Historia de la materia prima polimérica - resina plástica

Historia de las materias primas poliméricas:resina plástica ①

En esta serie, examinaremos la historia de la industria del plástico y cómo hemos llegado al presente. El descubrimiento de la gutapercha, utilizada por los pueblos indígenas del sudeste asiático en la década de 1850, es un hecho importante de que los isómeros determinan las propiedades de los polímeros y es un buen ejemplo de un ejemplo temprano de un principio ampliamente utilizado en los polímeros modernos. química.

Recibo correos electrónicos de vez en cuando preguntándome si alguna vez he oído hablar de ciertos eventos históricos relacionados con la industria del plástico. Una de las cosas que llama mucho la atención es la historia del inventor estadounidense John Wesley Hyatt, quien creó por primera vez un material comúnmente conocido como el primer plástico.

Este material fue patentado en 1869 con el nombre de Celuloide. En particular, Hyatt es el material que atrae más atención y, debido a la escasez de marfil a principios de la década de 1860, le preocupaba el impacto que esto tendría en el precio de las bolas de billar.

Es cierto que ha ganado un premio de 10.000 dólares.

Esta historia es muy interesante por varias razones. En primer lugar, refuerza la idea profundamente arraigada en la industria del plástico de que los materiales sintéticos fabricados a través de genios químicos han reemplazado y mejorado los materiales derivados de fuentes naturales. Otro factor es el tamaño de esa recompensa monetaria, que en la actualidad es de casi 200.000 dólares.

Como suele ocurrir, la historia real de la invención del celuloide no solo es mucho más compleja que esto, sino que también depende en gran medida de los logros que la precedieron. Y la introducción real de este material fue posible gracias a otra invención notable que había tenido un impacto mucho mayor en la industria del plástico que el propio material.

El trabajo involucrado en la fabricación de sintéticos es en gran parte una parte de la ciencia, pero generalmente está enredado con los abogados, ya que esto está en juego en el mundo empresarial y, en consecuencia, en el dinero. En esta serie, me gustaría examinar la historia de la industria del plástico y cómo hemos llegado al presente.

El mundo de los materiales sintéticos se inspiró en materiales que se encuentran en la naturaleza. El material que parece haber proporcionado el punto de partida para todo esto es el caucho natural, químicamente llamado poliisopreno, que es una materia prima derivada de un árbol específico. Las estructuras químicas de dos arreglos diferentes de átomos en una molécula de caucho natural, llamados isómeros, se muestran en la Figura 1 a continuación.

Los exploradores europeos que viajaron al Caribe y Mesoamérica (Centroamérica) en los siglos XVI y XVII descubrieron una civilización que utilizaba este material no solo para hacer bolas sólidas, sino también para impermeabilizar textiles. La existencia de una bola rígida hecha de un material de una propiedad que llamamos elastómero actual, o propiedad del elastómero, fue un shock para la gente nórdica que solo veía bolas hechas soplando aire en sus bolsillos de cuero. Fue el isómero cis el que hizo todos estos productos. El isómero trans se discutirá más adelante.

El mundo de los materiales sintéticos se inspiró en materiales que se encuentran en la naturaleza, la resina plástica.

Un explorador francés viajó a Perú en la década de 1730 para descubrir una sustancia similar, pero en 1751 se publicaron los primeros artículos científicos sobre esta nueva sustancia. Sin embargo, incluso en este punto, las propiedades químicas de este material no se entendían bien. En particular, el efecto de la temperatura sobre las propiedades de las materias primas ha sido una barrera para el uso comercial en Europa.

A diferencia del clima mesoamericano, donde las fluctuaciones de temperatura son relativamente pequeñas a ciertas temperaturas altas, Europa tiene grandes cambios de temperatura en invierno y verano. A bajas temperaturas en invierno, el material se volvió duro y quebradizo, mientras que las altas temperaturas en verano lo hicieron muy suave y pegajoso. El producto más creativo que utilizó este material, que apareció a finales del siglo XVIII, fue una goma de borrar que eliminaba las marcas de lápiz del papel. Es por esta característica que las gomas de borrar se llaman goma.

