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1 Enredo de Cadena (1) Tenga en cuenta que la mayoría de los polímeros son polímeros lineales; es decir, son moléculas cuyos átomos se encuentran unidos.

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1 1 Enredo de Cadena (1) Tenga en cuenta que la mayoría de los polímeros son polímeros lineales; es decir, son moléculas cuyos átomos se encuentran unidos en una larga línea, formando una inmensa cadena. Generalmente, aunque no siempre, esta cadena no es ni recta ni rígida, sino flexible. Se tuerce y se dobla formando una enredada maraña. Las cadenas tienden a torcerse y envolverse entre sí, de modo que las moléculas del polímero formarán colectivamente una enorme maraña enredada. polímeros lineales Cuando un polímero se funde, las cadenas se comportan como tallarines enredados en un plato. Si usted trata de retirar uno del plato, éste se deslizará sin mayores problemas.

2 2 Enredo de Cadena (2) Pero cuando los polímeros se enfrían o permanecen en estado sólido, actúan como si fueran un ovillo de hilo. Pero no un ovillo nuevo, prolijamente enrollado. Hablamos de un enmarañado y viejo ovillo, constituido por hilos que usted ha ido juntando durante años. Intentar sacar una hebra de este ovillo, es un poco más complicado. ¡Usted probablemente terminaría haciendo un gran nudo! Los polímeros al estado sólido son así. Las cadenas se encuentran tan enrolladas entre sí, que es difícil desenrollarlas. Esto es lo que hace tan fuertes a muchos polímeros en materiales como plásticos, pinturas, elastómeros, y compósitos.plásticos elastómeroscompósitos

3 3 Adición de Fuerzas Intermoleculares (1) ¿Recuerda las fuerzas intermoleculares? Todas las moléculas, tanto las pequeñas como las poliméricas, interactúan entre sí promoviendo la atracción electrostática. Algunas moléculas se atraen más que otras. Las moléculas polares lo hacen mejor que las no polares. Por ejemplo el agua y el metano poseen pesos moleculares similares. El peso molecular del metano es 16 y el del agua 18. A temperatura ambiente, el metano es un gas y el agua un líquido. Esto es porque el agua es muy polar, lo suficiente como para que sus moléculas se mantengan unidas como líquido, mientras que el metano es no polar y por lo tanto, sus moléculas no permanecen unidas en absoluto.

4 4 Adición de Fuerzas Intermoleculares (4) Como ya he señalado, las fuerzas intermoleculares afectan tanto a los polímeros como a las moléculas pequeñas. Pero con los polímeros, estas fuerzas se combinan extensamente. Cuanto más grande sea la molécula, habrá más para ejercer una fuerza intermolecular. Aún cuando sólo las débiles fuerzas de Van de Waals estén en juego, pueden resultar muy fuertes para la unión de distintas cadenas poliméricas. Esta es otra razón por la cual los polímeros pueden ser muy resistentes como materiales. El polietileno, por ejemplo, es muy apolar. Sólo intervienen fuerzas de Van der Waals, pero es tan resistente que es utilizado para la confección de chalecos a prueba de balas.polietileno

5 5 Escala de Tiempo del Movimiento (1) Esta es una manera elegante de decir los polímeros se mueven más lentamente que las moléculas pequeñas. Imagine que usted es un maestro de primer grado y se hace la hora del almuerzo. Su tarea es llevar a sus alumnos del aula a la cantina, sin perder ninguno de ellos y produciendo el menor daño posible en el trayecto. Mantenerlos en fila va a ser difícil. A los chicos pequeños les encanta correr por todos lados, brincando y gritando aquí y allá. Una manera de frenar este movimiento caótico es hacer que todos los chicos se tomen de sus manos cuando usted los conduce a almorzar. Una vez que consiga que todos se tomen de sus manos, su habilidad para correr se verá severamente restringida. Por supuesto, su movimiento aún será caótico.

6 6 Escala de Tiempo del Movimiento (2) La cadena de niños se curvará y serpenteará aquí y allá a lo largo de su trayecto. Pero el movimiento será mucho más lento. Si uno de los chicos pretendiera adelantarse en una dirección, no lo podrá hacer porque será arrastrado por el peso de todos los demás chicos a los cuales está unido. Seguramente, el chico puede desviarse de su camino y hacer que otros chicos hagan lo mismo, pero esa desviación será mucho menor que si los chicos no estuvieran unidos.

