By 5 p INTRODUCCIÓN Hace cien años, al mencionar el término plástico, éste se podía entender como algo relativo a la reproducción de formas o las artes plásticas, la pintura, la escultura, el moldeado. En la actualidad, esta palabra se utiliza con mayor frecuencia y tiene un significado que implica no sólo arte, sino también tecnología y ciencia. LÁSTICOS es una palabra que deriva del griego «Plastikos» que significa «Capaz de ser Moldeado», sin embargo, esta definición no es suficiente para describir de forma clara a la gran variedad de materiales que así se denominan.
Técnicamente los plásticos son sustancias de origen orgánico formadas por largas cadenas macromoleculares que contienen general, los polímeros tienen una excelente resistencia mecánica debido a que las grandes cadenas poliméricas se atraen. Las fuerzas de atracción intermoleculares dependen de la composición química del polímero y pueden ser de varias clases. Un polímero es una sustancia cuyas moléculas son, por lo menos aproximadamente, múltiplos de unidades de peso molecular bajo. La unidad de bajo peso molecular es el monómero.
Si el polímero es rigurosamente uniforme en peso molecular y structura molecular, su grado de polimerización es indicado por un numeral griego, segun el número de unidades de monómero que contiene. El término polímero designa una combinación de un número no especificado de unidades. Si el número de unidades es muy grande, se usa también la expresión gran polímero. un polímero no tiene la necesidad de constar de moléculas individuales todas del mismo peso molecular, y no es necesario que tengan todas la misma composición química y la misma estructura molecular.
Hay polímeros naturales como ciertas proteínas globulares y poli- arbohidratos, cuyas moléculas individuales tienen todas el mismo peso molecular y la misma estructura molecular, pero la gran mayoría de los polímeros sintéticos y naturales Importantes son mezclas de componentes poliméricos homólogos. La pequeña variabilidad en la composición química y en la estructura molecular es el resultado de la presencia de grupos finales, ramas ocasionales, variaciones en la orientación de unidades monómeras y la irregularidad en el orden en el que suceden los diferentes tipos de esas unidades en los copopolímeros.
Estas variedades en general no suelen afectar a las propiedades del roducto final, sin embargo, se ha descubierto que en ciertos casos hubo variaciones en copopolímeros y ci embargo, se ha descubierto que en ciertos casos hubo variaciones en copopolimeros y ciertos polímeros cristalinos. Los Polímeros, provienen de las palabras griegas Poly y Mers, que significa muchas partes. Estudios de difracción de rayos X sobre muestras de polietileno comercial, muestran que este material, constituido por moléculas que pueden contener desde 1. 000 hasta 150. 00 grupos CH2 — CH2 presentan regiones con un cierto ordenamiento cristalino, y otras donde se evidencia un carácter amorfo: a éstas últimas e les considera defectos del cristal. En este caso las fuerzas responsables del ordenamiento cuasi cristalino, son las llamadas fuerzas de van de Waals. La temperatura tiene mucha importancia en relación al comportamiento de los polímeros. A temperaturas más bajas los polímeros se vuelven más duros y con ciertas características vítreas debido a la pérdida de movimiento relativo entre las cadenas que forman el material.
La temperatura en la cual funden las zonas cristalinas se llama temperatura de fusión. Otra temperatura importante es la de descomposición y es conveniente que la misma sea bastante uperior a la temperatura de fusión. Los plásticos se caracterizan por una gran resistencia, densidad alta, unas propiedades excelentes para el aislamiento térmico y eléctrico y una buena resistencia a los ácidos, álcalis y disolventes. Las enormes moléculas de las que están compuestos pueden ser lineales, ramificadas o entrecruzadas, dependiendo del tipo de plástico.
