Polièteres
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Poliéteres
En cada uno de estos poliéteres, el enlace éter es parte de la "columna vertebral" de la cadena del polímero. El enlace éter hace una contribución importante a las propiedades físicas y la estabilidad química en las que se basa la utilidad. Los éteres son compuestos químicos con un puente de oxígeno entre dos residuos orgánicos (alquilo o arilo). La palabra éter proviene del griego y significa "aire superior" o "aire de fuego". Estos compuestos son muy comunes en productos naturales, por ejemplo, se pueden encontrar en los enlaces glicosídicos de polisacáridos, pero también en otros materiales naturales y fármacos. El enlace éter es relativamente estable e inerte, lo que hace que estos materiales sean interesantes, por ejemplo, como disolventes. El enlace C-O-C tiene un ángulo (aprox. 112°C) y es polar, mientras que la longitud del enlace C-O abarca aprox. 143 pm. La solubilidad en agua disminuye al aumentar la longitud de la cadena de alquilo debido al impedimento estérico creciente que da como resultado la polaridad. Las propiedades físicas varían fuertemente de los alcoholes correspondientes, y los éteres muestran puntos de fusión y ebullición más bajos debido a la pérdida de enlaces de hidrógeno activo. Como los éteres pueden aceptar enlaces de hidrógeno del agua, también interactúan con el agua y se encuentran como disolventes higroscópicos y, a menudo, bastante "húmedos" (el éter dietílico puede disolver hasta aproximadamente el 8% del agua). Hay varias rutas para sintetizar éteres: la ruta más prominente es la síntesis de éter de Williamson, que se publicó por primera vez en 1850.1 El enlace éter se genera mediante una sustitución nucleofílica de un alcóxido alcalino en un reactivo alquilante (típicamente un haloalcano). Otra forma es la condensación catalizada por ácido de dos alcoholes que da como resultado un enlace éter. Como esta reacción es reversible, los éteres solo pueden encontrar un uso limitado en condiciones ácidas. Los éteres cíclicos como los epóxidos son accesibles mediante oxidación catalítica o epoxidación con peroxiácidos. La fácil accesibilidad de estos compuestos y la alta estabilidad de los enlaces éter (en presencia de radicales, por ejemplo) junto con su polaridad los convierten en bloques de construcción muy interesantes para los poliéteres, una vieja clase de materiales ya investigados por Staudinger durante los inicios de el campo de la química macromolecular. Los éteres corona son otra clase interesante de éteres oligoméricos cíclicos. La estructura, que consta típicamente de –CH2-CH2-O– unidades repetidas, recuerda a una corona, lo que explica el nombre. Dependiendo del número de unidades repetidas, estos compuestos forman complejos con diferentes cationes metálicos, por ejemplo, 18-corona-6 es 100 veces más selectivo para el potasio que el sodio. En este capítulo, se discutirán en detalle diferentes poliéteres y su historia, polimerización, aplicaciones y propiedades.
Definición de poliéter
Cualquiera de un grupo de polímeros en el que la unidad repetida contiene un enlace carbono-oxígeno derivado especialmente de un aldehído o un epóxido y que se utilizan especialmente en la fabricación de espumas plásticas. Osea los poliéteres se definen como polímeros que contienen agrupaciones éter recurrentes, como parte de la cadena principal del polímero. Esta definición excluye los poli (éteres vinílicos), en los que el grupo de éteres está en la cadena lateral. Los poliéteres pueden obtenerse a partir de tres clases diferentes de monómeros, a saber, compuestos carbonílicos, éteres cíclicos y fenoles. Los poliéteres se utilizan como polímeros independientes en una variedad de aplicaciones importantes que analizaremos a continuación, pero observe los engranajes de la derecha hechos de POM. También se utilizan como "segmento blando" en poliuretanos. Además, cuando el polioxietileno se injerta en otros polímeros o superficies, esas superficies se vuelven biocompatibles, lo que permite su uso en dispositivos médicos. Los polieteres se caracterizan por tener propiedades marcadamente diferenciadas de sus análogos vinílicos.
Estas diferencias pueden llegar a ser muy acusadas como en el caso del polióxido de etileno (POE) cuya
solubilidad en agua contrasta con la insolubilidad en este medio de su análogo el polietileno.
Las propiedades diferentes de este tipo de polímeros se deben fundamentalmente a la presencia del enlace éter.
en la cadena principal. El ángulo C-O-C de los éteres es de alrededor de 110º y hay un dipolo a lo largo del
enlace C-O porque el oxígeno es más electronegativo que el carbono. Las uniones éter poseen una baja
polaridad relativa y unas interacciones de Van der Waals relativamente débiles, propiedades que hacen que se
asemejen a los enlaces carbono-carbono en los hidrocarburos.
Poliéteres aromáticos
El grupo éter (-O-) y el sulfuro (-S-) tienen alta energía de enlaces y gran inercia química y, al mismo
tiempo, proporcionan cierta flexibilidad a la cadena polimérica incrementando la facilidad de rotación,
por lo que resultan adecua-dos para formar parte de polímeros resistentes a altas temperaturas, con
anillos aromáticos como constituyentes básicos de sus cadenas moleculares.
