Hablando de polímeros, algunos de nosotros probablemente todavía no lo sabemos, a excepción de los estudiantes de la clase XII. Sin embargo, este polímero ha estado tan cerca de nuestra vida diaria. En varias formas. Sí, hemos utilizado polímeros durante miles de años, en forma de madera, caucho, algodón, lana, cuero, seda, etc. En la vida cotidiana, todos debemos estar familiarizados con objetos como vasos de plástico, lentes de contacto, peines, gomas, sartenes y otros ¿no? Bueno, todos estos son polímeros. No solo eso, algunos polímeros incluso existen en nuestro cuerpo, por ejemplo, ácidos nucleicos y proteínas (cabello, sangre, etc.).
Entonces, ¿qué se llama exactamente un polímero?
La palabra Polímero en sí proviene del idioma griego, que consta de dos palabras, a saber, Poly, que significa muchos, y meros, que significa unidad o parte. Entonces, un polímero es un compuesto grande que se forma a partir de la combinación de un número (muchas) pequeñas unidades moleculares. Las unidades moleculares que componen estos compuestos se denominan monómeros. Esto significa que los compuestos poliméricos constan de muchos monómeros.
Clasificación de polímeros
Los polímeros se clasifican según su fuente, estructura, modo de polimerización y fuerza molecular.
Polímeros por fuente
Según la fuente, los polímeros se dividen en 3, a saber, polímeros naturales, polímeros sintéticos y polímeros semisintéticos.
Polímeros naturales
Los polímeros naturales se obtienen de plantas y animales. Por ejemplo proteína, celulosa, almidón, resina y otros.
Polímeros sintéticos
Los polímeros sintéticos son polímeros sintéticos que se fabrican en el laboratorio. Ejemplos: polietileno, nailon 66 y Buna-S.
Polímeros semisintéticos
Los polímeros semisintéticos son polímeros naturales con modificaciones químicas. Ejemplo: caucho vulcanizado y acetato de celulosa.
Polímeros basados en estructura
Según su estructura, los polímeros se dividen en tres, a saber, polímeros lineales, polímeros de cadena ramificada y polímeros reticulados o polímeros de red.
Polímeros lineales
En Linear Polymers, los monómeros están enlazados en cadenas largas y rectas. Las cadenas de polímero generalmente se apilan una sobre otra y forman una estructura bien compacta.
Los polímeros lineales tienen alta densidad, alta resistencia a la tracción y alto punto de fusión. Ejemplos: polietileno de alta densidad, cloruro de polivinilo, nailon 6 y otros.
Polímeros de cadena ramificada
Este polímero consta de una cadena lateral de unidades monoméricas unidas a la cadena principal. Debido a esta ramificación, los polímeros de cadena ramificada no pueden disponerse de forma apretada. Este polímero tiene baja densidad, baja resistencia a la tracción y bajo punto de fusión. Un ejemplo de un polímero de cadena ramificada es el polietileno de baja densidad.
Polímeros de enlace cruzado
Los polímeros reticulados también se conocen como polímeros de tejidos. Este polímero no solo es duro, sino también rígido y quebradizo. Por ejemplo: baquelita, melamina, resina de formaldehído.
Polímeros basados en el modo de polimerización
Según el modo de polimerización, los polímeros se dividen en dos, a saber, polímeros de adición y polímeros de condensación. Los polímeros de adición se dividen luego en dos más, a saber, copolímeros y homopolímeros.
Polímeros de adición
Los polímeros de adición se forman añadiendo monómeros sin eliminar las moléculas de los subproductos. Los monómeros del polímero de adición son compuestos insaturados. Ejemplo: polietileno teflón y otros.
Homopolímeros
Polímeros de adición formados por la polimerización de una sola especie monomérica. Ejemplos: cloruro de polivinilo, polipropileno, polietileno
Copolímeros
Los polímeros de adición se forman mediante la polimerización por adición de dos tipos diferentes de monómeros. Ejemplo: Buna-S, Buna-N y otros.
Polímeros de condensación
Los polímeros de condensación se forman mediante la condensación de dos monómeros diferentes con o sin la liberación de moléculas pequeñas, como agua, alcohol y cloruro de hidrógeno.
Los monómeros del polímero de condensación tienen al menos dos grupos funcionales. Por ejemplo: baquelita, nailon 66, terileno y otros.
