Termoplásticos
Termoplàsticos
Termoplásticos
Termoplástico es un adjetivo que permite calificar al material que resulta maleable ante el calor. En otras palabras: un termoplástico, al encontrarse a una temperatura elevada, pierde su estado rígido y se deforma. Los termoplásticos, cuando son calentados, se funden y se derriten. Una vez que se enfrían, recuperan su consistencia. Esto permite que puedan ser moldeados según distintos objetivos. Es importante tener en cuenta que los materiales termoplásticos disponen de lo que se conoce como un historial térmico. A medida que se calientan y se enfrían en varias ocasiones, sus propiedades físicas van modificándose de forma gradual ya que se debilitan sus enlaces. La diferencia entre los materiales termoplásticos y los materiales termoestables se encuentra en sus cadenas y enlaces. En los termoestables, el calor provoca que sus cadenas se vuelvan más compactas y resistentes. Por eso finalmente el material termina degradándose y no se puede moldear y reutilizar.Un termoplástico, es un tipo de plástico fabricado con un polímero que se vuelve un líquido homogéneo cuándo se calienta a temperaturas relativamente altas y que cuándo se enfría es un material duro en un estado de transición vítrea. Cuándo se congela es un material frágil. Todas estas características son reversibles, lo que hace posible que los termoplásticos se puedan calentar y enfriar repetidamente sin que se pierdan estas cualidades y haciendo de los termoplásticos un material fácilmente reciclable. Hay muchos tipos de termoplásticos y en cada uno de ellos varía la organización cristalina/amorfa y la densidad.
Breve historia de los termoplásticos
El primer plástico completamente sintético, el fenol-formaldehído, fue introducido por L. H. Baekeland en 1909, casi cuatro décadas después de que J. W. Hyatt hubiera desarrollado un plástico semisintético: el nitrato de celulosa. Tanto Hyatt como Baekeland inventaron sus plásticos por ensayo y error. Así, todavía no se dio el paso de la idea de macromoléculas a la realidad de producirlas a voluntad. Hubo que esperar hasta el trabajo pionero de Hermann Staudinger, quien, en 1924, propuso estructuras moleculares lineales para poliestireno y caucho natural. Su trabajo permitió reconocer el hecho de que las macromoléculas son realmente polímeros lineales. Después de esto, no tardaron en llegar otros materiales. En 1927 se desarrollaron el poli (cloruro de vinilo) (PVC) y el acetato de celulosa, y en 1929 se introdujeron las resinas de urea-formaldehído (UF). La producción de nailon-6,6 (sintetizado por primera vez por WH Carothers en 1935) fue iniciada por Du Pont en 1938, y la producción de nailon-6 (perlón) por IG Farben comenzó en 1938, utilizando la ruta de la caprolactama al nailon desarrollado por P. Schlock. Este último fue el primer ejemplo de polimerización por apertura de anillo. Los años previos a la Segunda Guerra Mundial vieron el rápido desarrollo comercial de muchos plásticos importantes, como acrílicos y poli (acetato de vinilo) en 1936, poliestireno en 1938, melamina-formaldehído (formica) en 1939 y polietileno y poliéster en 1941. El El asombroso alcance de las aplicaciones en tiempos de guerra aceleró el desarrollo y crecimiento de polímeros para satisfacer las diversas necesidades de materiales especiales en diferentes campos de actividad. El desarrollo de nuevos materiales poliméricos avanzó a un ritmo aún más rápido después de la guerra. Los epóxicos se desarrollaron en 1947 y el terpolímero de acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS) en 1948. Los poliuretanos, introducidos en Alemania en 1937, experimentaron un rápido desarrollo en los Estados Unidos a medida que la tecnología estuvo disponible después de la guerra. El descubrimiento de los catalizadores Ziegler-Natta en la década de 1950 provocó el desarrollo del polietileno lineal y el polipropileno estereorregular. Estos años también vieron la aparición del acetal, el tereftalato de polietileno, el policarbonato y una gran cantidad de nuevos copolímeros. Las siguientes dos décadas vieron el desarrollo comercial de una serie de materiales altamente resistentes a la temperatura, que incluían poli (óxido de fenileno) (PPO), polisulfonas, poliimidas, poliamida-imidas y polibencimidazoles. Numerosos plásticos y fibras se producen a partir de polímeros sintéticos: contenedores de polipropileno, materiales de revestimiento de PVC, película de embalaje de polietileno, aparatos experimentales de teflón, vidrios orgánicos de poli (metacrilato de metilo), medias de