En un mundo de plástico I: Los plásticos

Facultad de Química
Universidad de Murcia
En un mundo de plástico I:
Los plásticos
Gloria Víllora Cano
Antonia Pérez de los Ríos
Enero 2008
Evolución de los materiales
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DESARROLLO DE LOS PLÁSTICOS EN LA LÍNEA DEL TIEMPO
EJE DEL DESARROLLO DE LOS POLÍMEROS
1492
El caucho
1400
1730
1868
Nylon,
Vulcanización Celuloide Bakelita Neopreno
1770
1820
1930
1791
1830
1910
1920
1940
1970
1950
1960
2000
EJE DE ACONTECIMIENTOS HISTÓRICOS
Descubrimiento y
Independencia y
1a.Guerra Mundial. 2a.Guerra Vietnam.
Irak
colonización de América conflictos de América Rev. mexicana
Mundial.
Afganistán
1820
1950 1960
1492
1868 1910-1920 1930 1940
2000
1400
El caucho se conocía por los indígenas
del continente americano y con él hacían
las bolas para el juego de pelota.
Los indios peruanos nombran con la
palabra cauchuc a este material, la cual
significa impermeable.
2
1492
Descubrimiento de América.
A partir de esta fecha y hasta 1731, los
españoles intentaron imitar los productos de los
nativos, sin conseguirlo.
Los ingleses por su parte lograron sacar de
Brasil y por medio del contrabando varias
semillas de las plantas que producían el caucho
y las sembraron con éxito en Ceylán y otras
colonias tropicales, cercanas al Ecuador
1731- 1736
En 1731 el gobierno francés envió en una
expedición geográfica a América del Sur, con
el geógrafo matemático Charles de la
Condamine, quien en el año de:
1736, hizo llegar a Francia varios rollos de
caucho crudo junto con una descripción de
los productos fabricados por las tribus del
valle del Amazonas.
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1770
El químico británico Joseph Priestley
descubrió que las marcas y trazos hechos
con lápices se borraban frotando con
caucho, y de ahí surgió su nombre en
inglés, rubber.
1791
Primera aplicación comercial del caucho
por el fabricante inglés Samuel Peal, que
patentó un método para impermeabilizar
tejidos, tratándolos con caucho disuelto en
trementina
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1823
Charles Macintosh, químico e inventor
británico, fundó una fábrica en Glasgow
para manufacturar tejidos impermeables y
ropa para la lluvia, que lleva desde
entonces su nombre.
1834 - 1839
En 1834 el químico alemán F.Ludersdorf y su
colega
norteamericano
N.
Hayward
descubrieron que si le añadían azufre a la
goma de caucho, reducían y eliminaban la
pegajosidad de los artículos de caucho.
En 1839 Charles Goodyear, descubrió el
proceso de vulcanizado, que le confiere al
caucho resistencia a los cambios de
temperatura y a la abrasión, además lo hace
impermeable a los gases.
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1868
John Hyatt inventa el celuloide, en
Estados Unidos, al participar en un
concurso premiado con 10 000 dólares,
para quien descubriera un material que
reemplazara al marfil en la elaboración
de bolas de billar.
El celuloide resultó barato y duradero,
muy útil en la elaboración de películas
cinematográficas, y para fabricar
peines, cepillos y botones.
1910 – 1920
1909 El químico norteamericano de origen
belga Leo Baekeland sintetizó la bakelita
1920 El químico alemán Hermann
Staudinger demuestra que los polímeros
son macromoléculas formadas por largas
cadenas unidas entre si
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1930
En la década del 30:
La compañía Dupont desarrolla el Nylon
(descubierto por Wallace Carothers) y
el teflón.
Se desarrollan el caucho sintético (el
Neopreno), el policloruro de vinilo mejor
conocido como PVC y el poliestireno
1940
Todos los plásticos anteriormente
descubiertos, fueron aplicados en la
industria militar con gran éxito para los
Estados Unidos.
Se siguen desarrollando más fibras
sintéticas como el rayón, el orlón entre
otras, usadas para la industria del
vestido.
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1950
Se desarrolla
Polipropileno.
el
Polietileno
y
el
1960
La compañía Dupont comercializa la licra
que había desarrollado hacia 1958.
