PLÁSTICO. DESARROLLO Y FABRICACIÓN

Plásticos, PVC

Los plásticos generalmente se producen mediante la unión paso a paso de monómeros para formar cadenas largas, los polímeros; por lo que se hace una distinción fundamental entre polimerización en cadena y polimerización en etapas.

 

Polimerizaciones en cadena 

En la polimerización en cadena, el crecimiento comienza con una molécula a la que se añaden sucesivamente más monómeros. La molécula que inicia el proceso de polimerización se llama iniciador, la que crece encima se llama monómero. El número de monómeros que finalmente forman el polímero es el grado de polimerización.

El grado de polimerización se puede ajustar mediante la relación de monómero a iniciador.

 

Polimerización por radicales libres 

En la polimerización por radicales, las reacciones de crecimiento son iniciadas y propagadas por radicales. En comparación con otras reacciones en cadena, es insensible, fácil de controlar y proporciona un alto grado de polimerización incluso con conversiones muy pequeñas. Por lo tanto, se utiliza principalmente en la producción de plásticos baratos como LDPE, PS o PVC.

Este proceso es un tanto peligroso pues emite calor durante la reacción. Este calor, si no es disipado, genera más radicales para que la reacción se acelere.

En casos extremos, esta aceleración puede sobrecargar el material del reactor y provocar una explosión térmica.

Plástico en la industria

Polimerización iónica 

En las polimerizaciones iónicas, las reacciones de crecimiento son iniciadas y propagadas por especies iónicas . Las cadenas de crecimiento son más duraderas (de varias horas a días) que sus análogos radicales y en este contexto citamos a los llamados polímeros vivos . Por tanto, una vez completada una polimerización en las cadenas que todavía están vivas, es decir, que son capaces de polimerizar, se puede abandonar un monómero adicional y, por tanto, se puede continuar el crecimiento renovado.

Los polímeros cuyas cadenas constan de dos o más tipos diferentes de monómeros, se denominan copolímeros . Si en un copolímero se encuentran bloques largos de un monómero, seguidos de bloques del otro, hablamos de copolímeros de bloque. Las polimerizaciones iónicas son, por tanto, más complejas y costosas que la polimerización por radicales.

 

Catalizadores organometálicos 

Estas polimerizaciones tienen lugar en presencia de catalizadores. El añadido de más monómeros se realiza mediante la inserción del monómero entre la cadena en crecimiento y la especie catalizadora. El resultado es un mayor grado de orden de los polímeros resultantes y un menor grado de ramificación. Debido a esta regular estructura, las cadenas individuales se empaquetan de manera más eficiente en el sólido, y el plástico se vuelve más denso.

 

plástico

Polimerizaciones escalonadas 

A diferencia de las polimerizaciones en cadena, la formación de los polímeros en las polimerizaciones escalonadas, no tienen lugar mediante la iniciación de una cadena en crecimiento, sino mediante la reacción directa de los monómeros entre sí. Esta reacción puede tener lugar con la liberación de un subproducto como el agua o simplemente agregando los monómeros para formar una nueva especie.

 

Policondensación de polímeros

Citando las policondensaciones, la cadena está formada por una reacción intermolecular de polímeros bifuncionales con la eliminación de una especie más pequeña, como puede ser el agua. 

 

Poliadición de polímeros

En el caso de las poliadiciones, el polímero se forma añadiendo los monómeros individuales entre sí, sin la formación de subproductos.

Los isocianatos reaccionan con alcoholes en una reacción de adición para formar los llamados uretanos. Aquí también se aplica lo siguiente: si se utilizan monómeros bifuncionales, se forman largas cadenas lineales. Si se agrega agua a la mezcla de polimerización, reacciona con los isocianatos para formar aminas y dióxido de carbono. El CO2  liberado en la mezcla se encierra en el plástico en forma de burbujas, de modo que se obtiene una espuma, el poliuretano.

 

Tipos de aditivos en el desarrollo y fabricación de plásticos

Los aditivos se agregan a los plásticos en el proceso de fabricación. Se utilizan para ajustar con precisión las propiedades del material a las necesidades de la aplicación respectiva y para mejorar las propiedades químicas, eléctricas y mecánicas.

 

Plastificantes en polímeros

Se trata de sustancias que son capaces de penetrar el plástico a nivel molecular y así aumentar la movilidad de las cadenas entre sí. Reducen la fragilidad, la dureza y la temperatura de transición vítrea de un plástico y, por lo tanto, lo hacen más fácil de moldear y procesar.

Cualitativamente, se puede entender como un «lubricante molecular».

Los extensores también mejoran la procesabilidad, por lo que también se denominan plastificantes secundarios. Los extensores importantes son los aceites epoxidados, los aceites minerales de alto punto de ebullición y las parafinas.

fabricación plástico

Estabilizadores en polímeros

Los estabilizadores se utilizan para mejorar las propiedades químicas. Aumentan la vida útil del plástico y lo protegen de influencias dañinas como el óxido, reacciones meteorológicas…

El plástico puede decolorarse por reacción con el oxígeno atmosférico y las cadenas de polímero pueden descomponerse o reticular. Esto se puede prevenir agregando antioxidantes , que interceptan los radicales libres generados durante la reacción, o previenen la formación de radicales.

 

Colorantes en plásticos 

La mayoría de los polímeros son incoloros en su forma pura; sólo se colorean cuando se agregan colorantes. Se distingue entre colorantes y pigmentos. Los textiles se colorean casi exclusivamente con tintes. Sin embargo, la gran mayoría de los plásticos están coloreados con pigmentos, ya que son más resistentes a la luz y generalmente más baratos. Los pigmentos importantes en esta área son el rutilo (blanco), el negro de carbón (negro), el azul cobalto o azul ultramar y el verde óxido de cromo.

Rellenos de polímeros 

Los rellenos son extensores que abaratan la producción del plástico y mejoran las propiedades mecánicas del material. Cargas importantes incluyen: creta, arena , tierra de diatomeas, fibras de vidrio y esferas, óxido de zinc, cuarzo, harina de madera, almidón, grafito, negro de carbón y talco.

 

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