Plásticos o polímeros

PLÁSTICOS O POLÍMEROS

Primeramente debemos hacer una distinción entre plásticos y polímeros, ya que no todos los polímeros son plásticos. He aquí los tipos de polímeros según su origen:

• Polímeros naturales: existen en la naturaleza muchos polímeros y las biomoléculas que forman los seres vivos son macromoléculas poliméricas. Por ejemplo, las proteínas, los ácidos nucleicos, los polisacáridos (como la celulosa y la quitina), el caucho natural, la resina de los pinos, etc.
  
  
  
  
  

• Polímeros semisintéticos. Se obtienen por transformación de polímeros naturales. Por ejemplo, la nitrocelulosa, el caucho vulcanizado, etc.

• Polímeros sintéticos. Son todos aquellos polímeros que se obtienen por el hombre a través de diversas reacciones químicas, a los que se les añaden aditivos. Estos aditivos consiguen mejorar algunas propiedades o características del plástico. Por ejemplo, el nylon, el poliestireno, el Policloruro de vinilo (PVC), el polietileno, etc. Este tipo de polímeros son los que comúnmente conocemos como PLÁSTICOS.

Los Plásticos:

La palabra ''plástico'' proviene del griego Plastikos, que significa ''susceptible de ser modelado o moldeado. Las características más importantes que están presentes en todos los plásticos son: resistencia a la corrosión y agentes químicos, aislamiento térmico, acústico y eléctrico, resistencia a los impactos y buena presencia estética.

A lo largo de la historia se han utilizado diferentes materias primas para fabricar plásticos. Podemos establecer una división en tres grandes etapas:

1. En sus inicios (Siglo XIX) se empleaba materia prima de origen animal (seda, caseína de la leche) y vegetal (látex y celulosa)

2. Hasta aproximadamente 1930 se usó en mayor parte alquitrán del carbón, generado en la obtención del carbón de coque.

3. En la actualidad se emplea casi exclusivamente petróleo y, en menor medida, gas natural. Comúnmente se utiliza una parte de las naftas obtenidas en las refinerías para la fabricación de plásticos.

A. Componentes principales de los plásticos

-Materia básica. Constituye los monómeros que entran en la reacción química (elementos 1 y 2). Se comercializan en forma de gránulos, denominados granza.

-Cargas. Material insoluble en polvo, granos o fibras incorporado a un compuesto polimérico para reducir su precio y frecuentemente para mejorar sus propiedades físicas, químicas o mecánicas. Suelen usarse fibras textiles, fibra de vidrio, papel, sílice y otros materiales.

-Aditivos: Su función es la de mejorar las cualidades del polímero.

-Catalizadores. Cuya misión es iniciar y acelerar el proceso de la reacción química (también suelen llamarse iniciadores).

-Pigmentos y colorantes. Muchos plásticos son transparentes e incoloros y por tanto coloreables; otros, admiten coloración limitada. Los tintes proporcionan colores transparentes; mientras que los pigmentos, colores opacos. Este componente se usa, sobretodo, para crear un producto acabado más atractivo).

Componentes principales de los plásticos

B. Aditivos

Los aditivos son necesarios para obtener un material que sea susceptible de ser utilizado finalmente, la cantidad de opciones disponibles de estos aditivos es impresionante y los fabricantes deben tenerlos en cuenta para poder realizar un producto adecuado a su aplicación necesaria. Algunos de ellos son: retardantes a la llama, estabilizantes (mejorar la resistencia a la degradación a la luz), espumantes, absorbedores de luz UV, antibacteriales, etc.

C. Tipos de plásticos

En la actualidad se conocen más de 15000 tipos diferentes de plásticos, pero solamente se comercializan unos pocos, ya que el resto no aporta ninguna novedad destacable y son más caros de obtener.

Los plásticos se pueden clasificar en tres grandes grupos, dependiendo de su comportamiento frente al calor, utilización y propiedades mecánicas:

• Termoplásticos: Se caracterizan porque se ablandan al calentarse y pueden ser moldeados para darles distintas formas, sabiendo que al enfriarse volverán a endurecerse manteniendo sus características iniciales. Al calentarse, a las moléculas se les da la energía necesaria para que se separen, y esto les da libertad para cambiar su posición relativa y dar lugar a una nueva forma cuando están bajo presión. Este proceso de ablandamiento y endurecimiento puede volverse a repetir una y otra vez sin que el material modifique su aspecto o sus propiedades. Se podría comparar con la cera.

 

• Termoestables: Se comportan de forma muy diferente a los termoplásticos. Al calentarlos por primera vez el polímero se ablanda y se le puede dar forma bajo presión. Sin embargo, debido al calor, comienza una reacción química en la que las moléculas se enlazan permanentemente. Esta reacción se conoce con el nombre de degradación. Como consecuencia el polímero se hace rígido permanentemente y si se calienta no se ablandará sino que se destruirá. Se podría comparar con la arcilla.

