Define el grado de polimerización

El grado de polimerización describe la longitud promedio que alcanza una cadena. Si el polímero contiene un solo tipo de monómero, el grado de polimerización es el número medio de moléculas o meros que están presentes en la cadena. Se puede definir también el grado de polimerización (GP) por la expresión GP = peso molecular del polímero / peso molecular del mero

Clasificación de los polímeros según su estructura

A) TERMOPLÁSTICOS O PLÁSTICOS

Están formados por polímeros de cadena lineal o ramificada. Deben su nombre al hecho de ser fusibles y, en este estado, moldeables. El moldeo puede realizarse teóricamente un número ilimitado de veces, pero en la práctica no ocurre así porque en cada fundición se destruye parcialmente la molécula, sobre todo si es muy grande. El aumento de temperatura debilita las fuerzas intermoleculares, facilitando el deslizamiento de las cadenas del polímero. No tienen punto de fusión, sino un intervalo de fusión. Por enfriamiento se vuelven duros y frágiles.

B) TERMOESTABLES O RESINAS

Formados por polímeros con enlaces cruzados o redes tridimensionales. Para darles forma se parte de polímeros lineales con múltiples grupos funcionales o con enlaces dobles repartidos por las cadenas, lo que facilita el entrecruzamiento en posteriores reacciones de polimerización, por calentamiento o por adición de catalizadores, durante el proceso de moldeo. Las uniones cruzadas formadas por fuertes enlaces covalentes, que no reblandecen con la temperatura, son infusibles e insolubles. En consecuencia, estos polímeros no se pueden remoldear. La mayor parte de los polímeros de adición son termoplásticos, mientras que los de condensación pueden ser termoplásticos o termoestables.

C) ELASTÓMEROS

Incluyendo el caucho, tienen una estructura intermedia, en la que se permite una ligera formación de enlaces cruzados entre las cadenas. Tienen la capacidad de deformarse elásticamente en grandes cantidades sin cambiar de forma permanente.

Clasificación de los polímeros teniendo en cuenta la geometría de la cadena y las fuerzas intermoleculares

Polímeros amorfos o vítreos:

Este tipo de polímeros se caracterizan por una distribución completamente irregular de las cadenas poliméricas, que pueden enredarse en forma de ovillos, con libertad. La estructura amorfa es típica de las configuraciones atácticas; es decir, cadenas lineales con ramificaciones voluminosas distribuidas al azar, y de copolímeros de meros muy diferenciados. Por ejemplo, las resinas fenólicas, el polimetacrilato de metilo, el poliacetato de vinilo, etc.

Polímeros parcialmente cristalinos:

Las cadenas de polímeros con un elevado grado de simetría (isotácticas y sindiotácticas) con libertad de movimientos de rotación y vibración, con grupos polares específicos, tienen tendencia a organizarse en estado sólido de una forma compacta y ordenada análoga a la de los cristales. Sin embargo, estas ordenaciones solo afectan a zonas muy pequeñas, llamadas lamelas o laminillas, unidas entre sí por otras amorfas que no se pueden separar, ya que una misma cadena puede participar en ambas zonas. Se obtiene así un estado semicristalino.

Influencia de la temperatura en el comportamiento de los polímeros

Al elevar la temperatura, aumenta la agitación térmica y al llegar a la temperatura crítica Tv, característica de cada polímero, se consigue el movimiento vibratorio de pequeños segmentos de la cadena alrededor de posiciones fijas, lo que da lugar al cambio de propiedades: módulo de elasticidad, coeficiente de difusión y dilatación, capacidad de amortiguación mecánica, etc. A temperaturas más elevadas los segmentos de la cadena, además de vibrar, pueden deslizarse y el polímero adquiere un comportamiento viscoelástico, función del tiempo. Si sigue aumentando la temperatura, crece la movilidad de las partículas hasta que deslizan por completo unas sobre otras. Este cambio se produce a la temperatura de fluidificación Tf. Por encima de esta temperatura el polímero se comporta como un líquido viscoso.

Al alcanzar la temperatura de descomposición Td, se rompen las moléculas del polímero, se queman y el material se vuelve inservible.

Aplicaciones técnicas de los polímeros teniendo en cuenta la temperatura

Las aplicaciones técnicas de los polímeros dependen de las temperaturas Tv, Tf y Td. Según su valor con relación a la temperatura ambiente Ta, se comportan como:

A) Líquidos elásticos y pegajosos: cuando Ta > Tf > Tv. Si Ta >> Tf el líquido es oleoso.

B) Sólidos viscoelásticos y sólidos elásticos: si Tf > Ta > Tv.

C) Sólidos duros: cuando Tv > Ta

Clasificación según su aplicación como material polimérico

1. Elastómeros (Si Ta < Tv):

Formados por cadenas enredadas en forma de ovillos, que se pueden deformar al desenredarse por tensión. También, se pueden formar introduciendo uniones cruzadas entre las cadenas (caso de vulcanización del caucho natural), para obtener la rigidez necesaria.

2. Plásticos (Si Tv >> Ta):

Pueden ser termoplásticos, si son de cadenas lineales, y termoestables si las cadenas son de enlaces cruzados.

3. Fibras (Si Tf > Tv >> Ta):

Formadas por grandes polímeros de cadena alargada, capaces de cristalizar al someterlos a una tensión externa.