero: el monómero pierde su identidad al polimerizar.

Actividades

1. Identificar algunos nombres comunes de polímeros.

2. Señalar qué son los polímeros semisintéticos.

3. Buscar información sobre el primer polímero sintético preparado.

2.2. Cadenas moleculares

El concepto de polímero como cadena molecular grande fue introducido en 1926 por H. Staudinger cuando expuso la hipótesis de que se trataba de cadenas largas de unidades pequeñas unidas por enlaces químicos. Propuso las fórmulas del poliestireno (PS) y del polioximetileno (POM) tal como se conocen actualmente: cadenas moleculares gigantes formadas por la asociación mediante enlaces entre ciertos grupos atómicos llamados unidades estructurales.

Así, los polímeros están constituidos por miles y miles de moléculas iguales, repetidas y enlazadas (los monómeros) que en ocasiones dan lugar a una estructura entrecruzada o en tres dimensiones.

Las propiedades de los polímeros dependen de su estructura molecular y naturaleza química. Por ello es importante conocer la estructura de la cadena molecular que tiene el polímero. Se pueden encontrar distintas estructuras de esta cadena, la cual depende a su vez de la forma de unirse de los monómeros.

Actividades

4. Señalar a quién se debe el conocimiento de la estructura de la cadena molecular del polímero.

Cadenas con enlaces simples

En todos ellos la cadena molecular se mantiene unida por enlaces sencillos entre dos átomos de carbono. Entre estos se encuentran los más simples de todos los polímeros: el polietileno y el polipropileno, siendo los de mayor producción mundial.

A veces la cadena molecular también puede contener en su estructura uniones más complejas entre los átomos de carbono, aunque el enlace formado en la polimerización sea un enlace simple. Entre estos se encuentran los derivados naturales o sintéticos del caucho o los derivados del acetileno o del tiofeno.

Los polímeros que en su estructura presentan enlaces dobles pueden ser conductores de la electricidad, sobre todo si los dobles enlaces se encuentran alternados. A esta cualidad se le suman propiedades ópticas y de transmisión de la luz, como es el caso del poli(tiofeno).

Cadenas con enlaces éster

Los poliésteres presentan una cadena molecular en la que los monómeros se encuentran unidos por enlaces tipo éster. Como ejemplo se puede citar el dacrón o poli(etiléntereftalato) (PET).

Definición

Dacrón
Polímero que forma fibras y tiene diversas aplicaciones textiles.

Otro poliéster de importancia es el ácido poli(láctico). En este caso la preparación se lleva a cabo por polimerización a partir de un derivado del ácido láctico que es ácido de la leche, la lactida.

Otros poliésteres de importancia aplicada son la poli(caprolactona) (PCL), el ácido poli(glicólico) (PGA) o el poli(tereftalato de butilo) (PBT).

Cadenas con enlaces éter

Los poliéteres se caracterizan por tener en su cadena estructural enlaces tipo éter.

Ejemplo

Un ejemplo de cadena con enlaces éter es el óxido de poli(etileno) (PEO) que es el derivado polimérico del poli(etilenglicol) (PEG). Se denomina así cuando la longitud de la cadena de poliéter es media o alta.

Las aplicaciones de los poli(etilénglicoles) son numerosas en medicina y en cosmética al ser materiales biocompatibles, es decir, que pueden ser empleados en los seres vivos.

Cadenas con enlaces amida

Las poliamidas constituyen un grupo de polímeros en los que los monómeros de la cadena molecular se encuentran unidos por enlaces tipo amida. En la formación de esta unión se pierde una molécula de agua. Al igual que los casos anteriores existe un gran número de poliamidas con aplicaciones industriales, como por ejemplo el Nylon-6,6.

Nota

El nylon es una poliamida utilizada en confección de prendas de vestir.

Cadenas con enlaces carbonato o uretano

Los policarbonatos y poliuretanos son un grupo de polímeros en los que los monómeros de la cadena molecular se mantienen unidos por enlaces tipo carbonato o tipo uretano.

Ejemplo

Dos materiales poliméricos típicos con cadenas de carbonato o uretano son el lexan y el poliuretano, respectivamente.

El poliuretano es el ejemplo que da nombre ...

Índice

• Portada
• Título
• copyright
• Presentación del manual
• Dedicatoria
• Índice
• Capítulo 1 Materiales poliméricos y aditivos
• Capítulo 2 Métodos de transformación de termoplásticos. Principios fundamentales de la transformación
• Capítulo 3 Normas y equipos utilizados para el control de calidad de los productos
• Bibliografía