Breve historia de los polímeros.

Antes de crearse los polímeros, la madre naturaleza era la única y exclusiva fuente de materiales con que el hombre contaba para la realización de sus herramientas, útiles y objetos de uso cotidiano. 

Las propiedades que ofrecían las piedras, las maderas o los metales no satisfacían todas las 

demandas existentes así que, el hombre en su innato afán de investigación y búsqueda 

comenzó a aplicar sustancias que suplieran estas carencias; se manipulan los polímeros

naturales: el ámbar, el hasta natural, la goma laca y la gutapercha son los precursores de los 

polímeros actuales.

 En la naturaleza, encontramos al ámbar como una resina de coníferas que tras 
derramarse del árbol, endureció y atrapó en su interior a insectos o plantas que quedando 
incluidos en ella han llegado hasta nosotros como fieles testimonios del pasado. Avanzando 
en el transcurso de la historia, se tiene conocimiento de que los egipcios en el año 2000 a.C, 
en la época de los faraones, además de usar resinas naturales para embalsamar a sus muertos también usaban el asta natural calentándolo para moldear figuras y recipientes. 
El hasta natural del mismo modo tuvo sus aplicaciones en Europa durante el medievo, los 
trabajadores del cuerno (asteros) realizaban objetos cotidianos con este material, como 
cucharas, peines o faroles. La goma Laca es un polímero natural producido por las 
secreciones de la hembra de un chinche llamado lac, originaria de la India y el sudeste de 
Asia. Esta secreción endurecida se disuelve en alcohol, y se puede aplicar sobre superficies 
produciendo un recubrimiento brillante, impermeable y casi transparente. Por último, la
gutapercha es una goma vegetal similar al caucho que se extraía por sangrado al practicar 
incisiones a determinados árboles que se hallan en las Indias orientales y en Indonesia. Los 
indígenas la utilizan para recubrir objetos y recipientes.

¿Qué son los polímeros?

Los polímeros se definen como macromoléculas compuestas por una o varias unidades químicas (monómeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena.

Un polímero es como si uniésemos con un hilo muchas monedas perforadas por el centro, al final obtenemos una cadena de monedas, en donde las monedas serían los monómeros y la cadena con las monedas sería el polímero.

La parte básica de un polímero son los monómeros, los monómeros son las unidades químicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un polímero, por ejemplo el monómero del polietileno es el etileno, el cual se repite x veces a lo largo de toda la cadena.

Polietileno = etileno-etileno-etileno-etileno-etileno-……

Polimerización.

Las reacciones de polimerización son el conjunto de reacciones químicas en las cuales un monómero iniciador o endurecedor activa a otro monómero comenzando una reacción en cadena la cual forma el polímero final.

Pensemos en la mecha de un explosivo, cuando acercamos una fuente de calor como una cerilla o un mechero, este reacciona rápidamente quemándose a lo largo de toda la mecha, en este ejemplo el mechero o cerilla sería el monómero iniciador y la mecha quemada sería el polímero final que se obtendría.

Las reacciones de polimerización se clasifican en:

Polimerización radical

Para que se produzca la polimerización radical es necesario que el monómero iniciador o endurecedor, el que activa y provoca la reacción, contenga radicales libres, es decir contenga electrones desapareados los cuales reaccionen con el monómero de la resina para formar el polímero.

El radical se define como una especia química extremadamente inestable y por tanto con gran poder reactivo al poseer electrones desapareados.

Las etapas que se producen en las polimerizaciones radicales son:

• Iniciación de la reacción – Se forman los radicales libres debido a la acción de energía química, térmica, electroquímica o fotoquímica
• 1º) Formación del radical RAD-R ---> RAD* + *R
• 2º) Iniciación de la cadena RAD* + A ---> RAD-A*
• Crecimiento de la cadena
• RAD-A* + A ---> RAD-A-A*
• RAD-A-A* + A ---> RAD-A-A-A* …
• Terminación de la cadena – Existen varias maneras de terminar con la reacción ya sea por:
• Combinación de 2 radicales RAD-A-A-A* + *A-A-A-RAD ---> RAD-A-A-A-A-A-A-RAD
• Usando inhibidores / reguladores – Agentes externos a la polimerización los cuales reaccionan con el radical haciéndolos terminar la reacción.

Una de las principales desventajas de la polimerización radical reside en que no se puede controlar el peso molecular y tamaño del polímero debido a que cada reacción termina en un camino indefinido.

Los polímeros que se producen mediante polimerización radical son fuertemente dependientes de la temperatura, un aumento de esta acelerará las reacciones originando:

• Cadenas más cortas de los polímeros disminuyendo sus propiedades mecánicas (resistencia y elongación)
• Reducción del tiempo de trabajo, Potlife y curado.