Otra científica de la compañía DuPont,
Stephanie Kwolek en 1965, realiza
trabajos que constituyeron la base para la
preparación comercial de la fibra aramida
Kevlar, usada en chalecos antibalas,
bolsas de aire y blindaje en automóviles.
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2000
Actualmente es difícil concebir el mundo y sus
comodidades sin los plásticos.
Los plásticos adquieren cada vez más
importancia en la medicina para reemplazar
órganos como el corazón. Se comienzan a
desarrollar
plásticos
que
faciliten
las
operaciones.
En julio de 2001 se implantó el primer corazón de un
ser humano hecho de titanio y dos plásticos, un
plástico duro externo y de un plástico flexible interior,
denominado angioflex.
9
Características de los materiales plásticos
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PRINCIPALES ELEMENTOS CONSTITUYENTES
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TIPOS DE POLÍMEROS:
ESTRUCTURA
LINEAL
RAMIFICADO
CON ENLACES ENTRECRUZADOS
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TIPOS DE POLÍMEROS
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CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS
TERMOPLÁSTICOS
Moléculas largas: más de 5000 átomos de
carbono
Pueden contener heteroátomos
SE ABLANDAN Y ENDURECEN
REPETIDAMENTE POR ACCIÓN DEL
CALOR
Al aumentar el PM:
Aumenta la resistencia
Monómero: gas
Polímero de bajo PM: líquido
Polímero de alto PM: sólido
Mejoran las propiedades mecánicas
Aumenta la viscosidad del fundidofundido- Procesado
a altas T
Mayores costes de producción
Elección del Pm = f (propiedades mecánicas-procesabilidad)
OTRAS PROPIEDADES
ESTRUCTURALES
CRISTALINIDAD
TACTICIDAD
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PROCEDENCIA
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LA INDUSTRIA DEL PETRÓLEO
Petróleo crudo: material oleoso de origen
orgánico y extracción mineral, químicamente
formado por hidrocarburos que contiene C,H,S,O y
N principalmente.
Tipos de Petróleo: mas de 250 tipos
Clasificación:
1) según contenido en azufre: crudos dulces o agrios
2) según su composición química: parafínicos, aromáticos,
nafténicos
3) según su densidad: pesados y ligeros
REFINAR PETROLEO
zSeparar
unos de otros los
“constituyentes” del
petróleo (en fracciones o
cortes) sobre la base
destilación
zDepurar
los cortes,
principalmente desulfurar
zSintetizar
otros
hidrocarburos
16
DISTRIBUCIÓN DE LA
PRODUCCIÓN DE PETRÓLEO
17
DISTRIBUCIÓN DE LA
PRODUCCIÓN DE PETRÓLEO
OLEFINAS
18
AROMÁTICOS
MÉTODOS DE
SÍNTESIS:POLIMERIZACIÓN DE ADICIÓN
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MÉTODOS DE
SÍNTESIS:POLIMERIZACIÓN DE ADICIÓN
MÉTODOS DE
SÍNTESIS:POLIMERIZACIÓN DE ADICIÓN
20
MÉTODOS DE SÍNTESIS:POLIMERIZACIÓN
DE CONDENSACIÓN
PESO MOLECULAR
PROMEDIO
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TÉCNICAS INDUSTRIALES
DE POLIMERIZACIÓN
POLIMERIZACIÓN EN BLOQUE
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POLIMERIZACIÓN EN DISOLUCIÓN
POLIMERIZACIÓN EN SUSPENSIÓN
23
POLIMERIZACIÓN EN EMULSIÓN
24
25
MÉTODOS DE TRANSFORMACIÓN
“Pellets”, Gránulos de Moldeo
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MÉTODOS DE TRANSFORMACIÓN
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TRANSFORMACIÓN POR EXTRUSIÓN
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TRANSFORMACIÓN POR EXTRUSIÓN
TRANSFORMACIÓN POR SOPLADO
29
TRANSFORMACIÓN POR SOPLADO
TRANSFORMACIÓN POR SOPLADO
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ESPUMACIÓN
ESPUMACIÓN
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MOLDEO ROTACIONAL
MOLDEO ROTACIONAL
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CALANDRADO
MOLDEO POR COMPRESIÓN
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MOLDEO POR COMPRESIÓN
APLICACIONES
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El plástico en la vida diaria
Desde hace varias décadas el plástico es de suma importancia en la
vida del ser humano, impulsando avances tecnológicos, y se han
podido desarrollar aplicaciones inimaginables con dicho material.
