Polímeros sintéticos: qué son, características, aplicaciones, tipos, ejemplos
¿Qué son los polímeros sintéticos?
Los polímeros son sustancias formadas por moléculas muy grandes llamadas macromoléculas, las cuales están compuestas por muchas unidades repetitivas enlazadas entre sí que se denominan monómeros.
Los polímeros sintéticos son simplemente polímeros sintetizados artificialmente en un laboratorio o en una planta química, utilizando distintos tipos de monómeros y catalizadores.
En términos simples, los polímeros sintéticos son todos los materiales plásticos industriales. El primero que se sintetizó fue la baquelita, y hoy en día existen cientos de ellos formados por distintos tipos de monómeros y con propiedades físicas y químicas muy particulares.
Algunos se producían en un principio a partir del carbón y sus derivados, pero hoy en día se sintetizan principalmente a partir del petróleo. De hecho, representan uno de los productos más importantes de toda la industria petroquímica.
Características de los polímeros sintéticos
Suelen ser muy inertes químicamente
Muchos polímeros sintéticos son hidrocarburos saturados, los cuales son muy poco reactivos. De hecho, no suelen reaccionar ni con ácidos fuertes como el ácido nítrico o el sulfúrico, ni con bases fuertes, ni tampoco con agentes oxidantes como el permanganato de potasio.
La mayoría son insolubles en agua pero solubles en solventes polares
Esto se debe a que la mayoría de los polímeros sintéticos son compuestos orgánicos apolares. Además, el gran tamaño de las macromoléculas hace que sea más difícil disolverlos en cualquier solvente, pero algunos solventes orgánicos apolares tales como el tetracloruro de carbono o el ciclohexano sí son capaces de disolverlos.
La mayoría son compuestos orgánicos combustibles
Como la inmensa mayoría de los polímeros sintéticos son compuestos orgánicos, entonces pueden sufrir la reacción de combustión. Es decir, se pueden quemar en presencia de oxígeno.
La mayoría no conduce la electricidad
Esto se debe a que, en su mayoría, no poseen electrones deslocalizados que puedan moverse de un lado a otro en presencia de una diferencia de voltaje. De hecho, la mayoría de los materiales aislantes eléctricos para uso común están hechos de polímeros sintéticos.
Son malos conductores térmicos
Así como son malos conductores eléctricos, también son malos conductores del calor.
Suelen ser sólidos amorfos
Suele suceder que las moléculas que forman un polímero no son todas iguales, y además son extremadamente largas. Esto hace que sea muy difícil formar estructuras cristalinas ordenadas por lo que suelen formar sólidos amorfos.
Pueden tener propiedades mecánicas muy variadas
En términos de propiedades mecánicas se pueden sintetizar polímeros para casi cualquier necesidad:
- Algunos son muy duros mientras que otros son muy blandos.
- Algunos son elásticos y flexibles mientras que otros son rígidos.
- Existen polímeros sintéticos muy resistentes a la tensión mientras que otros se parten fácilmente cuando son sometidos a tensión.
- Algunos suelen ser muy resistentes al impacto y otros no.
Tienen puntos de fusión relativamente bajos
Comparado a muchas otras sustancias, los puntos de fusión de los polímeros son bajos. Sin embargo, la mayoría de ellos no tienen un punto de fusión definido. En su lugar, poseen una temperatura en la que pasan de un estado cristalino a un sólido amorfo, la cual se denomina temperatura de transición vítrea.
Son poco densos
La falta de orden en la estructura de los plásticos sólidos hace que las moléculas del polímero ocupen más volumen del que podrían ocupar, lo que los hace poco densos. Muchos de ellos son incluso menos densos que el agua.
No son biodegradables
Debido a su baja reactividad química, los polímeros sintéticos no se descomponen espontáneamente en el medio ambiente, y muy pocos microorganismos son capaces de degradarlos. Por esta razón, tienden a durar muchos años en el medio ambiente.
