Aplicaciones de Polimeros

 

Son inmensas las aplicaciones y los tipos de materiales polímeros de que hoy se dispone   Materiales polímeros con excelentes propiedades térmicas y resistentes a la oxidación o los efectos de la luz solar, sirven de base para la construcción en gene ge nera ral, l, aunq aunque ue más más so sorp rpre rend nden ente te es su ve vers rsat atil ilid idad ad y efec efecti tivi vida dad d en la pr produ oducc cción ión de materi materiale ales s para para uso uso aeroe aeroesp spac acial ial.. Livia Liviano nos s y resis resiste tente ntes s a la aplicación de fuerzas, muchas veces impenetrables a los impactos de proyectiles Materiales polímeros capaces de reemplazar los metales en muchas aplicaciones: engranajes, barras, cuerdas, láminas... etc Fibras aromáticas altamente resistentes a la tensión, algunas productos de la tecno tec nolog logía ía del del crist cristal al líquid líquido, o, con con aplic aplicac acion iones es que que van van desd desde e cauch cauchos os para para automóviles hasta soportes para anclar plataformas submarinas.  Materiales no inflamables o que producen muy poco humo al combustionarse. Materiales degradables los cuales no solo aminoran la presencia de los mismos en el medio ambiente sino que también sirven como liberadores de fármacos o de componentes químicos para la agricultura.  Materiales polímeros para aplicaciones biomédicas, desde suturas biocompatibles y degradables hasta órganos artificiales.  Materiales polímeros electroconductores con propiedades tanto o más útiles que los metales.

 

 Materiales polímeros inteligentes” capaces de recuperar su estado original una vez que se les haya “ordenado” ejecutar una acción

Unas de las características importantes para las aplicaciones de los polímeros son: -La resistencia al impacto (caracterizado (caracterizado mediante el ensayo Charpy); Charpy); por encima de Tg son mucho más plásticos (menos frágiles), por lo que pueden soportar  mejor los golpes sin romperse. -La fatiga ya que los polímeros pueden experimentar fallos en condiciones de esfuerzos cíclico. -L -La a re resis siste tenc ncia ia a la torsió torsión n es la ener energía gía reque requerid rida a para para torce torcerr una una probet probeta a normalizada y está relacionada con la resistencia a la tracción. -La resistencia química y a la degradación es un parámetro muy importante ya que puede excluir el uso de un polímero u ocasionar un fallo. Generalmente depende de la resistencia química intrínseca del polímero y del medio al que será expuesto. 1. Papel de los aditivos . Se llama aditivo en la industria de plásticos, a cualquier  susta sus tanc ncia ia que que mejor mejore e las prop propied iedad ades es física físicas, s, químic químicas as o mecán mecánica icas s de un polímero o que reduzca su coste.

Se clasifican a su vez en dos grandes grupos: a) Ayudantes del procesado:  Los aditivos ayudantes del procesado cumplen dos funciones básicas:  i) facilitar el flujo del plástico fundido, evitando su adherencia al molde ii) evitar la degradación térmica y oxidativa del polímero durante el proceso de transformación durante el cual se somete a altas temperaturas (conocidos como estabilizantes) b) Aditiv Aditivos os modifi modificad cadores ores de las propie propiedad dades es del  producto  (entre (entre estos últimos se encuentran los colorantes, plastificantes, ignífugos, rellenos o cargas, etc. Relleno: se adicionan a los polímeros para aumentar la resistencia a la tracción, a la compresión, a la abrasión, la tenacidad y la estabilidad térmica y dimensional. Se puede utilizar serrín, sílice, arena, vidrio, arcilla, talco, caliza e incluso otros polímeros sintéticos finamente pulverizados. El coste final del producto disminuye

 

porque estos materiales (más baratos) ocupan parte del volumen del polímero comercial. Plastificantes: mejoran la flexibilidad, flexibilidad, ductilidad y tenacidad de los polímeros. Su pr prese esenc ncia ia reduce reduce la dure dureza za y fragil fragilid idad. ad. Los plast plastifi ifica cant ntes es suele suelen n tener tener baja baja presión de vapor y bajo peso molecular. Estas pequeñas cadenas se sitúan entre

