MATERIALES
POLIMÉRICOS
INGENIERÑIA QUÍMICA

HISTORIA DE LOS
POLÍMEROS

 El desarrollo de los materiales poliméricos o materiales plásticos, se remonta al
siglo 18, alrededor de los Años 60, se originó queriendo buscar un material para
crear bolas de billar; en ese entonces dichas bolas se fabricaban de marfil, y
como el marfil empezaba a ser de muy alto costo y difícil de obtener.
 Fue el inventor norteamericano Wesley Hyatt quien de una forma
casual, trabajando en su laboratorio con su hermano accidentalmente utiliza un
compuesto de nitrato de celulosa, alcanfor y alcohol, llamado piroxilita. Continuó
su investigación y descubrió que sometiendo los ingredientes a presión y
temperatura, podía formar un nuevo material, con el que podría fabricar las
bolas de billar. A este material le llamo Celulosa.
 En 1906, El químico Belga-Americano Leo HendrikBaekeland, trabajara en el
desarrollo de otra resina sintética que llamó Baquelita.
 También en 1906 fue desarrollado el Rayón.

 Entre 1920 y 1930 surge una gran diversidad de materiales plásticos, como por
ejemplo el Acetato de celulosa, el cloruro de polivinilo (PVC), el
plexiglás(metacrilato de metilo), que era un material con el que se podían
fabricar gafas, rótulos, etc.
 Para el año de 1938 surge el PTFE, por sus siglas y que significan poli
tetrafluoretileno, y que aun hoy en día se conoce como TEFLÓN
 Para finales de la década de los años 40 y mediados del siglo 20 hace su
aparición la segunda guerra mundial, con este acontecimiento todas los canales
de transporte de materiales y materias primas se ve afectado, y es esta
circunstancia, la que permite una búsqueda acelerada de sustitutos de materiales
naturales como el látex, y la ceda, y surgen nuevos materiales como el caucho
sintético, y el poliéster.

Generalidades

MACROMOLÉCULAS DE IMPORTANCIA BIOLÓGICA
Las PROTEÍNAS constituidas por aminoácidos
Los ÁCIDOS NUCLEICOS (ADN, ARN) constituidos por
nucleótidos
La CELULOSA constituida por unidades de glucosa
El CAUCHO constituido por unidades de isopreno

Las proteínas y el ADN son COPOLÍMEROS
Los monómeros que los constituyen son diferentes
Las proteínas, el ADN, la celulosa y el caucho son
POLÍMEROS LINEALES
Los monómeros que los constituyen están unidos por enlaces
covalentes (amida en las proteínas y glicosídico en la celulosa)
Las macromoléculas naturales además de su importancia biológica
han adquirido una gran relevancia industrial y se ha desarrollado
sobre ellas modificaciones que las han hecho más útiles.
Ejemplo: CELULOSA PAPEL

CARACTERÍSTICAS DE
MATERIALES POLIMÉRICOS O
PLÁSTICOS:
 Formados a partir de alquenos(simples y dienos)
 El plástico Puede ser sometido a procesos repetitivos de ablandamiento
mediante la adición de calor, por lo que puede constituirse modernamente
como un termoplástico.
 Más vendidos: Polietileno(PEAD Y PEBD), Polipropileno, Poliestireno y PVC.
 Inflamable
 Duradero
 Barato
 Baja resistencia mecánica,Aislantes eléctricos.
 Resistentes a la humedad.
 Malos conductores de energía.
 Reciclables

En los polímeros también existe una preferencia de las conformaciones
alternadas frente a las eclipsadas
H O R' H H O
-
N * N * COO
N * *C
-
O
+
R'' H H O R H H NH3
R
Monómero aquiral POLÍMERO QUIRAL Monómero quiral
H3C H
Me H Me H Me H Me H
C C
H H * * * * Isotáctico
H H H H H H H H
H Me Me H H Me Me H
* * * * Sindiotáctico
H H H H H H H H
H Me H Me Me H H Me
* * * * Atáctico
H H H H H H H H

