Los copolímeros: aplicaciones e impacto ambiental
Definición de copolímero
Un copolímero es un tipo de polímero. Se compone a través de la unión de dos o más subunidades de monómeros, que generan una macromolécula. Lo que les diferencia de los homopolímeros, es que solo contienen un tipo de unidad repetitiva. Estos se caracterizan por adaptarse a diferentes aplicaciones.
El polímero se define como una molécula grande que se genera por la unión de subunidades denominadas monómeros.
Tipos de copolímeros
Según la distribución en la que se encuentren los monómeros en la cadena, podemos realizar cuatro divisiones.
Copolímeros aleatorios. En este tipo los monómeros se distribuyen de forma aleatoria a lo largo de la cadena. Este tipo se forma cuando subunidades monoméricas están unidas entre ellas, sin ningún orden predeterminado, al azar.
Copolímeros en bloque. Los monómeros se agrupan en bloques de un mismo tipo. Se forma cuando dos cadenas de gran tamaño están unidas entre sí.
Copolímeros alternados. Aquí los monómeros se alternan de forma regular en la cadena. Este tipo se componen de monómeros que se enlazan de una manera alterna para formar una cadena de polímeros.
Copolímeros de injerto. Un tipo ramificado donde una cadena de polímero se injerta en otra.
Estructura molecular
La estructura molecular de un copolímero depende del tipo de monómeros utilizados, su distribución y la forma en que estos se unen. Las propiedades físicas y químicas del material van a venir definidas por esta estructura.
Esta disposición, puede llegar a afectar la temperatura de transición o la solubilidad del material.
Propiedades únicas
Las propiedades de un copolímero pueden variar dependiendo del tipo que sean. Aunque existen propiedades comunes a la mayoría, la fundamental es su capacidad de resistencia al calor.
Esta capacidad de resistencia térmica tiene dos variantes. Por un lado, los copolímeros termoplásticos y, por otro lado, los copolímeros termoestables.
La diferencia la encontramos en que los termoplásticos, una vez que se han calentado, pueden moldearse con diferentes formas, sin embargo, los termoestables, son insolubles e infusionables.
Es decir, estos segundos no podemos derretirlos y tiene una capacidad muy alta de resistencia al fenómeno de fluencia (una deformación gradual y no reversible del material cuando se somete a una carga constante y sostenida en el tiempo).
Pueden presentar propiedades únicas que no se encuentran en los homopolímeros. Tienen una mayor resistencia mecánica, más flexibilidad además de mejor resistencia a la temperatura y una mayor biocompatibilidad.
Métodos de síntesis
Aunque se pueden aplicar diferentes métodos, la más utilizada hoy en día en la industria es la polimerización por radicales libres. Este método se basa en una generación de radicales libres que empiezan con un iniciador, posteriormente reaccionan con los monómeros y forman una cadena polimérica.
Tiene como ventaja que se puede emplear con una gran variedad de monómeros y que es relativamente barata, aunque como contra, la estructura resultante puede ser menos regular que otros métodos.
Algunos otros métodos que podemos encontrar son la polimerización por apertura de anillo y la policondensación, se aplican dependiendo de los diferentes tipos de monómeros y estructuras deseadas.
La polimerización por apertura de anillo tiene la característica de basarse en la apertura de un anillo monomérico y después polimerizar los monómeros restantes. Con esta técnica obtenemos copolímeros de estructura muy específica, aunque su coste es más elevado.
Se suele utilizar en fibras de nylon o envases de PET.
Copolímeros en la industria
En la industria actual, el uso de copolímeros está muy extendido y se aplica en numerosos sectores.
Los podemos encontrar en envases, fibras sintéticas o plásticos de ingeniería. Al tener una gran versatilidad, pueden cumplir con especificaciones muy precisas para usos en aplicaciones que sean muy técnicas.
Otros productos donde les podemos encontrar son en: Plásticos (ABS, SAN, SBR), cauchos (SBR, NBR), adhesivos o recubrimientos.
Aplicaciones versátiles
Algunas de las aplicaciones más habituales y que podemos encontrar en nuestro día a día son:
- Piezas de la carrocería: Los copolímeros de ABS y PC se utilizan en parachoques, salpicaderos y carcasas de faros. Además, el SBR (caucho de estireno-butadieno) se usa como componente de los neumáticos, siendo parte de la construcción de los vehículos particulares.
- En la ropa que vestimos a diario también encontramos los copolímeros, en forma de fibras como el Nylon, el poliéster o incluso el acrílico, también en tejidos técnicos que pueden ser resistentes al agua, muy útiles en deportes.
- La construcción es otro sector que utiliza ampliamente los copolímeros, desde la fabricación de tuberías en PVC, hasta puertas y ventanas y aislamientos térmicos de edificios en PS (poliestireno expandido) y XPS (poliestireno extruido).
Innovaciones en copolímeros
La evolución constante es una de sus características. Nuevas investigaciones, desarrollos, mejoras de sus funcionalidades y propiedades son algo habitual.
Destacamos los copolímeros biodegradables, capaces de degradarse en la naturaleza mediante microorganismos, limitando así su impacto ambiental.
Otra de las innovaciones son los copolímeros autoensamblables, que son capaces de ensamblarse espontáneamente en estructuras nanométricas. Se utilizan en nanomedicina o materiales ópticos.
Impacto ambiental
Como la mayoría de los materiales, los copolímeros tienen aspectos positivos y negativos.
Entre los negativos podemos encontrarnos con que algunos no son biodegradables y si no se gestionan correctamente, pueden conservarse en el medio por mucho tiempo.
Los otros factores que más impactan medioambientalmente son, las emisiones que generan en su producción o no darle un uso completo a su ciclo de vida.
Perspectivas futuras de investigación en copolímeros
La investigación se centra en desarrollar nuevos materiales con propiedades y funcionalidades aún más avanzadas, como puedan ser los copolímeros destinados a la impresión en 3D, para energías renovables o para la administración de fármacos.
Podemos afirmar que los copolímeros son una clase de materiales con gran potencial para la innovación y el desarrollo de nuevas tecnologías. La investigación en este campo seguirá impulsando la creación de materiales más eficientes, sostenibles y con aplicaciones en diversos sectores.