Enredo de Cadena
(1)
Tenga en cuenta que la mayoría de los polímeros son
polímeros lineales; es decir, son moléculas cuyos
átomos se encuentran unidos en una larga línea,
formando una inmensa cadena. Generalmente, aunque
no siempre, esta cadena no es ni recta ni rígida, sino
flexible. Se tuerce y se dobla formando una enredada
maraña. Las cadenas tienden a torcerse y envolverse
entre sí, de modo que las moléculas del polímero
formarán colectivamente una enorme maraña enredada.
Cuando un polímero se funde, las cadenas se comportan
como tallarines enredados en un plato. Si usted trata de
retirar uno del plato, éste se deslizará sin mayores
problemas.
1
Enredo de Cadena
(2)
Pero cuando los polímeros se enfrían o permanecen en
estado sólido, actúan como si fueran un ovillo de hilo.
Pero no un ovillo nuevo, prolijamente enrollado.
Hablamos de un enmarañado y viejo ovillo, constituido
por hilos que usted ha ido juntando durante años.
Intentar sacar una hebra de este ovillo, es un poco más
complicado. ¡Usted probablemente terminaría haciendo
un gran nudo!
Los polímeros al estado sólido son así. Las cadenas se
encuentran tan enrolladas entre sí, que es difícil
desenrollarlas. Esto es lo que hace tan fuertes a muchos
polímeros en materiales como plásticos, pinturas,
elastómeros, y compósitos.
2
Adición de Fuerzas Intermoleculares
(1)
¿Recuerda las fuerzas intermoleculares?
Todas las moléculas, tanto las pequeñas como las
poliméricas, interactúan entre sí promoviendo la
atracción electrostática. Algunas moléculas se atraen
más que otras. Las moléculas polares lo hacen mejor
que las no polares. Por ejemplo el agua y el metano
poseen pesos moleculares similares. El peso molecular
del metano es 16 y el del agua 18. A temperatura
ambiente, el metano es un gas y el agua un líquido.
Esto es porque el agua es muy polar, lo suficiente
como para que sus moléculas se mantengan unidas
como líquido, mientras que el metano es no polar y por
lo tanto, sus moléculas no permanecen unidas en
absoluto.
3
Adición de Fuerzas Intermoleculares
(4)
Como ya he señalado, las fuerzas intermoleculares
afectan tanto a los polímeros como a las moléculas
pequeñas. Pero con los polímeros, estas fuerzas se
combinan extensamente. Cuanto más grande sea la
molécula, habrá más para ejercer una fuerza
intermolecular. Aún cuando sólo las débiles fuerzas de
Van de Waals estén en juego, pueden resultar muy
fuertes para la unión de distintas cadenas poliméricas.
Esta es otra razón por la cual los polímeros pueden ser
muy resistentes como materiales. El polietileno, por
ejemplo, es muy apolar. Sólo intervienen fuerzas de Van
der Waals, pero es tan resistente que es utilizado para la
confección de chalecos a prueba de balas.
4
Escala de Tiempo del Movimiento (1)
Esta es una manera elegante de decir los polímeros se
mueven más lentamente que las moléculas pequeñas.
Imagine que usted es un maestro de primer grado y se
hace la hora del almuerzo. Su tarea es llevar a sus
alumnos del aula a la cantina, sin perder ninguno de
ellos y produciendo el menor daño posible en el
trayecto. Mantenerlos en fila va a ser difícil. A los chicos
pequeños les encanta correr por todos lados, brincando
y gritando aquí y allá. Una manera de frenar este
movimiento caótico es hacer que todos los chicos se
tomen de sus manos cuando usted los conduce a
almorzar. Una vez que consiga que todos se tomen de
sus manos, su habilidad para correr se verá
severamente restringida. Por supuesto, su movimiento
5
aún será caótico.
Escala de Tiempo del Movimiento (2)
La cadena de niños se curvará y serpenteará aquí y allá
a lo largo de su trayecto. Pero el movimiento será mucho
más lento. Si uno de los chicos pretendiera adelantarse
en una dirección, no lo podrá hacer porque será
arrastrado por el peso de todos los demás chicos a los
cuales está unido. Seguramente, el chico puede
desviarse de su camino y hacer que otros chicos hagan
lo mismo, pero esa desviación será mucho menor que si
los chicos no estuvieran unidos.
6
Lo mismo ocurre con las moléculas. Un grupo de moléculas
pequeñas puede moverse mucho más rápido y más
caóticamente cuando éstas no se encuentran unidas entre sí.