CLASIFICACIÓN DE LOS
POLÍMEROS:

Según el monómero base:
 Polímeros naturales
Son materiales que presentan una configuración de moléculas muy grandes, y tienen
un grado de importancia muy alto, dado que ocupan un lugar preponderante
dentro de la naturaleza, ejemplo de polímeros naturales pueden ser el ADN, las
enzimas, los azucares, la seda, el cabello, el caucho natural, la celulosa, el
almidón, etc.
 Polímeros semisintéticos
Estos polímeros se obtienen por medio de una transformación química de un polímero
natural, sin que el proceso transforme significativamente su naturaleza, un
ejemplo de este semisintético, es la seda artificial obtenida a partir de la
celulosa, el caucho vulcanizado, la nitrocelulosa.
 Polímeros sintéticos
Básicamente todos los productos plásticos que conocemos, son polímeros
sintéticos, estos productos son sintetizados a partir de monómeros
base, generalmente derivados del petróleo como el etileno, ejemplo de productos
sería, el nylon, el polietileno, el poliestireno, el cloruro de polivinilo (PVC), etc.

Según su comportamiento frente al
calor:
 Termoplásticos
Se vuelven líquidos y regresan a ser sólidos al enfriarlos. Están constituidos por
largas cadenas de monómeros, y tienen la características que pueden calentados
a temperaturas que pueden oscilar entre los 180 y 250 grados
centígrados, temperatura en la que alcanzan un estado fluido y pueden ser
moldeados con cierta facilidad, posteriormente se les deja enfriar, y el material
alcanza nuevamente su condición inicial, son ejemplos de materiales
termoplásticos, polietileno, ABS, poliéster, y otros. Tienen historial térmico.
Unidos por fuerzas de van der waals.
 Termoestables
No se vuelven líquido. También conocidos como termo fijos, están constituidos por
largas cadenas de monómeros ramificados, o lineales, pero unidas por enlaces
cruzados, formando estructuras tridimensionales. Por ejemplo el
Epoxis, Siliconas. Fuertemente enlazados por enlaces covalentes.
Estos materiales debido a estos enlaces cruzados, que no permiten el movimiento de
la molécula, le confiera al material muy buena resistencia, rigidez y
dureza, aunque sus propiedades de impacto no son muy buenas, su
comportamiento a la tensión es como un material frágil, los enlaces cruzados no
son reversibles una vez formados, por tal razón los materiales termoestables no
pueden ser reutilizados, ni reciclarse de forma conveniente. Los termofijos más
conocidos son: fenolicos, poliuretano, epoxi, adhesivos.

Según su síntesis:
 Polímeros por condensación (por etapas)
En este caso la expresión polímeros por condensación se refiere básicamente a la
forma en que son sintetizados, el proceso tiene las características de que se
genera algún tipo de subproducto, como el agua oalcohol metílico. Son ejemplo de
materiales sintetizados por condensación el
poliéster, poliamidas(nylon), poliuretanos.
 Polímeros por adición(en cadena)
Hace referencia a la forma o al proceso en que son sintetizados los materiales, en
este caso se adicionan de manera secuencial una larga cadena de monómeros, son
ejemplo de materiales sintetizados por adición, el polietileno, el cloruro de
polivinilo.

REACCIONES DE POLIMERIZACIÓN
• Polímeros de ADICIÓN:
se forman por adición de una molécula de monómero a otra
CH CH2
Estireno CH CH2 n
(Ph-CO2)2
55-60ºC, 66h POLIESTIRENO
• Polímeros de CONDENSACIÓN:
se forman por reacción entre dos monómeros con grupos
funcionales diferentes con pérdida de una molécula pequeña
Ac. dicarboxílico n HOOC(CH2)xCOOH + n H2N(CH2)yNH2 Diamina
O O
POLIAMIDA NH(CH2)yNHC(CH2)xC n + 2n H2O AGUA