7 7 Lo mismo ocurre con las moléculas. Un grupo de moléculas pequeñas puede moverse mucho más rápido y más caóticamente cuando éstas no se encuentran unidas entre sí. Si se las une a lo largo de una extensa cadena, se desplazarán más lentamente, al igual que los niños cuando forman una cadena. (3) Entonces ¿cómo influye ésto para que un material polimérico sea diferente de un material compuesto por moléculas pequeñas? Esta lenta velocidad de movimiento hace que los polímeros hagan cosas inusuales. Para empezar, si usted disuelve un polímero en un solvente, la solución resultará mucho más viscosa que el solvente puro. De hecho, la medición de este cambio de viscosidad se emplea para estimar el peso molecular del polímero.

8 8 Polímeros Amorfos y Cristalinos (1) Debemos aclarar algo en este punto. La transición vítrea no es lo mismo que el fundido. El fundido es una transición que se manifiesta en los polímeros cristalinos. Ocurre cuando las cadenas poliméricas abandonan sus estructuras cristalinas y se transforman en un líquido desordenado.polímeros cristalinos La transición vítrea es una transición que se manifiesta en los polímeros amorfos; es decir, polímeros cuyas cadenas no están dispuestas según un ordenamiento cristalino, sino que están esparcidas en cualquier ordenamiento, aún en estado sólido.

9 9 Polímeros Amorfos y Cristalinos (2). Pero incluso los polímeros cristalinos tienen alguna porción amorfa. Esta porción generalmente constituye el 40-70% de la muestra polimérica. Esto explica por qué una misma muestra de un polímero puede tener tanto una temperatura de transición vítrea como una temperatura de fusión. Pero lo importante es saber que la porción amorfa sólo experimentará la transición vítrea, y la porción cristalina sólo la fusión.

10 10 Entreteniéndose con la Transición Vítrea A veces, un polímero tiene una Tg más alta de lo deseado. No importa, sólo le (3) agregamos algo llamado un plastificante. Se trata de una pequeña molécula que penetrará entre las cadenas poliméricas y las separará. Esto se conoce como aumentar el volumen libre. Cuando esto ocurre, las cadenas pueden deslizarse entre sí con mayor facilidad. Y al deslizarse con mayor facilidad, podrán moverse a temperaturas más bajas de lo que lo harían sin el plastificante. De esta forma, la Tg de un polímero puede ser disminuida, con el objeto de hacerlo más flexible y más fácil de manipular. Si usted se está preguntando de qué clase de pequeña molécula estamos hablando, aquí hay algunas que se emplean como plastificantes: ¿Alguna vez ha percibido ese "olor a auto nuevo"? Ese olor es el plastificante que se evapora de los componentes plásticos en el interior de su auto. Después de muchos años, si se evapora lo suficiente, su tablero ya no estará más plastificado. La Tg de los polímeros de su tablero se elevará por encima de la temperatura ambiente y el tablero se volverá quebradizo

11 11 ¿Cuál es el Polímero de Mayor Tg? (4) Hasta ahora sabemos que algunos polímeros tienen Tg altas, y otros Tg bajas. Lo que todavía no nos preguntamos es: ¿por qué?. ¿Qué es lo que influye para que la transición vítrea de un polímero sean 100 oC y de otro 500 oC? La respuesta es muy simple: todo depende de la facilidad con la que se muevan las cadenas. Una cadena polimérica que pueda movilizarse fácilmente, tendrá una Tg muy baja, mientras que uno que no se mueve tanto, tendrá una Tg alta. Cuanto más fácilmente pueda moverse un polímero, menor calor habrá que suministrarle para que las cadenas empiecen a contornearse para salir de un estado vítreo rígido y pasar a otro blando y flexible. Y ahora supongo que ésto nos llevará a formularnos otra pregunta...

12 12 ¿Cuál es el Polímero de Mayor Tg? (5) ¿Qué provoca que un polímero pueda moverse con mayor facilidad que otro? Este es el factor más importante para tener en cuenta. Cuanto más flexible sea la cadena principal, mayor será el movimiento del polímero y más baja será su Tg. Veamos algunos ejemplos. El más notable es el de las siliconas. Prestemos atención a una llamada polidimetilsiloxanosiliconas ¡Esta cadena principal es tan flexible, que (la silicona), el polidimetilsiloxano tiene una Tg de -127 °C! Por ello es un líquido a temperatura ambiente y hasta se usa para espesar shampoos y acondicionadores de cabello

13 13 Flexibilidad de la Cadena Principal ( 6).. Ahora pasemos al otro extremo, la poli(fenilen sulfona). La cadena principal de este polímero es extremadamente rígida. ¡Tanto, que el polímero no tiene Tg! Usted puede calentarlo a más de 500 o C y aún permanecerá en su estado vítreo. Es más, puede llegar a descomponerse ante tanto calor, pero no experimentará transición vítrea. Para hacer que el polímero sea procesable, debemos agregar algunos grupos flexibles a la cadena principal. Los grupos éter funcionan perfectamente.

