Clasificación de los Polímeros

Según la Estructura de sus Cadenas:

Polímeros Lineales:

El monómero que los genera presenta dos puntos de ataque, de modo que la polimerización ocurre unidireccionalmente y en ambos sentidos.

Polímeros Ramificados:

El monómero que los origina posee tres o más puntos de ataque, de modo que la polimerización ocurre tridimensionalmente, es decir, en tres direcciones del espacio.

Según la Composición en Cadenas:

Homopolímeros:

Son moléculas formadas por la repetición de unidades monoméricas idénticas. La celulosa y el caucho son homopolímeros naturales; el polietileno y el PVC son homopolímeros sintéticos.

Copolímeros:

Son macromoléculas originadas por dos o más unidades distintas. La seda es un copolímero natural y la baquelita, uno sintético. Los copolímeros más comunes están formados por 2 monómeros diferentes que pueden generar cuatro combinaciones distintas.

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 hule o caucho natural, la lignina, etc.

Polímeros Semisintéticos:

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

Polímeros Sintéticos:

Muchos polímeros se obtienen industrialmente a partir de los monómeros. Por ejemplo, el nylon, el poliestireno, el Policloruro de vinilo (PVC), el polietileno, etc.

Según su Mecanismo de Polimerización:

Polímeros de Condensación:

La reacción de polimerización implica a cada paso la formación de una molécula de baja masa molecular, por ejemplo agua.

Poliamidas:

Fibra sintética que tiene la propiedad de formar hilos que se estiran bastante sin romperse. Se pueden usar para hilar y hacer tejidos. Una de las poliamidas más conocidas es el nylon. Este polímero se obtiene por la polimerización de un ácido dicarboxílico y una diamina.

Poliésteres:

Se sintetizan de manera similar a las poliamidas, condensando un ácido con un alcohol. Por ejemplo, en la formación del polímero llamado polietilentereftalato (PET) reacciona el ácido tereftálico con el etilenglicol, en presencia de un catalizador o bien por efecto de la presión o del calor. El grupo OH de uno de los grupos carboxilo del ácido reacciona con el átomo de H de uno de los grupos hidroxilo del etilenglicol para formar un éster simple y agua.

Siliconas:

Descubiertas por Frederick Kipping. Son los polímeros inorgánicos más comunes, donde el silicio es el átomo central, tetravalente. Su estructura presenta cadenas de átomos de silicio (Si) alternados con átomos de oxígeno (O) y unidos a grupos metilo (-CH3). Presentan propiedades físicas similares a las de las resinas y al caucho, pero son más estables frente al calor y a la oxidación. Las siliconas son muy poco reactivas, y por esta razón se emplean en el campo de la medicina.

Resinas:

La baquelita fue la primera resina sintetizada por el químico estadounidense de origen belga Leo Baekeland en 1907. Las resinas se caracterizan por sufrir una transformación química cuando se funden, convirtiéndose en un sólido que, si se vuelve a fundir, se descompone. La baquelita resulta de la reacción entre el fenol y el formaldehído (metanal). Es un polímero duro y quebradizo. La polimerización para obtener baquelita ocurre por condensación.

Polímeros de Adición:

La polimerización no implica la liberación de ningún compuesto de baja masa molecular. Esta polimerización se genera cuando un «catalizador» inicia la reacción. Este catalizador separa la unión doble carbono en los monómeros, luego aquellos monómeros se unen con otros debido a los electrones libres, y así se van uniendo uno tras uno hasta que la reacción termina.

Polímeros formados por reacción en cadena:

Se requiere un iniciador para comenzar la polimerización; un ejemplo es la polimerización de alquenos. En este caso el iniciador reacciona con una molécula de monómero, dando lugar a un radical libre, que reacciona con otro monómero y así sucesivamente. La concentración de monómero disminuye lentamente. Además de la polimerización de alquenos, incluye también polimerización donde las cadenas reactivas son iones.