POR SU COMPOSICIÓN QUÍMICA:
 Polímeros orgánicos
Son aquellos materiales que en su cadena principal poseen átomos de carbono. Por
ejemplo, las proteínas, la celulosa y el caucho.
 Polímeros vinílicos
Sus moléculas están formadas exclusivamente por carbono. Como por ejemplo las
poliolefinas, o sea productos sintetizados a partir de olefinas como el etileno,
dando lugar a materiales como el polietileno y el polipropileno.
 Orgánicos no vinílicos
Estos materiales, además de tener carbono en su molécula tienen además oxigeno o
nitrógeno, como por ejemplo los poliésteres, poliuretanos, poliamidas.
Copolímeros

POR SUS APLICACIONES O
COMPORTAMIENTO FÍSICO:
 Elastómeros: Un elastómero es un polímero que cuenta con la particularidad de
ser muy elástico pudiendo incluso, recuperar su forma luego de ser deformado.
Por ejemplo el caucho sintético.(guantes de látex)
 Plásticos(Termoplásticos y Termofijos): Se utilizan en una gran variedad de
aplicaciones industriales y comerciales, talvez la más conocida sería su utilización
en la fabricación de bolsas plásticas y envases.
 Fibras: Una de las utilizaciones muy significativas en usos comerciales e incluso
industriales, es la conformación de fibras poliméricas, como por ejemplo las de
poliéster y polietileno, una de las múltiples aplicaciones de una fibra polimérica
es en el área textil, y en la fabricación de bolsas de fibra industriales.
 Recubrimientos: En el caso de aplicaciones de tipo superficial o
recubrimiento, los plásticos han hecho una presencia significativa, como por
ejemplo en el uso de recubrimiento de paredes, para protegerlos de la
corrosión, utilizando materiales como el látex. Recubrimiento de terrazas con
componentes vinílicos.
 Adhesivos: Son sustancias que combinan una alta adhesión y una alta cohesión, lo
que les permite unir dos o más cuerpos por contacto superficial.

ALGUNOS POLÍMEROS:

TEFLÓN:
 Surge en 1938, que por sus extraordinarias cualidades, vendría a revolucionar el
uso de los materiales poliméricos.
 PTFE, significan poli tetrafluoretileno
 Hoy en día se conoce como TEFLÓN.
 Este material plástico, tiene propiedades tan significativas:
 como la anti adherencia,
 es muy resistente al calor,
 completamente inerte,
Por lo cual encontró una gran aplicación en la fabricación de artículos de cocina.

POLIETILENO
 14 millones de toneladas anuales (EUA)
 Síntesis por adición de radicales
 Condiciones de producción: 1000-3000 atm y 100-250 °C ;
catalizador Peróxido de Benzoilo y calor.

 PEBD
 Usado para bolsas de todo tipo, supermercado, tiendas
departamentales, congelados.
 Base de pañales desechable, bolsas para suero, bolsas herméticas
para el hogar. Tubos y envases(cosméticos, medicamentos).
 PEAD
 Cajones para refrescos, cerveza.
 Envases para pinturas, helados, agentes corrosivos.
 Tuberías telefónicas, de agua.
 Biberones

POLIÉSTER:
 El poliéster, (C10H8O4) es una categoría de polímeros que contiene el grupo
funcional éster en su cadena principal.Crecimieno en etapas. Diácidos más dioles.
 El poliéster termoplástico más conocido es el PET(Tereftalato de polietileno)
 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 actualmente
tiene múltiples aplicaciones como la fabricación de botellas de plástico que
anteriormente se elaboraban con PVC.
 Las resinas de poliéster (termoestables) son usadas también como matriz para la
construcción de equipos, tuberías anticorrosivos, fabricación de pinturas.
 Se endurece a la temperatura ordinaria y es muy resistente a la humedad, a los
productos químicos y a las fuerzas mecánicas. Se usa en la fabricación de
fibras, recubrimientos de láminas, etc.

