Los polímeros

¿Que sería de nosotros sin los polímeros?

Nuestro día a día está compuesto de polímeros, los cuales, sin embargo, pasan inadvertidos ante nuestras narices.

¿Podríamos imaginar una vida sin el plástico? ¿Sin el nylon? Y esto se refiere a: Podríamos vivir sin bolsas plásticas, sin recipientes, sin todo tipo de utensilios hechos de polímeros?

En la imagen se aprecia un conciso ejemplo: Los trajes de los bomberos, vitales para su labor, los cuales están hechos de los polímeros kevlar, y nomex, su isómero químico.

Se le llama polímero a una macromolécula (generalmente orgánica) formada por la unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeros. A la reacción por la cual se sintetiza un polímero a partir de sus monómeros se le llama polimerización.

El mundo de los polímeros

¿Que tal si oyeras de un material tan resistente como el acero?...

...¿O, que tal, si en vez de eso, decimos que ese material es 5 veces más resistente que el acero?...

...¿Y si a eso le sumamos que es un material ultraliviano?...

¿Y si, a modo de tiro de gracia, decimos que ese material no es ni un metal, ni un plástico, sino que es una fibra?

Bienvenido al maravilloso mundo de los polímeros... donde esto no es algo inaudito, sino algo de lo más normal...

al mundo donde las cosas no se juzgan conforme a su apariencia, sino de acuerdo a sus propiedades químicas... y al mundo donde una mezcla de Carbono, Hidrógeno y Oxígeno da a luz maravillas inimaginables...

Casco de Kevlar intacto, tras un disparo a 2 metros con una FMJ de 9 mm.

Características y Usos del Kevlar

Características de Kevlar

Algunas de las características del Kevlar son:

• Alta fuerza extensible;
• Alargamiento bajo ó rigidez estructural;
• Conductividad eléctrica baja;
• Alta resistencia química;
• Contracción termal baja;
• Alta dureza;
• Estabilidad dimensional excelente;
• Alta resistencia al corte;

Usos del Kevlar

El Kevlar ha desempeñado un papel significativo en muchos usos críticos:

• Cuerdas, bolsas de aire en el sistema de aterrizaje del Mars Pathfinder;
• Cuerdas de pequeño diámetro;
• El blindaje antimetralla en los motores jet de avión, de protección a pasajeros en caso de explosión;
• Neumáticos funcionales que funcionan desinflados;
• Guantes contra cortes, raspones y otras lesiones;
• Kayacs con resistencia de impacto, sin peso adicional;
• Esquís, cascos y racquets fuertes, ligeros.
• Chaleco antibalas.

El Kevlar

El Kevlar^® o poliparafenilo es una poliamida sintetizada por primera vez por la química Stephanie Kwolek en 1965, quien trabajaba para DuPont. La obtención de las fibras de Kevlar fue complicada, destacando el aporte de Herbert Blades, que solucionó el problema de qué disolvente emplear para el procesado. Finalmente, DuPont empezó a comercializarlo en 1972.

Esencialmente hay dos tipos de fibras de Kevlar: Kevlar 29 y Kevlar 49.

Esta poliamida contiene grupos aromáticos (se trata de una aramida) y hay interacciones entre estos grupos, así como interacciones por puentes de hidrógeno entre los grupos amida. Por estas interacciones, las fibras obtenidas presentan unas altas prestaciones al quedar perfectamente orientadas las macromoléculas en la misma dirección y muy bien empaquetadas.

La síntesis de este polímero se lleva a cabo a través de una polimerización por pasos a partir de la p-fenilendiamina y el dicloruro del ácido tereftálico.

El Kevlar es un polímero altamente cristalino. Llevó mucho tiempo encontrar alguna aplicación útil para el Kevlar, dado que no era soluble en ningún solvente. Por lo tanto, su procesado en solución estaba descartado. No se derretía por debajo de los 500oC, de modo que también se descartaba el hecho de procesarlo en su estado fundido. Fue entonces cuando una científica llamada Stephanie Kwolek apareció con un plan brillante. El cual consistía en hilarlo en medio húmedo, lo cual resulto lo mas adecuado debido a que este es un polímetro que se obtiene por policondensación, provocando que este al procesarlo en medios húmedos, tienda a despolimerizarse, generando con esto que el material sea mas manejable y permita su proceso. En la grafica de arriba describimos el proceso de policondensación. Debido a los anillos aromáticos, este tipo de poliamida tiene una estructura mas rígida que el nylon. Generando que esta estructura al compararla con una fibra de acero con las mismas dimensiones, la fibra de kevlar tenga la capacidad de soportar cinco veces la carga que soporta el acero.