Materiales plásticos.

Introducción.

Desde principios del siglo XX la investigación científica, sobre todo en la rama de la ingeniería química, ha hecho posible la determinación de estructuras moleculares de polímeros, que son realmente los plásticos, aunque algunos polímeros son naturales como el algodón, lana, seda, cuero y caucho. Los materiales plásticos son un conjunto de materiales de origen orgánico, que se obtienen de forma artificial, a partir de productos derivados del petroleo, carbón, gas natural, materiales vegetales o proteínas, que pueden tratarse hasta conseguir una forma deseada por medio de una serie de métodos de fabricación. 

Plásticos. Definición.

El término plástico tiene su origen o proviene de la palabra griega "plastikos" que significa susceptible de ser moldeado o modelado. Los plásticos se llaman así porque en alguna etapa de su fabricación o de su utilización tienen propiedades plásticas. Sin embargo, esta propiedad no basta para distinguir a los plásticos de otros materiales. El vidrio y el hormigón pueden tener, un comportamiento análogo, pero no son plásticos.

Una definición más exacta del plástico sería, sustancias químicas denominada polímeros de estructura macromolecular, como materiales compuestos por resinas, proteínas y otras sustancias de origen orgánico, obtenidas de forma artificial a través de productos derivados del petroleo, carbón, gas natural o materiales vegetales, que carecen de un punto fijo de evaporación y poseen, durante un intervalo de temperatura, propiedades de elasticidad y flexibilidad que permiten moldearlas y adaptarlas a diferentes formas y aplicaciones. 

Propiedades y características.

Los plásticos, estas sustancias químicas denominadas polímeros cuyo componente principal es el carbono, son grandes agrupaciones de monómeros unidos mediante un proceso químico llamado polimeración. Los plásticos pueden proporcionar determinadas propiedades que no pueden lograrse con otros materiales, como por ejemplo: infinidad de colores, impermeabilidad, aislantes térmicos y eléctricos, ligereza, sensación agradable al tacto, resistencia a la degradación ambiental y biológica, resistencia a determinadas sustancias químicas siendo usada como envase, etc.   

En realidad la palabra plástico se refiere a un estado del material, pero no al material en si: los polímeros sintéticos, comúnmente llamados plásticos, son materiales sintéticos que pueden alcanzar, el estado plástico, en determinadas condiciones. Es en estas condiciones cuando el material se encuentra viscoso o fluido, y no tiene propiedades de resistencias a esfuerzos mecánicos. Alcanza estas condiciones generalmente por calentamiento, siendo ideal para los diferentes procesos productivos, ya que el material puede manipularse, moldearse y modelarse para las diferentes necesidades de la industrial. Así que la palabra plástico habitualmente se emplea para denominar a estas sustancias química sintéticas que son los polímero.

Las propiedades y características generales de la mayoría de los plásticos son:

• presentan facilidad de trabajar, moldear, modelar, soplar.
• son baratos. 
• tienen baja densidad. 
• suelen ser impermeables. 
• buenos aislantes eléctricos y térmicos.
• presenta propiedades de aislante acústico admisible.
• resistentes a la corrosión y a muchas sustancias químicas, se emplea como recipiente de envasado de ciertas sustancias químicas.
• la mayoría de los plásticos no son biodegradables, ni son fáciles de reciclar, y si se quemas son muy contaminantes. 
• existen plásticos biodegradables, en la actualidad se están utilizando e introduciendo en la industria y el mercado poco a poco, con un incremento en el uso de este tipo de plásticos.

Clasificación de los plásticos.

Los plásticos se pueden clasificar atendiendo a los siguientes criterios.

Según el monómero base:

Esta clasificación se realiza atendiendo al origen el monómero base.

• De origen Natural: Son polímeros cuyo monómero base son productos derivados de origen natural o orgánico, como por ejemplo, la celulosa, la caseína y el caucho. Dentro de estos ejemplos existen subderivados.
• Derivados de la celulosa: celuloide, celofán y acetato de celulosa "cellón".
• Derivados del caucho: goma y ebonita.  
• De origen Sintético: son aquellos plásticos manufacturados por el hombre, generalmente son derivados del petroleo, carbón o gas natural. (polietilino, poliuretano, silicona, etc).

Según su comportamiento frente al calor:

Termoplásticos.

Un termoplástico a temperatura ambiente presenta propiedades plásticas o deformable, cuando es calentado se convierte en líquido y se endurece en un estado vítreo cuando se enfría lo suficiente. La mayoría de los termoplásticos son polímeros de alto peso molecular, que poseen enlaces iónico, metálicos y covalente de tipo reticular (Fuerzas de Van der Waals) y fuertes interacciones dipolo-dipolo y enlaces de hidrógeno, o incluso anillos aromáticos apilados (polietileno, poliestireno,...). Estos polímeros termoplásticos se diferencian de los termoestables en que después de calentarse y moldearse éstos pueden recalentarse y formar otros objetos, ya que en el caso de los termoestables o termoduros, su forma después de enfriarse no cambia. 

Sus propiedades físicas cambian gradualmente cada vez que se funden y se moldean. Las principales termoplásticos son:

• Resinas celulósicas: obtenidas a partir de la celulosa.
• Polietilenos y derivados: su compuesto básico es el etileno, obtenido a partir del petroleo y tratado posteriormente se consiguen diferentes monómeros como el acetato de vinilo, alcohol vinílico, cloruro de vinilo, etc. Pertenece a este grupo el PVC, el poliestireno, el metacrilato, etc.  
• Derivados de las proteínas: pertenecen a este grupo el nailon, el perlón, obtenidos a partir de las diamidas. 
• Derivados del caucho: pertenecen a este grupo las gomas y ebonitas.