Si se las une a lo largo de una extensa cadena, se
desplazarán más lentamente, al igual que los niños cuando
forman una cadena.
(3)
Entonces ¿cómo influye ésto para que un material polimérico
sea diferente de un material compuesto por moléculas
pequeñas? Esta lenta velocidad de movimiento hace que los
polímeros hagan cosas inusuales. Para empezar, si usted
disuelve un polímero en un solvente, la solución resultará
mucho más viscosa que el solvente puro. De hecho, la
medición de este cambio de viscosidad se emplea para
estimar el peso molecular del polímero.
7
Polímeros Amorfos y Cristalinos
(1)
Debemos aclarar algo en este punto. La transición vítrea no
es lo mismo que el fundido. El fundido es una transición que
se manifiesta en los polímeros cristalinos. Ocurre cuando las
cadenas poliméricas abandonan sus estructuras cristalinas y
se transforman en un líquido desordenado.
La transición vítrea es una transición que se manifiesta en
los polímeros amorfos; es decir, polímeros cuyas cadenas no
están dispuestas según un ordenamiento cristalino, sino que
están esparcidas en cualquier ordenamiento, aún en estado
sólido.
8
Polímeros Amorfos y Cristalinos
(2)
.
Pero incluso los polímeros cristalinos tienen alguna porción
amorfa. Esta porción generalmente constituye el 40-70% de
la muestra polimérica. Esto explica por qué una misma
muestra de un polímero puede tener tanto una temperatura
de transición vítrea como una temperatura de fusión. Pero lo
importante es saber que la porción amorfa sólo
experimentará la transición vítrea, y la porción cristalina sólo
la fusión.
9
Entreteniéndose con la Transición Vítrea
A veces, un polímero tiene una Tg más alta de lo deseado. No importa, sólo le
(3) agregamos algo llamado un plastificante. Se trata de una pequeña
molécula que penetrará entre las cadenas poliméricas y las separará. Esto se
conoce como aumentar el volumen libre. Cuando esto ocurre, las cadenas
pueden deslizarse entre sí con mayor facilidad. Y al deslizarse con mayor
facilidad, podrán moverse a temperaturas más bajas de lo que lo harían sin el
plastificante. De esta forma, la Tg de un polímero puede ser disminuida, con el
objeto de hacerlo más flexible y más fácil de manipular.
Si usted se está preguntando de qué clase de pequeña molécula estamos
hablando, aquí hay algunas que se emplean como plastificantes:
¿Alguna vez ha percibido ese "olor a auto nuevo"? Ese olor es el plastificante
que se evapora de los componentes plásticos en el interior de su auto.
Después de muchos años, si se evapora lo suficiente, su tablero ya no estará
más plastificado. La Tg de los polímeros de su tablero se elevará por encima
de la temperatura ambiente y el tablero se volverá quebradizo
10
¿Cuál es el Polímero de Mayor Tg? (4)
Hasta ahora sabemos que algunos polímeros tienen Tg altas,
y otros Tg bajas. Lo que todavía no nos preguntamos es: ¿por
qué?. ¿Qué es lo que influye para que la transición vítrea de
un polímero sean 100 oC y de otro 500 oC?
La respuesta es muy simple: todo depende de la facilidad con
la que se muevan las cadenas. Una cadena polimérica que
pueda movilizarse fácilmente, tendrá una Tg muy baja,
mientras que uno que no se mueve tanto, tendrá una Tg alta.
Cuanto más fácilmente pueda moverse un polímero, menor
calor habrá que suministrarle para que las cadenas empiecen
a contornearse para salir de un estado vítreo rígido y pasar a
otro blando y flexible.
Y ahora supongo que ésto nos llevará a formularnos otra
pregunta...
11
¿Cuál es el Polímero de Mayor Tg? (5)
¿Qué provoca que un polímero pueda moverse con
mayor facilidad que otro?
Este es el factor más importante para tener en cuenta.
Cuanto más flexible sea la cadena principal, mayor será el
movimiento del polímero y más baja será su Tg. Veamos
algunos ejemplos. El más notable es el de las siliconas.
Prestemos atención a una llamada polidimetilsiloxano
¡Esta cadena principal es tan flexible, que (la silicona), el
polidimetilsiloxano tiene una Tg de -127 °C! Por ello es un
líquido a temperatura ambiente y hasta se usa para espesar
shampoos y acondicionadores de cabello
12
Flexibilidad de la Cadena Principal ( 6)
.
.
Ahora pasemos al otro extremo, la poli(fenilen sulfona).
