POLIMEROS Y SU CARACTERIZACION

Los polímeros son macromoléculas (generalmente organicas) formadas por la unión de moléculas mas pequeñas llamadas monómeros.
Un polímero no es mas que una sustancia formada por una cantidad finita de moléculas que le confieren un alto peso molecular que es una característica representativa de esta familia de compuestos organicos. Posteriormente observaremos las reacciones que dan lugar a esta serie de sustancias, no dejando de lado que las reacciones que se llevan a cabo en la polimerización son aquellas que son fundamentales para la obtención de cualquier compuesto organico. El almidón, la celulosa, la seda y el ADN son ejemplos de polímeros naturales, entre los mas comunes de estos y entre los polímeros sintéticos encontramos el nailon, el polietileno y la baquelita.

Caracterización de los polímeros
Resultan sumamente importantes las investigaciones que se realizan para poder caracterizar los polímeros pues permite mejorar los procesos de obtención con el objetivo poder disponer de mejores o nuevos materiales y productos. 
La caracterización de macromoléculas comprende métodos y técnicas de evaluación de parametros ycomprende: 
- Composición química forma y tamaño 
- Pesos moleculares y distribuciones 
- Orden en estado sólido 
- Comportamiento térmico
A continuación se reseña brevemente diversos temas que comprenden este tópico
Composición química
La caracterización de la composición química es un tema que se trata principalmente en el area de analisis de polímeros y formulaciones a través de los métodos de los laboratorios donde se aplican las técnicas del analisis elemental y diversos equipos y dentro de los equipos mas utilizados podemos mencionar: cromatografía de gases, espectroscopia del infrarrojo y resonancia magnética nuclear.

Estéreoespecificidad
A la estéreo especificidad también se la encuentra con la denominación de estéreo regularidad. 
Este es un punto importante que se debe tener en cuenta al hablar de polímeros elaborados por adición. Este tema se refiere a la distribución espacial de los grupos químicos en la cadena. 
Si se observan las tres figuras siguientes, se ven las tres variantes posibles, dependiendo de la regularidad de la disposición de los grupos químicos.


PROPIEDADES DE LOS POLIMEROS.

Propiedades eléctricas
Los polímeros industriales en general suelen ser malos conductores eléctricos, por lo que se emplean masivamente en la industria eléctrica y electrónica como materiales aislantes. Lasbaquelitas (resinas fenólicas) sustituyeron con ventaja a las porcelanas y el vidrioen el aparellaje de baja tensión hace ya muchos años; termoplasticos como el PVC y los PE, entre otros, se utilizan en la fabricación de cables eléctricos, llegando en la actualidad a tensiones de aplicación superiores a los 20 KV, y casi todas las carcasas de los equipos electrónicos se construyen en termoplasticos de magníficas propiedades mecanicas, ademas de eléctricas y de gran duración y resistencia al medio ambiente, como son, por ejemplo, las resinas ABS.
Para evitar cargas estaticas en aplicaciones que lo requieran, se ha utilizado el uso de antiestaticos que permite en la superficie del polímero una conducción parcial de cargas eléctricas.
Evidentemente la principal desventaja de los materiales plasticos en estas aplicaciones esta en relación a la pérdida de características mecanicas y geométricas con la temperatura. Sin embargo, ya se dispone de materiales que resisten sin problemas temperaturas relativamente elevadas (superiores a los 200 °C).
Las propiedades eléctricas de los polímeros industriales estan determinadas principalmente, por la naturaleza química del material (enlaces covalentes de mayor o menor polaridad) y son poco sensibles a la microestructura cristalina o amorfa del material, que afecta mucho mas a las propiedades mecanicas. Su estudio se acomete mediante ensayos de comportamiento en campos eléctricos de distinta intensidad y frecuencia. Seguidamente se analizan lascaracterísticas eléctricas de estos materiales.
Los polímeros conductores fueron desarrollados en 1974 y sus aplicaciones aún estan siendo estudiadas.
Propiedades físicas de los polímeros.
Estudios de difracción de rayos X sobre muestras de polietileno comercial, muestran que este material, constituido por moléculas que pueden contener desde 1.000 hasta 150.000 grupos CH2 – CH2 presentan regiones con un cierto ordenamiento cristalino, y otras donde se evidencia un caracter amorfo: a éstas últimas se les considera defectos del cristal. En este caso las fuerzas responsables del ordenamiento cuasicristalino, son las llamadas fuerzas de van der Waals. En otros casos (nylon 66) la responsabilidad del ordenamiento recae en los enlaces de H. La temperatura tiene mucha importancia en relación al comportamiento de los polímeros. A temperaturas mas bajas los polímeros se vuelven mas duros y con ciertas características vítreas debido a la pérdida de movimiento relativo entre las cadenas que forman el material. La temperatura en la cual funden las zonas cristalinas se llama temperatura de fusión (Tf) Otra temperatura importante es la de descomposición y es conveniente que sea bastante superior a Tf.

