Polímeros Cristalinos

Definición de polímeros cristalinos:

Dato curioso: ni un solo polímero es completamente cristalino porque todos los polímeros cristalinos contienen cantidades considerables de material amorfo. Por tanto, los polímeros cristalinos se denominan más exactamente polímeros semicristalinos.

¿Cómo podemos definir entonces los polímeros cristalinos?

Esto puede verse en la siguiente figura, que demuestra claramente cómo los materiales y elementos siempre se caracterizan por la presencia de un elemento amorfo:

Fig. 1: Cristalino + Amorfo en presencia de un elemento: https://support.3devo.com/oval-flat-shaped-filament/

Bastante estándar hasta ahora, ¿no? ¡Vamos a conocer sus propiedades!

Propiedades de los polímeros cristalinos:

Debido a su estructura y temperatura, los polímeros cristalinos tienen una amplia gama de características mecánicas y físicas:

• Alta densidad.
• Alto punto de fusión.
• Alta resistencia al desgaste.
• Baja ductilidad y resistencia al impacto.
• Opacos a la luz visible.

Las mayores características de los polímeros cristalinos son: alto punto de fusión, rigidez y resistencia a la penetración de disolventes. Aunque la cristalinidad hace que los polímeros sean robustos, también disminuye su resistencia a los impactos.

Los polímeros cristalinos además presentan patrones de difracción de rayos X debido a la existencia de patrones reticulares específicos de las moléculas en las cadenas poliméricas y presentan una temperatura de fusión cristalina. La difracción de rayos X, las mediciones de densidad y el calor de fusión se miden para determinar la fracción de sustancias cristalinas presentes en un polímero concreto.

Sin embargo, en un espectro general, todas las propiedades de las estructuras semicristalinas mencionadas anteriormente están condicionadas al grado de cristalización, a la estructura de los cristalitos laminares (capas diminutas y alternas de diversos materiales) y al tamaño y distribución de estas estructuras.

Estructura de los polímeros cristalinos:

Los polímeros cristalinos se caracterizan por un orden tridimensional. Ahora bien, suponiendo como regla general que todas las moléculas tienen una cierta regularidad estructural, las moléculas de las estructuras de los polímeros cristalinos están en su mayor parte alineadas paralelamente entre sí.

Como hemos aprendido anteriormente sobre las propiedades de los polímeros cristalinos, estas estructuras pueden cristalizar en determinadas condiciones de temperatura, presión, tensión o por la influencia de un medio, adoptando formas totalmente extendidas (como las formas helicoidales, por ejemplo).

Los diagramas de rayos X han revelado la existencia de dos partes diferentes de la estructura de un polímero cristalino:una amorfainterfacial yotracristalina ordenada , dando lugar a la existencia de un patrón micelar.

• Lasregionescristalinas ordenadas están formadas por secuencias de las cadenas poliméricas en conformaciones ordenadas.
• La región interfacial está determinada por la reentrada de una parte de la cadena en el cristalito.
  • La región amorfa se caracteriza por partes de la cadena en conformaciones desordenadas (ya que los polímeros amorfos son desordenados).

Echa un vistazo a la imagen de abajo para tener una representación visual de lo explicado anteriormente (fíjate también en que todas están alineadas paralelamente entre sí):

Fig. 2: Estructura de los polímeros cristalinos: región cristalina frente a región amorfa https://www.victrex.com/en/blog/2017/polymer-crystallinity-hpp-explained-part-

Polímeros semicristalinos con ejemplos

Ejemplos de polímeros cristalinos son, entre otros:

• Polietileno (PE), Polipropileno (PP) y Tereftalato de polibutileno (PBT)
  • El polietileno (PE) es un elemento que utilizamos a diario (y posiblemente la ruina de nuestro medio ambiente). El PE es el plástico más común.
  • El polipropileno (PP) también es un plástico.
  • El tereftalato de polibutileno (PBT) es un tipo de polímero utilizado principalmente en el campo de la ingeniería, sobre todo como aislante en la industria eléctrica y electrónica.

Ahora bien, todo esto no son más que palabras superlargas que no son superimportantes, a menos que trabajes con ellas a diario. Sin embargo, son geniales porque estos tipos de materiales se utilizan habitualmente en el campo de la odontología.

Fig. 3: Polímeros utilizados en la reparación de dientes astillados: https://www.drjamescovan.com/treatment/cosmetic-dentistry/chipped-teeth

Los polímeros semicristalinos se han utilizado sobre todo para fabricar artículos protésicos, como bases de dentaduras postizas. Sin embargo, también se emplean en empastes endodónticos, prótesis dentales, restauraciones, cementos, elásticos, patrones de incrustación, implantes, materiales de impresión, ¡y muchos más!

Mira esta imagen: ¿te fijas en los dientes astillados y en cómo se arreglaron después de la adhesión? El material utilizado para la adhesión contiene una gran cantidad de polímeros.

¿Y el polietileno que hemos mencionado antes? Dado que es una de las fibras de refuerzo más resistentes actualmente disponibles, son estupendas para la odontología estética, ya que tienen baja densidad y módulo, están formadas por cadenas de polímeros emparejadas y tienen una gran resistencia al impacto.