PPO
Los polímeros de feniléter son una clase de poliéteres que contienen ciclos aromáticos en su cadena principal. Los ejemplos incluyen: polifenil éter (PPE) y poli (óxido de p-fenileno) (PPO). El PPO es uno de los plásticos de ingeniería más importantes sintetizado por primera vez por Hay et al en 1959 mediante la polimerización oxidativa de 2,6-dimetilfenol utilizando catalizador de cloruro de cobre (I) / piridina bajo oxígeno. El poli (óxido de fenileno) (PPO) es un poliéter termoplástico, lineal y no cristalino producido comercialmente mediante la polimerización oxidativa de 2,6-dimetilfenol en presencia de un catalizador de amina de cobre. El PPO se ha convertido en uno de los plásticos de ingeniería más importantes y ampliamente utilizado para una amplia gama de aplicaciones debido a su combinación única de propiedades mecánicas, baja absorción de humedad, excelente propiedad de aislamiento eléctrico, estabilidad dimensional y resistencia inherente a las llamas. PPO encuentra aplicaciones en paneles de instrumentos automotrices, decoración interna y piezas de decoración exterior. Las aplicaciones típicas incluyen cubiertas de ruedas, guardabarros, puertas y paneles de carrocería verticales exteriores. En estas aplicaciones, ofrecen una buena procesabilidad, PPO también encuentra una amplia gama de aplicaciones en componentes eléctricos y electrónicos, aparatos mecánicos. Estos incluyen transformador de salida de TV en color, cajas de control eléctrico de aire acondicionado, yugo de deflexión, bobinas y transformador de retorno. El retardo de llama, la baja absorción de humedad y las excelentes propiedades eléctricas del PPO contribuyen a las amplias aplicaciones en el campo eléctrico. El PPO también se utiliza para la fabricación de equipos de oficina, como el soporte de las fotocopiadoras, la base, la caja intermedia, la caja inferior, la tapa, la carcasa de la máquina de fax, el cojinete, el tóner de la fotocopiadora, los complementos de la computadora, la impresora, etc. La alta rigidez, resistencia al impacto, resistencia al calor, estabilidad dimensional y capacidad de color son las propiedades requeridas del PPO en estas aplicaciones. Otras aplicaciones incluyen la manipulación de fluidos y carcasas de bombas de agua, bandejas IC y envasado de alimentos, edificación y construcción.
Poliéter éter cetona PEEK
La poli (éter éter cetona) (PEEK) es un termoplástico semicristalino altamente aromático. Es uno de los polímeros de mayor rendimiento debido a sus buenas propiedades. La polimerización se cataliza por Friedel-Crafts de difenil éter y cloruro de diácido aromático o fosgeno para producir PEK, que estaba sujeta a importantes problemas de ramificación o reticulación. Los PEEK son plásticos de ingeniería livianos muy adecuados para aplicaciones exteriores en la industria aeroespacial que entran en contacto con partículas atmosféricas y productos químicos, mientras que las aplicaciones en interiores exigen las propiedades de durabilidad, inflamabilidad y baja toxicidad del humo del PEEK. En aplicaciones de automóviles, PEEK puede ser una solución de reemplazo de metal liviana y de alto rendimiento para aplicaciones de mayor duración. PEEK ofrece un excelente rendimiento mecánico a altas temperaturas y puede reemplazar metales y otros polímeros debido a su combinación única de excelente rendimiento contra el desgaste, flexibilidad de procesamiento y excelente resistencia química, incluidos todos los fluidos automotrices. Sus aplicaciones incluyen unidades de pistón, sellos, arandelas, cojinetes, transmisión, sistemas de frenado y aire acondicionado, actuadores, engranajes y electrónica / sensores. Debido a sus ventajas ambientales y reglamentarias, ya que satisfacen fácilmente las demandas de los procesos de soldadura sin plomo al mismo tiempo que son completamente reciclables y retardantes de llama naturalmente sin la necesidad de aditivos tóxicos, PEEK también encontró aplicaciones en teléfonos móviles, placas de circuitos y altavoces de audio para impresoras, fotocopiadoras, sensores y conectores a través de una combinación excepcional de beneficios que incluyen resistencia al desgaste, flexibilidad de procesamiento, estabilidad dimensional, baja emisión de gases y absorción de humedad y resistencia a altas temperaturas. En aplicaciones energéticas como la búsqueda y recuperación de petróleo en reservas marinas o en horizontes de aguas profundas, PEEK es un eslabón vital en el proceso de exploración, desarrollo y entrega, que va desde estudios sísmicos hasta refinación para piezas de mayor duración y tiempos de inactividad reducidos por mantenimiento. Las resinas, recubrimientos y películas de PEEK se pueden fabricar para cumplir con los requisitos de la FDA y se consideran seguros para su uso repetido en contacto con alimentos. Se ha comprobado que el PEEK mantiene las propiedades mecánicas y químicas más allá de las 3.000 horas en vapor a alta presión. Tiene una estabilidad sobresaliente tras la exposición a la radiación y resistirá la mayoría de los productos químicos y gases. Estas propiedades permiten aplicaciones de PEEK en OEM médicos como polímeros biocompatibles para dispositivos. Hay PEEK biocompatible que proporciona una amplia gama de soluciones para la implantación humana y el contacto con sangre, hueso o tejido durante 24 horas o más. PEEK también estableció aplicaciones en algunas aplicaciones clave de semiconductores que incluyen anillos CMP, portadores de LCD, FOUP, portadores de obleas, efectores de obleas, varillas de obleas, componentes de equipos, piezas de grabado en seco y húmedo y piezas de prueba / transporte de IC como bandejas de matriz de alta temperatura e IC enchufes de prueba. Además, las películas de PEEK, se presentan en aplicaciones tales como películas aeroespaciales, diafragmas de altavoces, bobinas de bobina móvil, etiquetas de alto rendimiento, cintas adhesivas sensibles a la presión, sustratos de circuitos impresos y más. PEEK en forma líquida o en polvo, como revestimiento de rendimiento a alta temperatura, se aplica a piezas industriales, cojinetes, fibra de vidrio, moldes, tuberías de energía o piezas de automóviles para mejorar el desgaste general y la vida útil de sus aplicaciones.