14 14 1 Cuando un polímero se forma por medio de uniones entre sí de un solo tipo de molécula pequeña o monómero, se le dice homopolímero. Cuando en cambio dos tipos diferentes de monómeros están unidos a la misma cadena polimérica, el polímero es denominado copolímero. Imaginemos dos monómeros que llamaremos A y B. A y B pueden constituir un copolímero de distintas maneras. Cuando los dos monómeros están dispuestos según un ordenamiento alternado, el polímero es denominado obviamente, un copolímero alternante:

15 15 2 En un copolímero al azar, los dos monómeros pueden seguir cualquier orden: En un copolímero en bloque, todos los monómeros de un mismo tipo se encuentran agrupados entre sí, al igual que el otro tipo de monómeros. Un copolímero en bloque puede ser imaginado como dos homopolímeros unidos por sus extremos.

16 16 3 Un copolímero en bloque que usted conoce muy bien, siempre y cuando use zapatos, es el caucho SBS. Se emplea para las suelas de los zapatos y también para las cubiertas de automóviles.Un copolímero en bloque que usted conoce muy bien, siempre y cuando use zapatos, es el caucho SBS Cuando las cadenas de un polímero formado a partir del monómero B se encuentran injertadas en una cadena polimérica del monómero A, tenemos un copolímero de injerto: Un tipo de copolímero de injerto es el poliestireno de alto impacto, abreviado en inglés como HIPS. Consta de una cadena principal de poliestireno y cadenas de polibutadieno injertadas en dicha cadena principal. El poliestireno le confiere resistencia al material, en tanto que las cadenas del elastómero polibutadieno le otorgan la elasticidad suficiente como para lograr que sea menos quebradizo.Un tipo de copolímero de injerto es el poliestireno de alto impactopoliestirenopolibutadieno

17 17 ELASTOMEROS RESUMEN DE TEMAS Elastomeros Elastomeros naturales El Caucho Extraccion Preparacion Uso Composicion quimica Propiedades fisicas Polyisopropeno,Polimero natural Elastomeros sinteticos Algunos de los mas importantes, sus propiedades Polimeros Dienos Temperatura de Transicion Vitrea Vulcanizacion

18 18 ELASTOMEROS Elastómero significa simplemente "caucho". Entre los polímeros que son elastómeros se encuentran el poliisopreno o caucho natural, el polibutadieno, el poliisobutileno y los poliuretanos.poliisoprenopolibutadieno poliisobutilenopoliuretanos La particularidad que destaca a los elastómeros es su facilidad para rebotar. Otra particularidad de los elastómeros es que pueden ser estirados hasta muchas veces su propia longitud, para luego recuperar su forma original sin deformación permanente.

19 19 ELASTOMEROS Entropía significa desorden. Todas las cosas en nuestro universo son propensas a la entropía y tienden a desordenarse.. Las moléculas poliméricas son iguales. Las que conforman una porción de caucho, cualquier clase de caucho, no tienen ningún orden. Se enrollan y se enredan entre ellas, formando un gran revoltijo. Eso es lo que les gusta hacer. Esta es una cadena polimerica, es igual a una pieza de caucho sin estirar. La entropia es igual a esto

20 20 ELASTOMEROS Pero si estiramos esa porción de caucho, todo cambia. Las moléculas son forzadas a alinearse en la dirección en la que se está produciendo el estiramiento. Cuando lo hacen, se vuelven más ordenadas. Si se estira lo suficiente, las cadenas se alinearán tanto como para cristalizar.cristalizar Claro que así no se encuentran cómodas. Recuerde, a ellas les gusta la entropía (estar desordenadas).

21 21 ELASTOMEROS Esta es una cadena polimerica en una pieza de goma estirada. Esto no es entropia Pero si se afloja la presión y se deja de estirar, las moléculas volverán rápidamente a su estado enredado y desordenado. Lo hacen para retornar a un estado de entropía. Cuando esto sucede, el trozo de caucho recupera su forma original.