La cadena principal de este polímero es extremadamente
rígida. ¡Tanto, que el polímero no tiene Tg! Usted puede
calentarlo a más de 500 oC y aún permanecerá en su
estado vítreo. Es más, puede llegar a descomponerse ante
tanto calor, pero no experimentará transición vítrea. Para
hacer que el polímero sea procesable, debemos agregar
algunos grupos flexibles a la cadena principal. Los grupos
éter funcionan perfectamente.
13
1
Cuando un polímero se forma por medio de uniones
entre sí de un solo tipo de molécula pequeña o
monómero, se le dice homopolímero. Cuando en cambio
dos tipos diferentes de monómeros están unidos a la
misma cadena polimérica, el polímero es denominado
copolímero. Imaginemos dos monómeros que
llamaremos A y B. A y B pueden constituir un
copolímero de distintas maneras.
Cuando los dos monómeros están dispuestos según un
ordenamiento alternado, el polímero es denominado
obviamente, un copolímero alternante:
14
2
En un copolímero al azar, los dos monómeros pueden
seguir cualquier orden:
En un copolímero en bloque, todos los monómeros de
un mismo tipo se encuentran agrupados entre sí, al igual
que el otro tipo de monómeros. Un copolímero en
bloque puede ser imaginado como dos homopolímeros
unidos por sus extremos.
15
3 Un copolímero en bloque que usted conoce muy
bien, siempre y cuando use zapatos, es el caucho SBS.
Se emplea para las suelas de los zapatos y también para
las cubiertas de automóviles.
Cuando las cadenas de un polímero formado a partir del
monómero B se encuentran injertadas en una cadena
polimérica del monómero A, tenemos un copolímero de
injerto:
Un tipo de copolímero de injerto es el poliestireno de
alto impacto, abreviado en inglés como HIPS. Consta de
una cadena principal de poliestireno y cadenas de
polibutadieno injertadas en dicha cadena principal. El
poliestireno le confiere resistencia al material, en tanto
que las cadenas del elastómero polibutadieno le otorgan
la elasticidad suficiente como para lograr que sea
menos quebradizo.
16
ELASTOMEROS
RESUMEN DE TEMAS
Elastomeros
Elastomeros naturales
El Caucho
Extraccion
Preparacion
Uso
Composicion quimica
Propiedades fisicas
Polyisopropeno,Polimero natural
Elastomeros sinteticos
Algunos de los mas importantes, sus propiedades
Polimeros Dienos
Temperatura de Transicion Vitrea
Vulcanizacion
17
ELASTOMEROS
Elastómero significa simplemente "caucho".
Entre los polímeros que son elastómeros se encuentran
el poliisopreno o caucho natural, el polibutadieno, el
poliisobutileno y los poliuretanos.
La particularidad que destaca a los elastómeros es su
facilidad para rebotar.
Otra particularidad de los elastómeros es que pueden
ser estirados hasta muchas veces su propia longitud,
para luego recuperar su forma original sin deformación
permanente.
18
ELASTOMEROS
Entropía significa desorden. Todas las cosas en nuestro
universo son propensas a la entropía y tienden a
desordenarse.
. Las moléculas
poliméricas son iguales.
Las que conforman una
porción de caucho,
cualquier clase de
caucho, no tienen ningún
orden. Se enrollan y se
enredan entre ellas,
formando un gran
revoltijo.
Eso es lo que les gusta
hacer.
Esta es una cadena
polimerica, es igual a una
pieza de caucho sin estirar.
La entropia es igual a esto
19
ELASTOMEROS
Pero si estiramos esa porción de caucho, todo cambia.
Las moléculas son forzadas a alinearse en la dirección en
la que se está produciendo el estiramiento.
Cuando lo hacen, se vuelven más ordenadas.
Si se estira lo suficiente, las cadenas se alinearán tanto
como para cristalizar.
Claro que así no se encuentran cómodas. Recuerde, a
ellas les gusta la entropía (estar desordenadas).
20
ELASTOMEROS
Pero si se afloja la
presión y se deja de
estirar, las moléculas
volverán rápidamente a
su estado enredado y
desordenado. Lo hacen
para retornar a un
estado de entropía.
Cuando esto sucede, el
trozo de caucho
recupera su forma
original.
Esta es una cadena
polimerica en una pieza
de goma estirada.
Esto no es entropia
21
ELASTOMEROS
No todos los polímeros amorfos son elastómeros.
Algunos son termoplásticos.