Las propiedades mecanicas
Son una consecuencia directa de su composición así como de la estructura molecular tanto a nivel molecular como supermolecular. Actualmente las propiedades mecanicas de interés son las de los materialespolímeros y éstas han de ser mejoradas mediante la modificación de la composición o morfología por ejemplo, cambiar la temperatura a la que los polímeros se ablandan y recuperan el estado de sólido elastico o también el grado global del orden tridimensional. Normalmente el incentivo de estudios sobre las propiedades mecanicas es generalmente debido a la necesidad de correlacionar la respuesta de diferentes materiales bajo un rango de condiciones con objeto de predecir el desempeño de estos polímeros en aplicaciones practicas. Durante mucho tiempo los ensayos han sido realizados para comprender el comportamiento mecanico de los materiales plasticos a través de la deformación de la red de polímeros reticulados y cadenas moleculares enredadas, pero los esfuerzos

CONFORMADO DE POLÍMEROS (INYECCIÓN, EXTRUSIÓN, SOPLADO, ETC.)
1) Moldeo por inyección
Un émbolo o pistón de inyección se mueve rapidamente hacia adelante y hacia atras para empujar el plastico ablandado por el calor a través del espacio existente entre las paredes del cilindro y una pieza recalentada y situada en el centro de aquél. Esta pieza central se emplea, dada la pequeña conductividad térmica de los plasticos, de forma que la superficie de calefacción del cilindro es grande y el espesor de la capa plastica calentada es pequeño. Bajo la acción combinada del calor y la presión ejercida por el pistón de inyección, el polímero es lo bastantefluido como para llegar al molde frío donde toma forma la pieza en cuestión. El polímero estara lo suficiente fluido como para llenar el molde frío. Pasado un tiempo breve dentro del molde cerrado, el plastico solidifica, el molde se abre y la pieza es removida. El ritmo de producción es muy rapido, de escasos segundos

2) Moldeo por extrusión
En el moldeo por extrusión se utiliza un transportador de tornillo helicoidal. El polímero es transportado desde la tolva, a través de la camara de calentamiento, hasta la boca de descarga, en una corriente continua. A partir de granulos sólidos, el polímero emerge de la matriz de extrusión en un estado blando. Como la abertura de la boca de la matriz tiene la forma del producto que se desea obtener, el proceso es continuo. Posteriormente se corta en la medida adecuada.

Extrusión de film tubular
En esto proceso se funde polietileno de baja densidad. El fundido es extruído a través de una matriz anular. Se introduce aire inflando el tubo del polímero extruído para formar una burbuja del diametro requerido, la que es enfriada por una corriente de aire. El film es arrastrado por un par de rodillos que aplastan la burbuja manteniendo así el aire empleado para inflar la burbuja dentro de ella.
3) Moldeo por insuflación de aire
Es un proceso usado para hacer formas huecas (botellas, recipientes). Un cilindro plastico de paredes delgadas es extruído y luego cortadoen el largo que se desea. Luego el cilindro se coloca en un molde que se cierra sobre el polímero ablandado y le suprime su parte inferior cortandola. Una corriente de aire o vapor es insuflado por el otro extremo y expande el material hasta llenar la cavidad. El molde es enfriado para el fraguado.