POLIÉSTER
 Ejemplo 1: Tereftalato de dimetilo más etilenglicol a 200 °C, como
producto se obtiene un poliester vendido con el nombre comercial
de Dacron(fibra textil y cuerdas de neumático) y mylar(cintas para
grabar) y como subproducto metanol condensado.
 PET(1941 UK): Ácido Tereftálico más etilenglicol.

POLIURETANO

POLIURETANO
 El Producto obtenido depende del alcohol utilizado
 Mangueras, Tubos.
 Ropa deportiva y de baño.
 Balones deportivos
 Suelas para zapatos.
 Accesorios para automóvil y piezas mecánicas.
 Recibrimiento de cables.
 Colchones de espuma.(sillones). Memoryfoam.
 Pinturas
 Spandex
 Aislantes térmicos utilizan
 Polialcoholes.

CAUCHO
 Obtención del árbol de hule.
 Monómero: Isopreno(dieno, presenta isomería)
 El caucho es un polímero de muchas unidades (5000 unidades de monómero)
 Actualmente se fabrican miles de artículos de caucho para usos muy diferentes.
 El caucho es ampliamente utilizado en la fabricación de
neumáticos, llantas, artículos impermeables y aislantes, por sus excelentes
propiedades de elasticidad y resistencia ante los ácidos y las sustancias
alcalinas. Los artículos que se pueden fabricar dependen del azufre añadido y del
control del proceso.
 Es repelente al agua, aislante de la temperatura y de la electricidad.

POLIESTIRENO
El proceso inicia calentando etilbenceno en presencia de un catalizador para
producir estireno. El estireno requiere la presencia de un iniciador (que puede ser
algún peróxido) que opera rompiéndose para generar un radical libre.

POLIESTIRENO
 Expandido y Extruido(UNICEL); usados principalmente como
aislantes en construcción
 Alto Impacto; juguetes, accesorios de auto, celulares.
 Propiedades térmicas y eléctricas.(cristalino y de alto impacto).
 Televisores, Impresoras
 Máquinas de afeitar, cajas de cd’s, embalajes, envase de yogur.
 Proceso RIM(Reaction, injectionmolding) densidades de hasta
1200 kg/m3

RECICLADO DE
POLÍMEROS:

 Los plásticos dado que tardan un promedio de 500 años en reincorporarse al
medio ambiente, se conocen como materiales no biodegradables, sin embargo
poseen una característica sumamente importante y es que son 100 % reciclables,
 su reutilización es de suma importancia, tanto desde el punto de vista del medio
ambiente como desde el punto de vista de los costos, tanto de operación como
desde el consumo de energía.
Polímero Código de Uso
Reciclaje
Poli(etilentereftala 1-PET Botellas de
to) Refresco
Polietileno de alta 2-HDPE Botellas
densidad
Poli(cloruro de 3-V Tapetes para el
vinilo) piso
PEBD 4-DPE Bolsas para
abarrotes
Polipropileno 5-PP Mobiliario
Poliestireno 6-PS Artículos
Moldeados
Mezcla de 7 Bancas, Tablas

ETAPAS DEL RECICLAJE:
Generalmente se hace a partir de la basura domiciliaria, este al menos en nuestro
medio es un proceso lento y que ocupa mucha mano de obra, a su vez el mismo
proceso de limpieza requiere de la utilización de detergentes.
 Recolección: Se ejecuta en los centros de acopio, o en los vertederos
 Molienda: Es un proceso primario en la que se disgrega el material en pequeñas
partes de no más de 1cm. Luego el material se lava con agua y detergente, en
algunos casos con sosa caustica, para luego enjuagarlo repetidamente.
 Centrifugado: Se hace girar el material a alta velocidad para extraer el agua
del enjuague, en este proceso puede llegar a extraerse cerca del 95 % del agua
del proceso.
Luego el material es secado y posteriormente se pasa a una maquina extrusora, para
reconvertirla en fibras, para posteriormente ser reutilizados en nuevos
productos.