fibra de nailon; simplemente hay demasiados para mencionar el centro comercial. La razón por la que los materiales plásticos son populares es que pueden ofrecer ventajas tales como transparencia, autolubricación, ligereza, flexibilidad, economía en la fabricación y decoración. Las propiedades de los plásticos se pueden modificar mediante el uso de rellenos, agentes reforzantes y aditivos químicos. Por lo tanto, los plásticos han encontrado muchas aplicaciones de ingeniería, como unidades mecánicas bajo tensión, componentes de baja fricción, unidades resistentes al calor y a los productos químicos, piezas eléctricas, aplicaciones de alta transmisión de luz, viviendas, funciones de construcción de edificios y muchas otras. Si bien es cierto que en estas aplicaciones los plásticos se han utilizado de manera adecuada de acuerdo con nuestras necesidades, aún pueden quedar otras formas de utilizar polímeros tanto naturales como sintéticos. Para investigar estas posibilidades adicionales, se ha iniciado una investigación activa en un campo llamado polímeros especializados. Este campo se relaciona con la síntesis de nuevos polímeros con alto valor adicional y funciones específicas. Muchos de los materiales plásticos sintéticos han encontrado usos establecidos en varias áreas importantes de la ingeniería que involucran aplicaciones mecánicas, eléctricas, de telecomunicaciones, aeroespaciales, químicas, bioquímicas y biomédicas. Sin embargo, no existe una definición única satisfactoria de plásticos de ingeniería. Según una definición, los plásticos de ingeniería son aquellos que poseen propiedades físicas que les permiten funcionar para un uso prolongado en aplicaciones estructurales, en un amplio rango de temperatura, bajo estrés mecánico y en entornos químicos y físicos difíciles. Sin embargo, en el sentido más general, todos los polímeros son materiales de ingeniería, ya que ofrecen propiedades específicas que juzgamos cuantitativamente en el diseño de aplicaciones de uso final. Para el propósito de esta discusión, clasificaremos los polímeros en tres grandes grupos: polímeros de adición, polímeros de condensación y polímeros especiales. Por convención, los polímeros cuyas cadenas principales consisten enteramente en enlaces C–C son polímeros de adición, mientras que aquellos en los que están presentes heteroátomos (p. Ej., O, N, S, Si) en la cadena principal del polímero se consideran polímeros de condensación. Se agrupan como polímeros especiales aquellos productos que tienen propiedades especiales, tales como resistencia a la temperatura y al fuego, fotosensibilidad, conductividad eléctrica y propiedades piezoeléctricas, o que poseen reactividades específicas para servir como polímeros funcionales. La clasificación adicional de polímeros en los grupos de polímeros adicionales y polímeros de condensación se ha basado en la composición de monómeros, porque esto proporciona un enfoque ordenado, mientras que la clasificación basada en usos de polímeros, como plásticos, elastómeros, fibras, recubrimientos, etc. superposición. Por ejemplo, las poliamidas se utilizan no solo como fibras sintéticas sino también como compuestos termoplásticos de moldeo y el polipropileno, que se utiliza como compuesto termoplástico de moldeo, también ha encontrado usos como material formador de fibras. Todos los polímeros de vinilo son polímeros de adición. Para diferenciarlos, los homopolímeros se han clasificado por los sustituyentes unidos a un átomo de carbono del doble hueso. Si el sustituyente es hidrógeno, alquilo o arilo, los homopolímeros se enumeran bajo poliolefinas. Los homopolímeros de olefina con otros sustituyentes se describen bajo compuestos de polivinilo, excepto cuando el sustituyente es un nitrilo, un ácido carboxílico o un éster o amida de ácido carboxílico. Siendo los monómeros en los últimos casos derivados del ácido acrílico, los polímeros derivados se enumeran bajo acrílicos. Bajo los copolímeros de olefinas se enumeran productos que se producen por copolimerización de dos o más monómeros. Los polímeros de condensación se clasifican como poliésteres, poliamidas, poliuretanos y polímeros de éter, según el grupo funcional interno que es éster (–COO–), amida (–CONH–), uretano (–OCONH–) o éter (–O–). Otro grupo de polímeros de condensación derivados de reacciones de condensación con formaldehído se describe en resinas de formaldehído. Los polímeros con propiedades especiales se han clasificado en tres grupos: polímeros resistentes al calor, siliconas y otros polímeros inorgánicos y polímeros funcionales.