22 22 ELASTOMEROS No todos los polímeros amorfos son elastómeros. Algunos son termoplásticos.termoplásticos Que el polímero amorfo sea un termoplástico o un elastómero, depende de su temperatura de transición vítrea, o Tg.temperatura de transición vítrea Esta es la temperatura por encima de la cual un polímero se vuelve blando y dúctil, y por debajo de la cual se vuelve duro y quebradizo, como el vidrio.

23 23 ELASTOMEROS Si un polímero amorfo tiene una Tg por debajo de la temperatura ambiente, será un elastómero, porque es blando y elástico a temperatura ambiente. Si un polímero amorfo tiene una Tg por encima de la temperatura ambiente, será un termoplástico, ya que a temperatura ambiente es duro y quebradizo. De modo que, por regla general para los polímeros amorfos, tenemos que los elastómeros poseen bajas Tg y los termoplásticos poseen altas Tg. (Pero cuidado, ésto sólo es aplicable para polímeros amorfos, no se aplica para los polímeros cristalinos.)cristalinos

24 24 ELASTOMEROS Alguna vez ha dejado un balde u otro objeto de plástico a la intemperie durante el invierno y notó que se quiebra o se rompe con mayor facilidad que durante el verano? Lo que usted experimentó es el fenómeno conocido como la transición vítrea. Esta transición es algo que sólo le ocurre a los polímeros, lo cual es una de las cosas que los hacen diferentes. La transición vítrea es mucho más de lo que parece. Hay una cierta temperatura (distinta para cada polímero) llamada temperatura de transición vítrea, o Tg.

25 25 ELASTOMEROS. Cuando el polímero es enfriado por debajo de esta temperatura, se vuelve rígido y quebradizo, igual que el vidrio. Algunos polímeros son empleados a temperaturas por encima de sus temperaturas de transición vítrea y otros por debajo. Los plásticos duros como el poliestireno y el poli(metil metacrilato), son usados por debajo de sus temperaturas de transición vítrea; es decir, en su estado vítreo. Sus Tg están muy por encima de la temperatura ambiente, ambas alrededor de los 100°C.poliestirenopoli(metil metacrilato) Los cauchos elastómeros como el poliisopreno y el poliisobutileno, son usados por encima de sus Tg, es decir, en su estado caucho, donde son blandos y flexibles.elastómerospoliisopreno poliisobutileno

26 26 ELASTOMEROS Para facilitar aún más que los elastómeros recuperen su forma original, resulta útil entrecruzarlos. De este modo, se forman enlaces covalentes entre las diferentes cadenas poliméricas, uniéndolas en una única molécula reticulada.entrecruzarlos La mayoría de los objetos hechos de caucho contienen una sola molécula! Cuando las cadenas poliméricas se encuentran unidas de esta forma, resulta aún más difícil estirarlas, por lo tanto retornan más fácilmente a su forma original.

27 27 ELASTOMEROS Pero esto hace que los elastómeros sean difíciles de reciclar. ¿Cómo se hace para fundir una sola molécula? Para hacer que los elastómeros sean reciclables, necesitamos encontrar un modo de mantener las moléculas unidas mientras el caucho se está utilizando y que luego permita que las mismas se separen cuando el caucho se procesa. La respuesta está en lo que llamamos un elastómero termoplástico.elastómero termoplástico

28 28 ELASTOMEROS Un dieno es una molécula que contiene dos dobles enlaces carbono-carbono. Por lo general, cuando hablamos de polímeros dieno, nos estamos refiriendo a polímeros constituidos por moléculas pequeñas, o monómeros, que tienen dos dobles enlaces carbono-carbono. El monómero que se muestra es el butadieno, que se emplea para obtener un caucho sintético, el polibutadieno. polibutadieno

29 29 ELASTOMEROS Hasta hace un largo tiempo atrás, el único caucho del que disponíamos era el latex de caucho natural, el poliisopreno.poliisopreno Sin embargo, el latex de caucho natural extraído del árbol no sirve de mucho. Gotea y se pone pegajoso cuando se lo calienta, y se endurece volviéndose quebradizo cuando se enfría. Las cubiertas para autos hechas de este latex, no serían muy buenas, a menos que uno viva en algún lugar donde la temperatura se mantuviera en unos 25 grados durante todo el año.

