Polímeros de adición: estructura, características, función, usos
Los polímeros de adición son todos aquellos que se forman mediante el crecimiento sucesivo y dirigido de sus estructuras moleculares. Sus procesos de síntesis o fabricación se basan en mecanismos de reacciones de crecimiento en cadena, o en poliadiciones.
La mejor manera de diferenciar este tipo de polímeros de los de condensación, es que no originan ninguna molécula como producto; es decir, no se libera agua, amoníaco, dióxido de carbono, ni ninguna otra molécula pequeña. Por lo tanto, se dice que el número de átomos antes y después de la polimerización por adición es el mismo.
Las poliolefinas, como el polietileno, representan un ejemplo de polímeros de adición. El etileno se polimeriza sin que sus moléculas pierdan átomos. En lugar de ello, sus dobles enlaces se rompen para dar paso a la unión progresiva de moléculas de etileno, que terminan ensamblándose en cadenas.
Los usos de los polímeros de adición dependen de su estructura molecular y densidad, que a su vez están sujetos a las condiciones de síntesis (presión, temperatura, selección de catalizadores, etc.). Es así que el polietileno pueda usarse para fabricar sillas o butacas, bolsas, botellas de leche, utensilios, papel film, tuberías, contenedores de basura, entre otros objetos.
Índice del artículo
- 1 Estructura de los polímeros de adición
- 2 Formación
- 3 Características de los polímeros de adición
- 4 Función
- 5 Ejemplos y usos
- 6 Referencias
Debido a que los polímeros de adición tienen un crecimiento dirigido, sin la formación simultánea de moléculas pequeñas, sus estructuras terminan adoptando la forma de una cadena.
La cadena será homogénea si se trata de un homopolímero; es decir, si todos sus monómeros son idénticos (A-A-A-A…), tal como ocurre con el polietileno. Mientras, la cadena será heterogénea si está formada por más de dos monómeros diferentes (A-B-B-A-B-A…). En este caso se habla de un copolímero.
Si la cadena es vasta y de crecimiento enteramente lineal, tenderá a entrelazarse con otras para ensamblarse en una especie de soga. Esta estructura le confiere resistencia y dureza al sólido o plástico resultante, ya que a fin de cuentas las sogas se caracterizan por su capacidad de soportar mucho peso.
Por otro lado, si la cadena presenta ramificaciones, apenas podrá entrelazarse con otras, lo cual dará lugar a un sólido de baja densidad. De haber ramificaciones en la soga mencionada, sus fibras se separarían a causa de débiles interacciones intermoleculares y a su menor área de contacto.
En términos generales, los homopolímeros de adición tienen el potencial de ensamblarse en plásticos más rígidos en comparación a los obtenidos con los copolímeros de adición.
Independientemente de si la reacción de formación de los polímeros de adición procede siguiendo un mecanismo de crecimiento en cadena, o de poliadición, la base del proceso se debe a las insaturaciones presentes en la estructura molecular de los monómeros. Es decir, tiene que haber dobles (C=C) o triples enlaces (C≡C).
El crecimiento de la cadena polimérica se da un paso a la vez, lo que significa que no se adicionarán dos moléculas de monómero al mismo tiempo. Es por eso que se dice que la formación se da de manera sucesiva, una por una, y dirigida, hacia una dirección determinada.
La ubicación de los enlaces C=C y C≡C representan las regiones potenciales donde seguirá creciendo el polímero. A estos enlaces se van agregando o adicionando otros monómeros, sin que se pierdan en el proceso átomos en forma de moléculas pequeñas.
Por ejemplo, para el polietileno se tendría como primeros pasos:
2CH2=CH2 ” CH3-CH2-CH=CH2
La tercera molécula de etileno se adicionará a donde se encuentra el doble enlace:
CH3-CH2-CH=CH2 + CH2=CH2 ” CH3-CH2-CH2-CH2-CH=CH2
Y así sucesivamente hasta obtener: CH3[CH2-CH2]nCH3.
Un caso particular de formación de estos polímeros es el que ocurre mediante el rompimiento de un anillo, el cual origina el monómero requerido para la síntesis del polímero.
A partir de lo que se ha dicho hasta ahora, se pueden enlistar algunas características generales que comparten en común todos los polímeros de adición:
-Tienen estructuras de tipo cadena
-Sus monómeros presentan dobles o triples enlaces
-No se generan productos secundarios, ya sea agua, amoníaco, cloruro de hidrógeno, nitrógeno o dióxido de carbono
-Los polímeros crecen siguiendo una reacción en cadena o de poliadición
-La masa molar resultante es un múltiplo de la masa molar de los monómeros. Por ejemplo, el polietileno puede tener una masa promedio de 200.000 veces o más que la masa molar del etileno
-Son inertes, y por lo tanto, no son biodegradables a causa de sus fuertes enlaces C-C
La principal función de los polímeros de adición es la de servir como material para infinidades de aplicaciones domésticas o rutinarias. Su ligereza o robustez varían en función de las densidades de sus estructuras y, por consiguiente, de sus parámetros de síntesis.
Es así pues, que teniendo la función de ser un material, derivan de ellos muchos usos para cada polímero de adición por separado (o juntos). Algunos de estos polímeros se encuentran en materiales naturales. Por ejemplo, el polímero poli-cis-isopreno forma parte de la savia de los árboles de caucho.
Para finalizar, se hará mención de algunos polímeros de adición con sus respectivos usos.
Gracias a que es liviano y moldeable, se utiliza para la elaboración de bolsas plásticas, papel film, tapas flexibles y botellas de champús o jugos.
Siendo más robusto y opaco, se utiliza para la elaboración de contenedores de basura, utensilios, tuberías, chalecos antibalas, pistas de patinaje o juguetes.
De mayor dureza, el cloruro de polivinilo se utiliza para fabricar tuberías de drenaje, cintas eléctricas, mangueras de jardín, envolturas plásticas, cueros sintéticos, entre otros objetos.
El poliestireno puede presentarse ya sea en forma cristalina o expandida. Por lo tanto, sus usos son variados, utilizándose para la elaboración de afeitadoras, perillas de radios, envases de vianda, vasos aislantes, carcasas de CD y de baterías para vehículos.
Utilizado para la fabricación de fibras textiles, toldos, fieltros, velas para embarcaciones, o fibras para el reforzamiento del cemento.
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