Que el polímero amorfo sea un termoplástico o un
elastómero, depende de su temperatura de transición
vítrea, o Tg.
Esta es la temperatura por encima de la cual un polímero
se vuelve blando y dúctil, y por debajo de la cual se
vuelve duro y quebradizo, como el vidrio.
22
ELASTOMEROS
Si un polímero amorfo tiene una Tg por debajo de la
temperatura ambiente, será un elastómero, porque es
blando y elástico a temperatura ambiente.
Si un polímero amorfo tiene una Tg por encima de la
temperatura ambiente, será un termoplástico, ya que a
temperatura ambiente es duro y quebradizo.
De modo que, por regla general para los polímeros
amorfos, tenemos que los elastómeros poseen bajas Tg
y los termoplásticos poseen altas Tg.
(Pero cuidado, ésto sólo es aplicable para polímeros
amorfos, no se aplica para los polímeros cristalinos.)
23
ELASTOMEROS
Alguna vez ha dejado un balde u otro objeto de plástico
a la intemperie durante el invierno y notó que se quiebra
o se rompe con mayor facilidad que durante el verano?
Lo que usted experimentó es el fenómeno conocido
como la transición vítrea.
Esta transición es algo que sólo le ocurre a los
polímeros, lo cual es una de las cosas que los hacen
diferentes. La transición vítrea es mucho más de lo que
parece.
Hay una cierta temperatura (distinta para cada
polímero) llamada temperatura de transición vítrea,
o Tg.
24
ELASTOMEROS
. Cuando el polímero es enfriado por debajo de esta
temperatura, se vuelve rígido y quebradizo, igual que el
vidrio.
Algunos polímeros son empleados a temperaturas por
encima de sus temperaturas de transición vítrea y otros por
debajo.
Los plásticos duros como el poliestireno y el poli(metil
metacrilato), son usados por debajo de sus temperaturas de
transición vítrea; es decir, en su estado vítreo. Sus Tg están
muy por encima de la temperatura ambiente, ambas
alrededor de los 100°C.
Los cauchos elastómeros como el poliisopreno y el
poliisobutileno, son usados por encima de sus Tg, es decir,
en su estado caucho, donde son blandos y flexibles.
25
ELASTOMEROS
Para facilitar aún más que los elastómeros recuperen su
forma original, resulta útil entrecruzarlos. De este modo, se
forman enlaces covalentes entre las diferentes cadenas
poliméricas, uniéndolas en una única molécula reticulada.
La mayoría de los objetos hechos de caucho contienen
una sola molécula!
Cuando las cadenas poliméricas se encuentran unidas de
esta forma, resulta aún más difícil estirarlas, por lo tanto
retornan más fácilmente a su forma original.
26
ELASTOMEROS
Pero esto hace que los elastómeros sean difíciles de
reciclar.
¿Cómo se hace para fundir una sola molécula?
Para hacer que los elastómeros sean reciclables,
necesitamos encontrar un modo de mantener las
moléculas unidas mientras el caucho se está utilizando
y que luego permita que las mismas se separen cuando
el caucho se procesa.
La respuesta está en lo que llamamos un elastómero
termoplástico.
27
Un dieno es una molécula que contiene dos dobles
enlaces carbono-carbono.
Por lo general, cuando hablamos de polímeros dieno, nos
estamos refiriendo a polímeros constituidos por moléculas
pequeñas, o monómeros, que tienen dos dobles enlaces
carbono-carbono.
ELASTOMEROS
El monómero que se muestra es el butadieno, que se
emplea para obtener un caucho sintético, el
polibutadieno.
28
ELASTOMEROS
Hasta hace un largo tiempo atrás, el único caucho del que
disponíamos era el latex de caucho natural, el poliisopreno.
Sin embargo, el latex de caucho natural extraído del árbol no
sirve de mucho.
Gotea y se pone pegajoso cuando se lo calienta, y se
endurece volviéndose quebradizo cuando se enfría.
Las cubiertas para autos hechas de este latex, no serían muy
buenas, a menos que uno viva en algún lugar donde la
temperatura se mantuviera en unos 25 grados durante todo el
año.
29
ELASTOMEROS
Hace mucho tiempo. Alrededor de 170 años atrás, para
ser exactos, en 1839. Fue antes de que aparecieran los
autos que necesitaban cubiertas para sus ruedas.
