POLIMEROS MATERIALES PLASTICOS

Los Polímeros, provienen de las palabras griegas Poly y Mers, que significa muchas partes, son grandes moléculas o macromoléculas formadas por la unión de muchas pequeñas moléculas: sustancias de mayor masa molecular entre dos de la misma composición química, resultante del proceso de la polimerización Los polímeros son materiales constituidos por C, H y otros elementos, que presentan como característica fundamental el estar formados por macromoléculas, es decir moléculas gigantes que constan de centenas o miles de átomos. Esto se debe a que el carbono se combina consigo mismo en forma iterativa, formando el esqueleto de la molécula en la forma:

El termoformado es un proceso con el cual se le da forma a piezas plásticas a partir de láminas semielaboradas; por su gran rendimiento tiene numerosos campos de aplicación, entre ellos los envases para alimentos, piezas publicitarias y utensilios de cocina.

D esde la aparición de los plásticos o polímeros, a finales del siglo XIX, han sido muchísimas las aplicaciones en las que este material ha sustituido a otros, especialmente a la madera, los metales y a las fibras textiles naturales.

El término plástico en su significado más general, se aplica a las sustancias de similares estructuras que carecen de un punto fijo de evaporación y poseen, durante un intervalo de temperaturas, propiedades de elasticidad y flexibilidad que permiten moldearlas y adaptarlas a diferentes formas y aplicaciones. Sin embargo, en sentido concreto, nombra ciertos tipos de materiales sintéticos obtenidos mediante fenómenos de polimerización o multiplicación semi-natural de los átomos de carbono en las largas cadenas moleculares de compuestos orgánicos derivados del petróleo y otras sustancias naturales.

El polipropileno es uno de esos polímeros versátiles que andan a nuestro alrededor. Cumple una doble tarea, como plástico y como fibra. Como plástico se utiliza para hacer cosas como envases para alimentos capaces de ser lavados en un lavaplatos. Esto es factible porque no funde por debajo de 160 o C. El polietileno, un plástico más común, se recalienta a aproximadamente 100 o C, lo que significa que los platos de polietileno se deformarían en el lavaplatos. Como fibra, el polipropileno se utiliza para hacer alfombras de interior y exterior, la clase que usted encuentra siempre alrededor de las piscinas y las canchas de mini-golf. Funciona bien para alfombras al aire libre porque es sencillo hacer polipropileno de colores y porque el polipropileno, a diferencia del nylon, no absorbe el agua. Estructuralmente es un polímero vinílico, similar al polietileno, sólo que uno de los carbonos de la unidad monomérica tiene unido un grupo metilo. El polipropileno se puede hacer a partir del monómero propileno, por polimerización Ziegler-Natta y por polimerización catalizada por metalocenos. Así es como se ve realmente el monómero propileno: ¿Quiere saber más? Se está llevando a cabo una investigación acerca del empleo de la polimerización catalizada por metalocenos en la síntesis del polipropileno. La polimerización catalizada por metalocenos puede hacer algunas cosas asombrosas por el polipropileno. Pueden lograrse diversas tacticidades. El polipropileno que utilizamos, es en su mayor parte isotáctico. Esto significa que todos los grupos metilos de la cadena están del mismo lado, de esta forma: Pero a veces utilizamos el polipropileno atáctico. Atáctico significa que los grupos metilos están distribuidos al azar a ambos lados de la cadena, de este modo: Sin embargo, usando catalizadores especiales tipo metaloceno, podemos hacer copolímeros en bloque, que contengan bloques de polipropileno isotáctico y bloques de polipropileno atáctico en la misma cadena polimérica, como lo mostramos en la figura: Este polímero es parecido al caucho y es un buen elastómero. Esto es porque los bloques isotácticos forman cristales. Pero dado que los bloques isotácticos están unidos a los bloques atácticos, cada pequeño agrupamiento de polipropileno cristalino isotáctico quedaría fuertemente enlazado por hebras del dúctil y gomoso polipropileno atáctico, como usted puede ver en la figura de la derecha. Para ser honestos, el polipropileno atáctico sería parecido a la goma sin ayuda de los bloques isotácticos, pero no sería muy fuerte. Los bloques isotácticos rígidos mantienen unido al material atáctico gomoso, dándole más resistencia. La mayoría de los tipos de caucho deben ser entrecruzados para darles fuerza, pero eso no ocurre con los elastómeros del polipropileno.