Las moléculas lineales y ramificadas son termoplásticos (se ablandan con el calor), mientras que las entrecruzadas son termoestables (se endurecen con el calor). La fabricación de los plásticos y sus manufacturas implica cuatro asos básicos: obtención de las materias primas, síntes los plásticos y sus manufacturas implica cuatro pasos básicos: obtención de las materias primas, síntesis del polímero básico, composición del polímero como un producto utilizable industrialmente y moldeo o deformación del plástico a su forma definitiva.
En un principio, la mayoría de los plásticos se fabricaban con resinas de origen vegetal, como la celulosa (del algodón), el furfural (de la cáscara de la avena), aceites (de semillas), derivados del almidón o el carbón. La caseína de la leche era uno de los ateriales no vegetales utilizados. A pesar de que la producción del nylon se basaba originalmente en el carbón, el aire y el agua, y de que el nylon se fabrique todavía con semillas de ricino, la mayor(a de los plásticos se elaboran hoy con derivados del petróleo.
Las materias primas derivadas del petróleo son tan baratas como abundantes. No obstante, dado que las existencias mundiales de petróleo tienen un limite, se están investigando otras fuentes de materias primas, como la gasificación del carbón. Con frecuencia se utilizan aditivos químicos para conseguir una propiedad determinada. Por ejemplo, los antioxidantes protegen el polímero de degradaciones químicas causadas por el oxígeno o el ozono. De una forma parecida, los estabilizadores ultravioleta lo protegen de la intemperie.
Los plastificantes producen un polímero más flexible, los lubricantes reducen la fricción y los pigmentos colorean los plásticos. Algunas sustancias ignífugas y antiestáticas se utilizan también como aditivos. Muchos plásticos se fabrican en forma de material compuesto, lo que implica la adición de algún material de refuerzo (normalmente fibras de vidrio o de carbono) a la matriz de la esina plástica. Los materiales compuestos tienen la resistencia y la estabi la matriz de la resina plástica.
Los materiales compuestos tienen la resistencia y la estabilidad de los metales, pero por lo general son más ligeros. Las espumas plásticas, un material compuesto de plástico y gas, proporcionan una masa de gran tamaño pero muy ligera. El puesto de un mercado en la ciudad india de Bombay ofrece una multicolor variedad de productos de plástico. Los plásticos son resinas sintéticas cuyas moléculas son polímeros, grandes cadenas orgánicas.
Los plásticos son duraderos y ligeros. El etróleo se refina para formar moléculas orgánicas pequeñas, llamadas monómeros, que luego se combinan para formar polímeros resinosos, que se moldean o extruyen para fabricar productos de plástico. Propiedades eléctricas: Los polímeros industriales en general suelen ser malos conductores eléctricos, por lo que se emplean masivamente en la industria eléctrica y electrónica como materiales aislantes.
Las baquelitas(resinas fenólicas) sustituyeron con ventaja a las porcelanas y el vidrio de baja tensión hace ya muchos años, termoplásticos como el PVC y los PE, se utilizan en la fabricación e cables eléctricos, y casi todas las carcasas de los equipos electrónicos se construyen en termoplásticos de magníficas propiedades mecánicas, además de eléctricas y de gran duración y resistencia al medio ambiente, como son, las resinas ABS.
Para evitar cargas estáticas en aplicaciones que lo requieran, se ha utilizado el uso de antiestáticos que permite en la superficie del polímero una conducción parcial de cargas eléctricas. Evidentemente la principal desventaja de los materiales plásticos en estas aplicaciones está en relación a la pérdida de características mecanicas y geométricas con la temperatura. Sin embargo, ya se dispone de materiales que resist características mecánicas y geométricas con la temperatura.
Sin embargo, ya se dispone de materiales que resisten sin problemas temperaturas relativamente elevadas (superiores a los 200 0C). Las propiedades eléctricas de los polímeros industriales están determinadas principalmente, por la naturaleza química del material (enlaces covalentes de mayor o menor polaridad) y son poco sensibles a la microestructura cristalina o amorfa del material, que afecta mucho más a las propiedades mecánicas. Su estudio se acomete mediante ensayos de comportamiento n campos eléctricos de distinta intensidad y frecuencia.