Polímeros basados en fuerza molecular
Según el estilo molecular, los polímeros se pueden dividir en elastómeros, fibras, polímeros termoplásticos y polímeros termoendurecibles.
Elastómero
En los elastómeros, las cadenas de polímero se mantienen unidas por fuerzas intermoleculares débiles. La fuerza débil permite que el polímero se estire. La cadena de polímero tiene múltiples enlaces cruzados que ayudan al polímero a volver a su forma original. Ejemplo: Buna-S, Buna-N, Neopreno.
Fibra
En las fibras, las cadenas de polímeros se mantienen unidas mediante fuertes fuerzas antermoleculares (enlaces de hidrógeno o interacciones dipolo-dipolo). La fuerza fuerte le da propiedades cristalinas.
La fibra tiene la forma de un hilo con alta resistencia a la tracción y alto módulo. Ejemplo: poliamida (nailon 66) y poliéster (terileno).
Termoplástico
Los polímeros termoplásticos tienen cadenas poliméricas lineales o ligeramente ramificadas. Las atracciones intermoleculares son intermedias entre el elastómero y la fibra.
Los polímeros termoplásticos se pueden ablandar repetidamente al calentar y endurecer al enfriar con pocos cambios en las propiedades. A los polímeros de este tipo se les puede dar la forma deseada. Ejemplos: polietileno, poliestireno, polivinicloruro y otros.
Debido a que los termoplásticos no tienen enlaces cruzados, las fuerzas intermoleculares que existen entre las cadenas de polímero se dañan fácilmente con el calentamiento. Por lo tanto, se les puede dar la forma deseada.
Termoendurecible
Los polímeros termoendurecibles son cadenas de polímeros que están reticulados o muy ramificados. La cadena de polímero experimenta una expansión de eslabones cruzados al calentarse en el molde. Los polímeros termoestables sufren un cambio permanente al calentarse. Los polímeros termoendurecibles no son reutilizables como los polímeros termoplásticos. Ejemplos: baquelita, resina, urea-formaldehído y otros.
Reacción de polimerización
Hay 2 tipos de reacciones de polimerización, a saber, polimerización por adición y polimerización por condensación.
Polimerización por adición
Además de la polimerización, los monómeros se combinan sin eliminación de ninguna molécula de producto. Los monómeros son compuestos insaturados y sus derivados. Se agregan monómeros a la cadena, lo que da como resultado un aumento en la longitud de la cadena.
Los polímeros de adición generalmente no son químicamente reactivos. Esto se debe a los enlaces CC y CH muy fuertes. Debido a esto, es muy difícil reciclar los polímeros de adición. O en otras palabras, el polímero de adición no es biodegradable.
La polimerización por adición ocurre a través de dos mecanismos, a saber, el mecanismo de radicales libres y el mecanismo iónico. Sin embargo, el mecanismo de los radicales libres se encuentra con mayor frecuencia. Los compuestos insaturados y sus derivados siguen el mecanismo de los radicales libres. Para producir radicales libres, se necesita un iniciador. Estos incluyen peróxido de benzoílo terciario y peróxido de butilo.
Polimerización por adición de radicales libres : Los compuestos insaturados y sus derivados se polimerizan mediante este método. Esto ocurre en iniciadores que generan radicales libres como el peróxido de bencilo, el peróxido de butilo terciario, etc. La polimerización implica los siguientes pasos:
(i) Inicio de la cadena : Los peróxidos orgánicos experimentan fisión homolítica para formar radicales libres que actúan como iniciadores. El iniciador agrega dobles enlaces a los carbonos para formar nuevos radicales libres.
(ii) Propagación de la cadena : los radicales libres agregan dobles enlaces de monómero para formar radicales libres más grandes. Este proceso continúa hasta que se destruyen los radicales.
iii) Terminación de la cadena : La cadena termina cuando se combinan dos radicales libres.
Polimerización por condensación
En este método, dos o más monómeros bifuncionales se condensan mediante la eliminación de algunas moléculas simples como agua, alcohol, etc. El producto de cada paso es nuevamente de tipo bi-funcional y la secuencia continúa. Dado que cada paso da como resultado un tipo de funcionalización diferente e independiente, este proceso también se conoce como polimerización de crecimiento.
