Plásticos: fabricación y utilidades

Materiales. Clases: termoplásticos, termoestables y polímeros. Poliéster: acrílico, metacrílico y pet

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INTRODUCCIÓN

Los plásticos son agregados de macromoléculas orgánicas y un bajo tanto por ciento de materias lubricantes. Se pueden obtener sintéticamente, o bien por transformación de productos naturales. Poseen gran resistencia al ataque de los ácidos, bases y agentes atmosféricos y buenas propiedades mecánicas, como resistencia a la rotura y desgaste.

De sus numerosas aplicaciones destaca su uso en la construcción, transportes, electrónica, fibras textiles, etc.

Clasificación de los plásticos

Se clasifican según su proceso de elaboración o según sus características. La primera clasificación los divide en naturales (arcillas, ceras, betunes, etc.) y sintéticos (celuloide, baquelita, etc.). Por sus características pueden ser termoestables o termoplásticos;

1) Termoplásticos. Formados por polímeros lineales que se reblandecen por el calor, pueden fundir sin descomponerse y entonces se moldean, como el politeno, poliestireno, cloruro de polivinilo, acetato de celulosa y nitrocelulosa. El proceso de fusión y moldeo es reversible; el material no se descompone y puede usarse para una nueva fabricación.

Las macromoléculas lineales pueden unirse añadiendo un plástico termoendurecible o una sustancia que pueda constituir una red tridimensional, como en la formación de poliésteres reticulados y en la vulcanización del caucho.

2) Termoestables. Son polímeros tridimensionales, los cuales, una vez adquirida la rigidez por moldeo a una temperatura determinada, no pueden volverse a trabajar, como la urea formol, melamina formol, fenol formol, poliésteres, siliconas y resinas epóxido.

En las formulaciones de plásticos para su transformación comercial, se añaden plastificantes que dan fluidez al material; estabilizadores, para evitar efectos destructivos de la luz; cargas (maderas, algodón, fibra de vidrio), para modificar las propiedades del moldeado, y colorantes.

Los polímeros

La materia está 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 forman enormes cadenas de las formas más diversas.

Existen numerosos polímeros tanto naturales (caucho, polisacáridos, proteínas, etc.) como artificiales (plásticos, fibras sintéticas, etc.).

Por el tipo de polimerización se clasifican en polímero de adición, formados por uniones sucesivas de moléculas, y polímero de condensación, en los que la unión va acompañada de la eliminación de pequeñas moléculas.

Por su elasticidad se clasifican en elastómeros, termoplásticos y termoestables. La estructura puede ser lineal o con uniones cruzadas y el polímero resultante amorfo o cristalino.

POLIÉSTER

El poliéster es la denominación genérica de los polímeros cuya cadena está formada por la asociación de motivos unidos por funciones éster:

R -C -O -R´ -O -C - R´

Aunque también presentan funciones éster, los polímeros tales como los poli (ésteres acrílicos), los poli (ésteres metacrílicos) y el poli (acetato de vinilo) no se incluyen en la categoría de poliésteres. A pesar de responder a la definición de poliésteres, los policarbonatos generalmente se clasifican por separado; lo mismo ocurre con las resinas llamadas gliceroftálicas.

Las reacciones de síntesis de poliésteres son muy diversas; policondesación de un diol con un diácido o con el dicloruro o el anhídrido correspondiente (poliesterificación directa); policondesación de un diéster con un diol (politransesterificación), que desempeña un papel importante en la síntesis de los politereftalatos; polimerización por abertura del anillo, poco común.

En la formación de poliésteres alifáticos saturados intervienen dioles y diácidos diversos (etilenglicol, ácido adípico, anhídrido ftálico y otros dioles, trioles, tetroles, etc., generalmente utilizados en la mezcla). Se usan en la fabricación de cosméticos, aprestos, encáusticos y plastificantes. Se los relaciona con las resinas alquídicas..

Los poliésteres insaturados se obtienen por policondensación de diversos dioles con mezclas de diácidos saturados, insaturados y a veces, aromáticos.

El ácido saturado más utilizado es el anhídrido maleico; Las estructuras aromáticas generalmente se introducen con el anhídrido ftálico. Inmediatamente después de ser sintetizada, el poliéster insaturado se estabiliza y luego se mezcla con estireno. En el momento de usarlo, se le añade un peróxido, que, al calentarlo en el momento del conformado, desencadena la copolimerización del conjunto. La aplicación más importante se da en el campo de los estratificados.

La carga suele ser siempre de fibras de vidrio (siliona, vitrona), en trozos de longitudes diversas (fibras cortadas), en trabazón de distorsión (roving), en forma de telas sin tejer (mat) o en forma de tejidos siliona o vitrona.