Polímeros termoplásticos
La mayoría de los polímeros termoplásticos se utilizan en aplicaciones de gran volumen y ampliamente reconocidas, por lo que a menudo se denominan plásticos básicos. Los termoplásticos básicos son polietileno (PE), polipropileno (PP), cloruro de polivinilo (PVC) y poliestireno (PS). Todos estos termoplásticos tienen en común la unidad de repetición general - (CHX–CH2) -, donde –X es –H para PE, –CH3 para PP, –Cl para PVC y un anillo de benceno para PS. Cuando analicemos las reacciones de polimerización en el capítulo 3, veremos que todos estos termoplásticos pueden producirse mediante el mismo tipo de reacción. En sus formas más simples, los termoplásticos son polímeros lineales de cadena de carbono. Existen métodos para crear ramas, especialmente en polietileno, mientras se mantiene la termoplasticidad. El aumento de la ramificación tiende a disminuir la densidad, el punto de fusión y ciertas propiedades mecánicas del polímero, pero aumenta la transparencia y la tenacidad al impacto. Por tanto, el PE ramificado es importante para muchas aplicaciones de envasado. Otros tipos especiales de PE incluyen PE de baja densidad (LDPE), PE de alta densidad (HDPE) y PE lineal de baja densidad (LLDPE). El HDPE se utiliza cuando se requiere mayor rigidez, como en botellas de leche, agua y detergente. El LDPE se utiliza para muchas aplicaciones de tuberías estándar. LLDPE tiene una densidad baja como LDPE, pero una estructura lineal muy parecida a HDPE. Es menos costoso de producir que el LDPE y generalmente tiene mejores propiedades mecánicas que el LDPE. El PP, el PVC y el PS tienen en común un átomo de carbono asimétrico en su columna vertebral, hecho que conduce a propiedades estructurales interesantes y que se detalla en la siguiente sección. Todos tienen ventajas específicas que conducen a una variedad de aplicaciones, que también se discutirán en capítulos posteriores. Por el momento, es importante reconocer que son termoplásticos lineales, cuyas propiedades se pueden adaptar mediante mezclas, ramificaciones y aditivos. Es importante señalar en este punto que la capacidad de los termoplásticos para ablandarse cuando se calientan y endurecerse al enfriarse es lo que conduce al principio del reciclaje.Los termoplásticos más utilizados hoy en día son el poliuretano, poli(tereftalato de etileno), polipropileno, policarbonato, PVC y los acrílicos.
PET HDPE PVC LDPE PP PS Otros
01 - Poli (tereftalato de etileno) PET o PETE
El PET es el plástico utilizado para envasar la mayoría de los refrescos. También se usa para algunas botellas de licor, frascos de mantequilla de maní y botellas de aceite comestible. Alrededor de una cuarta parte de las botellas de plástico están hechas de PET. Las botellas de PET pueden ser transparentes; son resistentes y retienen bien el dióxido de carbono.
02 - Polietileno de alta densidad - HDPE
El HDPE es una forma en gran medida lineal de PE. Representa más del 50% del mercado de botellas de plástico y se utiliza para contener leche, jugos de frutas, margarina y algunos bocadillos de comida. Se forma fácilmente mediante la aplicación de calor y presión y es relativamente rígido y de bajo costo.
03 - Poli (cloruro de vinilo): PVC o V
El PVC se usa "puro" o como una mezcla para hacer una amplia variedad de productos, incluidos tubos de PVC, películas para el envasado de alimentos y recipientes para limpiadores de vidrio, aceites comestibles y detergentes sólidos. Representa solo el 5% del mercado de contenedores.
04- Polietileno de baja densidad - LDPE
El LDPE tiene ramificaciones y es menos cristalino, más flexible y no tan fuerte como el HDPE. La mayor cantidad de carácter amorfo lo hace más poroso que el HDPE, pero ofrece una buena barrera inerte a la humedad. Es un material importante para las películas de las que se hacen bolsas de basura y bolsas de pan.
05 - Polipropileno-PP
El PP tiene buena resistencia química y a la fatiga. Películas y fibras están hechas de ella. Pocos contenedores están hechos de PP. Se usa para hacer algunos tapones de rosca, tapas, bandejas de yogurt, tazas de margarina, pajitas y botellas de jarabe.
06 - Poliestireno-PS
PS se utiliza para producir una amplia variedad de recipientes, incluidos los conocidos como platos, platos, tazas, etc. de poliestireno. Tazas, recipientes de yogurt, cajas de huevos, bandejas de carne y platos están hechos de PS.
07 - Otros plásticos
Una amplia gama de otros plásticos están llegando al mercado, incluidos copolímeros, mezclas y combinaciones de múltiples capas.