¿Qué son los polímeros?

La materia esta formada por moléculas que pueden ser de tamaño normal o moléculas gigantes llamadas polímeros.
Los polímeros se producen por la unión de cientos de miles de moléculas pequeñas denominadas monómeros que constituyen enormes cadenas de las formas mas diversas. Algunas parecen fideos, otras tienen ramificaciones. Algunas mas se asemejan a las escaleras de mano y otras son como redes tridimensionales.
Polimerización
La reacción por la cual se sintetiza un polímero a partir de sus monómeros se denomina polimerización. Según el mecanismo por el cual se produce la reacción de polimerización para dar lugar al polímero, ésta se clasifica como 'polimerización por pasos' o como 'polimerización en cadena'. En cualquier caso, el tamaño de la cadena dependera de parametros como la temperatura o el tiempo de reacción, teniendo cada cadena un tamaño distinto y, por tanto, una masa molecular distinta, de ahí que se hable de masa promedio del polímero. La polimerización en etapas (condensación) necesita al menos monómeros bifuncionales.

Ejemplo: HOOC--R1--NH2
Si reacciona consigo mismo, entonces:
2 HOOC--R1--NH2 HOOC--R1--NH· + ·OC--R1--NH2 + H2O HOOC--R1-NH--CO--R1--NH2 + H2O

Polimerización del estireno para dar poliestireno
n indica el grado de polimerización
Por otra parte, los polímeros pueden ser lineales, formados por una única cadena de monómeros, o bien esta cadena puede presentar ramificaciones de mayor o menor tamaño. También se pueden formar entrecruzamientos provocados por el enlace entre atomos dedistintas cadenas.
La naturaleza química de los monómeros, su masa molecular y otras propiedades físicas, así como la estructura que presentan, determinan diferentes características para cada polímero. Por ejemplo, si un polímero presenta entrecruzamiento, el material sera mas difícil de fundir que si no presentara ninguno.
Los enlaces de carbono en los polímeros no son equivalentes entre sí, por eso dependiendo del orden estereoquímico de los enlaces, un polímero puede ser: atactico (sin orden), isotactico (mismo orden), o sindiotactico (orden alternante) a esta conformación se la llama tacticidad. Las propiedades de un polímero pueden verse modificadas severamente dependiendo de su estereoquímica.
En el caso de que el polímero provenga de un único tipo de monómero se denomina homopolímero y si proviene de varios monómeros se llama copolímero o heteropolímero. Por ejemplo, el poliestireno es un homopolímero, pues proviene de un único tipo de monómero, el estireno, mientras que si se parte de estireno y acrilonitrilo se puede obtener un copolímero de estos dos monómeros.
En los heteropolímeros los monómeros pueden distribuirse de diferentes maneras, particularmente para polímeros naturales, los monómeros pueden repetirse de forma aleatoria, informativa (como en los polipéptidos de las proteínas o en los polinucleótidos de los acidos nucleicos) o periódica, como en el peptidoglucano o en algunos polisacaridos.
Los monómeros que conforman la cadena de un copolímero se pueden ubicar en la cadena principal alternandose según diversos patrones, denominandose copolímero alternante, copolímero en bloque, copolímero aleatorio, copolímero de injerto. Para lograr este diseño, la reacción de polimerizacióny los catalizadores deben ser los adecuados.

a) Homopolímero b) Copolímero alternante
c) Copolímero en bloque d) Copolímero aleatorio
e) Copolímero de injerto
Finalmente, los extremos de los polímeros pueden ser distintos que el resto de la cadena polimérica, sin embargo es mucho mas importante el resto de la cadena que estos extremos debido a que la cadena es de una gran extensión comparada con los extremos.
Propiedades
* Fotoconductividad
* Electrocromismo
* Fotoluminiscencia (fluorescencia y fosforescencia)
Clasificación
Existen varias formas posibles de clasificar los polímeros, sin que sean excluyentes entre sí.
Según su origen
* Polímeros naturales: Son aquellos provenientes directamente del reino vegetal o animal, como la seda, lana, algodón, celulosa, almidón, proteínas, caucho natural (latex o hule), acidos nucleicos, como el ADN, entre otros.La celulosa se encuentra en la madera y en los tallos de muchas plantas, y se emplean para hacer telas y papel. La seda es otro polímero natural muy apreciado y es una poliamida semejante al nylon.