GLOSARIO Axialita (Axialite): Agregado cristalino constituido por haces de lamelas que crecen con simetría axial, y de forma irregular. Pueden obtenerse tanto a partir del fundido como de disoluciones saturadas, cuando la densidad de nucleación es elevada o bien en procesos de cristalización muy lentos. Binodal (Binodal): Es la curva de equilibrio de fases que delimita el campo de existencia de los sistemas heterogéneos. Está descrita por el conjunto de puntos que cumplen la condición de igualdad de potenciales químicos en ambos componentes en ambas fases. Su posición depende del peso molecular del polímero. Las mezclas cuya composición se encuentra dentro de la curva binodal, se separan en dos fases líquidas de composiciones coincidentes con la curva. Birrefringencia (Birefringence): Es el cambio de índice de refracción con la dirección y se manifiesta por la capacidad del material para girar el plano de la luz polarizada. Se define como la diferencia de índice de refracción en las direcciones paralela y perpendicular a la dirección de propagación. La birrefringencia es típica de los polímeros cristalinos, lo que se aprovecha para estudiarlos mediante microscopios con luz polarizada. Cadena articulada libremente (Freely jointed chain): Modelo de cadena que considera a ésta como formada por n segmentos de idéntica longitud, cuyos ángulos de enlace y de rotación interna pueden adoptar cualquier valor. La distancia extremo a extremo a la que conduce este modelo viene dada por: <r 2 > = nl 2. Cadena con rotación libre (Freely rotating chain): Modelo de cadena que considera que la longitud (l) de los n segmentos que constituyen el esqueleto de la macromolécula y el ángulo de enlace (q) entre los mismos adopta un valor fijo, mientras que el ángulo de rotación interna (f) puede adoptar cualquier valor. Los segmentos de la cadena pueden, en consecuencia, rotar libremente. La distancia extremo a extremo según este modelo viene dada por: <r 2 > = nl 2 [(1+cos(180q)/(1cos(180-q)]. Este modelo se aproxima al comportamiento de las cadenas reales a temperaturas elevadas, cuando los segmentos superan con facilidad las barreras de energía de rotación interna. Cadena vermiforme (Wormlike chain): Modelo de cadena adecuado para describir cadenas rígidas o semi-rígidas, intermedio entre el ovillo estadístico y la varilla rígida. En una cadena vermiforme la conformación global responde a formas ligeramente curvadas (como un gusano). Los ejemplos típicos de esta estructura son las cadenas cortas de los derivados de la celulosa, los polipéptidos en el estado helicoidal y el ADN. Coeficiente de expansión (Expansion coefficient): Coeficiente empírico adimensional que mide la expansión que sufren las dimensiones de una macromolécula cuando se encuentra en el seno de un buen disolvente con respecto a sus dimensiones sin perturbar. El coeficiente se define como: a = <r 2 >/ <r 2 > o , es decir, como cociente de sus distancias extremo a extremo cuadráticas medias perturbadas por el disolvente y sin perturbar, respectivamente. Comportamiento elástico (Elastic behaviour): Se dice del comportamiento mecánico que se ajusta a la ley de Hooke, que establece que la deformación resultante es proporcional a la tensión aplicada, independientemente de la velocidad de deformación. En la práctica este comportamiento sólo observarse a porcentajes de deformación muy pequeños. Comportamiento LCST (Lower critical solution temperature): Comportamiento de fases que corresponde a disoluciones en las que se observa miscibilidad completa a temperaturas bajas, y miscibilidad parcial a temperaturas altas. En consecuencia, el punto crítico del sistema corresponde a un mínimo de la curva binodal. Se encuentra fundamentalmente en disoluciones exotérmicas y con entropía de mezcla pequeña. Comportamiento UCST (Upper critical solution temperature): Comportamiento de fases que corresponde a disoluciones en las que se observa miscibilidad completa a temperaturas altas, y miscibilidad parcial a temperaturas bajas, de forma que el punto crítico del sistema corresponde a un máximo de la curva binodal. Es típico de disoluciones endotérmicas y con entropía de mezcla elevada. Comportamiento viscoelástico lineal (Linear viscoelastic behaviour): Comportamiento de los materiales viscoelásticos en los que se encuentra una relación lineal entre el esfuerzo aplicado y la

Los compuestos orgánicos son en general sustancias de constitución simple, porque se forman por moléculas con un número muy reducido de átomos.

En respuesta a la creciente necesidad de reparar o rehabilitar estructuras de concreto reforzado, han surgido nuevas tecnologías de reforzamiento estructural entre las cuales los polímeros reforzados con fibras de carbono de alta resistencia (CFRP) son una alternativa real para la industria de la construcción dada la relación costo-beneficio, facilidad de colocación, etc.

RESUMEN El hormigón con polímeros es un material compuesto muy versátil debido a su uso en: construcción y reparación de estructuras, pavimentos de carreteras y puentes, tuberías de aguas residuales y túneles, entre otras aplicaciones. Estos hormigones presentan valores más altos en las propiedades como resistencia mecánica, rigidez, rendimiento a altas temperaturas, resistencia a la corrosión, dureza y conductividad. Se analizan los tipos, características y aplicaciones de los hormigones poliméricos y el hormigón reforzado con fibras de polipropileno. PALABRAS CLAVE: Concreto modificado con polímeros, fibras de polipropileno, polímero termoplástico, polímero termoestable ABSTRACT: Polymer concrete is a composite material very versatile due to their use in: construction and repair of structures, road pavements and bridges, sewage pipes and tunnels, among other applications. These concretes have higher values in the properties as strength, stiffness, high temperature performance, corrosion resistance, hardness and conductivity. It discusses the types, characteristics and applications of polymer concrete and fiber reinforced polymer concrete.