Homopolímeros vs. Copolímeros: Descifrando la química detrás del rendimiento plástico

¡Oye! ¿Quién es fan de la química orgánica? *grillos* Vale, puede que no le gustara estudiarla, pero sin esas cadenas de moléculas basadas en carbono la vida sería difícil. Así que aquí en Protolabs nos encanta rendir homenaje a esos grupos especiales de átomos enlazados llamados polímeros. Esto es especialmente cierto porque los plásticos que usamos en fabricación están todos basados en cadenas de moléculas de carbono y su estructura química afecta su resistencia, la forma en que interactúan con el entorno, su apariencia, y más. Pero esto no es un curso de química orgánica. No. Es una entrada de blog para ayudarle a entender cómo diferentes cadenas de moléculas orgánicas afectan el material que elige para fabricar sus piezas. ¡Deme una C (de Carbono)!

Monómeros: Los bloques de construcción de los plásticos

Los monómeros son moléculas que quieren unirse con otras moléculas, cuando lo hacen, forman cadenas llamadas polímeros, algo así como queso en hebras. No sorprendentemente, ese proceso se llama polimerización. Para simplificar, basta saber que los homopolímeros son cadenas que contienen largas hebras de un solo tipo de monómero. Los copolímeros están formados por dos o más tipos diferentes de monómeros enlazados.

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

Comparación química de Homopolímero vs. Copolímero

Por ejemplo, el PVC, la tubería blanca que probablemente ve por todo su sótano, está compuesto por 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.

Construyendo un copolímero

Ahora, aquí está la información que deslumbrará a sus acompañantes en primeras citas. Es un ejemplo básico de cómo pasa de una molécula simple a un copolímero mucho más complejo (ver ilustración). Empiece con un hidrocarburo básico—un anillo de benceno. Cada átomo de carbono necesita cuatro enlaces para lograr estabilidad, y puede ver que el benceno lo tiene ya que cada átomo de carbono está enlazado una vez a un átomo de carbono y dos veces a su otro vecino de carbono. Para completar la molécula equilibrada, añadimos un átomo de hidrógeno a cada carbono.

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

Para hacer el homopolímero poliestireno, una moléculas de estireno. Los cuatro enlaces en carbono y uno en hidrógeno siguen existiendo. Es estable.

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

Su segunda cita está asegurada.

Homopolímeros vs. Copolímeros: Diferencias entre homopolímeros y copolímeros

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

Cabe señalar que los copolímeros con carga de vidrio tienden a ser más fuertes y duraderos que su pariente homopolímero. Las fibras de vidrio añadidas marcan la diferencia aquí para mejorar las propiedades mecánicas. Las diferencias anteriores tienden a ser ciertas para todos los homopolímeros y copolímeros dentro de familias relacionadas de monómeros.

Elija su polímero

Al final, lo que importa es que elija el mejor material para su pieza, pero conocer las diferencias básicas entre homopolímeros y copolímeros le da una visión más profunda sobre cuál es el mejor para elegir.