Una mirada técnica a la síntesis de polímeros y los aditivos

Plásticos de materia vegetal

Originalmente, las resinas plásticas se fabricaban a partir de materia vegetal, incluida la celulosa del algodón, el furfural de las cáscaras de avena, los aceites de semillas y diversos derivados del almidón. La baquelita (resina de fenol formaldehído), uno de los primeros plásticos fabricados a partir de componentes sintéticos, fue desarrollado por el químico belga Leo Backeland en Nueva York en 1907. La baquelita se fabrica mediante una reacción de eliminación del fenol con el formaldehído. Originalmente se usó por su no conductividad eléctrica y propiedades resistentes al calor en aislantes eléctricos, carcasas de radios y teléfonos. Como tiene una apariencia agradable, también se usó para fabricar productos de consumo como joyas. Hoy, sin embargo, la mayoría de los plásticos se fabrican a partir de productos petroquímicos, incluido el gas natural.

Síntesis de polímeros:cómo se fabrican los plásticos

Los plásticos son materiales orgánicos que contienen elementos como carbono (C), hidrógeno (H), nitrógeno (N), cloro (Cl) y azufre (S). Por lo general, están hechos de materias primas como petróleo, gas natural y carbón. El primer paso en la fabricación de plásticos es la polimerización de la materia prima, llamada monómero.

Fase de craqueo

Los hidrocarburos se calientan en una "fase de craqueo". En este proceso, en presencia de un catalizador, las moléculas más grandes se descomponen en otras más pequeñas, como etileno (etano) C2H4 propileno (propano) C ₃ H ₆ , butano C ₄ H ₆ y otros hidrocarburos. El rendimiento de etileno producido está controlado por la temperatura de craqueo y puede ser superior al 30% a una temperatura de 850 ° C. Se pueden producir estireno y cloruro de vinilo en reacciones posteriores.

Los dos tipos principales de polimerización son reacciones de adición y condensación. Estos procesos pueden ocurrir en la fase gaseosa, líquida y, a veces, sólida del monómero.

Reacción de condensación

En una reacción de condensación , dos moléculas se combinan con la pérdida de una molécula más pequeña como el agua, un alcohol o un ácido. En este tipo de reacción, el monómero uno y el monómero dos tienen ambos grupos hidrógeno (H) e hidroxilo (OH). Cuando se juntan con un catalizador, un monómero pierde un átomo de hidrógeno mientras que el otro pierde el grupo hidroxilo. El hidrógeno y el grupo hidroxilo se combinan para formar agua (H ₂ ). Los electrones que quedan forman un enlace covalente entre los monómeros, formando una larga cadena de copolímeros.

Los monómeros resultantes pueden unirse en cadenas químicas llamadas polímeros. Los diferentes polímeros se crean mediante cadenas de diferentes monómeros, cada uno con propiedades y características individuales. La variabilidad permite que los plásticos se puedan moldear en productos que cumplan con los requisitos de la aplicación, como tolerancia al calor, resistencia química, resistencia y más.

Reacción de adición

En una reacción de adición , los electrones con un doble enlace se reorganizan dentro del monómero para formar enlaces simples con otros monómeros. La siguiente reacción de adición entre una molécula de etano y una molécula de cloro muestra la formación de un polímero.

H H Cl Cl

\ / │ │

C =C + Cl - Cl → H - C - C - H

/ \ │ │

H H H H

Aquí, el doble enlace entre los átomos de carbono se convierte en un enlace sencillo con átomos de cloro que se agregan en cada extremo.

Aditivos

Después de que se forma el polímero base, se pueden incluir aditivos químicos para mejorar ciertas características. Estos incluyen antioxidantes para proteger el polímero de la degradación del ozono u oxígeno, retardadores de llama, aditivos antiestáticos y lubricantes para una mayor flexibilidad del polímero. Además, se incluyen plastificantes para mejorar la flexibilidad, estabilizadores ultravioleta para evitar la degradación por los rayos ultravioleta del sol y pigmentos para agregar color. Se pueden fabricar composites agregando vidrio, carbono y otras fibras a las resinas. Se pueden componer plásticos que puedan resistir ácidos, bases y álcalis fuertes, retardar el fuego en los muebles del hogar, contener lubricantes para cojinetes o resistir el sol tropical.

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