Aplicaciones de los polímeros sintéticos
Los polímeros sintéticos tienen un sinfín de aplicaciones en todos los campos:
- En la industria textil: las fibras sintéticas tales como el nylon y el poliéster, así como muchas otras, están hechas de polímeros sintéticos.
- En la industria de la construcción: casi todas las tuberías de agua, los conductos de electricidad, los interruptores eléctricos y el aislante del cableado eléctrico que se usan en la construcción están hechos de plásticos o polímeros sintéticos.
- En la industria alimenticia: gracias a su baja reactividad química y a su impermeabilidad al agua y los gases, los plásticos se utilizan en todo tipo de empaques de alimentos como botellas de agua y de bebidas gaseosas, entre otros.
- Aplicaciones médicas: los polímeros sintéticos se encuentran en todo tipo de instrumentos médicos, así como en los empaques de medicamentos, en distintos tipos de prótesis y más.
- Aplicaciones en electrónica: la mayoría de los circuitos que forman parte de todos nuestros dispositivos electrónicos están construidos sobre una placa o matriz hecha de un polímero sintético.
- En manufactura y prototipado: los polímeros sintéticos son la base de todos los productos manufacturados por la industria del plástico y en la manufactura por impresión 3D.
Tipos de polímeros sintéticos
Los polímeros sintéticos son muy variados y existen distintas formas de clasificarlos. Los más importantes son:
Según su estructura
- Lineales: los polímeros sintéticos lineales consisten en cadenas largas de monómeros unidos uno después de otro sin la aparición de ramificaciones.
- Ramificados: al contrario de los lineales, estos polímeros presentan cadenas centrales largas, pero también tienen otras cadenas laterales más cortas que forman ramificaciones.
- Entrecruzados: Estos polímeros sintéticos consisten en polímeros lineales o ramificados en los que las cadenas principales están unidas entre sí por medio de otras cadenas más cortas dando origen a una red.
Según los monómeros utilizados
- Homopolímeros: son aquellos formados por un solo tipo de monómero, como en el caso del polietileno.
- Copolímeros: Son polímeros de solo 2 monómeros diferentes. Un ejemplo es el caucho estireno-butadieno (SBR).
- Heteropolímeros: son aquellos formados por más de dos monómeros diferentes. Un ejemplo es el plástico acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS).
Según sus propiedades físicas
- Termoplásticos: son aquellos que se pueden calentar hasta fundir y volver a enfriar manteniendo sus propiedades.
- Termoendurecibles: son los que, al calentarse, se transforman en polímeros más duros y resistentes por la formación de nuevos enlaces entre las cadenas.
- Elastómeros: son los polímeros elásticos tales como las siliconas.
Según el tipo de enlace entre los monómeros
- Poliolefinas: se forman por la unión de hidrocarburos insaturados como el etileno.
- Poliésteres: Son aquellos en los que los monómeros se enlazan por medio de la condensación entre un ácido y un alcohol.
- Poliéteres: En estos casos los monómeros se enlazan por medio de un átomo de oxígeno.
- Poliamidas: Los monómeros se enlazan por la condensación entre un ácido y una amina.
- Polímeros acrílicos: Son una familia de polímeros derivados del ácido acrílico y sus ésteres.
- Polímeros vinílicos: son similares a las poliolefinas pero con sustituyentes tales como cloro o flúor.
- Poliuretanos: son polímeros derivados de isocianatos.
Ejemplos de polímeros sintéticos
- La baquelita: el primer polímero sintético. Es un polímero termoendurecible.
- El polietileno (PE): Es el polímero más producido y utilizado a nivel mundial.
- Polipropileno (PP): se utiliza en fibras industriales, bolsas plásticas y contenedores de alimentos.
- Poliestireno (PE): es el material preferido para la cubertería plástica.
- Policloruro de vinilo (PCV o PVC por sus siglas en inglés): se usa en tuberías, telas, botellas y pisos vinílicos.
- El nylon: es una poliamida que se usa en telas elásticas.
- El teflón o politetrafluoroetileno (PTFE): es un material antiadherente muy popular.
- Poliuretano termoplástico (TPU): es un polímero sintético suave similar al caucho natural.