Polímeros formados por reacción por etapas:

El peso molecular del polímero crece a lo largo del tiempo de manera lenta, por etapas. Ello es debido a que el monómero desaparece rápidamente, pero no da inmediatamente un polímero de peso molecular elevado, sino una distribución entre dímeros, trímeros, y en general, oligómeros; transcurrido un cierto tiempo, estos oligómeros empiezan a reaccionar entre sí, dando lugar a especies de tipo polimérico. Esta categoría incluye todos los polímeros de condensación de Carothers y además algunos otros que no liberan moléculas pequeñas pero sí se forman gradualmente, como por ejemplo los poliuretanos.

Según su Composición Química:

Polímeros Orgánicos:

Posee en la cadena principal átomos de carbono.

Polímeros Orgánicos Vinílicos:

La cadena principal de sus moléculas está formada exclusivamente por átomos de carbono.

Dentro de ellos se pueden distinguir:

• Poliolefinas, formados mediante la polimerización de olefinas. Ejemplos: polietileno y polipropileno.
• Polímeros estirénicos, que incluyen al estireno entre sus monómeros. Ejemplos: poliestireno y caucho estireno-butadieno.
• Polímeros vinílicos halogenados, que incluyen átomos de halógenos (cloro, flúor…) en su composición. Ejemplos: PVC y PTFE.
• Polímeros acrílicos. Ejemplos: PMMA.

Polímeros Orgánicos no Vinílicos:

Además de carbono, tienen átomos de oxígeno o nitrógeno en su cadena principal.

Algunas sub-categorías de importancia:

• Poliésteres
• Poliamidas
• Poliuretanos

Polímeros Inorgánicos:

Entre otros:

• Basados en azufre. Ejemplo: polisulfuros.
• Basados en silicio. Ejemplo: silicona.

Según sus Aplicaciones:

Elastómeros:

Son materiales con muy bajo módulo de elasticidad y alta extensibilidad; es decir, se deforman mucho al someterlos a un esfuerzo pero recuperan su forma inicial al eliminar el esfuerzo. En cada ciclo de extensión y contracción los elastómeros absorben energía, una propiedad denominada resiliencia.

Plásticos:

Son aquellos polímeros que, ante un esfuerzo suficientemente intenso, se deforman irreversiblemente, no pudiendo volver a su forma original. Hay que resaltar que el término plástico se aplica a veces incorrectamente para referirse a la totalidad de los polímeros.

Fibras:

Presentan alto módulo de elasticidad y baja extensibilidad, lo que permite confeccionar tejidos cuyas dimensiones permanecen estables.

Recubrimientos:

Son sustancias, normalmente líquidas, que se adhieren a la superficie de otros materiales para otorgarles alguna propiedad, por ejemplo resistencia a la abrasión.

Adhesivos:

Son sustancias que combinan una alta adhesión y una alta cohesión, lo que les permite unir dos o más cuerpos por contacto superficial.

Según su Comportamiento al Elevar su Temperatura:

Termoplásticos:

Que fluyen (pasan al estado líquido) al calentarlos y se vuelven a endurecer (vuelven al estado sólido) al enfriarlos. Su estructura molecular presenta pocos (o ningún) entrecruzamientos. Ejemplos: polietileno (PE), polipropileno (PP), cloruro de polivinilo PVC.

Termoestables:

Que no fluyen, y lo único que conseguimos al calentarlos es que se descompongan químicamente, en vez de fluir. Este comportamiento se debe a una estructura con muchos entrecruzamientos, que impiden los desplazamientos relativos de las moléculas.

Elastómero:

Plásticos con un comportamiento elástico que pueden ser deformados fácilmente sin que se rompan sus enlaces o modifique su estructura.

Personajes Importantes en la Historia de los Polímeros:

Leo Baekeland:

Inventó el papel fotográfico y la baquelita (1907), un plástico barato, no inflamable, versátil y adyacente.

Hermann Staudinger:

Es conocido por el descubrimiento de las cetenas y por la reacción de Staudinger.

Karl Ziegler:

Descubrió que los compuestos del aluminio se comportan de manera similar al etileno.

Stephanie Kwolek:

Inventora del poliparafenileno tereftalamida mejor conocido como ^®Kevlar, una fibra de alta resistencia, color dorado, que puede ser hasta cinco veces más resistente que el acero.

POLÍMERO: Macromolécula formada por unidades monoméricas que se repiten.

MONÓMERO: Unidad básica a partir de la cual se obtiene un polímero.