Seguidamente se analizan las características eléctricas de estos materiales. Los polímeros conductores fueron desarrollados en 1974 y sus aplicaciones aún están siendo estudiadas. Propiedades físicas: que pueden contener desde 1 ,000 hasta 150. 000 grupos CH2 fuerzas de van der Waals. En otros casos la responsabilidad del ordenamiento recae en los enlaces de H. La temperatura tiene mucha importancia en relación al comportamiento de los polímeros.
A temperaturas más bajas los polímeros se vuelven más duros y con ciertas características vítreas debido a la pérdida e movimiento relativo entre las cadenas que forman el material. temperatura de fusión (Tf). Otra temperatura importante es la de descompo descomposición y es conveniente que sea bastante superior a Tf. Propiedades mecánicas: Son una consecuencia directa de su composición así como de la estructura molecular tanto a nivel molecular como súper molecular.
Actualmente las propiedades mecánicas de interés son las de los materiales polímeros y éstas han de ser mejoradas mediante la modificación de la composición o morfología por ejemplo, cambiar la temperatura a la que los polímeros se blandan y recuperan el estado de sólido elástico o también el grado global del orden tridimensional. Normalmente el incentivo de estudios sobre las propiedades mecánicas es generalmente debido a la necesidad de correlacionar la respuesta de diferentes materiales bajo un rango de condiciones con objeto de predecir el desempeño de estos polímeros en aplicaciones prácticas.
Durante mucho tiempo los ensayos han sido realizados para comprender el comportamiento mecánico de los materiales plásticos a través de la deformación de la red de polímeros reticulados y cadenas moleculares enredadas, pero los esfuerzos ara describir la deformación de otros polímeros sólidos en términos de procesos operando a escala molecular son más recientes. por lo tanto se considerarán los diferentes tipos de respuesta mostrados por los polímeros sólidos a diferentes niveles de tensión aplicados: elasticidad, visco elasticidad, flujo plástico y fractura.
HISTORIA DEL PLÁSTICO El desarrollo del plástico surge, cuando se descubrió que las resinas naturales podían emplearse para elaborar objetos de uso práctico. Estas resinas como el betún, la gutapercha, la goma laca y el ámbar, son extraídas de ciertos árboles, y se tienen eferencias de que ya se utilizaban en Egipto, Ba bs ámbar, son extraídas de ciertos árboles, y se tienen referencias de que ya se utilizaban en Egipto, Babilonia, la India, Grecia y China.
En América se conocía otro material utilizado por sus habitantes antes de la llegada de Colón, conocido como hule o caucho. El hule y otras resinas presentaban algunos inconvenientes y, por lo tanto, su aplicación resultaba limitada. Sin embargo, después de muchos años de trabajos e investigaciones se llegaron a obtener resinas semi-sintéticas, mediante tratamientos químicos y físicos de resinas naturales.
Se puede decir que la primera resina semi-sintética fue el hule vulcanizado, obtenida por Charles Goodyear en 1 839 al hacer reaccionar azufre con la resina natural caliente. El producto obtenido resultó ser muy resistente a los cambios de temperatura y a los esfuerzos mecánicos. A mediados del siglo XIX, el inventor inglés Alexander Parkes obtuvo accidentalmente nitrocelulosa, mediante la reacción de la celulosa con ácido nítrico y sulfúrico, y la llamó ‘Parkesina», que con aceite de ricino se podía moldear.
Sin embargo debido a su flamabilidad, no tuvo éxito comercial. Alrededor de 1860, en los Estados Unidos surgió el primer plástico de importancia comercial gracias a un concurso para encontrar un material que sustituyen al marfil en la fabricación de las bolas de billar (en esa época se utilizaban tanto marfil, que se sacrificaba 12,000 elefantes anualmente para cubrir la demanda). Casualmente los hermanos Hyatt trabajaban con el algodón tratado con ácido nítrico, siendo un producto muy peligroso que podía utilizarse como explosivo.
