Los polímeros sintéticos se pueden obtener por reacciones de adición y de condensación, como se describen a continuación. Veamos en qué consisten.
Reacciones de adición
Resultan de la adición consecutiva de monómeros a una cadena sin pérdida de átomos o grupos en el proceso. De hecho, el compuesto que experimenta la polimerización es un compuesto orgánico que presenta enlaces múltiples (dobles o triples). El mecanismo de la polimerización por adición puede iniciarse por la acción de un anión, de un catión o de radicales libres.
1. Polimerización aniónica:
Ocurre por el ataque de un anión (B–) sobre el doble enlace de un alqueno que posee sustituyentes atractores de electrones como NO2, CN, grupos carbonilos, etc.
Por ejemplo:
2. Polimerización catiónica
Ocurre generalmente por el ataque de un ácido de Lewis (un catión) o por un ácido mineral sobre el doble enlace de un alqueno que posee sustituyentes dadores de electrones. Por ejemplo, el 2-metilpropeno (isobutileno) reacciona con H+ según el siguiente mecanismo:
El polímero obtenido se utiliza para la fabricación de cámaras para neumáticos de vehículos.
3. Polimerización por radicales libres
Es el método de mayor uso comercial. En este tipo de polimerización se distinguen tres etapas: iniciación, propagación y término.
a) Iniciación. Se produce la formación de radicales libres (R – O •) por la descomposición de trazas de un peróxido, sustancia inestable, por la acción de la luz UV o alta temperatura.
b) Propagación. El radical libre formado, altamente reactivo, ataca un carbono del doble enlace de un alqueno, por ejemplo, etileno, formando otro radical libre más estable. No olvides que cada enlace que une los átomos de carbono corresponde a 2 electrones. Un electrón del doble enlace y el electrón del radical libre, ubicado en el oxígeno, forma un enlace O - C y el otro electrón del doble enlace forma el nuevo radical libre, quedando un enlace simple C - C. El radical libre formado reacciona sucesivamente, por un mecanismo similar, con n moléculas del alqueno, alargando la cadena en cada reacción.
c) Término. Ocurre por la reacción del polímero con otro radical libre.
Algunos polímeros sintetizados por este método son:
• Polietileno (PE). Es el polímero sintético más sencillo conocido. Se produce por la polimerización del etileno, obtenido en el cracking del petróleo. Tiene una gran variedad de usos, por ejemplo para envases de aceites, bebidas gaseosas, alimentos lácteos, en bolsas para el comercio, baldes, etc.
• Poliestireno (PS). Es un polímero de adición que se diferencia del polietileno por poseer en su estructura un anillo bencénico en lugar de un átomo de hidrógeno. De variados usos: envases, planchas aislantes, bandejas, vasos desechables para bebidas calientes, etc.
La formación de poliestireno se puede esquematizar de la siguiente manera:
• Polipropileno (PP). Polímero de adición muy parecido estructuralmente al polietileno, ya que posee un grupo metilo en lugar de un hidrógeno. De variados usos, por ejemplo, en forma de fibras para sacos, tapas de botellas, bolsas, vasos desechables, filmes, etc. En la polimerización de alquenos es común obtener diversas estructuras espaciales. Así, para el propileno se obtienen 3 estructuras que se muestran a continuación con sus respectivas denominaciones: isotáctica, sindiotáctica y atáctica.
¿Cómo influyen las diferencias estructurales en las propiedades del polipropileno?
Como observaste en la actividad anterior, existen tres formas estructurales para el polipropileno. Las tres formas tienen pequeñas diferencias en sus propiedades. Usando catalizadores de aluminio y titanio, se obtiene principalmente la forma lineal isotáctica, de alta resistencia a la fractura.
• Poli(cloruro de vinilo) (PVC). Estructuralmente es similar al polietileno. Se diferencia de él en que su monómero en lugar de un átomo de hidrógeno tiene un átomo de cloro. De este modo, en la estructura del polímero se encuentra un átomo de cloro cada dos átomos de carbono. También se obtiene a través del mecanismo de polimerización por radicales libres. Se usa en construcción de tuberías, ductos y canaletas, en envases y calugas de shampoo, como revestimiento de cables, etc.
• Teflón. Es un polímero de adición, de uso habitual en artículos de cocina. Corresponde al politetrafluoroetileno y se obtiene por polimerización del tetrafluoroetileno (CF2=CF2). El producto es un plástico ceroso resistente a la corrosión, de propiedades antiadherentes.