Polimerización iónica.

El funcionamiento de la polimerización iónica es similar a la polimerización radical, en este caso el radical es un ión (átomo o molécula) en el cual una de sus zonas está cargada positivamente o negativamente por la ausencia o presencia de electrones.

Características:

• Necesita menos energía de activación que la radical
• No es tan dependiente de la temperatura
• La terminación de la cadena solo se produce por el uso de inhibidores, reguladores u otros agentes que paren la reacción.

Polimerización por condensación.

En cada unión de dos monómeros se pierde una molécula pequeña, por ejemplo agua.Debido a esto, la masa molecular del polímero no es necesariamente un múltiplo exacto de la masa molecular del monómero. Los polímeros de condensación se dividen en dos grupos:
* Los Homopolímeros.
Siliconas

* Los Copolímeros.
Baquelitas - Poliésteres - Poliamidas.

La polimerización en etapas (condensación) necesita al menos monómeros bifuncionales.

Clasificación de los polímeros.

1. Según la cantidad de monómeros diferentes en el polímero

Homopolímero

Polímero constituido por la repetición de un único monómero (cadena homogénea). Ejemplos son: polietileno, poli estireno, poliacrilonitrilo, poli(acetato de vinilo).

Si A representa al monómero entonces la estructura del homopolímero es:

~A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A~




Copolímero

Polímero constituido por dos o más monómeros (cadena heterogénea). Algunos ejemplos son los denominados con las siglas: SAN, NBR, SBR.

Si A y B representan los monómeros entonces existen tres formas de disponerlos en la cadena:

Copolímeros al azar (u aleatorios): Copolímero con los monómeros unidos en una secuencia desordenada a lo largo de la cadena del polímero:

~A-A-B-A-B-B-B-A-A-B-B-A-A-A~

Copolímeros alternados: Copolímero con los monómeros unidos en forma alternada:

~A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A~

Copolímeros en bloques: Polímero con los monómeros unidos en una secuencia formada tramos más o menos largos de A cada uno seguido por un tramo de B:

Copolímeros de injerto: La cadena principal del polímero tiene apenas unidades de un mismo monómero, mientras que el otro monómero solo forma parte de ramificaciones laterales (el injerto):

~A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A~
 |       |       | B       B       B
 |       |       |
 B       B       B
 |       |       |
 B       B       B
 |       |       |
                 B
                 |

En particular, los copolímeros formados por tres monómeros reiterativos diferentes son conocidos como terpolímeros. Un ejemplo típico es el ABS, es decir, el terpolímero de acrilonitrilobutadieno-estireno.

La reacción química de síntesis de los copolímeros es la copolimerización, y los monómeros unidos son comonómeros. Estas combinaciones de monómeros tienen el objetivo de modificar las propiedades de los monómeros o polímeros originales.

2. Según la relación a la estructura química de los monómeros constituyentes del polímero

Esta clasificación toma en cuenta el grupo funcional de los monómeros. Los ejemplos más conocidos son:

Poliolefinas – polipropileno, polibutadieno, poliestireno.

Poliésteres – poli(tereftalato de etileno), policarbonato.

Poliéteres – poli(óxido de etileno), poli(óxido de fenileno).

Poliamidas – Nylon, poliimida.

Polímeros celulosos – nitrato de celulosa, acetato de celulosa.

Polímeros acrílicos – poli(metacrilato de metilo), poliacrilonitrilo.

Polímeros vinílicos – poli(acetato de vinilo), poli(alcohol vinílico).

Poliuretanos – denominación genérica de los derivados de isocianatos

Resinas formaldehido – resina fenol-formol, resina urea-formol.

3. Según la forma de la cadena polimérica

De acuerdo a la forma de las cadenas macromoleculares los polímeros pueden ser:

Lineales: no tienen ramificaciones.

Ramificados: todas las moléculas tienen ramificaciones (pequeñas cadenas laterales).

Entrecruzados: los polímeros poseen estructura tridimensional, donde las cadenas están unidas unas a otras por enlaces laterales

4 Clasificación de acuerdo al comportamiento térmico

El efecto de la temperatura sobre los polímeros permite realizar la clasificación siguiente:

Termoplásticos: son polímeros que se funden al calentarlos y se solidifican al enfriarse.

Ejemplos de éstos son: polietileno, poli(tereftalato de etileno), poliacrilonitrilo, nylon.

Termorígidos: son polímeros que en el primer calentamiento forman enlaces entrecruzados que impiden su fusión y disueltos en solventes.

Ejemplos de estos materiales son: resina fenol-formol, resina melanina-formol, resina urea-formol.

