Los polímeros se suelen dividir en dos grandes categorías según su comportamiento con la temperatura: los termoplásticos y los termoestables. Los primeros se deforman a temperaturas relativamente altas, llegando a derretirse, pero cuando se enfrían lo suficiente vuelven a endurecer; de este modo, pueden moldearse. En cambio, los termoestables son infusibles, de modo que si se calientan excesivamente simplemente se degradan. Por establecer una analogía, los termoplásticos son como la mantequilla y los termoestables como el pan.
Se podría pensar, por tanto, que el inconveniente de los termoplásticos para determinadas aplicaciones es que tienen baja resistencia mecánica y térmica. Pero esto no siempre es así. Existen termoplásticos de muy altas prestaciones que incluso pueden ser empleados como sustitutivos de metales. Uno de ellos es la polieteretercetona, así llamada porque su unidad repetitiva contiene dos grupos éter (–O–) y un grupo cetona (–CO–). Su procedimiento de síntesis y su estructura pueden verse en la figura 6.25.
Por la forma de crecer los polímeros, la polimerización puede ser de dos tipos: en cadena y por etapas. Se ilustran en la figura 6.26.
En la polimerización en cadena un agente de iniciación reacciona con una molécula de monómero y lo vuelve activo, en el sentido de que puede reaccionar con otro monómero para formar un dímero. Este dímero tiene un extremo activo mediante el cual reacciona con un nuevo monómero para forma un trímero. El proceso de propagación continúa de forma bastante rápida con la formación de un tetrámetro, un pentámero… (un oligómero, en general), hasta que sucede alguna reacción que da lugar a la terminación de la macromolécula. Esta suele tener un peso molecular bastante alto. La reacción por la que cada nuevo eslabón se agrega a la cadena podría esquematizarse así: (–M–)n–1 + M® Mn, siendo M el monómero y (–M–)n el polímero en formación, cuyo grado de polimerización es n. Por la forma en que un oligómero tiene capacidad para reaccionar con un nuevo monómero se puede hablar de polimerización por radicales libres, catiónica, aniónica o por coordinación (en este último caso participa un compuesto de coordinación o complejo). Un ejemplo de polimerización de este tipo es la que da lugar al polietileno, (–CH2–CH2–)n.
En cuanto a la polimerización por etapas, suele seguirse este mecanismo cuando cada monómero tiene dos o más grupos funcionales (iguales o distintos) capaces de reaccionar con otro monómero. La polimerización de la polieteretercetona es un caso de este tipo. Además, se trata de una copolimerización, puesto que intervienen dos monómeros diferentes. Como se ve en la figura 6.25, cada uno de los dos monómeros tiene dos grupos funcionales (se dice que son difuncionales). Los dos grupos funcionales de la 4,4’-difluorobenzofenona (monómero A) son sus dos átomos de F; los de la sal disódica de hidroquinona (monómero B), los dos grupos O–. En una primera etapa, los monómeros A y B van reaccionando entre sí para dar dímeros A–B. Cuando la concentración de dímeros es suficientemente alta pueden reaccionar con monómeros para dar trímeros (A–B–A o B–A–B) o bien tetrámeros (A–B–A–B). En una nueva etapa, los tetrámeros pueden reaccionar entre sí para dar octámeros, o bien con dímeros (formando hexámeros) o con monómeros (dando pentámeros). Estos oligómeros continúan el proceso, pudiéndose alcanzar pesos moleculares altos, pero mucho más lentamente que en la polimerización en cadena.
La polieteretercetona se utiliza para fabricar piezas industriales que pueden sustituir en muchas ocasiones a las metálicas: rodamientos, piezas de pistones, bombas de alto vacío, válvulas de compresores… (figura 6.27-dcha.). Es un buen aislante eléctrico y su conductividad térmica es baja. Como tiene buenas propiedades de ductilidad y deformación plástica, se pueden moldear piezas de este polímero de diversas formas y por muy diversos métodos: extrusión (es decir, empujando el material a través de una matriz que tenga la sección deseada), inyección (introduciendo el material fundido en un molde), hidroconformado… El hidroconformado se basa en utilizar un fluido hidráulico a alta presión para presionar el material contra una matriz, pudiendo crearse formas complejas, especialmente si han de tener concavidades. Se emplea mucho para conformar piezas metálicas para la industria. El procedimiento es muy simple y se ilustra en la figura 6.27-izqda.
El material se puede convertir en filamentos, por lo que sirve para la impresión tridimensional. Se introduce en un cabezal extrusor que lo calienta y lo empuja para crear hilos con los que se fabrica la pieza deseada capa a capa.
En biomedicina se utiliza mucho para fabricar prótesis. Así, se pueden hacer con polieteretercetona pilares de implantes dentales o dentaduras postizas. De polieteretercetona se hacen también prótesis de cadera y hombros e incluso piezas de la forma adecuada para realizar craneoplastias (figura 6.28), gracias a su resistencia, rigidez, durabilidad e inercia química y biológica y biocompatibilidad.
En particular, este polímero es muy utilizado en el procedimiento quirúrgico de la discectomía y fusión cervical, consistente en extirpar un disco intervertebral cuando está herniado y después estabilizar las vértebras correspondientes mediante una fusión intervertebral. Esta intervención alivia dolores y enfermedades como la espondilosis o la escoliosis.
[1] Imagen: Idroformatura animata.gif. Wikimedia Commons. https://commons.wikimedia.org/w/index.php?title=File:Idroformatura_animata.gif&oldid=663158576.
[2] Imagen: varios sitios de Internet.
[3] Imagen: Varios sitios de Internet.
Este texto pertenece al libro:
Carlos Romero Muñiz, José M.ª Gavira Vallejo: Noventa materiales de ingeniería para la enseñanza de Física y Química. Triplenlace.com, 2025. https://triplenlace.com/aula-libros/90mi/ .