30 30 ELASTOMEROS Hace mucho tiempo. Alrededor de 170 años atrás, para ser exactos, en Fue antes de que aparecieran los autos que necesitaban cubiertas para sus ruedas. Charles Goodyear, un experimentador e inventor nada exitoso, intentaba fabricar un caucho más útil. Mientras jugueteaba en su cocina con un recipiente de caucho, derramó accidentalmente un poco de azufre sobre el mismo. Y créase o no, cuando le echó un vistazo a esta masa de caucho, vio que no fundía ni se ponía pegajosa cuando la calentaba, ni se volvía quebradiza cuando la dejaba toda una noche al aire libre en el frío invierno de Massachusetts. Designó a su nuevo caucho con el nombre de caucho vulcanizado. 12

31 31 ELASTOMEROS Qué había ocurrido allí? ¿Qué le había hecho el azufre al caucho? Le hizo formar puentes, que unieron todas las cadenas poliméricas del caucho. Esto se denomina entrecruzamiento. Los puentes formados por cadenas cortas de átomos de azufre unen una cadena de poliisopreno con otra, hasta que todas las cadenas quedan unidas en una supermolécula gigante. Sí, amigos, ésto quiere decir exactamente lo que ustedes creen. Un objeto constituido por caucho entrecruzado, es de hecho, una única molécula. Una molécula tan grande como para tomarla con nuestra mano.

32 32 ELASTOMEROS Estos entrecruzamientos mantienen unidas a las moléculas poliméricas. Debido a ello, cuando el caucho se calienta, no pueden deslizarse una encima de la otra, ni siquiera una alrededor de la otra. Por esa razón el caucho no funde. Y también debido a que todas las moléculas están unidas, no pueden separarse unas de otras. Esto explica por qué el caucho vulcanizado de Charles Goodyear no se vuelve quebradizo cuando se enfría.

33 33 ELASTOMEROS Conceptualmente, podemos ver qué es lo que ocurre y comprenderlo mejor. El dibujo muestra la diferencia entre un grupo de cadenas poliméricas no entrecruzadas y una red entrecruzada.

34 34 El caucho se obtiene del árbol por medio de un tratamiento sistemático de "sangrado", que consiste en hacer un corte en forma de ángulo a través de la corteza profundizando hasta el cambium. Una pequeña vasija que cuelga en el tronco del árbol para recoger el látex, jugo lechoso que fluye lentamente de la herida del árbol. El látex contiene 30 a 36% del hidrocarburo del caucho, % de cenizas, 1-2% de proteínas, 2% de resina y 0.5 de quebrachitol. ELASTOMEROS

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37 37 El látex fresco es transformado en caucho seco tan pronto como sea posible después de la recolección. Primeramente, se cuela por un tamiz de lámina perforada para eliminar partículas de hojas y corteza. En seguida se diluye de su concentración de % de caucho a un título aproximado de 12%. Sin realizar el ensayo por evaporación. Después de la dilución, se deja el látex en reposo un corto tiempo para que las materias no separadas por el tamiz (arena y cieno) se sedimenten. Entonces está dispuesto para la coagulación. ELASTOMEROS

38 38 ELASTOMEROS CONCENTRACION (1) El ácido fórmico está considerado como el mejor de los coagulantes para el caucho natural, pero el ácido acético se usó también mucho. La cantidad de ácido requerida, depende del estado de los árboles y de las condiciones climáticas. Los árboles jóvenes dan un látex inestable y durante la sangría ha de añadirse al mismo algo de amoníaco para asegurar su estabilidad hasta su manufactura. Este amoníaco ha de tomarse en cuenta al determinar la cantidad de ácido necesario.

39 39 ELASTOMEROS CONCENTRACION (2) El látex de árboles grandes, que no ha recibido amoníaco, necesita 40 ml de ácido fórmico (90%) por cada 100 litros de látex (con 12% de sólidos). El ácido de 90% se diluye en agua hasta una concentración de 4% y se mezcla muy bien con el látex. El volumen de ácido debe controlarse cuidadosamente, pues el exceso impide la coagulación. En el intervalo de pH de 5.05 a 4.77 está el punto isoeléctrico en que se efectúa la coagulación del caucho. Dicho intervalo se denomina también primera zona de sólido.

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41 41 ELASTOMEROS Caucho crepé. (1) Para la preparación del caucho rizado o caucho crepé se usa el bisulfito de sodio, que retarda la acción de los óxidos e impide la coloración y el ablandamiento. Para 100 Kg. de caucho seco en el látex, se necesitan alrededor de 0.5 Kg. de bisulfito sódico. Después que se han añadido el ácido y el retardador, se deja escurrir el coágulo húmedo durante dos horas.