Charles Goodyear, un experimentador e inventor nada
exitoso, intentaba fabricar un caucho más útil. Mientras
jugueteaba en su cocina con un recipiente de caucho,
derramó accidentalmente un poco de azufre sobre el
mismo. Y créase o no, cuando le echó un vistazo a esta
masa de caucho, vio que no fundía ni se ponía pegajosa
cuando la calentaba, ni se volvía quebradiza cuando la
dejaba toda una noche al aire libre en el frío invierno de
Massachusetts.
Designó a su nuevo caucho con el nombre de caucho
vulcanizado.
12
30
ELASTOMEROS
Qué había ocurrido allí? ¿Qué le había hecho el azufre al
caucho? Le hizo formar puentes, que unieron todas las
cadenas poliméricas del caucho.
Esto se denomina entrecruzamiento.
Los puentes formados por cadenas cortas de átomos de
azufre unen una cadena de poliisopreno con otra, hasta que
todas las cadenas quedan unidas en una
supermolécula gigante.
Sí, amigos, ésto quiere decir exactamente lo que ustedes
creen. Un objeto constituido por caucho entrecruzado, es de
hecho, una única molécula. Una molécula tan grande
como para tomarla con nuestra mano.
31
ELASTOMEROS
Estos entrecruzamientos mantienen unidas a las
moléculas poliméricas. Debido a ello, cuando el
caucho se calienta, no pueden deslizarse una
encima de la otra, ni siquiera una alrededor de la
otra.
Por esa razón el caucho no funde. Y también
debido a que todas las moléculas están unidas,
no pueden separarse unas de otras.
Esto explica por qué el caucho vulcanizado de
Charles Goodyear no se vuelve quebradizo
cuando se enfría.
32
ELASTOMEROS
Conceptualmente, podemos ver qué es lo que ocurre
y comprenderlo mejor. El dibujo muestra la diferencia
entre un grupo de cadenas poliméricas no
entrecruzadas y una red entrecruzada.
33
ELASTOMEROS
El caucho se obtiene del árbol por medio de un
tratamiento sistemático de "sangrado", que consiste
en hacer un corte en forma de ángulo a través de la
corteza profundizando hasta el cambium.
Una pequeña vasija que cuelga en el tronco del
árbol para recoger el látex, jugo lechoso que fluye
lentamente de la herida del árbol.
El látex contiene 30 a 36% del hidrocarburo del
caucho, 0.30-0.7% de cenizas, 1-2% de proteínas,
2% de resina y 0.5 de quebrachitol.
34
ELASTOMEROS
35
ELASTOMEROS
36
ELASTOMEROS
El látex fresco es transformado en caucho seco tan
pronto como sea posible después de la recolección.
Primeramente, se cuela por un tamiz de lámina
perforada para eliminar partículas de hojas y corteza.
En seguida se diluye de su concentración de 3035% de caucho a un título aproximado de 12%.
Sin realizar el ensayo por evaporación.
Después de la dilución, se deja el látex en reposo un
corto tiempo para que las materias no separadas por
el tamiz (arena y cieno) se sedimenten.
Entonces está dispuesto para la coagulación.
37
ELASTOMEROS
CONCENTRACION (1)
El ácido fórmico está considerado como el mejor de los
coagulantes para el caucho natural, pero el ácido acético
se usó también mucho.
La cantidad de ácido requerida, depende del estado de los
árboles y de las condiciones climáticas.
Los árboles jóvenes dan un látex inestable y durante la
sangría ha de añadirse al mismo algo de amoníaco para
asegurar su estabilidad hasta su manufactura.
Este amoníaco ha de tomarse en cuenta al determinar la
cantidad de ácido necesario.
38
ELASTOMEROS
CONCENTRACION (2)
El látex de árboles grandes, que no ha recibido amoníaco,
necesita 40 ml de ácido fórmico (90%) por cada 100 litros
de látex (con 12% de sólidos).
El ácido de 90% se diluye en agua hasta una concentración
de 4% y se mezcla muy bien con el látex.
El volumen de ácido debe controlarse cuidadosamente,
pues el exceso impide la coagulación.
En el intervalo de pH de 5.05 a 4.77 está el punto
isoeléctrico en que se efectúa la coagulación del caucho.
Dicho intervalo se denomina también primera zona de
sólido.
39
ELASTOMEROS
40
ELASTOMEROS
Caucho crepé. (1)
Para la preparación del caucho rizado o caucho crepé
se usa el bisulfito de sodio, que retarda la acción de los
óxidos e impide la coloración y el ablandamiento.
Para 100 Kg. de caucho seco en el látex, se necesitan
alrededor de 0.5 Kg. de bisulfito sódico.
Después que se han añadido el ácido y el retardador, se
deja escurrir el coágulo húmedo durante dos horas.