La forma se les da por moldeo llamado por contacto o a mano, en el cual la carga y las sucesivas capas de resina se aplican sobre un molde rígido (yeso, madera,...). El modelo se efectúa también con saco elástico, y la forma y el contacto resina-sustrato se consiguen mediante aspiración o, a la inversa, mediante presión (moldeo en vacío y moldeo a presión). De este modo se fabrican objetos de tamaño mediano. Para piezas de mayor envergadura se prepara una preforma, a la que se le da a continuación su forma definitiva.

Las placas onduladas (parte importante de la producción de los poliésteres insaturados) se fabrican en continuo sobre tapiz rodante por polimerización en un túnel caliente. Las tuberías de gran diámetro, las cubas de vino y las cisternas para camiones o vagones se fabrican por arrollamiento sobre mandril de tejidos previamente impregnados. El. Revestimiento de piezas también se efectúa por aplicación, a pistola, de la fibra y la resina.

Dacrón y Mylar son poliésteres formados por transesterificación. Se usan para obtener fibras textiles y materiales de embalaje:

La producción de una poliamida o de un poliéster con las propiedades necesarias para desempeñar el cometido de fibra textil requiere conocimientos muy especializados y experiencia. La formación de ésteres entre diácidos y dioles y la formación de amidas entre diácidos y diaminas dan lugar a polímeros.

DIFERENTES TIPOS DE POLIÉSTER

EL PET

Entre los poliésteres aromáticos, el más importante es el politereftalato de etilenglicol. [PET]. Otros productos como el politereftalato de butanodiol se hallan en pleno desarrollo. En la síntesis industrial del PET se siguen dos procedimientos: el procedimiento directo consiste en la poliesterificación del etilenglicol por el ácido tereftálico; el procedimiento indirecto, más antiguo, consiste en la reacción del tereftalato de dimetilo con el etilenglicol.

El PET posee buena aptitud para la cristalización, aunque ésta pueda ser demasiado lenta a causa de la rigidez de las cadenas. Los productos comerciales generalmente funden a unos 265ºC, aunque pueden llegar hasta los 285ºC tras un cuidadoso recocido.

El PET es insoluble en la mayor parte de los disolventes orgánicos, es poco sensible a la acción de los agentes oxidantes, a excepción del HNO, posee una excelente resistencia a la luz y al calor.

Sus propiedades mecánicas dependen de su grado de cristalinidad. Sus aplicaciones se localizan en campos diversos. Por inyección, se fabrican piezas para electrotecnia, construcciones mecánicas, etc. Las fibras e hilos se fabrican por hilados al fundido. Las propiedades mecánicas de dichas fibras son excelentes, siendo su importación textil enorme.

POLIÉSTER ACRÍLICO

Es un polímero de los ésteres del ácido acrílico, cuya formula general es

Donde R es generalmente un grupo hidrocarbonado.

Los homopolímeros se emplean principalmente en forma dispersa. En solución, proporcionan pinturas y barnices con una buena resistencia a la luz y la intemperie. Estas pinturas son compatibles con los derivados de la celulosa y el caucho clorado. Mediante polimerización en fase acuosa y en presencia de agentes emulsionantes se obtienen emulsiones directamente utilizables. Se emplean en pinturas y barnices, como aprestos para tejidos, como aglomerantes de las telas no tejidas y como recubrimiento del papel.

El uso de los poliésteres acrílicos como resinas de moldeado ha disminuido mucho en provecho de moldeado de los copolímeros. Existen tres clases de granulados. La calidad blanda sirve para la fabricación de artículos que no tengan que sufrir la acción del calor; la calidad semidura es emplea en la industria del automóvil, y la calidad dura, en la fabricación de lámparas, instrumentos quirúrgicos, etc.

Los copolímeros se obtienen esencialmente a partir del acrilonitrilo. La introducción de ésteres acrílicos en el poliacrilonitrilo tiene por finalidad disminuir la rigidez de este último sin privarlo de sus cualidades <<barrera>> (muy poca permeabilidad al C02) y de su transparencia. Al aumentar de este modo su termoplasticidad, este material puede someterse a extrusión para convertirlo en películas o servir para la fabricación de objetos huecos pueden ser termoconformadas. Estos polímeros sirven para el acondicionamiento de productos diversos. Ciertos poliacrilatos tienen una gran afinidad por el agua y se usan en diversas preparaciones acuosas.

POLIÉSTER METACRÍLICO

Es un polímero de los ésteres del ácido metacrílico (CH 2 = C(CH 3 )COOH), cuyos principales representantes son el polimetacrilato de metilo y sus copolímeros.

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