A continuación vamos a ver cómo se sintetiza un material elástico, explicando qué son sus componentes, los polímeros, además de indicar sus propiedades moleculares y algunos índices que se tienen en cuenta en la industria.
¿Qué son los polímeros elásticos?
Los materiales elásticos, conocidos como polímeros elásticos, son aquellos que pueden ser deformados mediante la aplicación de una fuerza mientras ésta se aplica. En el momento en que se deja de someter el objeto elástico a esta fuerza, volverá a su forma original. De lo contrario, si el material se deforma permanentemente, no hablaríamos de algo elástico, sino de un material plástico.
Los materiales elásticos han sido conocidos por el ser humano desde tiempos inmemoriales, dado que existen en la naturaleza. Sin embargo, a pesar de que los polímeros están presentes de forma natural en objetos como el caucho, el ser humano se ha visto en la necesidad de crear algunos de ellos de forma sintética, es decir, en el laboratorio.
Algunos ejemplos de materiales elásticos, aparte del ya mencionado, tenemos las bandas elásticas para cerrar bolsas de comida, los globos, pulseras de goma, el látex...
Una forma de clasificar los polímeros es en función de su respuesta mecánica frente a temperaturas elevadas. Es por ello que hay dos tipos de polímeros.
1. Polímeros termoplásticos
Los polímeros termoplásticos se ablandan cuando son sometidos a altas temperaturas, llegando, incluso, a derretirse. Cuando la temperatura es baja se endurecen. Estos procesos son totalmente reversibles y pueden repetirse una y otra vez.
Sin embargo, si se alcanza una muy alta temperatura, sí que se puede dar una degradación irreversible, dado que las vibraciones moleculares entre los monómeros de la sustancia son tan violentas que pueden llegar a romper sus enlaces covalentes.
Estos materiales se fabrican normalmente con aplicación simultánea de altas temperatura y presión. Cuando la temperatura aumenta, la fuerza de los enlaces secundarios se va debilitando, haciendo que se facilite el movimiento relativo de las cadenas que conforman el polímero.
La mayoría de los polímeros lineales y los que tienen estructuras ramificadas, con cadenas flexibles, son termoplásticos, los cuales son blandos y dúctiles.
2. Polímeros termoestables
Los polímeros termoestables son aquellos que se mantienen duros independientemente de cuánta temperatura se les aplique.
Cuando empiezan a ser sometidos a calor, se producen entrecruzamientos covalentes entre las cadenas moleculares contiguas. Debido a esto, los movimientos entre los monómeros del polímero se ven limitados, impidiendo la vibración y la rotación de los mismos. Sin embargo, si la temperatura es excesivamente elevada, los enlaces entrecruzados se rompen y se produce la degradación del polímero.
Generalmente los polímeros termoestables son más duros en comparación con los termoplásticos. Algunos ejemplos de polímeros de este tipo los tenemos en el epoxi, el caucho vulcanizado y las resinas fenólicas de poliéster.
¿Cómo se sintetizan los materiales elásticos?
Los materiales elásticos están hechos de elastómeros, los cuales son polímeros generalmente termoplásticos, lo cual les confiere de su principales características: elasticidad y deformación fácil pero no permanente.
Son muchas las sustancias que permiten fabricar un material elástico. Algunos de los polímeros que se utilizan para sintetizar elásticos son: poliol-poliéster, poliisocianato, copolímeros de etileno y propileno, poliisobutileno, polisulfuros y polisiloxano, por solo decir unos cuantos.
Cuando se mezclan estas sustancias, éstas reaccionan con las otras mediante diferentes mecanismos de polimerización, entre los cuales se encuentran la condensación, la adición o la vía de los radicales libres.
Características moleculares de los elastómeros
Para que la combinación de ciertos polímeros genere, en última instancia, un elastómero o material elástico, hace falta que la combinación de los mismos hagan algún tipo de sinergia, dando como resultado algo mayor que la simple suma de sus partes.
El primer requisito es que tengan estructuras asimétricas y, por lo tanto, que sean lo más diferentes posibles. Sus estructuras a nivel molecular deben ser lineales y flexibles, permitiendo, como ya comentábamos con los polímeros termoplásticos, que las cadenas de moléculas puedan vibrar sin que haya rotura de enlaces.
Como segundo requisito está el que el polímero no sea muy polar, es decir, que no tenga demasiada carga de uno u otro signo, dado que de ser así, las interacciones intermoleculares serán más fuertes y habrá mayor rigidez a causa de la atracción (al igual que pasa con un imán positivo con uno negativo).
El tercer requisito es que estos polímeros sean flexibles, que admitan cierta deformación cuando se les aplica algún tipo de fuerza. En caso de que estos polímeros reúnan estos tres requisitos, entonces se generará la situación perfecta para la sintetización de un elastómero.
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