Termoestables.

Son materiales que una vez que han sufrido el proceso de calentamiento, fusión, formación y solidificación, se convierten en materiales rígidos que no vuelven a fundirse. Los principales plásticos termoestables son: 

• Polímero de fenol: son plásticos duros, insolubles e infusibles, pero si durante su fabricación se emplea un exceso de fenol, se obtienen termoplásticos.
• Resinas epoxi.
• Resinas melamínicas.
• Baquelita.
• Aminoplásticos: polímeros de urea y derivados. Pertenecen a este grupo la melamina.
• Poliésteres: resinas procedentes de la esterificación de polialcoholes, que suelen emplearse en barnices. Si el ácidono está en exceso, se obtienen termoplásticos.

Según la reacción de síntesis:

También pueden ser clasificados según la reacción que produjo el polímero. 

Polímeros de adición.

Implican siempre la ruptura de una unión del monómero para permitir la formación de una cadena. En la medida que las moléculas son más largas y pesadas, la cera parafínica se vuelve más dura y más tenaz.

Polímeros de condensación.

Son aquellos donde los monómeros deben tener, por lo menos, dos grupos reactivos por monómero para darle continuidad a la cadena.

Polímeros formados por etapas.

La cadena de polímero va creciendo gradualmente mientras haya monómeros disponibles, añadiendo un monómero cada vez.

Según su estructura molecular:

Amorfos.

Son plásticos en los que las moléculas no presentan ningún tipo de orden, están dispuestas desordenadamente sin corresponder a ningún orden. Al no tener orden entre cadenas se crean unos huecos por los que la luz pasa, por esta razón los polímeros amorfos son transparente.

Semicristalinos.

Tienen zonas de cierto tipo de orden junto con zonas amorfas. En este caso al tener un cierto orden existen menos huecos entre cadenas por lo que no pasa la luz, a no ser que posean un espesor pequeño.

Cristalizables.

Según la velocidad de enfriamiento, el porcentaje de cristalinidad de un polímero semicristalino, puede disminuirse (con un enfriamiento rápido) o incrementarse (enfriamiento lento). En cambio un polímero amorfo, no presentará cristalinidad aunque su velocidad de enfriamiento sea extremadamente lenta.

Comodities.

Son aquellos que tienen una fabricación, disponibilidad, y demanda mundial, tiene un rango de precios internacional y no requieren gran tecnología para su fabricación y procesamiento. 

De ingeniería.

Son materiales que se utilizan de manera muy especifica, creados prácticamente para cumplir una determinada función, requieren tecnología especializada para su fabricación o procesamiento y de precio relativamente alto.

Elastómeros o cauchos.

Se caracterizan por su gran elasticidad y capacidad de estiramiento y rebote, recuperando su forma original una vez que se retira la fuerza que los deformaba y siempre que no se sobrepase el limite elástico del mismo. Comprenden los cauchos naturales obtenidos a partir del látex natural y sintéticos, entre estos últimos se encuentran el neopreno y el polibutadieno.

Clasificación de los materiales plásticos.

Usos más comunes.

Los plásticos tienen infinidad de usos y aplicaciones en el mundo de la industria, construcción, industrial de consumo, etc.

• Sector industrial: piezas de motores, aparatos eléctricos, electrónicos, carrocerías, aislantes eléctricos, maquinaria industrial, etc. 
• Sector de la construcción: tuberías, impermeabilizantes, espumas aislantes de poliestireno, juntas de dilatación, etc.
• Sector de la industria de consumo y otras: embalajes, juguetes, envoltorio, maletas, artículos deportivos, fibras textil, muebles, todo tipo de bolsas, etc.

Reciclado.

Los desechos plásticos no son materiales propicios para asimilarse de nuevo en la naturaleza, debido a que son muy difíciles de descomponerse, tardando centenares de años en desintegrase por completo. Debido a esto, se ha establecido el reciclado, que consiste básicamente en recolectarlos, limpiarlos, seleccionarlos por el tipo de material y fundirlos de nuevo para usarlos como materia prima adicional, alternativa o sustitutiva para el moldeado de otros productos.     

Plásticos biodegradables.

El aumento del precio del petroleo y la futura escasez de este recurso energético y productivo, hacen que el interés por los plásticos biodegradables cobren cada vez más fuerza como recurso alternativo. La fabricación de este tipo de plástico a partir de materiales naturales, es un gran reto tecnológico en sectores industriales, agrícolas, alimentario, etc.

La sustitución de los plásticos actuales por plásticos biodegradables es una vía para disminuir el efecto contaminante y la repercusión de éstos en el medio ambiente. Los desechos de plásticos biodegradables pueden ser tratados como desechos orgánicos, donde su degradación se realice en pequeños periodos de tiempo.
 
Los polímeros biodegradables se pueden clasificar de la siguiente manera:

• Polímero obtenidos de la biomasa: polisacáridos de almidón y celulosa. Proteínas como caseína, queratina y colágeno.
• Polímeros obtenidos por síntesis química clásica utilizando monómeros biológicos de fuentes renovables. 
• Polímeros producidos por microorganismos, bacterias productoras nativas o modificadas genéticamente.