Propiedades y aplicaciones de los polímeros

Hay pocos materiales tan versátiles como el plástico. Está entre los materiales sintéticos más baratos, ligeros y duraderos. Además, es fácil de moldear o modificar y tiene múltiples aplicaciones ¿A qué se debe su versatilidad? La respuesta está en su composición.

Las propiedades físicas y químicas del plástico dependen de la estructura molecular de los polímeros que lo componen, que son largas cadenas de moléculas orgánicas formadas por la unión repetida de unidades simples llamadas monómeros. Los monómeros más comunes utilizados en la fabricación de plásticos son el etileno, el propileno, el cloruro de vinilo y el estireno.

Pero, ¿qué tipos de polímeros forman estos monómeros?

Tipos de polímeros 

Existen varias clasificaciones para los polímeros: por su origen, por el mecanismo de polimerización, por su composición química, por su comportamiento en altas temperaturas y por sus aplicaciones.

Por su origen 

Por su origen pueden ser naturales, sintéticos o semisintéticos. Los plásticos como el PVC, el PS, el PE o el Nylon se incluyen entre los sintéticos.

Por su mecanismo de formación 

Por otro lado, los polímeros se clasifican en dos grupos según su mecanismo de formación: por adición o por condensación.

Los de adición: se forman por la unión sucesiva de los monómeros sin liberar subproductos, creciendo la cadena de forma continua.

Los de condensación se forman por un proceso más lento que implica la eliminación de pequeñas moléculas en cada etapa. Su masa molecular aumenta gradualmente a través de la unión secuencial de oligómeros intermedios.

Según su composición química 

 Se clasifican en orgánicos e inorgánicos. Los orgánicos contienen átomos de carbono en la cadena principal, divididos en vinílicos (sólo carbono) y no vinílicos (carbono, oxígeno y nitrógeno). Los inorgánicos no tienen carbono, y se basan en otros elementos como azufre o silicio. Esta diferencia química determina las principales familias de polímeros.

Por sus propiedades térmicas 

Otra clasificación es en relación con lo que ocurre al calentarlos: los elastómeros se deforman fácilmente, los termoestables no fluyen sino que se descomponen, y los termoplásticos pasan a líquidos al fundirse y se endurecen al enfriarse.

Por sus aplicaciones 

Por último, otra clasificación habitual es en función de sus posibles aplicaciones, con base en  sus propiedades.

Los elastómeros se usan donde se requiere alta extensibilidad y capacidad de recuperación de forma; los adhesivos sirven para unir materiales debido a su alta adherencia y cohesión; las fibras son adecuadas para tejidos gracias a su resistencia y baja extensibilidad; los plásticos se emplean en casos que precisan deformación permanente; y los recubrimientos aportan protección al aplicarse sobre superficies.

Propiedades físicas de los polímeros 

Las propiedades físicas de los polímeros plásticos dependen de su composición y son las siguientes:

• Densidad: los plásticos tienen densidades entre 0,85 y 2 g/cm3. Los más ligeros son el polietileno y la espuma de poliestireno.
• Conductividad térmica: la mayoría son malos conductores del calor y esto los convierte en buenos aislantes térmicos.
• Solubilidad: algunos son solubles en disolventes orgánicos dependiendo de sus grupos funcionales.
• Propiedades ópticas: pueden ser transparentes u opacos. El polimetacrilato es altamente transparente (de un 93%).
• Temperatura de reblandecimiento: temperatura a la que empiezan a ablandarse. Es importante para aplicaciones a altas temperaturas.
• Resistencia química: algunos polímeros son resistentes a ácidos, bases, disolventes u otros productos químicos.

Propiedades mecánicas 

Por otro lado, las propiedades mecánicas de los plásticos vienen determinadas por su polímero. Entre ellas se encuentran:

• Dureza: pueden ser desde blandos y flexibles hasta duros y rígidos. Por ejemplo, el PVC es más duro que el polietileno.
• Resistencia al impacto: los más resistentes soportan golpes sin romperse fácilmente. El ABS es uno de los más resistentes.
• Elasticidad: algunos como el caucho son muy elásticos.
• Resistencia a la tracción: es la fuerza necesaria para estirarlos antes de que se rompan. El nylon es uno de los mejores en esta propiedad.
• Resistencia a la fatiga: capacidad de soportar cargas repetidas sin fallo. Es importante en piezas móviles.
• Resistencia al desgaste: resistencia a la abrasión. El polietileno de ultra alto peso molecular tiene alta resistencia al desgaste.

Son muchas las propiedades físicas y mecánicas. Por eso, existen tantas aplicaciones para los distintos tipos de plásticos.

Aplicaciones prácticas de los polímeros 

Gracias a la versatilidad de sus polímeros las aplicaciones de los plásticos son muy variadas:

• Envases y embalajes de todo tipo: botellas, films, bolsas, bandejas, etc. El PET y el polietileno son muy usados para envases.
• Componentes o piezas de coches: parachoques, salpicaderos, depósitos de combustible, etc. Se usan ABS, PVC y poliuretanos, entre otros.
• Las fibras textiles como el nylon o el poliéster se usan para ropa, alfombras, cuerdas, etc.
• Para fabricar tuberías y cañerías: principalmente de PVC, se usan para la conducción de agua y gases.
• Aislantes eléctricos para cables: fundas de PVC, polietileno reticulado o espuma de polietileno.
• Electrodomésticos y aparatos electrónicos: carcasas de ABS, poliestireno o polipropileno.
• Utensilios domésticos y de cocina: platos, cubiertos, sartenes, ollas. Se usan la melamina, el ABS, el polipropileno y el poliestireno.
• Mobiliario fabricado con PVC, acrílico o polietileno.
• Juguetes y artículos deportivos: patinetes, cascos, raquetas, pelotas. Se usan polietileno, PVC, ABS, nylon.
• Prótesis médicas: se emplean polímeros biocompatibles como el poliéter-éter-cetona para prótesis.
• Componentes aeronáuticos: piezas de composite reforzado con fibra de carbono.

Los polímeros plásticos están presentes en todos los ámbitos de nuestra vida cotidiana. Por ello, su estudio y desarrollo es esencial para encontrar nuevas aplicaciones y también para mejorar su sostenibilidad.