41
ELASTOMEROS
Caucho crepé (2)
Se hace pasar el coágulo por una máquina de rizado que
consta de dos cilindros provistos de surcos longitudinales
sobre los que se pulveriza agua.
Los cilindros operan con distintas velocidades angulares,
y cuando el caucho húmedo pasa entre ellos, la acción de
cortadura y masticación expone nuevas capas a la acción
del agua.
Varias máquinas de éstas se usan en serie, y cuando la
lámina sale de la última presenta una superficie rugosa
que recuerda el crespón o el papel crepé.
42
ELASTOMEROS
Hoja ahumada: (1)
En la preparación de la hoja ahumada, la coagulación se
efectúa en tanques largos.
El látex diluido se echa en el tanque, se añade ácido
fórmico y se agita muy bien para mezclarlo con el látex.
Se deja todo en reposo 16 horas. Al cabo de este tiempo
se han formado planchas firmes de coágulo de látex de
39 mm de grueso, las cuales se hacen pasar entre
cilindros lisos que giran con la misma velocidad
mientras sobre ellas cae agua pulverizada.
Hay varias maquinas de esta clase.
43
ELASTOMEROS
Hoja ahumada: (2)
La separación entre los cilindros decrece de una
máquina a la siguiente, y los de la última tienen
costillas que forman en la lámina de caucho
acanaladuras.
Éstas aumentan la superficie de la lámina para facilitar
el secado y evitar que las láminas se adhieran unas a
otras formando una masa sólida.
44
ELASTOMEROS
Hoja ahumada: (3)
Las láminas de caucho acanaladas se tienen colgadas
algunas horas al aire libre y después se cuelgan en un
cobertizo de secamiento por el humo, donde la
temperatura se mantiene entre 40° y 50° C.
Al cabo de diez días, las láminas están secas y
dispuestas para el empaquetado.
Por el secado, el caucho toma color ambarino y se
vuelve traslúcido.
45
ELASTOMEROS
Propiedades físicas (1)
Las propiedades físicas del caucho bruto varían con la
temperatura. A bajas temperaturas, se vuelve rígido, y
cuando se congela en estado de extensión adquiere
estructura fibrosa.
Calentando a mas de 100 ºC., se ablanda y sufre
alteraciones permanentes.
La plasticidad puede modificarse dentro de ciertos limites
por la acción de productos químicos.
46
ELASTOMEROS
Propiedades físicas
(2)
La plasticidad puede modificarse dentro de ciertos limites
por la acción de productos químicos.
Cuando el caucho bruto ha sido estirado y deformado
durante algún tiempo, no vuelve completamente a su
estado original.
Entonces si se calienta, la recuperación es mayor que a la
temperatura ordinaria.
Este fenómeno se denomina deformación residual o
estiramiento permanente y es propio del caucho.
47
ELASTOMEROS
Propiedades físicas (3)
El caucho bruto absorbe mucha agua. El poder de
absorción de agua del caucho purificado es muy bajo.
Gran variedad de sustancias son solubles o pueden
dispersarse en el caucho bruto, tales como el azufre,
colorantes, ácido estiárico, y otros.
El látex esta disponible hoy en varias formas y diferentes
concentraciones. Cuando el látex apareció por primera
vez en grandes cantidades (preservado en amoniaco, en
proporciones menores al 1 %), el caucho contenido varía
del 29 al 40 %, y se obtiene por evaporación o por
separación parcial de sueros sólidos por métodos
mecánicos.
El color pálido, es característico.
48
ELASTOMEROS
(1)
Uno de los polímeros naturales mejor conocidos es el
poliisopreno, o caucho natural.
Los antiguos mayas y aztecas lo extraían del árbol de la
Hevea y lo empleaban para hacer botas de lluvia y las
pelotas que utilizaban en un juego similar al básquet.
Es lo que llamamos un elastómero, es decir, después de
ser estirado o deformado, recupera su forma original.
Normalmente, el caucho natural es tratado para
producir entrecruzamientos, lo que lo convierte en un
elastómero aún mejor.
49
ELASTOMEROS
(2)
El poliisopreno es un polímero dieno, o sea un
polímero formado a partir de un monómero que
contiene dos enlaces dobles carbono-carbono.
Este es un raro ejemplo de un polímero natural que
puede hacerse casi tan bien como lo hace la
naturaleza.