 

• Elastómeros: Los elastómeros se caracterizan por su gran elasticidad y capacidad deestiramiento y rebote, recuperando su forma original una vez que se retira la fuerza que los deformaba. Comprenden los cauchos naturales obtenidos a partir del látex natural y sintéticos; entre estos últimos se encuentran el neopreno y el polibutadieno. Los elastómeros son materiales de moléculas grandes las cuales después de ser deformadas a temperatura ambiente, recobran en mayor medida su tamaño y geometría al ser liberada la fuerza que los deformó. Tienen el inconveniente de que no se pueden fundir de nuevo.

En la siguiente tabla se aprecia la estructura molecular de estos tres tipos de plásticos:

D. Plásticos Termoplásticos

1. Policarbonato (PC) 

El policarbonato toma su nombre de los grupos carbonato en su cadena principal. Es amorfo y transparente, aguanta una temperatura de trabajo hasta 135°C, y tiene buenas propiedades mecánicas, tenacidad y resistencia química.

Características

-Densidad: 1,21 kg/dm3

-Virtualmente irrompible. Es 250 veces más resistente al impacto que el vidrio.

-Excelente comportamiento ante el fuego.

-Excelente transmisión de luz.

-Poco peso, menos de la mitad que el vidrio. (Considerando igual espesor).

-Curvable en frío.

-No propaga la llama.

-Aislante térmico

-Aislante acústico

Usos y aplicaciones

-Carcasas de protección para maquinaria y equipos peligrosos, viseras para protección de la cara.

-Tapas para cuadros eléctricos y de mandos, cristaleras irrompibles para casetas de obra, coches

blindados.

-Protección antichoque para iluminación de seguridad y emergencia.

-Señalización urbana y de carretera, letreros, protección de luminosos de neón.

Usos del policarbonato

2. Policloruro de vinilo (PVC)

-Se produce a partir del acetileno y del ácido clorhídrico. Estructuralmente el PVC es similar al polietileno, con la diferencia que cada dos átomos de carbono, uno de los átomos de hidrógeno está

sustituido por un átomo de cloro. A este polímero termoplástico es necesario añadirle aditivos, plastificantes, elastificantes, cargas y otros polímeros para que adquiera las propiedades que permitan su utilización en las diversas aplicaciones . Así, puede ser flexible o rígido; transparente, translucido o completamente opaco; frágil o tenaz; compacto o espumado .

El PVC rígido no lleva aditivos plastificantes, al contrario que el plastificado.

Características

-Densidad: 1,30 kg/dm3

-Su capacidad para admitir todo tipo de aditivos permite que pueda adquirir propiedades muy distintas y teniendo en cuenta su precio relativamente bajo le hace ser un material muy apreciado y utilizado para fabricar multitud de productos .

-Ignífugo (con altas temperaturas los átomos de cloro son liberados, inhibiendo la combustión).

-Resistente a la intemperie, no tóxico, impermeable y no quebradizo.

-Buenas propiedades de aislamiento.

-Fácil de manipular, se puede cortar, taladrar, clavar, enroscar, perforar, pegar...

-Resistente a los agentes químicos y corrosivos.

Usos y aplicaciones

-Envases.

-Perfiles para marcos de ventanas, puertas.

-Tuberías de desagües, mangueras, aislamiento de cables.

-Juguetes, envolturas para golosinas, películas flexibles para envasado, papel vinílico (decoración).

-Objetos termo-conformados industriales y domésticos.

-Tableros para mesas de trabajo y estanterías para laboratorios.

-Aparatos electrodomésticos.

3. Polipropileno (PP)

Es un termoplástico que se obtiene por polimerización del propileno.

Los copolímeros se forman agregando etileno durante el proceso.

Características

-Densidad: 0,90 kg/dm3

-Plástico rígido de alta cristalinidad y elevado Punto de Fusión, excelente resistencia química y

baja densidad (la más baja de todos los plásticos). Al adicionarle cargas (talco, caucho, fibra de

vidrio...), se refuerzan sus propiedades hasta transformarlo en un polímero de ingeniería. Muy

sensible al frío y a la luz ultravioleta (envejece rápidamente), por lo que necesita estabilizantes

a la luz.

-Barato, resistente a la temperatura, y no tóxico.

-Es transformado en la industria por los procesos de inyección, soplado y extrusión/termoformado.

-Fácil manipulación, se puede cortar, perforar y troquelar.

Usos y aplicaciones

-Soporta bien temperaturas cercanas a los 100 ºC por lo que se utiliza para tuberías de fluidos calientes .

-Piezas de automóviles (parachoques) y electrodomésticos, cajas de baterías , jeringas desechables, tapas en general, envases, baldes, todo tipo de cartelería interior y exterior.

-Al tener una estructura lineal se utiliza para rafias y monofilamentos , fabricación de moquetas , cuerdas , sacos tejidos , cintas para embalaje, pañales desechables, etc

4.Polietileno (PE)

El polietileno es un termoplástico obtenido por polimerización del etileno, se comercializa en forma de gránulos o de polvo blanco y al quemarlo no contamina. Su color está entre transparente y blanquecino y se colorea sin dificultad. Hay dos tipos según la temperatura a que se someta el polietileno:

4.1 Polietileno de alta densidad o rígido (HDPE)

Termoplástico fabricado a partir del etileno a temperaturas inferiores a 70 ºC y a presión atmosférica.

