Química de los polímeros

La química de polímeros es una ciencia multidisciplinaria que maneja las síntesis químicas y las propiedades químicas de los polímeros. De acuerdo con las recomendaciones de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada, los polímeros se refieren a las cadenas inviduales de moléculas que constituyen el dominio de la química.

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Los polímeros describen la mayor parte de los materiales y pertenece al campo de la física de polímeros como una subcategoría en física.

Polímeros y sus propiedades

Esquemáticamente los polímeros se subdividen en biopolímeros y polímeros sintéticos según su origen. Cada unas de estas clases de compuestos pueden cambiar ser subdivididas a otras clases más específicas en relaciones a su uso, propiedades y características físico-químicas.

La bioquímica y la química industrial son disciplinas que están interesadas son contiguas en el estudio de este tipo de química.

• Biopolímeros: Éstos son producidos por organismos vivos:

• • Proteínas estructurales: como colágeno, queratina, elastina.
  • Proteínas funcionales: como enzimas, hormonas.
  • Polisacáridos estructurales: como celulosa, quitina.
  • Polisacáridos de reserva: almidón, glucógeno.
  • Ácidos nucleicos: ADN, ARN.

• Polímeros sintéticos: Estos polímeros son usados para plásticos, fibras, pinturas, materiales de construcción, mobiliarios, partes mecánicas y adhesivos. Éstos se dividen a su vez en:

• • Polímeros termoplásticos: como polietileno, Teflon, poliestireno, polipropileno, poliéster, poliuretano, polimetilmetacrilato, cloruro de vinilo, nylon, rayón, celulosa, silicona, fibra de vidrio, entre otras.
  • plásticos termoestables: caucho vulcanizado, Baquelita, Kevlar, poliepóxido.

Historia

Los trabajos de Henri Braconnot en 1811 y Christian Schönbein en 1845, hicieron que fueron los pioneros en el descubrimiento de la nitrocelulosa que, cuando era tratada con alcanfor producía un polímero, conocido como celuloide, que pasó a ser el primer termoplástico. La nitrocelulosa disuelta en éter o acetona se convertía en colodión. Éste era usado como vendaje desde la Guerra Civil Estadounidense.

El acetato de celulosa fue hecho en 1865. En 1834, Friedrich Ludersdorf y Nathaniel Hayward de forma independiente descubrieron que añadiendo azufre al caucho en estado natural ayudaba a prevenir que el material llegara a ser pegajoso. En 1844, Charles Goodyear recibió una patente por inventar la vulcanización del caucho con azufre y añadiendo calor. Thomas Hancock hubo recibido una patente por el mismo proceso un año antes, pero en el Reino Unido.

En 1884, Hilaire de Chardonnet creó la primera planta artificial basada en celulosa regenerada, o rayón viscoso, como un sustituto de la seda, pero era muy inflamable. En 1907, Leo Baekeland creó el primer polímero sintético, un polímero termoestable hecho con fenol-formaldehído, conocido como Baquelita. El celofán fue inventado en 1908 por Jocques Brandenberger, quién bañó a las hojas de rayón viscoso en ácido.

En 1922, Hermann Staudinger fue el primero en proponer que los polímeros consisten en una larga cadena de átomos sostenidas juntas por enlaces covalentes. Él propuso nombrar a estos compuestos macromoléculas. Antes de eso, los científicos creían que los polímeros eran grupos de moléculas llamadas coloides, sin masa molecular definida sostenidas juntas por alguna fuerza desconocida. Staudinger recibió el Premio Nobel de Química en 1953. Wallace Carothers inventó el primer caucho sintético llamado neopreno en 1931, al igual que el primer poliéster, que fue el nailon en 1935, como reemplazo de la seda.Paul Flory le fue concedido el Premio nobel de Química en 1974 por su trabajo en el polímero random coil en la década de 1950. Stephanie Kwolek desarrolló el Aramid, o un náilon aromático llamado Kevlar, que fue patentado en 1966.

En la actualidad existen un gran número de polímeros a nivel comercial, incluyendo materiales compuestos, como fibra de carbono-epoxi, poliestireno-polibutadieno o (HIPS), acrilonitrilo-butadieno-estireno o (ABS), entre otros que se combinan para obtener los mejores resultados. También existen polímeros diseñados para trabajar a altas temperaturas en motores de automóviles.