las grandes y lizan reducen intermoleculares secund sec undar arios ios). ).del P.polímero ej. se utiliz uti an para paralas el interacciones PVC PVC y alguno algunos s aceta acetatos tos ya (enlaces que que son son demasiado demasiad o frágiles. El caso del PVC (frágil sin aditivos) es especial especial puesto que es uno de los polímeros más utilizados y generalmente contiene hasta un 40 % de di(2-etil-hexil)ftalat (2-etil-h exil)ftalato o DEHP “di-(2- ethylhexyl)pthal ethylhexyl)pthalate”, ate”, que actúa como elemento plastificante. Se usa mucho en contenedores, en juguetes para niños pequeños, y en medicina, y el agente plastificante puede migrar del plástico al exterior lo que es peligroso ya que hay pruebas de toxicidad reproductiva en animales, agente cancerígeno y puede causar problemas hepáticos. La toxicidad en humanos se está estudiando.   Estabilizantes: evitan que algunos polímeros se degraden en la condiciones de operac oper ació ión, n, gene generralme alment nte e por por inte integr grid idad ad mecá mecáni nica ca,, expo exposi sic ción ión a la luz luz (especialmente UV) y también debido a la oxidación. Son variados y dependen del polímero a estabilizar y la propiedad que se necesita proteger. Colorantes: obviamente dan un color determinado a un polímero. Se pueden utilizar tintes o pigmentos. También se pueden añadir aditivos para dar opacidad. Ignífugos:: La inflamabilidad Ignífugos inflamabilidad de los polímeros es del máximo interés sobre todo en la fabricación de productos textiles y de juguetes. La mayoría de los polímeros en estado puro son inflamables a excepción de los que contienen fluoruros y cloruros. Estos Es tos compu compues estos tos tienen tienen la misión misión de interf interferi erirr el proce proceso so de la combu combust stión ión mediante una fase gaseosa o iniciando una reacción química que enfría la zona y

cesa el fuego. 2 Aplicaciones de los polímeros en solución en la industria petrolera:   Los polímero polí meros s soluble solubles s en agua, agua, tales tales como carboxi carboximeti metilcel lcelulos ulosa, a, goma xantano xantano,, poliacri poli acrilami lamidas das y poliacri poliacrilami lamidas das modific modificadas adas,, son utiliza utilizados dos como aditivo aditivos s en much mu chas as et etap apas as del del proc proces eso o de perf perfor orac ació ión, n, prod produc ucci ción ón,, tran transp spor orte te y procesamiento de crudo. En particular, se usan en la recuperación mejorada de crudos en mezclas para el arrastre de crudo y como geles para control del perfil de inyección. inyecció n. Estos mismos geles también se utilizan para el control de la producci producción ón de agua y gas durante las operaciones de producción de crudo.  Otras aplicaciones son como aditivos para lodos de perforación, en sistemas para pérdida pérdi da de circu circulac lación ión y dura durante nte tratam tratamien ientos tos de estimu estimulac lación ión en geles geles de fractura frac turamien miento to hidráuli hidráulico. co. Adicion Adicionalme almente, nte, también también existen existen aditivos aditivos poliméri poliméricos cos

 

para el contr para control ol de la depo deposic sición ión de es escam camas as y de para parafin finas as y asfal asfalte tenos nos.. A continuación, continua ción, se mencionan los ejemplos de su aplicación en lodos de perforación perforación y como mezclas para el arrastre de crudo en recuperación mejorada. 2.1 Fluidos de perforación . Un fluido de perforación se compone de una serie de aditivos químicos; su principal función es facilitar la perforación de un agujero

