Descripción de los fundamentos del estudio de los polímeros

1. Universidad de Carabobo
Facultad de Ciencias de la Educación
Departamento de Biología y Química
Facilitadora: Esp. Joselin Albujar

2. DEFINICIONES
Polímero: sustancia formada por moléculas que contienen una gran cantidad
de átomos y tienen un alto peso molecular. Son moléculas grandes que se
fabrican uniendo químicamente moléculas más pequeñas llamadas
monómeros.
Monómero: pequeñas unidades a partir de las cuales se construye un
polímero.
Almidón, celulosa, seda, ADN Polímeros naturales
Nylon, polietileno, baquelita Polímeros sintéticos

3. POLÍMEROS NATURALES
En la naturaleza se encuentra una cantidad considerable de polímeros, algunos
conocidos desde la antigüedad, como lo son el algodón, madera y látex. Los
polisacáridos, proteínas y ácidos nucleicos son polímeros naturales, que cumplen
las funciones biológicas importantes para un ser vivo y por eso se denominan
Biopolímeros
 Los polímeros sintéticos y algunos naturales como los polisacáridos, están
formados por uno o dos monómeros iguales.
 Los ácidos nucleicos y las proteínas, poseen monómeros con una estructura
similar entre ellos, pero no iguales, es aquí donde se ve la diversidad de la vida.

4. POLÍMEROS NATURALES
 Las proteínas son polímeros de elevado peso molecular, formados por la
unión de unidades básicas llamadas aminoácidos.
 Son alrededor del 50% del peso seco del cuerpo y químicamente están
formadas por C, N, O y H, pudiendo encontrar también pequeñas partes de
otros elementos como azufre, fósforo, etc.
 Las funciones que tienen son:
-Función Estructural;
-Función Catalizadora;
-Función Inmunológica;
-Función Mediadora.

5. POLÍMEROS NATURALES
Son proteínas que ayudan a hidrolizar otras proteínas, lípidos y
carbohidratos durante la digestión.
Son fundamentales para oxidar los nutrientes durante el metabolismo
y para promover muchas reacciones específicas y vitales en el
organismo.
Su principal función es la de transferir grupos de átomos de una
molécula a otra, romper la molécula, formar nuevos enlaces y
reordenar las moléculas en nuevas conformaciones. .

6. POLÍMEROS NATURALES
Constituidos por nucleótidos como unidad estructural y presentan diferentes
niveles de organización estructural:
Estructura Primaria: secuencia de nucleótidos de una sola cadena o hebra, se
pueden presentar como un simple filamento extendido, o bien doblado en sí
mismo.
Estructura Secundaria: disposición espacial de dos hebras de polinucleótidos
enrollados una sobre otra en una doble hélice.
Estructura Terciaria: diferentes niveles de empaquetamiento de la doble hélice,
para formar los cromosomas, generalmente se asocia con proteínas

7. POLÍMEROS NATURALES
Se clasifican por su complejidad según el número de monómeros en:
Monosacáridos; solo una unidad monomérica
Disacáridos; dos unidades monoméricas
Oligosacáridos; de cuatro hasta diez unidades monoméricas
Polisacáridos; de once a cientos de miles unidades monoméricas.
Los monosacáridos son polihidroxialdehídos de tres a ocho átomos de carbono.
Los polímeros más abundantes en la naturaleza son los polisacáridos
formados por glucosa.

8. NOMENCLATURA
Los polímeros se nombran de acuerdo con los monómeros de los que se preparan.
Cuando el nombre del monómero es de una sola palabra, el polímero derivado de él se
genera agregando el prefijo poli
C N
H2C=CH-C N
H2C-CH
Acrilonitrilo
n
Poliacrilonitrilo
La convención para escribir las fórmulas de polímeros establece que se debe encerrar
la unidad repetitiva dentro de los corchetes, seguidos por la letra n para indicar que la
cantidad de unidades repetitivas no se especifica; sin embargo, se supone que es
grande

9. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS
Los polímeros se clasifican de acuerdo con
Tipo de reacción Crecimiento de la Estructura Propiedades
macromolécula
Lineal Termoplástico
Adición
Ramificado Termoestables
Condensación Crecimiento por cadena
Con entrelazamiento Elastómero
Crecimiento por pasos
Escalera
Estrella
Dendrímero

10. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS: Tipo de reacción
Los polímeros de adición se forman con reacciones del tipo: A + B A-B
donde el producto A-B conserva todos los átomos de los reactivos A y B.
En esta ecuación A y B son monómeros que reaccionan para formar el polímero.
Cuando A = B, el resultado es un homopolímero.
Cuando los monómeros son diferentes el resultado es un copolímero.
Los polímeros preparados a partir de alquenos, independientemente de si son homo o
copolímeros, se denominan poliolefinas.

11. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS: Tipo de reacción
Los polímeros de condensación se preparan por la formación de un enlace covalente entre
monómeros , acompañada por la pérdida de una molécula pequeña, como agua, un alcohol o
un halogenuro de hidrógeno.
X + Y + X-Y
Esta reacción de condensación forma un polímero al aplicarla a reactivos difuncionales
X X + Y Y X Y + X-Y
Y Y +X Y+ X X X Y + 2X - Y

12. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS: Crecimiento de la
macromolécula
los monómeros se adicionan uno a uno al mismo
extremo de una cadena en crecimiento. Cada cadena sólo tiene un punto de
crecimiento. La concentración de monómero baja en forma gradual hasta que se
agota.
En general, el crecimiento en cadena se asocia con la polimerización por
adición, aunque no se aplica en todos los casos

13. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS: Crecimiento de la
macromolécula
en este proceso las cadenas tienen al menos dos puntos de
crecimiento. La mayoría de las moléculas de monómero se consumen en las primeras fases
del proceso, y se forma una mezcla de compuestos de peso molecular intermedio, llamados
oligómeros. Éstos oligómeros reaccionan entre sí y forman el polímero.
En general, el crecimiento por pasos se asocia con la polimerización por
condensación, aunque no se aplica en todos los casos

14. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS: Estructura
Los polímeros obtenidos con los mismos compuestos pueden tener distintas
propiedades, según como se fabriquen. Éstas diferencias, en propiedades físicas son el
resultado de diferencias en la estructura general de la cadena de polímero. Existen tres tipos
estructurales principales: lineales, ramificados y entrelazados.
Polímeros lineales amorfos: el conjunto
de cadenas varia de forma aleatoria
(espagueti).
Polímeros lineales: tienen
una cadena continua de
unidades que se repiten.
Polímeros lineales cristalinos: el
conjunto de cadenas varia de forma
ordenada.

15. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS: Estructura
La mayoría de los polímeros de este tipo presentan regiones cristalinas ordenadas llamadas
cristalitos.
El grado de cristalinidad de un polímero es proporcional al porcentaje de cristalitos.
El grado de cristalinidad depende de las fuerzas intermoleculares entre las cadenas.
Para determinados polímeros, la densidad aumenta con la cristalinidad, porque las cadenas
enredadas al azar ocupan un mayor volumen, mientras que las cadenas con un
empaquetamiento eficiente (más cercano), pone la misma masa pero en un volumen menor.

16. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS: Estructura
Los polímeros ramificados tienen ramificaciones que salen de la cadena principal.
Al aumentar la ramificación se reduce la cristalinidad de un polímero y se alteran
las propiedades físicas, como la densidad.
Las cadenas no ramificadas se empacan con más eficiencia que las ramificadas, lo
que se traduce en fuerzas intermoleculares mayores, mayor cristalinidad y un
material más fuerte y duradero.

17. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS: Estructura
El polietileno de baja densidad (LDPE) y el de alta densidad (HDPE) son homopolímeros del
etileno pero se preparan con métodos diferentes, por lo que tienen distintas propiedades y
usos.
• Suave • Rígido
• Menor punto de fusión • Mayor punto de fusión
• Más ramificado • Menos ramificado
• Elaboración de bolsas de • Elaboración de
compras botellas, garrafones y
tanques de gasolina
LDPE HDPE

18. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS: Estructura
Un polímero entrelazado es aquel en el que dos o más cadenas están unidas
con enlaces covalentes.
Las cadenas en un polímero entrelazado se unen entre sí por unidades de
enlazamiento, que pueden ser largas o cortas y estar formadas por las mismas
unidades repetitivas que la cadena principal u otras distintas.

19. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS: Propiedades
Están formados por largas cadenas producidas al unir monómeros, se comportan de manera
dúctil y plástica.
Las cadenas pueden o no estar ramificadas. Las cadenas individuales están entrelazadas.
Entre los átomos de cadena distinta existen enlaces de Van der Waals relativamente débiles.
Las cadenas se pueden desenlazar mediante la aplicación de un esfuerzo a la tensión.
Pueden ser amorfos o cristalinos.
Al calentarse se ablandan y se funden.

20. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS: Propiedades
Termoplásticos comúnes y sus aplicaciones.
Polímero Aplicaciones
Polietileno (PE) Películas de empaque, aislamientos para alambres, botellas
comprimibles, tuberías, accesorios caseros.
Cloruro de polivinilo (PVC) Tuberías, válvulas, acoplamientos, techos de vinilo para automóviles.
Polipropileno (PP) Fibras para alfombras, cuerdas, empaques.
Poliestireno (PS) Empaques y espumas aislantes, paneles de iluminación, componentes
de aparatos, empaques para huevos.
Poliacrilonitrilo (PAN) Fibras textiles, precursores para fibras de carbono, recipientes para
alimentos.
Polimetilmetacrilato Ventanas, parabrisas, recubrimientos, lentes de contacto duros,
(PMMA) señalamientos luminosos.
Politetrafluoretileno (PTFE) Recubrimientos antiadherentes.

21. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS: Propiedades
Termoplásticos complejos comúnes y sus aplicaciones.
Polímero Aplicaciones
Polioxometileno (POM) Accesorios de plomería, bolígrafos, aspas de ventilador.
Poliamida (PA) Fibras, cuerdas, componentes automotrices, componentes
eléctricos.
Poliéster (PET) Fibras, películas forográficas, cinta para grabación,
recipientes para bebidas.
Policarbonato (PC) Carcazas eléctricas, aparatos domésticos, botellas
retornables
Sulfuro de polifenileno Recubrimientos, componentes para el manejo de fluídos,
(PPS) componentes electrónicos, componentes para secadoras de
pelo.

22. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS: Propiedades
Constituidos por largas cadenas lineales o ramificadas, de moléculas que están
fuertemente unidas por enlaces cruzados para formar estructuras de redes
tridimensionales.
Son más resistentes que los termoplásticos, pero más frágiles.
No se funden al calentarse, sino que empiezan a desintegrarse o
descomponerse.
No se pueden reciclar fácilmente.

23. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS: Propiedades
Termoestables comúnes y sus aplicaciones.
Polímero Aplicaciones
Fenólicos Adhesivos, recubrimientos laminados
Aminas Adhesivos, utensilios de cocina, piezas eléctricas
Poliésteres Piezas eléctricas, laminados decorativos, matrices poliméricas en la
fibra de vidrio
Epoxis Adhesivos, piezas eléctricas, matriz para materiales compuestos
Uretanos Fibras, recubrimientos, espumas, aislantes
Siliconas Adhesivos, selladores

24. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS: Propiedades
Son polímeros flexibles que se pueden estirar, pero retornan a su estado
original cuando cesa la fuerza de alargamiento.
Las cadenas poliméricas tienen forma de moléculas en espiral que se pueden
estirar de manera reversible al aplicarse una fuerza.
Son termoplásticos o termoestables ligeramente entrelazados.

25. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS: Propiedades
Elastómeros comúnes y sus aplicaciones.
Polímero Aplicaciones
Poliisopreno Neumáticos, pelotas de golf, suelas para zapatos
Polibutadien Neumáticos industriales, tiras para impermeabilizar,
o mangueras para vapor
Policloropre Mangueras, recubrimientos de cables
no
Siliconas Sellos

26. ADHESIVOS
Son polímeros que se utilizan para unir otros polímeros, metales, materiales
cerámicos, materiales compuestos o combinaciones de los anteriores.
Adhesivos químicamente reactivos: incluyen los poliuretanos, epoxis, fenólicos y las
poliimidas. Los sistemas de un solo componente están constituidos por una sola resina
polimérica, que se cura por exposición a la humedad o el calor; mientras que los sistemas
de dos componentes se curan al combinarse.
Adhesivos de fusión por calor: estos polímeros se calientan para que fundan y al
enfriarse se solidifica uniendo los materiales.

27. ADHESIVOS
Adhesivos por evaporación o por difusión: el adhesivo se disuelve en un solvente
orgánico o en agua, y se aplica a superficies que deben unirse. Al evaporarse el
portador, el polímero resultante crea la unión.
Adhesivos sensibles a la presión: se producen en forma de películas o recubrimientos.
Se requiere presión para que el polímero se adhiera al sustrato.
Adhesivos conductores: el polímero contiene material de relleno como, escamas o polvo
de plata, de cobre o de aluminio para obtener una buena conductividad térmica o eléctrica.

28. ADITIVOS PARA PLÁSTICOS
Rellenos: pueden tener varios fines, por ejemplo, el negro de humo se adiciona
al hule para obtener la firmeza y la resistencia al desgaste de los neumáticos.
Los materiales inorgánicos como el CaCO3 y el SiO2 mejoran las propiedades
mecánicas de los polímeros. Otros rellenos conocidos como extensores,
permiten la producción de grandes volúmenes de material polimérico utilizando
poca resina.
Pigmentos: se utilizan para producir colores en los polímeros y en las pinturas.

29. ADITIVOS PARA PLÁSTICOS
Estabilizadores: evitan el deterioro que los efectos del entorno causan en el
polímero. También impiden el deterioro de los polímeros debido a los rayos
ultravioleta.
Agentes antiestáticos: la mayoría de los polímeros son malos conductores de
la electricidad, por lo que acumulan una carga estática. Loa agentes antiestáticos
atraen la humedad del aire hacia la superficie del polímero, mejorando la
conductividad superficial del mismo y reduciendo la probabilidad de producir
chispas o descargas.