42 42 ELASTOMEROS Caucho crepé (2) Se hace pasar el coágulo por una máquina de rizado que consta de dos cilindros provistos de surcos longitudinales sobre los que se pulveriza agua. Los cilindros operan con distintas velocidades angulares, y cuando el caucho húmedo pasa entre ellos, la acción de cortadura y masticación expone nuevas capas a la acción del agua. Varias máquinas de éstas se usan en serie, y cuando la lámina sale de la última presenta una superficie rugosa que recuerda el crespón o el papel crepé.

43 43 ELASTOMEROS Hoja ahumada: (1) En la preparación de la hoja ahumada, la coagulación se efectúa en tanques largos. El látex diluido se echa en el tanque, se añade ácido fórmico y se agita muy bien para mezclarlo con el látex. Se deja todo en reposo 16 horas. Al cabo de este tiempo se han formado planchas firmes de coágulo de látex de 39 mm de grueso, las cuales se hacen pasar entre cilindros lisos que giran con la misma velocidad mientras sobre ellas cae agua pulverizada. Hay varias maquinas de esta clase.

44 44 ELASTOMEROS Hoja ahumada: (2) La separación entre los cilindros decrece de una máquina a la siguiente, y los de la última tienen costillas que forman en la lámina de caucho acanaladuras. Éstas aumentan la superficie de la lámina para facilitar el secado y evitar que las láminas se adhieran unas a otras formando una masa sólida.

45 45 ELASTOMEROS Hoja ahumada: (3) Las láminas de caucho acanaladas se tienen colgadas algunas horas al aire libre y después se cuelgan en un cobertizo de secamiento por el humo, donde la temperatura se mantiene entre 40° y 50° C. Al cabo de diez días, las láminas están secas y dispuestas para el empaquetado. Por el secado, el caucho toma color ambarino y se vuelve traslúcido.

46 46 ELASTOMEROS Propiedades físicas (1) Las propiedades físicas del caucho bruto varían con la temperatura. A bajas temperaturas, se vuelve rígido, y cuando se congela en estado de extensión adquiere estructura fibrosa. Calentando a mas de 100 ºC., se ablanda y sufre alteraciones permanentes. La plasticidad puede modificarse dentro de ciertos limites por la acción de productos químicos.

47 47 ELASTOMEROS Propiedades físicas (2) La plasticidad puede modificarse dentro de ciertos limites por la acción de productos químicos. Cuando el caucho bruto ha sido estirado y deformado durante algún tiempo, no vuelve completamente a su estado original. Entonces si se calienta, la recuperación es mayor que a la temperatura ordinaria. Este fenómeno se denomina deformación residual o estiramiento permanente y es propio del caucho.

48 48 ELASTOMEROS Propiedades físicas (3) El caucho bruto absorbe mucha agua. El poder de absorción de agua del caucho purificado es muy bajo. Gran variedad de sustancias son solubles o pueden dispersarse en el caucho bruto, tales como el azufre, colorantes, ácido estiárico, y otros. El látex esta disponible hoy en varias formas y diferentes concentraciones. Cuando el látex apareció por primera vez en grandes cantidades (preservado en amoniaco, en proporciones menores al 1 %), el caucho contenido varía del 29 al 40 %, y se obtiene por evaporación o por separación parcial de sueros sólidos por métodos mecánicos. El color pálido, es característico.

49 49 ELASTOMEROS Uno de los polímeros naturales mejor conocidos es el poliisopreno, o caucho natural. Los antiguos mayas y aztecas lo extraían del árbol de la Hevea y lo empleaban para hacer botas de lluvia y las pelotas que utilizaban en un juego similar al básquet. Es lo que llamamos un elastómero, es decir, después de ser estirado o deformado, recupera su forma original.elastómero Normalmente, el caucho natural es tratado para producir entrecruzamientos, lo que lo convierte en un elastómero aún mejor.entrecruzamientos (1)

50 50 ELASTOMEROS El poliisopreno es un polímero dieno, o sea un polímero formado a partir de un monómero que contiene dos enlaces dobles carbono-carbono.dieno Este es un raro ejemplo de un polímero natural que puede hacerse casi tan bien como lo hace la naturaleza. (2)

51 51 ELASTOMEROS ELASTOMEROS SINTETICOS: POLYISOPROPENO SBS – POLY-ESTIRENO-BUTADIENO-ESTIRENO POLYIBUTADIENO POLYISOBUTILENO POLIURETANO POLICLOROPROPENO SILICONAS