dentro de unrocosa. reservorio con elsemínimo a losdeinstrumentos de perforación ya la formación El fluido inyectadaño a través una tubería desde la superficie y se expu expuls lsa a por por el trép trépan ano o (la (la mech mecha a de perf perfor orac ació ión n que que va co cort rtan ando do las las formaciones rocosas); así, este fluido circula desde el fondo de la perforación hacia ha cia la super superfic ficie ie.. Los Los polím polímero eros s cumpl cumplen en varias varias funci funcione ones s en los los lodos lodos de perforación. En prime imer lugar ugar se utili ilizan zan com como visc iscosif osific ica ante ntes. Como se men mencion ionó anter an terior iorme mente nte,, las las soluc solucion iones es acuos acuosas as de los polím polímero eros s solub solubles les en agua agua muest mue stran ran compor comportam tamien iento to ps pseu eudop doplá lásti stico co.. Esto Esto signif significa ica que que la visco viscosid sidad ad disminu dism inuye ye al aumenta aumentarr la velo velocid cidad ad de cizalla cizallamien miento. to. Este comporta comportamien miento to es deseabl des eable e en polímero polímeros s utilizad utilizados os en lodos lodos de perfora perforación ción,, ya que durante durante la operación de perforación, las soluciones deben ser lo suficientemente fluidas para facilitar el bombeo de la mezcla, y cuando la operación se detiene la viscosidad debe aumentar para que los sólidos se mantengan en suspensión. Por otro lado, los polímeros también son usados como defloculantes o floculantes de arcillas, según se requiera en un momento dado. Para ambos casos se suelen utilizar polímeros polímeros con cargas aniónicas, aniónicas, pero en el caso de los defloculantes defloculantes son polímeros de bajo peso molecular y como floculantes se emplean polímeros de elevado peso molecular. Otra aplicación importante de los polímeros en lodos de perforación es como aditivos para controlar la pérdida de fluido. En este caso, los polímeros ayudan a fo form rmar ar una una past pasta a en las las pare parede des s de la form formac ació ión n dura durant nte e el proc proces eso o de perfo pe rforac ración ión.. Esta Esta pasta pasta prev previen iene e la migrac migración ión del fluido fluido,, con con el que que se está está perf pe rfor oran ando do,, haci hacia a la form formac ació ión; n; lo cu cual al evit evita a que que dich dicho o flui fluido do pier pierda da sus sus propiedades y que la formación resulte dañada. 3 Los polímeros  industriales: en general son malos conductores eléctric eléctricos, os, por  lo que que se emplea emplean n masiva masivamen mente te en la indus industri tria a eléc eléctri trica ca y elect electrón rónica ica como como materiales aislantes. Las baquelitas (resinas fenólicas) sustituyeron con ventaja a las porcelanas y el vidrio en el aparellaje de baja tensión hace ya muchos años; termoplásticos como el PVC y los PE, entre otros, se utilizan en la fabricación de cables eléctricos, eléctricos, llegando en la actualidad a tensione tensiones s de aplicación aplicación superiores a

los 20 KV, y casi todas las carcasas de los equipos electrónicos se construyen en termoplásticos de magníficas propiedades mecánicas, además de eléctricas y de

 

gran duración y resistencia al medio ambiente, como son, por ejemplo, las resinas  ABS. MEDIO AMBIENTE:

El uso de polímeros de síntesis química tiene una estructura molecular difícil de degradar, una vez que ya se le haya dado el uso apropiado, le tiran al vertedero de desechos y allí pernoctará por miles de años; se cree que por mucho más de seis mil años. Las bacterias no conocen estos materiales y, por lo tanto, no los digier dig ieren en,, son demas demasiad iado o jóven jóvenes es (adve (advene nediz dizos os)) y puede puede pensa pensarse rse que que si el “hombre” no los construye programadamente, o no crea bacterias capaces de digerir el material sintético las consecuencias pueden ser fatales para el medio ambiente. Los plásticos más dañinos:

 

Para contrarrestar los efectos de estas instalaciones, las empresas han hecho esfuerzos para reducir los residuos y usan menos recursos, como el agua y la energía. Sin embargo, los polímeros pueden ayudar al medio ambiente también. Por una parte, son reciclables, si reciclables,  si la población en general llega a comprender lo sencillo que sería seleccionar los materiales de desecho en el hogar o en las fábricas y colocarlo en recipientes apropiados para los recolectores urbanos, se daría inicio a programas que irían desde la creación de micro empresas hasta indust ind ustri rias as de repr reproce ocesa samie mient nto o del del recic recicla lado do de los los mate materia riale les s plást plástico icos s de desecho, pero esto no sólo resulta costoso sino que no es fácil que los materiales reciclados reciclad os tengan las mismas propiedades mecánicas que el material original, por  lo que el uso se ve restringido. restringido. Lo que si es factible y económico es elaborar otros materiales con los reciclados y darles usos diferentes a los que el material de origen tuvo  Aspectos  Aspecto s negativos negativos 1 La inadecuada eliminación de los polímeros contribuye en buena parte a la degradación ambiental por acumulación de basura. 2 Muchos artículos de plástico son peligrosas armas destructivas. Por ejemplo, las bolsas plásticas pueden ser causantes de asfixia si se recubre la cabeza con ellas y no se logra retirarlas a tiempo. 3 Especies como la tortura gigante, mueren al ingerir bolsas plásticas que flotan en el mar, mar, co conf nfun undi dién éndo dola las s co con n espe esperm rma a de pece peces, s, su alim alimen ento to habi habitu tual al.. 4 La no biode biodegra gradac dación ión impid impide e su elimi elimina nació ción n en rellen relleno o sanita sanitario rio y ademá además s disminu dism inuye ye notablem notablement ente e la presenc presencia ia de colonias colonias bacteriana bacterianas s en torno torno a los plásticos. 5 La incineración puede generar compuestos venenosos. Por ejemplo, HCl (g) y HCN (g) 6 Los envases plásticos empleados para alimentos no pueden volver a usarse ya que no existen métodos efectivos de esterilización