* Polímeros semisintéticos: Se obtienen por transformación de polímeros naturales. Por ejemplo, la nitrocelulosa o el caucho vulcanizado. La lana, proteína del pelo de las ovejas, es otro ejemplo de polímero natural.  El hule de los arboles de hevea y de los arbustos de Guayule, son también polímeros naturales importantes.

* Polímeros sintéticos: Son los transformados o “creados” por el hombre. Estan aquí todos los plasticos, los mas conocidos en la vida cotidiana son el nylon, el poliestireno, el policloruro de vinilo (PVC) y el polietileno. La gran variedad de propiedades físicas y químicas de estos compuestospermite aplicarlos en construcción, embalaje, industria automotriz, aeronautica, electrónica, agricultura o medicina.
 

Según su mecanismo de polimerización
En 1929 Carothers propuso la reacción:
* Polímeros de condensación. La reacción de polimerización implica a cada paso la formación de una molécula de baja masa molecular, por ejemplo agua.

* Polimeros 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 etapas. La cadena de polímero va creciendo gradualmente mientras haya monómeros disponibles, añadiendo un monómero cada vez. Esta categoría incluye todos los polímeros de condensación de Carothers y ademas algunos otros que no liberan moléculas pequeñas pero sí se forman gradualmente, como por ejemplo los poliuretanos.

* Polímeros formados por reacción en cadena. Cada cadena individual de polímero se forma a gran velocidad y luego queda inactiva, a pesar de estar rodeada de monómero.
Según su composición química
* Polímeros organicos. Posee en la cadena principal atomos de carbono.
* Polímeros organicos vinílicos. La cadena principal de sus moléculas esta formada exclusivamente por atomos 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 susmonómeros. Ejemplos: poliestireno y caucho estireno-butadieno.

* Polímeros vinílicos halogenados, que incluyen atomos de halógenos (cloro, flúor) en su composición. Ejemplos: PVC y PTFE.

* Polímeros acrílicos. Ejemplos: PMMA.
* Polímeros organicos no vinílicos. Ademas de carbono, tienen atomos de oxígeno o nitrógeno en su cadena principal.
Algunas sub-categorías de importancia:
* Poliésteres
* Poliamidas
* Poliuretanos
* Polímeros inorganicos. Entre otros:
* Basados en azufre. Ejemplo: polisulfuros.
* Basados en silicio. Ejemplo: silicona.
Según sus aplicaciones
Atendiendo a sus propiedades y usos finales, los polímeros pueden clasificarse en:
* 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.

* Plasticos. 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 plastico 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 mas cuerpos por contacto superficial.

Según su comportamiento al elevar sutemperatura
Para clasificar polímeros, una de las formas empíricas mas sencillas consiste en calentarlos por encima de cierta temperatura. Según si el material funde y fluye o por el contrario no lo hace se diferencian dos tipos de polímeros:
* Termoplasticos, 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, plasticos con un comportamiento elastico que pueden ser deformados facilmente sin que se rompan sus enlaces no modifique su estructura.
¿Qué son los elastómeros?
Un elastómero es un polímetro que cuenta con la particularidad de ser muy elastico pudiendo incluso, recuperar su forma luego de ser deformado. Debido a estas características, los elastómeros, son el material basico de fabricación de otros materiales como la goma, ya sea natural o sintética, y para algunos productos adhesivos.

El término, que proviene de polímero elastico, es a veces intercambiable con el término goma, que es mas adecuado para referirse a vulcanizados. Cada uno de los monómeros que se unen entre sí para formar el polímero esta normalmente compuesto de carbono, hidrógeno, oxígeno y/o silicio. Los elastómeros son polímeros amorfos que se encuentran sobre su temperatura de transición vítrea o Tg, de ahí esa considerablecapacidad de deformación. A temperatura ambiente las gomas son relativamente blandas (E~3MPa) y deformables. Se usan principalmente para cierres herméticos, adhesivos y partes flexibles. Comenzaron a utilizarse a finales del siglo XIX, dando lugar a aplicaciones hasta entonces imposibles (como los neumaticos de automóvil).
Los principales elastómeros son:  de butadieno-estireno, neopreno, polisulfuros, hypalón, siliconas, poliuretanos, fluorados, poliisoprenos, polibutadieno.
Elastómeros de butadieno-estireno
Se aplican en la industria de los neumaticos.

Neopreno
Se parte de acetileno, llegando al monómero cloropreno que es objeto de polimerización, dando lugar a este producto que es similar al caucho natural pero con propiedades técnicas superiores.