Aprovechando la idea de Parkes, sustituyeron el aceito de ricino por alcanfor y al producto obtenido le llamaron «Celuloide», el cual izo posible la producción de varios ar producto obtenido le llamaron «Celuloide», el cual hizo posible la producción de varios artículos como peines, bolas de billar y películas fotográficas. Otro plástico semi-sintética que tuvo buena aceptación comercial fue el que desarrollaron Knsche y Spitteler en 1897, debido a la demanda de pizarrones blanco en las escuelas alemanas. Este material se fabricó a base de Caseína, una proteína extraída de la leche al hacerla reaccionar con formaldehido.
Su principal aplicación fue la elaboración de botones. En 1899 Leo H. Baeklan, descubrió una resina considerada otalmente sintética, «la baquelita», la cual se obtienen mediante la reacción del fenol con formaldehído. Aunque en el siglo XIX se observó en diversos laboratorios que, por acción de la luz o del calor, muchas sustancias simples, gaseosas o líquidas se convertían en compuestos viscosos o incluso sólidos, nunca se imaginó el alcance que tendrían estos cambios como nuevas vías de obtención de plásticos.
El siglo XX puede considerarse como el inicio de «La Era del Plástico», ya que en esta época la obtención y comercialización de los plásticos sintéticos ha sido continuamente incrementada el registro de patente se presenta en número creciente. La consecución de plásticos sintéticos se originó de la Química Orgánica que se encontraba entonces en pleno auge. En 1907 salió al mercado la resina fenólica «Baquelita», mientras Staundinger trabajaba en la fabricación de poli estireno y Otto Rhom enfocaba sus estudios al acrílico, que para 1930 ya se producían industrialmente.
Por su parte el PVC, aunque había sido sintetizado desde 1872 por Bauman, fue hasta 1920 cuando Waldo Semon, mezclándolo con otros compuestos, obtuvo una masa parecida al caucho, niciándose así la comercialización del P otros compuestos, obtuvo una masa parecida al caucho, iniciándose así la comercialización del PVC en 1938. El químico Herman Staundinger, premio Nóbel de 1953 con sus trabajos revolucionarios iniciados en 1920, demostró que muchos productos naturales y todos los plásticos, contienen macromoléculas.
Este descubrimiento hizo que se considerara como el «Padre de los Plásticos». Muchos laboratorios de Universidades y grandes Industrias Químicas concentraron sus esfuerzos en el desarrollo de nuevos plásticos, aprendiendo las técnicas para ncausar y dirigir casi la voluntad las reacciones químicas. Entre los arlos de 1930 y 1950, debido a la segunda Guerra Mundial surge la necesidad de desarrollar nuevos materiales que cumplan con mejores propiedades, mayor resistencia, menor costo y que sustituyeran a otros que escaseaban.
Es en este período, cuando surgieron plásticos como el Nylon, Polietileno de Baja densidad y el Teflón en un sector de gran volumen, y la industria química adquirió de suministrador importante de materiales. Otro momento exitoso dentro de la historia de los plásticos fue en 1952, cuando K. Ziegler, premio Nóbel en 1964 junto con G. Natta, descubren que el etileno en fase gaseosa resultaba muy lento para reaccionar.
Ambos logran su polimerización de manera más rápida por contacto con determinadas substancias catalizadas a presión normal y temperatura baja. Por su parte, G. Natta descubrió en 1954 que estos catalizadores y otros similares daban lugar a las macromoléculas de los plásticos con un lato ordenamiento. La década de los sesenta se distinguió porque se lograron fabricar algunos plásticos mediante nuevos procesos, aumentando de manera considerable el número de materiales disponibles. Dentro de este grupo destacan las llamad 0 DF 65