Politetrahidrofurano (PTHF)
El politetrahidrofurano (PTHF), también conocido como poli(tetrametilen éter)glicol (PTMEG), consta de unidades repetidas –CH2CH2CH2CH2O– y se puede obtener mediante el cultivo de tetrahidrofurano (THF). Los productos disponibles comercialmente exhiben normalmente pesos moleculares de 1000 y 2000 g/mol y se utilizan en la producción de poliuretanos y poliésteres debido a sus excelentes propiedades elastoméricas. Los primeros informes sobre la polimerización del THF fueron publicados a finales de la década de 1930 sin embargo, se realizaron estudios intensivos principalmente después de la Segunda Guerra Mundial, resumidos en varias revistas y libros. (Mn = 2000–3000 g/mol) PTHF tiene excelentes propiedades elastoméricas; sin embargo, su producción es bastante costosa. Por lo tanto, desde 1960, solo el PTHF de bajo peso molecular (200-2000 g/mol) está disponible comercialmente y se usa como segmento de cadena en poliuretanos o poliésteres.
Poliésteres que contienen unidades de ciclohexanodimetanol
Los poliésteres y copoliésteres alifáticos y aromáticos que contienen unidades de ciclohexanodimetanol han recibido mucha atención. Las propiedades térmicas y mecánicas así como la estabilidad térmica y química de estos polímeros ya se han estudiado con especial referencia a la estructura del poliéster. Se informa sobre la mezcla, procesamiento, reciclaje y aplicaciones de estos poliésteres y copoliésteres. Estos polímeros también encuentran aplicaciones en el campo de las mezclas y compuestos de polímeros. Así se producen poliésteres y copoliésteres alifáticos para generar objetos biodegradables o biocompatibles, como es el caso del poli (1,4-ciclohexilendimetileno fumarato), con aplicación en la fabricación de composites de cemento óseo bioreabsorbibles. Los polioxaésteres de 1,4-CHDM son una nueva clase de poliésteres sintéticos absorbibles con posibles aplicaciones quirúrgicas como recubrimientos de suturas o barreras de prevención de adherencias. El poliéster PCT, debido a su naturaleza cristalina, encuentra aplicaciones en la industria textil para producir fibras adecuadas para aplicaciones de alta temperatura. Las fibras PCT se pueden utilizar para almohadas, cojines, cojines de cama, alfombras, materiales no tejidos, etc. El alto HDT de PCT lo hace utilizable en una amplia gama de componentes moldeados por inyección para productos eléctricos, electrónicos, automotrices, electrodomésticos y otros productos industriales y domésticos. Las piezas típicas hechas de PCT incluyen conectores de placa de circuito, conectores automotrices (cabezales), portalámparas y relés. Cubiertas de máquinas expendedoras refrigeradas para interiores y exteriores, ventanas para vehículos recreativos, parabrisas para motos de nieve, capotas tintadas para teléfonos públicos y cascos para bicicletas y motocicletas son ejemplos de aplicación de poliésteres ciclohexanodimetanol. Atributos excepcionales, como excelente ductilidad, biocompatibilidad, claridad, esterilización y resistencia química, lo han llevado a ser utilizado en una serie de aplicaciones médicas. Se ha demostrado que las láminas delgadas de espumas tienen una excelente absorción acústica lo que abre su uso en el campo de los aislamientos acústicos. Otras aplicaciones son las etiquetas retráctiles o las tarjetas de crédito hasta el punto de que más del 75% de las tarjetas de crédito del mundo están hechas de este polímero.