4) Moldeo por vacío
Mediante este proceso se comprime una chapa de resina termoplastica ablandada por el calor contra un molde frío. La chapa toma y conserva la forma del molde. Este método se emplea para revestimientos interiores (puertas de heladeras, gabinetes, etc.)
5) Calandrado
El proceso se emplea para la fabricación de chapas y películas plasticas. Consiste en pasar un polímero convertido en una masa blanda entre una serie de rodillos calentados. A medida que el polímero pasa a través de los rodillos se forma' un producto uniforme. El último par do rodillos se ajustan para dar el espesor deseado. El sistema de rodillos de enfriamiento da a las chapas o películas su estructura molecular permanente.

Artículos Termorrígidos
1) Moldeo por compresión
Se emplean polímeros termorrígidos. Una vez comenzado el calentamiento, un plastico termorrígido continúa endureciéndose. En el moldeado por compresión, el material se coloca en el molde abierto. Un taco calentado aplica suficiente calor y presión para ablandar el polímero termorrígido y llenar la cavidad del molde. La temperatura del taco y de la cavidaddel molde puede ser de hasta 149 C y la presión de Las cadenas del polímero se entrecruzan rapidamente y el plastico se endurece tomando su forma permanente, pudiendo ser retirado del molde.
2) Modelado de laminados
El modelado para chapas se emplea para los laminados empleandose telas u otros materiales impregnados. El material se impregna en la resina, se calienta y se hace entrar a presión en el molde. Mantenidos en posición bajo la acción del calor y la presión, los materiales se funden formando una densa y sólida masa en forma de lamina.
Proceso de Fundición
En este proceso no se requiere calor ni presión.
El plastico fluido se vierte en un molde, o el polímero sólido que puede ser licuado mediante solventes o catalizadores.
En la fundición, el polímero se coloca en un molde y se solidifica por una reacción química llamada Vulcanización. Si el plastico se solidifica por el añadido de ciertos catalizadores, se dice que esta vulcanizado.
El equipo y los moldes necesarios para el proceso son de bajo costo.
Proceso de Lecho fluidificado
Luego tenemos un interesante proceso, particularmente útil para cubrir una gran variedad de artículos con una capa o envoltura de plastico de grosor bastante uniforme. La pieza metalica a cubrir se calienta en un horno a temperatura superior al punto de fusión del polímero que se va a aplicar. Una vez calentada, se sumerge de inmediato en un recipiente lleno departículas de polímero en polvo que se tornan, 'fluidas' mediante el aire introducido por un soplete o fuelle desde la parte inferior del recipiente.
Como la temperatura del metal es superior al punto de fusión del plastico, enseguida empieza a formarse una capa sobre el metal caliente. El grosor de esa capa esta determinado por el tiempo durante el cual la parte metalica queda sumergida en la masa esponjosa de polvo. Cuando se ha obtenido el grosor que se desea, la pieza se retira y luego se hace pasar por un horno para la fusión final del polímero.
El secreto de obtener una buena capa fluidificada es el chorro de aire a baja presión dirigido hacia arriba a través del polímero pulverizado, para conservar al material en estado esponjoso. Con la debida presión de aire, la masa esponjosa de polvo se comporta como un líquido, facilitando la inmersión del metal calentado en el lecho fluidificado y obteniendo así una capa uniforme.
Muchos tipos de objetos metalicos reciben capas de plastico uniformes y completas sumergiéndolas a temperaturas superiores al punto de fusión del plastico. Artículos como canastos de alambre para lavaplatos, carritos para hacer compras, complejas chapas metalicas estampadas, quedan totalmente cubiertas y embellecidas por el proceso de Lecho fluidificado. La capa obtenida queda libre de gotas o imperfecciones similares y rincones no cubiertos, como sucede comúnmente cuando se pintan.