50
ELASTOMEROS
ELASTOMEROS SINTETICOS:
POLYISOPROPENO
SBS – POLY-ESTIRENO-BUTADIENO-ESTIRENO
POLYIBUTADIENO
POLYISOBUTILENO
POLIURETANO
POLICLOROPROPENO
SILICONAS
51
ELASTOMEROS
(1)
El polibutadieno fue uno de los primeros tipos de
elastómeros sintéticos, o caucho, en ser inventados.
Igual que el poliisopreno, es muy similar al caucho
natural.
Es adecuado para las aplicaciones que requieren
exposición a bajas temperaturas.
Los neumáticos se hacen a menudo con mezclas de
polibutadieno y de otras clases de caucho.
Las correas, mangueras, juntas y otras piezas de
automóvil se hacen de polibutadieno, porque éste tiene
mejor resistencia a las bajas temperaturas que otros
elastómeros.
36
52
ELASTOMEROS
(2)
Muchos polímeros pueden llegar a ser quebradizos a
bajas temperaturas debido a un fenómeno llamado
transición vítrea.
¡Conducir en invierno puede ser bastante malo si se
quebraran las mangueras y las juntas! Un caucho duro
llamado poli(estireno-butadieno-estireno), o caucho
SBS, es un copolímero que contiene polibutadieno
El polibutadieno es un polímero dieno, o sea un polímero
hecho a partir de un monómero que contiene dos enlaces
dobles carbono-carbono.
37 53
ELASTOMEROS
(1)
El poli(estireno-butadieno-estireno), o SBS, es un
caucho duro, que se usa para hacer objetos tales
como suelas para zapatos, cubiertas de neumáticos, y
otros donde la durabilidad sea un factor importante.
54
ELASTOMEROS
(2)
Es un tipo de copolímero llamado copolímero en bloque.
Su cadena principal está constituida por tres segmentos.
El primero es una larga cadena de poliestireno, el del medio es una
cadena de polibutadieno, y el último es otra larga sección de
poliestireno. Aquí hay un esquema:
55
ELASTOMEROS
(3)
El poliestireno es un plástico duro y resistente y le da al
SBS su durabilidad.
El polibutadieno es un material parecido al caucho y le
confiere al SBS sus características similares al caucho.
Además, las cadenas de poliestireno tienden a agruparse
formando grandes masas.
56
ELASTOMEROS
(4)
Cuando un grupo estireno de una molécula de SBS se
une a una de estas masas y la otra cadena de poliestireno
de la misma molécula de SBS se une a otra masa, las
diversas masas se ensamblan entre sí con las cadenas
similares al caucho del polibutadieno.
Esto le da al material, la capacidad de conservar su
forma después de ser estirado.
57
ELASTOMEROS
(5)
El SBS es también un tipo de material inusual, llamado
elastómero termoplástico.
Estos son materiales que a temperatura ambiente se
comportan como cauchos elastoméricos, pero cuando se
calientan, pueden ser procesados como plásticos.
La mayor parte de los cauchos son difíciles de procesar,
porque están entrecruzados. Pero el SBS y otros
elastómeros termoplásticos se las arreglan para ser
similares al caucho sin ser entrecruzados, por lo que
resulta sencillo procesarlos para lograr curiosas formas
útiles
58
ELASTOMEROS
(1)
Los poliuretanos componen la única familia más versátil de polímeros que
existe.
Pueden ser elastómeros y pueden ser pinturas. Pueden ser fibras y pueden
ser adhesivos. Aparecen en todas partes. Un poliuretano maravillosamente
extraño es el spandex.
Por supuesto, los poliuretanos se llaman así porque en su cadena principal
contienen enlaces uretano.
Los poliuretanos son capaces unirse perfectamente por enlace por puente de
hidrógeno y así pueden ser muy cristalinos. Por esta razón se utilizan a menudo
para hacer copolímeros en bloque con polímeros de estructura similar al caucho.
Estos copolímeros en bloque tienen características de elastómeros termoplásticos.
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Spandex
ELASTOMEROS
Un elastómero termoplástico poliuretánico inusual es el
spandex, que DuPont vende bajo el nombre comercial
Lycra.
(2)
Tiene enlaces urea y uretano en su cadena. Lo que le
confiere al spandex sus características especiales, es el
hecho de que en su estructura tiene bloques rígidos y
flexibles.
La cadena polimérica corta de un poliglicol, de
generalmente cerca de cuarenta unidades de longitud, es
flexible y parecida al caucho.
El resto de la unidad de repetición, es decir el
estiramiento con los enlaces uretano, los enlaces urea y
los grupos aromáticos, es extremadamente rígido.