En 1820, dos empresarios de campos completamente diferentes también descubrieron por casualidad que el poliisopreno estaba disuelto en nafta y trementina. El caucho disuelto se puede transformar en algodón para hacer ropa impermeable. Esto funcionó bien siempre que el clima no se calentara demasiado. Sin embargo, a medida que aumentaba la temperatura, la tela revestida se volvió pegajosa y se deformó.

La limitación de la utilización de poliisopreno debido a la temperatura continuó siendo un problema desde la década de 1830 hasta la de 40. En este período, Charles Goodyear se topó con dos técnicas para resolver el problema de rendimiento a alta temperatura mediante la realización aleatoria de un experimento y medio, como hicieron los inventores anteriores.

Tres años más tarde, se descubrió un proceso de vulcanización, más conocido por mejorar las propiedades del material a baja temperatura. Goodyear no comprendía la química del proceso de reticulación, lo que mejora drásticamente el rendimiento de este material.

Incluso el término 'vulcanización' fue acuñado por un competidor británico que descubrió el método de Goodyear, solicitando una patente en el Reino Unido mientras Goodyear estaba solicitando una patente en los EE. UU. Todavía tuvo que esperar varias décadas antes de la aparición de una tecnología que modifica las propiedades de las materias primas mediante la adición de plastificantes y rellenos (rellenos) en el caucho.

Sin embargo, se estableció la base de la industria de los polímeros. Curiosamente, los nativos americanos descubrieron hace cientos de años cómo estabilizar las propiedades del caucho fumando látex crudo. Este fue un método para suministrar los compuestos de nitrato y azufre necesarios para la reticulación del material para lograr prácticamente el mismo efecto, aunque el control puede ser menos sofisticado.

Los avances logrados en esta era de la resina plástica química se deben en gran parte a descubrimientos accidentales realizados mediante prueba y error.

En la década de 1850, en un momento en que se intensificaba la batalla judicial entre Goodyear y sus rivales en Inglaterra, un cirujano inglés en el sudeste asiático vio a los indígenas de la región extraer savia de una de las especies de árboles autóctonos de la región.

Suavizaron los ingredientes poniéndolos en agua caliente y luego los moldearon en una variedad de objetos útiles, como mangos de herramientas y palos. Químicamente, esta sustancia, llamada gutapercha (gutapercha) por el nombre científico del árbol que obtuvo la savia, es el isómero trans del poliisopreno.

Este es un buen ejemplo de los primeros días de mostrar el hecho importante de que los isómeros determinan las propiedades de los polímeros (un principio ampliamente utilizado en la química moderna de polímeros). El isómero cis es amorfo y muy sensible a los cambios de temperatura. Por lo tanto, se requiere reticulación para convertirlo en un material utilizable. El isómero trans es una sustancia capaz de cristalizar. Por lo tanto, aunque tiene la misma temperatura de transición vítrea a temperatura ambiente que el isómero cis, tiene las propiedades de un material sólido útil a temperaturas superiores a la temperatura ambiente.

Gutta Perca fue otro material que se ha conocido y utilizado en las civilizaciones indígenas durante cientos de años, pero cuando llegó a manos de europeos más orientados a los objetivos, se adoptó rápidamente como material aislante para cables telegráficos submarinos. En este sentido, este material muestra no solo algunas similitudes con los cauchos isoméricos cis, sino también diferencias importantes.

La estructura no polar de los dos materiales los convierte en excelentes aislantes eléctricos. Sin embargo, en el caso del caucho, aunque tiene una forma reticulada, carece de resistencia química al agua salada debido a su estructura amorfa única. Gutta Perca no solo tiene propiedades eléctricas deseables, sino que también muestra resistencia al agua de mar y muchos otros productos químicos. Este principio de que la presencia o ausencia de cristalinidad determina la resistencia química también es bien conocido en el mundo de los polímeros y ha permitido la creación de nuevas aplicaciones incluso en los inicios de la industria del plástico.

También se centra en otro aspecto muy importante relacionado con el uso de nuevos materiales:el desarrollo de nuevas materias primas químicas y la invención de métodos de procesamiento. Este material se utilizó para el revestimiento de cables eléctricos, lo que fue posible gracias a una invención muy importante llamada extrusora.

En la próxima entrega, hablaremos sobre los avances tecnológicos que rodean al celuloide y otro avance muy importante en la tecnología de procesamiento en el proceso.

Fuente:plastickorea

materia prima de polímero