52 52 El polibutadieno fue uno de los primeros tipos de elastómeros sintéticos, o caucho, en ser inventados. elastómeros Igual que el poliisopreno, es muy similar al caucho natural.poliisopreno Es adecuado para las aplicaciones que requieren exposición a bajas temperaturas. Los neumáticos se hacen a menudo con mezclas de polibutadieno y de otras clases de caucho. Las correas, mangueras, juntas y otras piezas de automóvil se hacen de polibutadieno, porque éste tiene mejor resistencia a las bajas temperaturas que otros elastómeros. ELASTOMEROS (1) 36

53 53 ELASTOMEROS Muchos polímeros pueden llegar a ser quebradizos a bajas temperaturas debido a un fenómeno llamado transición vítrea. transición vítrea ¡Conducir en invierno puede ser bastante malo si se quebraran las mangueras y las juntas! Un caucho duro llamado poli(estireno-butadieno-estireno), o caucho SBS, es un copolímero que contiene polibutadienopoli(estireno-butadieno-estireno)copolímero El polibutadieno es un polímero dieno, o sea un polímero hecho a partir de un monómero que contiene dos enlaces dobles carbono-carbono. 37polímero dieno (2)

54 54 ELASTOMEROS El poli(estireno-butadieno-estireno), o SBS, es un caucho duro, que se usa para hacer objetos tales como suelas para zapatos, cubiertas de neumáticos, y otros donde la durabilidad sea un factor importante. caucho (1)

55 55 ELASTOMEROS Es un tipo de copolímero llamado copolímero en bloque.copolímero Su cadena principal está constituida por tres segmentos. El primero es una larga cadena de poliestireno, el del medio es una cadena de polibutadieno, y el último es otra larga sección de poliestireno. Aquí hay un esquema:poliestirenopolibutadieno (2)

56 56 ELASTOMEROS El poliestireno es un plástico duro y resistente y le da al SBS su durabilidad. El polibutadieno es un material parecido al caucho y le confiere al SBS sus características similares al caucho. Además, las cadenas de poliestireno tienden a agruparse formando grandes masas. (3)

57 57 ELASTOMEROS Cuando un grupo estireno de una molécula de SBS se une a una de estas masas y la otra cadena de poliestireno de la misma molécula de SBS se une a otra masa, las diversas masas se ensamblan entre sí con las cadenas similares al caucho del polibutadieno. Esto le da al material, la capacidad de conservar su forma después de ser estirado. (4)

58 58 ELASTOMEROS El SBS es también un tipo de material inusual, llamado elastómero termoplástico. elastómero termoplástico Estos son materiales que a temperatura ambiente se comportan como cauchos elastoméricos, pero cuando se calientan, pueden ser procesados como plásticos. La mayor parte de los cauchos son difíciles de procesar, porque están entrecruzados. Pero el SBS y otros elastómeros termoplásticos se las arreglan para ser similares al caucho sin ser entrecruzados, por lo que resulta sencillo procesarlos para lograr curiosas formas útilesentrecruzados (5)

59 59 ELASTOMEROS Los poliuretanos componen la única familia más versátil de polímeros que existe. Pueden ser elastómeros y pueden ser pinturas. Pueden ser fibras y pueden ser adhesivos. Aparecen en todas partes. Un poliuretano maravillosamente extraño es el spandex.elastómerosfibrasspandex Por supuesto, los poliuretanos se llaman así porque en su cadena principal contienen enlaces uretano. Los poliuretanos son capaces unirse perfectamente por enlace por puente de hidrógeno y así pueden ser muy cristalinos. Por esta razón se utilizan a menudo para hacer copolímeros en bloque con polímeros de estructura similar al caucho. Estos copolímeros en bloque tienen características de elastómeros termoplásticos.copolímeros en bloqueelastómeros termoplásticos (1)

60 60 Spandex ELASTOMEROS Un elastómero termoplástico poliuretánico inusual es el spandex, que DuPont vende bajo el nombre comercial Lycra. Tiene enlaces urea y uretano en su cadena. Lo que le confiere al spandex sus características especiales, es el hecho de que en su estructura tiene bloques rígidos y flexibles. La cadena polimérica corta de un poliglicol, de generalmente cerca de cuarenta unidades de longitud, es flexible y parecida al caucho. El resto de la unidad de repetición, es decir el estiramiento con los enlaces uretano, los enlaces urea y los grupos aromáticos, es extremadamente rígido. (2)