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ELASTOMEROS
Spandex
(3)
Esta sección es tan fuerte que las secciones rígidas de
diversas cadenas se agrupan y se alinean para formar
fibras.
Obviamente, son fibras inusuales, pues los dominios
fibrosos formados por los bloques rígidos están unidos
entre sí por las secciones flexibles parecidas al caucho.
¡El resultado es una fibra que actúa como elastómero!
Esto permite que logremos una tela capaz se estirarse, 61
ideal para la ropa de gimnasia y similares.
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ELASTOMEROS
(1)
El poliisobutileno es un caucho sintético, o elastómero.
Es especial porque es el único caucho impermeable a
los gases, es decir, es el único caucho que puede
mantener el aire por largos períodos.
Los globos se desinflan después de algunos días. Esto
es porque están hechos de poliisopreno, que no es
impermeable a los gases.
Dado que el poliisobutileno mantiene el aire, se utiliza
para hacer cosas como cámaras para neumáticos y
pelotas de básquet.
62
ELASTOMEROS
(2)
El poliisobutileno, a veces llamado caucho butilo, y otras
veces PIB, es un polímero vinílico. Se hace a partir del
monómero isobutileno,
El poliisobutileno había sido inventado mucho antes de
la guerra por químicos de Alemania. No prestó mucha
utilidad hasta que los químicos americanos idearon una
manera de entrecruzarlo .
Lo que hicieron fue copolimerizar el isobutileno con una
pequeña cantidad de isopreno, digamos un uno por
ciento. Y como el isopreno tiene doble ligadura C-C se
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pudo vulcanizar.
47
ELASTOMEROS
(1)
El policloropreno se vende generalmente bajo el nombre
comercial Neoprene.
Es especialmente resistente al aceite.
Fue el primer elastómero sintético, o caucho, que tuvo
éxito a nivel comercial. Fue inventado por Arnold Collins,
mientras trabajaba con Wallace Carothers, creador del
nylon.
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ELASTOMEROS
(2)
El policloroprene se
obtiene a partir del
monómero cloroprene,
de la siguiente manera:
El cloropreno tiene dos enlaces dobles, por lo que lo
llamamos un dieno. El polycloroprene tiene
características similares a las de otros polímeros dieno,
como el poliisopreno y el polibutadieno.
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ELASTOMEROS
(1)
Grupos metilo (CH3 ) unidos a átomos de silicio. Este
polímero se llama polidimetil siloxano. Es la silicona
más común.
Las siliconas se usan para un montón de cosas. Pueden
ser elastómeros y aceites lubricantes. El revestimiento
de su baño puede estar hecho con una silicona. En las
naves espaciales, también se utilizan para las piezas
resistentes al calor.
Siliconas son usadas para obtener acondicionadores de
cabello que no aumenten el volumen de éste.
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66
ELASTOMEROS
(2)
Las siliconas son polímeros inorgánicos, es decir, no
contienen átomos de carbono en su cadena principal.
Esta es una cadena alternada de átomos de silicio y de
oxígeno.
Cada silicona tiene dos grupos unidos a la misma y
éstos pueden ser grupos orgánicos.
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ELASTOMEROS
(2)
El polimetil fenil siloxano y el polidifenil siloxano, hoy
día son también populares entre los niños.
"Polisiloxano" es el nombre apropiado para las
siliconas. Pero cuando fueron descubiertas, se creyó
que tenían grupos "silicona" en la cadena principal.
Cuando se descubrió la estructura real, fue
demasiado tarde, y el nombre se pegó.
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ELASTOMEROS
(3)
Las siliconas constituyen buenos elastómeros porque la
cadena principal es muy flexible. Los enlaces entre un
átomo de silicio y los dos átomos de oxígeno unidos,
son altamente flexibles. El ángulo formado por estos
enlaces, puede abrirse y cerrarse como si fuera una
tijera, sin demasiados problemas. Esto hace que toda la
cadena principal sea flexible.
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ELASTOMEROS
(4)
El polidimetilsiloxano hace algo realmente extraño
cuando se lo mezcla con ácido bórico, o B(OH)3. La
mezcla es suave y dúctil, y puede ser moldeada
fácilmente con los dedos.
Pero también es muy elástica. Más aún, tóquela
suavemente y se desliza, ¡pero golpéela fuerte con un
martillo y se quiebra!
Si la esparce sobre un papel de diario y la aprieta, el
texto del diario queda impreso en ella.
Se la usa para transferencia de impresión en un
método gráfico de impresion de llamado tampografía
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