Propiedades: no se degrada por acción de rayos solares, ni intemperie. Frente a agentes químicos su comportamiento es excelente. Se puede utilizar en una amplia gama de temperaturas. Alta resistencia física y frente a la combustión. Equilibrada combinación de características térmicas, químicas y físicas que le ayudan en la versatilidad de aplicaciones . Alta resistencia a la abrasión.
Aplicaciones: tres formas distintas de empleo: la compacta, la celular y la líquida.
El neopreno  compacto. – se transforma en productos moldeados, perfiles extrusionados o laminas calandradas. Se utilizan para la fabricación de tuberías para transporte de líquidos ; revestimientos de cables eléctricos; juntas rapidas para canalizaciones empotradas, como sustituto del plomo.
El neopreno celular.-  se transforma en productos esponjosos y espumas de caucho.
Se usan para juntas de estanqueidad; materiales isolantes; mastiques; gomas de espumas; etc.
El neoprenolíquido o en latex. – es una dispersión acuosa de caucho. Es el principal componente de muchos adhesivos ( cola de neopreno usada para adherir tableros estratificados a base de madera natural o aglomerada, faciles de extender secan rapidamente, resisten a la humedad y calor), pinturas, aislantes contra el calor y electricidad, etc.
Poliéteres.
El poliéster (C10H8O4) es una categoría de polímeros que contiene el grupo funcional éster en su cadena principal. Los poliésteres que existen en la naturaleza son conocidos desde 1830, pero el término poliéster generalmente se refiere a los poliésteres sintéticos (plasticos), provenientes de fracciones pesadas del petróleo. El poliéster termoplastico mas conocido es el PET. El PET esta formado sintéticamente con etilenglicol mas tereftalato de dimetilo, produciendo el polímero o poltericoletano. Como resultado del proceso de polimerización, se obtiene la fibra, que en sus inicios fue la base para la elaboración de los hilos para coser y que actualmente tiene múltiples aplicaciones, como la fabricación de botellas de plastico que anteriormente se elaboraban con PVC. Se obtiene a través de la condensación de dioles (grupo funcional dihidroxilo).
Las resinas de poliéster (termoestables) son usadas también como matriz para la construcción de equipos, tuberías anticorrosivas y fabricación de pinturas. Para dar mayor resistencia mecanica suelen ir reforzadas con cortante, también llamado endurecedor o catalizador, sin purificar.
Elastómeros de Polisulfuro y Siliconas
Su aplicación es en mangueras para automóviles y estaciones de servicio, revestimientos de cables y acabados de tejidos impermeables.

Hypalón
Se obtiene mediante un tratamiento de polietileno con unamezcla de cloro y anhídrido sulfuroso. Es un elastómero vulcanizable, con  variables propiedades características del caucho y  del polietileno.

Propiedades: de las mas destacadas es su resistencia al ozono. No se altera frente a movimientos estructurales  o de variaciones de temperaturas. También se fabrican baldosas para pavimentación, etc.
Elastómeros de Poliuretano
En base a enlaces de uretano. Un producto característico de la familia, es el Adiprene.
Propiedades: Se destacan por su energía elastica, su extraordinaria dureza, su elevada capacidad para la carga y excepcional resistencia a la tracción, flexión abrasión radiación ultravioleta, ozono, disolventes.
Aplicaciones: ruedas, piezas que soportan cargas, tubos en sustitución del metal, para elementos de soporte, juntas cortadas a troquel, etc.
Otros elastómeros:
* Fluorelastómeros
* Poliisoprenos
* Polibutadieno
A es un dibujo esquematico de un elastómero no sometido a tensión. Los puntos representan los enlaces. B es el mismo elastómero sometido a tensión. Cuando se deja de aplicar esta tensión, el elastómero regresa a la posición A.
A modo mas específico, un elastómero, es un compuesto químico formado por miles de moléculas denominadas monómeros, los que se unen formando enormes cadenas. Es gracias a estas grandes cadenas que los polímeros son elasticos ya que son flexibles y se encuentran entrelazadas de manera muy desordenada.
Cuando un elastómero es estirado, sus moléculas se alinean, permitiendo que muchas veces tomen un aspecto cristalino. Sin embargo, una vez que se suelta, rapidamente, vuelve a su estado original de elastico desorden. Lo anterior distingue a los elastómeros de los polímeros plasticos.