# Clasificación y caracterización de los polímeros industriales. Los plásticos son un gran y variado grupo de materiales sintéticos que se procesan mediante el moldeado de la forma. Al igual que tenemos muchos tipos de metales , como el aluminio y cobre , tenemos muchos tipos de plásticos , como el polietileno y el nylon. La mayor parte de los polímeros que usamos en nuestra vida diaria son materiales sintéticos con propiedades y aplicaciones variadas.  Lo que distingue a los polímeros de los materiales constituidos por moléculas de tamaño normal son sus propiedades mecánicas. En general, los polímeros tienen una excelente resistencia mecánica debido a que las grandes cadenas poliméricas se atraen. Las fuerzas de atracción intermoleculares dependen de la composición química del polímero y pueden ser de varias clases.  <br> ## ¿Qué son los plásticos? Es un amplio y variado grupo de materiales que tienen como ingrediente una sustancia de alto peso molecular obtenida mediante procesos de síntesis orgánicas. Son sólidos en su estado final, pero en alguna etapa de su manufactura son suficientemente suaves para ser moldeados en varias formas, mediante la aplicación de calor y presión. Los plásticos pueden dividirse en dos clases, teniendo en cuenta su comportamiento ante el calor, pueden ser termoplásticos o termoestables . Según su comportamiento ante las fuerzas externas, podemos dividirlos en plastómeros y elastómeros. Los elastómeros o cauchos pueden deformarse de forma elástica cuando se les aplica una fuerza y pueden volver a su forma original ( o casi ) cuando se elimina la fuerza.  La palabra plástico tiene muchos significados . Como nombre , plástico se refiere a una clase de materiales que pueden ser moldeados . Como adjetivo, plástico puede significar la capacidad de ser moldeado . Otro uso de plástico, como adjetivo es la descripción de la deformación permanente sin ruptura , como en la deformación plástica .  <br> ## Termoplásticos. Los termoplásticos necesitan calor para hacerlos deformables y después de enfriarse mantienen la forma a la que fueron moldeados . Estos materiales pueden calentarse y volver a moldearlos un buen número de veces sin cambio significativo de sus propiedades. La mayoría de los termoplásticos consisten en cadenas principales muy largas de átomos de carbono enlazados entre sí . Algunas veces también se encuentran enlazados en la cadena principal de forma covalente átomos de nitrógeno , oxígeno o azufre. Puede suceder que átomos o grupos de átomos se enlacen de forma covalente a la cadena principal de átomos . En los termoplásticos las largas cadenas moleculares se enlazan entre sí mediante enlaces secundarios.  <br> ### Polietilenos. El Polietileno(PE) ese obtuvo por primera vez por el científico alemán Von Pechman en 1898. Se desarrollo de manera industrial en Inglaterrra en 1933. Es el plástico de mayor consumo a nivel mundial. Características principales: Bajo costo. Fácil procesamiento. Excelente resistencia química. Ausencia de toxicidad y olor.  <br> #### Tipos de Polietilenos * Polietileno de Baja Densidad (PEBD)/(LDPE). * Polietileno de Alta Densidad (PEAD)/(HDPE). * Polietileno lineal de Baja Densidad (PELBD)/(LDLPE). * Polietileno de Alto Peso Molecular (PEAPM)/(HMWPE). * Polietileno de Ultra Alto Peso Molecular (PEUAPM)/(UHMWPE).  <br> ### Polipropileno (PP) Se obtiene mediante la polimerización del Propileno. Fue industrializado en 1954. <br> #### Tipos: Homopolímero. Copolímero Impacto. Copolímero Random. <br> #### Propiedades más significativas: * Alta resistencia a la temperatura. * Buena resistencia química. * Buenas propiedades dieléctricas. * Excelente resistencia a la tensión y elongación. * Buena resistencia al impacto a temperatura ambiente.  <br> ### Poliestireno (PS) El estireno es un líquido transparente, muy reactivo, de olor dulce y apariencia aceitosa, insoluble en agua, se autopolimeriza en presencia de oxígeno, por lo que se almacena mezclado con inhibidores. <br> #### Tipos * Homopolímero. * PS Cristal de uso general. * PS de alto flujo. * PS de flujo medio. * PS resistente a la temperatura. * PS expandible (EPS). * Copolímeros. * PS Alto Impacto. * PS Super Alto Impacto. * Estireno – Acrilonitrilo (SAN). * Estireno – Butadieno – Estireno (SBS). * Terpolímeros. * Acrilonitrilo Butadieno Estireno (ABS). * Acrilonitrilo Estireno Acrilato (ASA).  <br> ### Cloruro de Polivinilo (PVC) Fue descubierto en 1835 por el francés Renault y polimerizado en 1872 por el científico Bouman. Se patenta en 1913. Es un plástico muy inestable en su forma natural, con la ayuda de aditivos se estabiliza y se convierte en uno de los plásticos más versátiles, superado únicamente por el Polietileno.   <br> #### Clasificación: * Por su método de producción. * Suspensión. Se fabrica el 70% del PVC comercial, se obtienen resinas de homopolímero y de copolímero para los procesos de extrusión, inyección y calandrado. * Masa. Se fabrican homopolímeros para procesos de inyección y extrusión. * Solución. Se fabrican copolímeros para recubrimientos. * Dispersión. Se fabrican homopolímeros y copolímeros para plastisoles y organosoles. * Su peso molecular. * Alto peso molecular. Productos rígidos ( película para termoformado, soplado de botellas, inyección de conexiones.  * Medio peso molecular Productos rígidos (tuberías y perfiles).  * Bajo peso molecular: productos flexibles (mangueras, calzado, juntas). En la medida que aumenta el peso molecular se elevan las propiedades físico mecánicas y la resistencia química, y además, se hace menos procesable. Conforme disminuye el peso molecular es más fácil de procesar, aumenta la capacidad de aceptación de cargas y disminuyen sus propiedades físico mecánicas.  * Su tipo de monómero. * Homopolímeros. Presentan tendencia a la degradación, por lo que es necesario estabilizarlos con la ayuda de aditivos lubricantes y plastificantes. * Copolímeros. El segundo monómero utilizado para el copolímero sirve como estabilizador, lo que permite procesar el material a menor temperatura. * Su formulación. * PVC rígido En su formulación encontramos modificadores de flujo, impacto, colorantes, estabilizadores, etc. * PVC flexible En su formulación encontramos además plastificantes, los cuales le confieren al producto flexibilidad, ausencia de deformaciones temporales o permanentes. <br> ### Tereftalato de Polietileno (PET) Los diferentes grados de PET se diferencian por su grado de cristalinidad y peso molecular, los que presentan un menor peso molecular se denominan grado fibra, los de peso molecular medio son grado película y los de pm alto grado ingeniería. Los grados de mayor cristalinidad son para ingeniería mientras que los de grado amorfo son empleados para fabricar láminas y botellas.  <br> ### Clasificación de los termoplásticos según su uso. * Termoplásticos de uso común. PEAD. PEBD, PS, PET, PP, PVC, ABS, PTFE, PCTFE,CA, SAN, PMMA, * Termoplásticos de ingeniería. PC(Policarbonato), Poliamidas, PPF (Sulfuro de Polifenileno), PPO (óxido de Polifenileno), POM (óxido de polimetileno), PBT (Polibutilen terftalato), PEAPM, PEUAD, Poliéterimida.  <br> ## Termoestables. Los plásticos termoestables que adquieren una forma permanente y son curados mediante una reacción química , no pueden ser refundidos y remoldeados en otra forma , sino que se degradan o descomponen al ser calentados a temperaturas demasiado altas . Por ello , los plásticos termoestables no pueden reciclarse . El término termoestable implica que el calor es necesario para que el plástico mantenga permanentemente la forma . Hay , sin embargo , muchos plásticos termoestables que fraguan o curan a temperatura ambiente , solamente con una reacción química.  <br> ### Algunas propiedades.  <br> ## Elastómeros. Los elastómeros o cauchos son materiales poliméricos cuyas dimensiones pueden cambiar grandemente cuando se les aplica una tensión y que vuelven a sus dimensiones originales (o casi) cuando se elimina la tensión. Hay muchos tipos de materiales elastoméricos: caucho natural, poliisopreno sintético, caucho de estireno-butadieno, caucho de nitrilo, policloropreno, siliconas y elastómeros de poliuretano.  