Una buena razón por la cual los termoplásticos resultan tan versátiles y representan un porcentaje cada vez mayor, en cuanto a uso, dentro del total de los plásticos, es que se puede soldar por diferentes métodos. Sus cadenas de polímeros, a cierta temperatura conocida como de transición vítrea (Tg),  pueden deslizarse unas sobre otras, generando uniones y nuevas formas.

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Tipos de termoplásticos en función de su cristalinidad

La cristalinidad determina la resistencia mecánica que presenta el termoplástico, que según ese criterio puede ser amorfo o semicristalino.

  • Amorfo. Destacan en esta categoría el policloruro de vinilo (PVC), el policarbonato (PC), el poliestireno (PS) y el acrílico logrado a partir de la polimerización del metacrilato de metilo, conocido como PMMA. Tienen poca resistencia a la fatiga y una resistencia mecánica media. La unión de las macromoléculas, que están entrelazadas o desordenadas, se produce por enlaces intermoleculares.
  • .Semi-cristalino. Lo son el polietileno (PE), el polipropileno (PP) o la poliamida (PA), entre otros. Tienen una elevada resistencia mecánica, son más rígidos y soportan mejor la fluencia y el calor que los amorfos. Por el contrario, aguantan peor los impactos y tienen menor flexibilidad. Sus macromoléculas se alinean en algunas zonas y crean pequeños cristales dentro de la matriz amorfa.

¿Qué factores que determinan el grado de cristalinidad?

Hay dos factores estructurales:

La regularidad de la estructura molecular. Cuanto mayor sea la regularidad, las moléculas se acomodan mejor en una red cristalina. La regularidad depende, a su vez, de la simetría, la tacticidad, el peso molecular, las ramificaciones, la copolimerización y los plastificantes agregados a los polímeros. El añadido de un plastificante a un polímero cristalino hace descender el índice de cristalinidad, además de reblandecerlo a menor temperatura y de volverlo más flexible.

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La polaridad de las moléculas. Cuanto mayor sea, mayor es la atracción entre cadenas adyacentes. Esto implica que se coloquen de forma ordenada en el cristal y que se mantengan firmes en él. Con una fuerza polar entre grupos químicos y átomos suficiente, las fuerzas que provocan la ordenación serán más potentes, por lo que, a mayores temperaturas, los cristales retendrán mejor su identidad. La temperatura de fusión está relacionada, por lo tanto, con la polaridad de los polímeros.

¿Qué factores cinéticos determinan la cristalización?

Cómo se acomodarán las posiciones de los polímeros en la red cristalina dependerá de la velocidad de cristalización de los polímeros. Los segmentos de la cadena se verán afectados por dos causas:

La flexibilidad de las moléculas. El PE es uno de los plásticos con cadenas más flexibles. Tiene una fuerte tendencia a cristalizar porque sus segmentos giran con facilidad. Esta característica se acentúa sobre todo cuando no existen ramificaciones, como ocurre con el polietileno de alta densidad (PEAD o HDPE). En el lado opuesto se sitúa el PVC, cuyos segmentos presentan una elevada resistencia al giro. Esto hace del PVC un polímero rígido, que no suele superar el 20% de cristalinidad.

Las condiciones de la cristalización. La máxima velocidad de cristalización llega a una temperatura intermedia entre el calor y el frío; por una parte se necesita un temperatura elevada para que las moléculas poliméricas se acoplen en la red cristalina pero, por otra, la única manera de que estén estables en los cristales es que la temperatura sea más bien baja.

 

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