Características

-Densidad comprendida entre 0,94 y 0,96 kg/dm3

-Resistente a bajas temperaturas.

-Irrompible.

-Impermeable.

-No tóxico.

-Es muy versátil y se lo puede transformar de diversas formas: Inyección, Soplado, Extrusión, o Rotomoldeo.

Usos y aplicaciones

-Se utiliza para fabricar bolsas, cajas de botellas, tuberías, juguetes, cascos de seguridad laboral...

-Gracias a su estructura lineal sirve para cuerdas y redes de pesca, lonas para hamacas ..

-Su resistencia térmica permite usarlo para envases que deban ser esterilizados (leche ,sueros...)

-También en construcción se utiliza en tuberías para gas, telefonía, agua potable, minería, drenaje y uso sanitario.

4.2 Polietileno de baja densidad o flexible (LDPE)

A temperaturas de unos 170 ºC y 1.400 atmósferas de presión el etileno se transforma en un polímero con aspecto de polvillo blanco y estructura muy ramificada.

Características

-Densidad comprendida entre 0,91 y 0,93 kg/dm3

-Gran flexibilidad

-Extraordinaria resistencia química y dieléctrica.

-Resistente a las bajas temperaturas.

-Irrompible, impermeable y no tóxico.

-Es versátil, barato y fácil de fabricar. Se transforma por inyección, soplado, extrusión, o rotomoldeo.

Usos y aplicaciones

-Se utiliza para fabricar bolsas flexibles , embalajes industriales , techos de invernaderos agrícolas... -También gracias a su resistencia dieléctrica se utilizan para aislante de cables eléctricos.

-Recubrimiento del hormigón fresco, evitando la evaporación prematura del agua y

preservándolo de las heladas. Revestimiento de encofrados.

5. Polimetacrilato de metilo (PMMA)

Comercializado bajo la marca Plexiglas. Se obtiene a partir del acetileno y se le suele llamar metacrilato.

Características

-Densidad: 1,19 kg/dm3

-Gran transparencia, además de elevada rigidez y tenacidad.

-Buena resistencia química, fácil moldeo y buen comportamiento dieléctrico.

-Se pueden obtener planchas por colada entre dos planchas de vidrio para después ser mecanizadas.

-No se decolora con el tiempo

Usos y aplicaciones

-Parabrisas y ventanas de aviones, portillos de barcos, claraboyas.

-Al ser muy transparente, se utiliza en óptica (lentes de cámaras, gafas, etc)

-Pilotos de automóviiles, luminosos en general, accesorios de baño.

Uno de los usos del PMMA (en ventanas de aviones)

6. Poliestireno (PS)

Se obtiene a partir del benceno y del etileno. Hay tres clases de poliestireno:

-PS Cristal: que es cristalino y de alto brillo.

-PS Alto Impacto: que gracias a oclusiones de Polibutadieno, posee una alta resistencia al impacto.

-PS Expandido (corcho blanco): que es una espuma y se usa en aislamientos, hueveras, transporte de mercancías, etc.

Características

-Densidad: 0,47 kg/dm3

-Ignífugo, no tóxico, irrompible y de fácil limpieza.

-Fácil de serigrafiar.

-Fácil de manipular, se puede cortar, taladrar, perforar, troquelar, etc.

Usos y aplicaciones

-Se usa en envases, vasos, platos y cubiertos desechables, neveras portátiles, máquinas de afeitar desechables, juguetes, cassettes y en aislantes térmicos y acústicos.

7. Acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS)

El ABS fue desarrollado para conseguir altas fluideces y rigidez a la vez que un buen comportamiento al impacto, características que no cumplía el PS, por lo que se mezcló con cauchos.

Se podría definir el ABS como un copolímero del PS con cauchos.

Nace de la polimerización de tres elementos:

-El acrilonitrilo aporta buena resistencia química, brillo, resistencia térmica y resistencia al desgaste.

-El butadieno le confiere buen comportamiento al impacto.

-El estireno aporta moldeabilidad y buena estabilidad dimensional (el contenido varía entre un 65 y 80%).

Características

-Buena resistencia al impacto (a altas y bajas temperaturas).

-Excelente rigidez.

-Excelente brillo y aspecto superficial.

-Resistencia al rayado.

-Buena resistencia a los agentes químicos.

-Excelente procesabilidad.

-Existe ABS para cromar.

Usos y aplicaciones

-Industria: es utilizado para piezas de teléfonos, radios, aspiradoras, y grandes electrodomésticos, griferías, radiadores, ...

-Eléctrico: sus aplicaciones van desde aparatos de fax, carcasas de los monitores de ordenador y de aparatos eléctricos en general, enchufes, ...

-Automóvil: se utilizan tipos anticalóricos reforzados con fibra de vidrio, cromables, etc. en retrovisores, piezas eléctricas, parrillas de radiadores, en los mandos de control, etc