Provee a los consumidores de todo el mundo de cosas
indispensables para su vida diaria.
Su versatilidad y beneficio permite ser usados en todos los
sectores:
Alimentos,
Salud y Medicina,
Construcción,
Vestido,
Industria automotriz , etc.
Ya que sus caracteristicas elevan nuestro nivel de vida
brindandonos Salud, Seguridad, Funcionamiento y Valor.
APLICACIONES
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El plástico en la vida diaria
Alimentos
El envasado y embalaje, ayuda a
mantener los alimentos frescos,
higienicos y sin riesgo de
contaminarse.
•Las bebidas no serian transportadas
con tanta facilidad si no fuese por que
es un material ligero y resistente.
•Su fabricación reduce el gasto de
combustibles beneficiando al ambiente.
•Facilidad de manejo.
El plástico en la vida diaria
Salud y Medicina
•Sin ayuda de los plásticos las
transfusiones y tratamientos no serian
posibles.
•Los implantes de plástico brindan un
bienestar a la salud, apoyando a miles de
personas a mejorar sus condiciones de
vida.
“Hoy, la investigación médica emplea la
tecnología plástica para alcanzar nuevos
niveles en tratamientos médicos”.
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El plástico en la vida diaria
Construcción
Cada vez es más amplia esta rama, el
plástico no solo se utiliza en tuberías,
ahora se construyen casas de plástico
en México. Este tipo de construcciones
tienen beneficios como:
•Velocidad de construcción.
30 a un 33% mas rápido de unidades
vivienda, que un proyecto tradicional.
• Ahorro en desperdicio y disminución
de robo de materiales.
El plástico en la vida diaria
Vestido
•Gracias a las fibras sintéticas que se
hacen con los polímeros, se puede
elaborar ropa. Algunas de las prendas
que utilizas son elaboradas con fibras
fabricadas con plástico.
•Los plásticos aplicados en el vestido
nos protegen de peligros.
•Su versatilidad nos aislá de
temperaturas extremas.
•Más del 60% de la industria textil
emplea fibras elaboradas con plásticos.
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El plástico en la vida diaria
Automotriz
Son indispensables para elaborar
cualquier tipo de accesorio, además
hace más seguros los automóviles.
•Tan solo por mencionar algunos
plásticos en rasgos de seguridad son:
los cinturones de seguridad, bolsas de
aire, parabrisas resistentes, etc.
•El emplear plástico en los autos ayuda
a disminuir el peso de los mismos
ayudando a desplazarse con mayor
facilidad, ahorrando a su vez
combustible.
•El plástico puede salvar tu vida.
PROBLEMATICA
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Producción Global de Plásticos
Produción en peso
(1970 = 100)
800
700
Plásticos
Crecimiento anual 1970-2004
Acero: 2% Aluminio: 3% Plásticos: 6%
600
500
400
Aluminio
300
200
Acero
100
0
70
72
74
76
78
80
82
84
86
88
90
92
94
96
98
00
02
04
Fuente: SPI, Milacron
Consumo Global de Plásticos
1990 – 86 M Ton
Europa
29%
5.7%
América del
Norte
25%
Europa
Sudeste Asia22%
tico 32%
América
del Norte
29%
Sudeste Asiatico 16%
Japón
12%
Europa
América Africa/Medio
Oriental
Oriente
Latina
6%
4%
4%
2003 – 176 M Ton
Europa
América
Japón
Oriental
Latina Africa/ 6%
4%
Medio
5%
Oriente
6%
5.1%
2010 – 250 M Ton
América del
Norte
24%
Europa
19%
Sudeste Asiatico 36%
Europa América
Japón
Oriental Latina
Africa/
6%
4%
Medio
5%
Oriente
6%
fuente: VKE, Junio 2004
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