Homopolímeros frente a copolímeros. Química de piezas de plástico

¡Oye! ¿Quién es fanático de la química orgánica? *grillos* Vale, puede que no te haya gustado estudiarlo, pero sin esas cadenas de moléculas a base de carbono, la vida sería difícil. Así que aquí en Protolabs nos dedicamos a presentar nuestros respetos a esos grupos especiales de átomos enlazados llamados polímeros. Esto es especialmente cierto porque los plásticos que usamos en la fabricación se basan en cadenas de moléculas de carbono y su estructura química afecta su resistencia, la forma en que interactúan con el medio ambiente, su apariencia y más. Pero este no es un curso de química orgánica. No. Es una publicación de blog para ayudarlo a comprender cómo las diferentes cadenas de moléculas orgánicas afectan el material que elige para fabricar sus piezas. Entonces, ¡dame una C (por carbono)!

Monómeros:los componentes básicos de los plásticos

Los monómeros son moléculas que quieren unirse con otras moléculas, cuando lo hacen, forman cadenas llamadas polímeros, como una especie de queso en tiras. No en vano, ese proceso se llama polimerización . En aras de la simplicidad, es suficiente saber que los homopolímeros son cadenas que contienen cadenas largas de un solo tipo de monómero. Los copolímeros se componen de dos o más tipos diferentes de monómeros enlazados.

Sin monómeros, no habría plásticos. Algunos comunes son etileno, propileno, estireno, formaldehído, fenol, acetonitrilo y etilenglicol.

Comparación química de homopolímero frente a copolímero

Por ejemplo, el PVC, la tubería blanca que probablemente vea alrededor de su sótano, está compuesto de monómeros de un solo tipo, cloruro de vinilo, que se han encadenado para convertirse en cloruro de polivinilo. La parte "poli" significa "muchos". El copolímero nailon 6/6 es una combinación de dos monómeros:ácido adípico y hexametilendiamina.

Construcción de un copolímero

Ahora, aquí está la información que deslumbrará a los compañeros en las primeras citas. Es un ejemplo básico de cómo se pasa de una molécula simple a un copolímero mucho más complejo (ver ilustración). Comience con un hidrocarburo básico:un anillo de benceno. Cada átomo de carbono necesita cuatro enlaces para lograr la estabilidad, y puede ver que el benceno tiene eso, ya que cada átomo de carbono está unido una vez a un átomo de carbono y dos veces a su otro vecino de carbono. Para completar la molécula balanceada, agregamos un átomo de hidrógeno a cada carbono.

Para hacer este estireno (un monómero), reemplace uno de esos átomos de hidrógeno con una molécula de C2H3. Todavía tienes una molécula estable porque tus carbonos están contentos con cuatro enlaces y cada hidrógeno tiene un enlace.

Para hacer el poliestireno homopolímero, une las moléculas de estireno. Los cuatro enlaces sobre el carbono y uno sobre el hidrógeno todavía existen. Es estable.

Dar el siguiente salto de poliestireno a ABS es un poco más complejo porque necesita agregar monómeros de acrilonitrilo y butadieno al estireno. Tener múltiples tipos de monómeros lo convierte en un copolímero. Todos los átomos están contentos con sus enlaces de uno, cuatro o, en el caso del nitrógeno, tres.

Tu segunda cita está asegurada.

Homopolímeros frente a copolímeros:diferencias entre homopolímeros y copolímeros

Por ejemplo, comparemos dos acetales, el homopolímero Delrin y el copolímero Celcon (también conocido como Tecaform):

It should be noted that glass-filled copolymers tend to be stronger and longer-lasting than their homopolymer relative. The added glass fibers make all the difference here to improve mechanical properties. The above differences tend to ring true for all homopolymers and copolymers within related families of monomers.

Choosing Your Polymer

In the end, what matters is that you choose the best material for your part but knowing the basic differences between homopolymers and copolymers gives you some deeper insight into which is the best to choose.