Clasificación de los polímeros - Polímeros termoplásticos, elastómeros y aditivos

Es bien sabido que los polímeros se pueden dividir en tres familias principales: termoplásticos, termoendurecibles y elastómeros, de los cuales los termoplásticos son casi el 85% de los polímeros producidos en todo el mundo. Los polímeros termoplásticos se pueden dividir en dos clases principales: amorfos y cristalinos (o más correctamente semicristalinos). Los termoplásticos amorfos se caracterizan por su temperatura de transición vítrea Tg. Por encima de esta temperatura, el módulo del polímero disminuye rápidamente y el polímero exhibe propiedades similares a las de un líquido y se vuelve capaz de fluir y procesarse (en realidad, las temperaturas de procesamiento están muy por encima de su Tg). Los termoplásticos cristalinos pueden alcanzar diferentes grados de cristalinidad: del 20% al 90%, dependiendo de su estructura, estereoespecificidad y flexibilidad de cadena. Normalmente se procesan por encima de la temperatura de fusión (Tm) de la fase cristalina. Los polímeros termoplásticos comunes y de uso general son el polietileno (PE), caracterizado y etiquetado por diferentes densidades, polipropileno isotáctico (PP), poliestireno (PS), cloruro de polivinilo (PVC), acrílicos, acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), poliestireno de alto impacto. Los acetales, poliamidas, policarbonato, poliésteres, óxido de polifenileno se utilizan principalmente en aplicaciones de alto rendimiento. Finalmente, otros polímeros avanzados son polímeros de cristal líquido, polisulfonas, poliimidas, sulfuro de polifenileno, polietercetonas y fluoropolímeros. Se emplean en aplicaciones de tecnología avanzada, gracias a su alta transición vítrea inherente o temperaturas de fusión (hasta 350°C). Las resinas termoendurecibles comunes son poliésteres insaturados, fenólicos, urea / formaldehído, poliuretanos, epoxi y siliconas. Las familias menos comunes empleadas en aplicaciones particulares (es decir, aplicaciones de alta temperatura) son resinas de bismaleimida, poliimidas y polibencimidazoles. Este tipo de resinas en general tienen baja viscosidad y se caracterizan por un peso molecular relativamente bajo en estado sólido o líquido antes de la reacción de polimerización. Pueden polimerizar cuando se formulan con aditivos adecuados, conocidos como agentes de reticulación, que se agregan para inducir la reacción de curado.

El primer material comercialmente modelado en 1284 fue el cuerno; cuerno de buey y pezuñas de animales también se utilizaron como material. Es un material proteico, que consiste principalmente en la proteína queratina.  Es termoplástico y se trabaja después de calentarlo en seco o por inmersión en agua hirviendo o con soluciones alcalinas. Permite la adición de sustancias coloreadas, por lo que puede obtener objetos de diferentes colores, desde tonos oscuros que imitan el ébano hasta los muy pálidos, hasta obtener losas translúcidas, en el caso de piezas de espesor reducido.

La goma laca es una resina de origen animal extraída de la capa protectora secretada por la hembra de Laccifer Lacca, un insecto de la familia Coccidae originario de la India. Estos insectos viven parasitariamente en un árbol que crece en la India y el sur de Asia (Butea frondosa). La composición de la goma laca es bastante compleja y, hasta ahora, se han identificado tres tipos de componentes: colorantes derivados de la antraquinona, hidroxiácidos de estructura lineal e hidroxiácidos cíclicos (sesquiterpeno). Siguiendo el método tradicional, se extrae de huevos, larvas, pupas e insectos y, posteriormente, se limpia y filtra para obtener un material termoplástico que, al mismo tiempo, es muy duro y frágil; su cloración varía de amarillo pálido a rojo oscuro, dependiendo de su contenido colorante. Los orígenes del uso de esta resina se remontan a alrededor del año 1200 antes de Cristo. en India, mientras que en Europa comenzó a usarse desde 1600. Se han utilizado multitud de formulaciones en la producción de estas pastas para moldear discos musicales, que difieren en el número, la naturaleza y la dosificación de sus componentes.

En 1601 se utilizó un polímero llamado "Carey", uno de los materiales poliméricos más apreciados históricamente y, como el cuerno, se compone principalmente de la proteína queratina. Se extrae de la tortuga carey (Eretmochelys imbricata), cuyo caparazón tiene placas de hasta 20 o 30 cm de tamaño que se pueden laminar aplicando calor (a menudo se ha usado vapor) y presión.

En 1846 se introdujo la gutapercha que tenía tres propiedades muy interesantes, como su comportamiento mecánico (era de plástico pero al mismo tiempo duro), su excelente resistencia como aislante eléctrico y de agua y su bajo coeficiente de expansión térmica. Cada una de estas características ha sido explotada en sus tres aplicaciones más relevantes.

Galatita, una palabra derivada de la gala griega (leche) y litos (piedra), es el nombre comercial de uno de los primeros plásticos. Fue inventado en 1897 y patentado en 1899 por Friedrich Adolph Spitteler (1846-1940) y Wilhelm Krische. Se produce a partir de la caseína, una proteína de la leche. Para obtenerlo, de hecho, el formaldehído y la caseína se mezclan en presencia de una enzima, una sustancia que facilita la reacción. De esta manera se sintetiza la caseína de formaldehído, que en Italia se conoce con el nombre comercial de galalita. Con un aspecto similar al de la celulosa, el marfil o el cuerno, se utiliza para fabricar objetos decorativos: botones, alfileres, bolígrafos.

A pesar de que los plásticos y elastómeros fueron conocidos y aplicados industrialmente durante mucho tiempo, es solo en los últimos tiempos, y precisamente después de 1930, que, sobre todo gracias al premio Nobel de química alemán 1953 H. Staudinger, ha llegado a tener Ideas claras y correctas sobre su naturaleza. Hasta este momento, los polímeros con alto contenido orgánico a menudo se consideraban sustancias coloidales o coloides, es decir, derivadas de la asociación, por efecto de fuerzas secundarias, de moléculas de monómero o dímero, en micelas grandes en comparación con las de las otras moléculas. sustancias, que demostraron los muy pequeños efectos crioscópicos y ebullioscópicos mostrados por sus soluciones. Se indicaron con fórmulas que informaban la del monómero o dímero entre paréntesis, flanqueadas por un índice n que denotaba el número promedio de moléculas de monómero o dímero asociadas con la micela única. Sin embargo, ninguna explicación proporcionó tal formulación sobre las características físicas y químicas de las sustancias, ni podría ser fructífera para el progreso de su estudio y sus aplicaciones. En cambio, fue Staudinger quien, insistiendo en el concepto de macromolécula que consiste en grupos atómicos correspondientes a la unidad monomérica unida por enlaces de valor primario del tipo covalente para formar grandes cadenas lineales, ramificadas o reticuladas, inició el nueva ciencia macromolecular o de altos polímeros y el extraordinario desarrollo de sus aplicaciones.