La vulcanización es un proceso químico por el cual las moléculas del polímero se unen mediante entrecruzamiento formando moléculas mayores y queda restringido el movimiento molecular. En 1839 Charles Goodyear descubrió un proceso de vulcanización para el caucho usando azufre y carbonato de plomo. Cuando una mezcla de caucho natural, azufre y carbonato de plomo se calientan el caucho cambia de un material termoplástico a uno elastomérico.  <br> ## Aleaciones de polímeros Consisten en mezclas de homopolímeros o copolímeros estructuralmente diferentes. En las aleaciones de polímeros termoplásticos se enlazan diferentes tipos de cadenas moleculares poliméricas unidas por fuerzas dipolares intermoleculares secundarias. En contraste, en un copolímero se enlazan dos monómeros estructuralmente diferentes unidos en una cadena molecular mediante fuertes enlaces covalentes. <br> ### Algunas aleaciones de polímeros comerciales.  Los componentes de una aleación de polímeros deben tener cierto grado de compatibilidad o adhesión para evitar separaciones de fase durante el proceso. Las aleaciones de polímeros están llegando a ser más importantes en la actualidad desde que pueden crearse materiales plásticos con propiedades específicas y su coste y prestaciones pueden optimizarse.  <br> ## Propiedades de los plásticos <br> ### Propiedades Físicas * Extensión: Es la propiedad de ocupar espacio. Este espacio se llama volumen. * Densidad: Es el cociente entre la masa del cuerpo y su volumen.  * Barrera: Esta propiedad está asociada a la permeabilidad. La permeabilidad es la capacidad de un material para que un fluido lo atraviese sin alterar su estructura interna. En su concepto más amplio la propiedad de barrera es un término genérico para varias propiedades delos plásticos que en general describen la capacidad de estos para oponerse al paso, constituir una barrera, del calor, el sonido, el vapor de agua, gases y líquidos diversos. Por tanto, las propiedades individuales agrupadas bajo este término son el coeficiente de conductividad térmica, la absorción acústica, la permeabilidad a líquidos, generalmente referida al agua y la permeabilidad a vapores y gases, normalmente referido al vapor de agua con el cual se realiza el ensayo de permeabilidad.  <br> ### Propiedades eléctricas Los plásticos conducen muy mal la corriente eléctrica. Presentan resistencias muy elevadas, y por tanto, bajas conductividades.. La resistencia eléctrica es en función de la temperatura, y a elevadas temperaturas conducen mejor. Gracias a su elevada resistencia eléctrica los plásticos se utilizan frecuentemente como aislantes eléctricos de aparatos y conducciones que funcionan con corriente o la transportan.  * Resistencia dieléctrica. Efecto del material del dieléctrico sobre una capacidad ( dieléctrico de un condensador, capacitor o filtro)  * Resistencia a las corrientes de fuga. Es la resistencia que presentan los materiales aislantes a las corrientes que circulan por la superficie del objeto.  <br> ### Propiedades ópticas * Transparencia La estructura molecular también afecta la transparencia, si su constitución es amorfa, el material será transparente, si la estructura presenta mayor ordenamiento y en consecuencia, mayor cristalinidad, el material será translúcido. Los termoplásticos amorfos como el PC, PMMA, PVC, resinas de UP presentan transparencia que no difieren mucho del propio vidrio. Su transparencia es aproximadamente del 90% (relación entre la intensidad de la luz transmitida sin desviación y la luz incidente).  La transparencia de los plásticos se puede perder, al menos parcialmente, por exposición a la intemperie o a cambios bruscos de temperatura.  *Faros delanteros para automóviles fabricados de Policarbonato (PC).*  *Lentes de contacto fabricados de Acrílico (PMMA)* Plásticos transparentes: * Acetato de celulosa * Acetobutirato * Poliestireno normal * Poliestireno anticalórico * Estireno acrilonitrilo (SAN) * ABS * Polimetacrilato de metilo * Policarbonato * PVC rígido y flexible * PEAD y PEBD Polipropileno * Resinas de Urea-formaldehido * Terftalato de polietileno (PET) * Color: La mayoría de los plásticos pueden ser coloreados. Algunos termoestables como los PU y los FF no aceptan colores claros.  * Brillo y Textura: Ofrecen una impresión óptica. Se logra mediante los diferentes tipos de moldeo. Los plásticos copian con exactitud las superficies de los moldes.  * Cromoactividad * Termocromía. Es la capacidad de una sustancia de cambiar de color debido a los cambios de temperatura. Los anillos del humor son un ejemplo de aplicación que funciona utilizando este efecto. * Electrocrómismo. Es la propiedad que poseen algunas especies químicas para el cambio de color de forma reversible cuando se les aplica una carga eléctrica.  * Luminiscencia. Es todo proceso de emisión de luz cuyo origen no radica exclusivamente en las altas temperaturas sino que, por el contrario, es una forma de "luz fría" en la que la emisión de radiación lumínica es provocada en condiciones de temperatura ambiente o baja.  <br> ### Propiedades mecánicas Las propiedades mecánicas describen la forma en que un material soporta fuerzas aplicadas, incluyendo fuerzas de tensión, compresión, impacto, cíclicas o de fatiga, o fuerzas a altas temperaturas.  * Fragilidad. Es la propiedad de un material que se rompe sin variar su forma.  * Tenacidad. Es la propiedad inversa a la fragilidad. Los materiales tenaces presentan considerables deformaciones plásticas bajo la acción de una fuerza antes de llegar a romperse.  * Maleabilidad. Es la posibilidad de un material de cambiar de forma por la acción de una presión sobre su superficie y transformarse en planchas , láminas y películas.  * Ductilidad. Considerada una variante de la plasticidad, es la propiedad que poseen ciertos materiales para poder estirarse en forma de hilos finos.  * Resistencia a la compresión * Resistencia a la tracción. * Resistencia a la flexión. * Resistencia a la torsión. * Resistencia al impacto.  * Elasticidad. Es la propiedad de un material de deformarse bajo la acción de una fuerza y volver a su forma original cuando desaparece la fuerza aplicada.  * Resilencia. Energía absorbida por el material en un régimen elástico.  <br> ### Propiedades térmicas * Conductividad térmica o calorífica. Es la propiedad de un material que le permite transmitir el calor a través de su masa. El coeficiente de conductividad térmica es la cantidad de calor, en calorías, capaz de atravesar en un segundo y perpendicularmente una placa de 1 cm2 de superficie y 1 cm de espesor, siendo la diferencia entre las caras de la placa de 1°C. Se expresa en cal/seg/cm/grado. El valor de la conductividad térmica de los plásticos es sumamente pequeño. Los metales, por ejemplo, presentan conductividades térmicas 2000 veces mayores que los plásticos, esto se debe a la ausencia de electrones libres en el material. Un inconveniente de la baja conductividad aparece durante la transformación de los plásticos. El calor necesario para transformar los plásticos se absorbe de manera muy lenta y, por otra parte la eliminación del calor resulta igualmente costosa. Durante el uso de los plásticos, la baja conductividad térmica aparece como una ventaja, pues permite el empleo de estos materiales como aislantes.  * Inflamabilidad Los plásticos que contienen oxígeno son más propensos a arder con facilidad. Los primeros plásticos celulósicos ardían solos al elevarse un poco la temperatura ambiente. Los plásticos clorados como el PVC son auto-extinguibles. Las fibras de vidrio y asbestos en los plásticos reforzados actúan como retardantes a la flama.  * Velocidad de combustión. Es la velocidad de propagación de la llama luego de haberse iniciado la combustión del material. * Temperatura de fragilidad. A temperaturas muy bajas, los plásticos se vuelven frágiles y quebradizos. * Temperatura de ablandamiento libre (vicat). Temperatura a la cual una aguja de punta plana con una sección de 1 mm penetra 1 mm en una muestra de ensayo bajo la acción de una carga determinada, que es de 1kg habitualmente. <br> ### Propiedades químicas: * Resistencia a la corrosión. Los plásticos no sufren la corrosión iónica como los metales. Se pueden contaminar por la presencia de herrumbre, los que a la larga causan daños estéticos como cambios de la coloración, cristalización, ablandamiento, etc. * Resistencia a los hidrocarburos. Algunos plásticos como el PS, ABS, PMMA, etc. son disueltos por los hidrocarburos, causándoles manchas, ablandamiento y perforaciones. En el caso de los PS son disueltos en su totalidad.  * Resistencia a los solventes orgánicos. Los solventes orgánicos, son compuestos orgánicos volátiles que se utilizan solos o en combinación con otros agentes, sin sufrir ningún cambio químico, para: * Disolver materias primas, productos o materiales residuales * Como agente de limpieza para disolver la suciedad, * Como disolvente, * Como medio de dispersión, * Como modificador de la viscosidad, * Como agente tenso-activo. Entre los solventes orgánicos más destacados podemos encontrar metanol, etanol, acetona, cloroformo, tolueno o el xileno, entre otros. * Resistencia a los ácidos. Algunos ejemplos comunes son el ácido acético (en el vinagre), el ácido clorhídrico (en el Salfuman y los jugos gástricos), el ácido acetil salicílico (en la aspirina), o el ácido sulfúrico (usado en baterías de automóvil). Los ácidos pueden existir en forma de sólidos, líquidos o gases, dependiendo de la temperatura y también pueden existir como sustancias puras o en solución. * Resistencia a las bases. Una base o álcali es cualquier sustancia que presente propiedades alcalinas. En primera aproximación es cualquier sustancia que en disolución acuosa aporta iones OH− al medio. Un ejemplo claro es el hidróxido potásico, de fórmula KOH. <br> ### Propiedades tecnológicas * Facilidad de moldeo. Fluidez en estado viscoso-fluido. * Colorabilidad. Posibilidad de colorear el material sin que exista una migración del pigmento ni que reaccione químicamente con el polímero. Existen colorantes no compatibles con varios polímeros. Algunos termoestables sufren un oscurecimiento significativo producto de la reacción de polimerización y no es económica ni práctica la pigmentación. Los tintes permiten mantener la transparencia de los materiales. Los pigmentos los convierten en opacos.  * Contracción con respecto a las dimensiones del molde. El material plástico al ser procesado debe ser sometido a altas temperaturas. Concluido esto se enfría y se contrae, reduciendo sus dimensiones. Este comportamiento no asume iguales valores, varía de un material a otro. Aspecto a tenerse en cuenta en la confección del molde, si cambiamos el material a procesar debemos valorar si los nuevos valores que tomará el índice de contracción se encuentra en los límites permisibles del molde. <br> ### Propiedades ecológicas * Reciclabilidad. Define la posibilidad de utilizar partes, piezas, componentes o elementos de un artículo, tecnología o aparato, que a pesar de pertenecer a algo que ya legó al final de su vida útil todavía pueden ser usados. Puede ser un proceso simple o complejo que sufre el material para ser incorporado a un ciclo de producción o de consumo, sea este el mismo en que fue generado inicialmente u otro completamente diferente. También puede considerarse como la facilidad de aprovechar materiales usados tantas veces como sea posible, con lo que se evita la producción de algo nuevo con materiales perecederos. En ocasiones los desechos de la propia producción se reciclan con el fin de obtener los mismos u otros productos del mismo material. * Renovabilidad. Recurso natural, materia o energía, que puede ser reemplazado a medida que se consume. Se consideran renovables las fuentes primordiales de bioplásticos, como el maíz, la papa, la caña de azúcar y otros. * Reutilizabilidad. Reutilizar es la acción de volver a utilizar los bienes o productos varias veces sin ¨tratamiento¨; equivale a un ¨reciclaje directo¨. La utilidad puede venir para el usuario mediante una acción de mejora o restauración, o sin modificar el producto si es útil para un nuevo uso. * Retornabilidad: Es la capacidad de algunos productos de retornar al mercado, para cumplir el mismo uso para el cuál han sido diseñados originalmente u otro parecido, luego de ser limpiados o esterilizados.  * Biodegradabilidad: Es la propiedad del material que se degrada o rompe totalmente bajo la acción de microorganismos para convertirse en dióxido de carbono, agua y biomasa. El término no es aplicado con rigidez, ya que casi todos los materiales serían biodegradables con el tiempo necesario. La rápida biodegradabilidad de los residuos urbanos orgánicos es utilizada para su tratamiento fin de vida, tanto en vertederos como en compostaje. El mecanismo de degradación para cada caso es diferente.  * Biodesintegrabilidad. También existen materiales biodesintegrables , que son mezclas de bioplásticos con polímeros sintéticos no biodegradables, que por acción de los microorganismos se pueden desintegrar, convirtiéndose básicamente en agua y dióxido de carbono sólo las macromoléculas de bioplástico, mientras que las macromoléculas de alto peso molecular del polímero sintético permanecen intactas. Desde el punto de vista de la “contaminación”, se percibe que no son una mejora al problema, por dejar ese residuo sintético sin degradar. *Se definen como bioplásticos a aquellos materiales fabricados a partir de recursos renovables (por ejemplo, almidón, celulosa, melazas, etc.) y también a los sintéticos fabricados a partir de petróleo que son biodegradables (por ejemplo, la policaprolactona). Esta clasificación incluye las mezclas de ambos tipos, tal como las de almidón y policaprolactona, ya comercializadas en el primer mundo.* * Toxicidad: La toxicidad es la capacidad de cualquier sustancia química de producir efectos perjudiciales sobre un ser vivo, al entrar en contacto con él. Tóxico es cualquier sustancia, artificial o natural, que posea toxicidad (es decir, cualquier sustancia que produzca un efecto dañino sobre los seres vivos al entrar en contacto con ellos). El estudio de los tóxicos se conoce como toxicología. Ninguna sustancia química puede ser considerada no tóxica. Todas las sustancias poseen toxicidad; sin embargo unas tienen mayor toxicidad que otras. La intoxicación es el estado de un ser vivo en el que se encuentra bajo los efectos perjudiciales de un tóxico.  <br> ## Aditivos. Son los materiales que se han dispersado físicamente en la matriz del polímero, sin que afecten de forma significativa a la estructura molecular del mismo. Se excluyen por lo tanto los agentes de reticulación, catalizadores, etc. que se utilizan en los sistemas de termo-endurecimiento.  <br> ### Clasificación: Los aditivos utilizados en los materiales plásticos son clasificados normalmente de acuerdo con su función especifica más que sobre una base química. * Que concurren en el proceso: * Estabilizadores del proceso. * Lubricantes internos y externos. * Ayudantes del proceso y * estabilizadores de flujo. * Agentes tixotrópicos. * Modificadores las propiedades mecánicas del volumen. * Plastificantes o flexibilizadores. * Rellenos de reforzamiento. * Agentes de resistencia. * Aditivos para reducir los costos de formulación * Relleno de reforzamiento. * Diluyentes * Modificadores de las propiedades ópticas: * Colorantes y tintes. * Agentes nucleadores.  * Modificadores de las propiedades de superficie * Agentes antiestáticos. * Aditivos de deslizamiento. * Aditivos anti-desgaste. * Aditivos anti-bloqueo. * Aceleradores de adhesión. * Anti-envejecimiento * Anti-oxidantes. * Estabilizadores ultravioletas. * Agentes fungicidas. * Otros: * Agentes fumantes. * Pirorretardantes. <br> ### Requerimientos tecnológicos de los aditivos: Compatibilidad y movilidad. Migración y consunción. Riesgos contra la salud. <br> ## Conclusiones: El comportamiento de los plásticos depende directamente de su composición química y de su estructura molecular. Las propiedades de los diferentes materiales plásticos influyen en los procesos de transformación de las materias primas, la calidad de los productos y en la economía de las producciones. Según su formulación, un mismo material puede adecuarse para diferentes prestaciones. Los aditivos pueden transformar por completo las propiedades de un mismo material. Para elegir un material es necesario tener en cuenta más de una propiedad. Las propiedades ecológicas son muy importantes a la hora de escoger un material para productos con un ciclo de vida corto. Los plásticos durante su vida útil no son tóxicos, pero durante el resto de las etapas pueden contaminar excesivamente el M. A. # Anexos