61 61 ELASTOMEROS Esta sección es tan fuerte que las secciones rígidas de diversas cadenas se agrupan y se alinean para formar fibras. fibras Obviamente, son fibras inusuales, pues los dominios fibrosos formados por los bloques rígidos están unidos entre sí por las secciones flexibles parecidas al caucho. ¡El resultado es una fibra que actúa como elastómero! Esto permite que logremos una tela capaz se estirarse, ideal para la ropa de gimnasia y similares. 45elastómero Spandex (3)

62 62 ELASTOMEROS El poliisobutileno es un caucho sintético, o elastómero.elastómero Es especial porque es el único caucho impermeable a los gases, es decir, es el único caucho que puede mantener el aire por largos períodos. Los globos se desinflan después de algunos días. Esto es porque están hechos de poliisopreno, que no es impermeable a los gases.poliisopreno Dado que el poliisobutileno mantiene el aire, se utiliza para hacer cosas como cámaras para neumáticos y pelotas de básquet. (1)

63 63 ELASTOMEROS El poliisobutileno, a veces llamado caucho butilo, y otras veces PIB, es un polímero vinílico. Se hace a partir del monómero isobutileno,polímero vinílico El poliisobutileno había sido inventado mucho antes de la guerra por químicos de Alemania. No prestó mucha utilidad hasta que los químicos americanos idearon una manera de entrecruzarlo.entrecruzarlo Lo que hicieron fue copolimerizar el isobutileno con una pequeña cantidad de isopreno, digamos un uno por ciento. Y como el isopreno tiene doble ligadura C-C se pudo vulcanizar. 47copolimerizar (2)

64 64 ELASTOMEROS El policloropreno se vende generalmente bajo el nombre comercial Neoprene. Es especialmente resistente al aceite. Fue el primer elastómero sintético, o caucho, que tuvo éxito a nivel comercial. Fue inventado por Arnold Collins, mientras trabajaba con Wallace Carothers, creador del nylon.caucho nylon (1)

65 65 ELASTOMEROS El cloropreno tiene dos enlaces dobles, por lo que lo llamamos un dieno. El polycloroprene tiene características similares a las de otros polímeros dieno, como el poliisopreno y el polibutadieno.poliisoprenopolibutadieno (2) El policloroprene se obtiene a partir del monómero cloroprene, de la siguiente manera:

66 66 ELASTOMEROS Las siliconas se usan para un montón de cosas. Pueden ser elastómeros y aceites lubricantes. El revestimiento de su baño puede estar hecho con una silicona. En las naves espaciales, también se utilizan para las piezas resistentes al calor.elastómeros Siliconas son usadas para obtener acondicionadores de cabello que no aumenten el volumen de éste. 50 (1) Grupos metilo (CH 3 ) unidos a átomos de silicio. Este polímero se llama polidimetil siloxano. Es la silicona más común.

67 67 ELASTOMEROS Las siliconas son polímeros inorgánicos, es decir, no contienen átomos de carbono en su cadena principal.polímeros inorgánicos Esta es una cadena alternada de átomos de silicio y de oxígeno. Cada silicona tiene dos grupos unidos a la misma y éstos pueden ser grupos orgánicos. (2)

68 68 ELASTOMEROS (2) El polimetil fenil siloxano y el polidifenil siloxano, hoy día son también populares entre los niños. "Polisiloxano" es el nombre apropiado para las siliconas. Pero cuando fueron descubiertas, se creyó que tenían grupos "silicona" en la cadena principal. Cuando se descubrió la estructura real, fue demasiado tarde, y el nombre se pegó.

69 69 ELASTOMEROS Las siliconas constituyen buenos elastómeros porque la cadena principal es muy flexible. Los enlaces entre un átomo de silicio y los dos átomos de oxígeno unidos, son altamente flexibles. El ángulo formado por estos enlaces, puede abrirse y cerrarse como si fuera una tijera, sin demasiados problemas. Esto hace que toda la cadena principal sea flexible. (3)

70 70 ELASTOMEROS El polidimetilsiloxano hace algo realmente extraño cuando se lo mezcla con ácido bórico, o B(OH)3. La mezcla es suave y dúctil, y puede ser moldeada fácilmente con los dedos. Pero también es muy elástica. Más aún, tóquela suavemente y se desliza, ¡pero golpéela fuerte con un martillo y se quiebra! Si la esparce sobre un papel de diario y la aprieta, el texto del diario queda impreso en ella. Se la usa para transferencia de impresión en un método gráfico de impresion de llamado tampografía (4)


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