4 Clasificación de acuerdo al comportamiento mecánico

Plásticos:son polímeros que durante alguna etapa fabricación son llevados al estado líquido para moldearse por calor o presión en un molde. Una que las piezas hayan solidificado el material es químicamente muy estable bajo condiciones ambientales normales.

Ejemplos de estos materiales son: polietileno, polipropileno, poliestireno.

Elastómeros (o cauchos): son materiales poliméricos de origen natural o sintético. Los cauchos se caracterizan por su capacidad de recuperar la forma original rápidamente después de sufrir una deformación bajo la acción de una fuerza: Además, conservan esta propiedad aún con deformaciones grandes (mayores al 100 %) aplicadas por tiempos prolongados.

Ejemplos de estos materiales son: poli butadieno, caucho nitrílico, poli(estireno-co-butadieno).

Fibras: son materiales que tienen una relación longitud/diámetro muy grande. Las fibras están constituidas frecuentemente por macromoléculas lineales orientadas longitudinalmente.

Ejemplo de fibras son: poliésteres, poliamidas y poliacrilonitrilo

5 Clasificación de acuerdo a la Escala de Manufactura

Los polímeros sintéticos en función de escala de producción son conocidos como:

Productos básicos: son la mayor parte de los polímeros sintéticos producidos mundialmente. Ejemplos son: polietileno, polipropileno, poli estireno, etc.

Productos especiales (specialties): son polímeros con un conjunto específico de propiedades y que son producidos en menor escala. Ejemplos son: Poli(óxido de metileno) y poli(cloruro de vinilo).

6 Clasificación según el Tipo de Aplicación

Un polímero puede tener una aplicación general o de ingeniería.

Polímeros de uso general: son polímeros muy versátiles con múltiples aplicaciones. Ejemplos: el polietileno, el polipropileno, el estireno, el (metacrilato de metilo), el poli(cloruro de vinilo), la baquelita, etc.

Tecnopolímeros: son plásticos destinados a la ingeniería, donde son elegidos como sustitutos de otros materiales (metal, madera, cerámica, etc).

Ejemplos: poli acetal, poli carbonato y poli(tetraflúor-etileno).

Características generales.

El polipropileno es uno de esos polímeros versátiles que andan a nuestro alrededor. Cumple una doble tarea, como plástico y como fibra. Como plástico se utiliza para hacer cosas como envases para alimentos capaces de ser lavados en un lavaplatos. Esto es factible porque no funde por debajo de 160 ^oC. El polietileno, un plástico más común, se recalienta a aproximadamente 100^oC, lo que significa que los platos de polietileno se deformarían en el lavaplatos. Como fibra, el polipropileno se utiliza para hacer alfombras de interior y exterior, la clase que usted encuentra siempre alrededor de las piscinas y las canchas de mini-golf. Funciona bien para alfombras al aire libre porque es sencillo hacer polipropileno de colores y porque el polipropileno, a diferencia del nylon, no absorbe el agua. Estructuralmente es un polímero vinílico, similar al polietileno,sólo que uno de los carbonos de la unidad monomérica tiene unido un grupo metilo. El polipropileno se puede hacer a partir del monómero propileno, por polimerización Ziegler-Natta> y por polimerización catalizada por metalocenos.

Ejemplos de polímeros.

Relleno de Pañales desechables (poliacrilasto de sodio entrecruzado) 
papel o tela (celulosa que polimero natural) 
Hule (polimero de la savia de los arboles) 
caucho(poliisopropeno) 
botellas plasticas ( policloruro de vinilo) 
cables (policloruro de vinilo)

La Celulosa es un polímero natural que se encuentra en los organos de sostén de los vegetales 

La quitina , un polisacarido (polimero que contienenitrógenoo)el cual forma los caparazones de los crustáceoss, y su estructura parece ser idénticaca a la de la celulosa ordinaria. 
La Inulina que es un heteropolisacarido parecida al almidón, aparece en muchas plantas en los miembros de la familia , ej: ínula, oropéndola, diente de león, dalia, y achicoria. 
Acido algínico: sustancia gelatinosa llamada algina que se encuentra en las paredes celulares de la mayoría de las algas pardas y está constituido por sales del polisacarido (polimero) ácido algínico

Aplicaciones de los polímeros

Estos son algunos de los elementos que usamos diariamente.

by quimicasociedad

Recursos electrónico

Universidad del país Basco. Euskal Herriko Unibertsitanea. Recuperado el 25 de octubre del 2014, de http://www.ehu.es

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Bernardo Herradón. Cristalografía, química, ciencia, recuperado el 25 de octubre de 2014 de,  http://educacionquimica.wordpress.com/