Los plásticos son materiales sintéticos o semisintéticos compuestos de polímeros, mayoritariamente a partir del petróleo, que se definen por su propiedad de ser maleables y por tanto pueden cambiar de forma y conservar esta de modo permanente, lo que les confiere una gran variedad de aplicaciones. Su nombre deriva de la plasticidad, una propiedad, que se refiere a la capacidad de deformarse sin llegar a romperse.
Los productos plásticos son normalmente polímeros orgánicos de alto peso molecular. Usualmente son sintetizados, comúnmente a partir de derivados químicos del petróleo (petroquímicos). Sin embargo, también existen, un número muy pequeño de productos plásticos hechos a partir de fuentes renovables, tales como el ácido poliláctico derivado del almidón de maíz o la celulosa derivada del algodón. También existen productos plásticos producidos por bacterias como los polihidroxialcanoatos.
Los productos plásticos derivados de petroquímicos son de fácil fabricación y sus costos son muy bajos. Por ello, sus aplicaciones son múltiples y en diversas escalas. El 51% de los productos plásticos del mundo son producidos en Asia; China sola es responsable por el 31% de la producción mundial. Latinoamérica, en cambio, produce el 4%. Además los productos plásticos se utilizan en edificación y construcciones, movilidad y transporte, dispositivos eléctricos y electrónicos, agricultura, atención sanitaria y otros campos. Los tipos más importantes de productos plásticos utilizados en el comercio europeo son el polietileno (PE), polipropileno (PP), poliestireno (PS), policloruro de vinilo (PVC), tereftalato de polietileno (PET) y poliuretano (PU).
Historia de los materiales con propiedades plásticas El uso de los polímeros se remonta al , cuando culturas antiguas mesoamericanas procesaron por primera vez el caucho natural en objetos sólidos como bolas, figurillas humanas, bandas para atar cabezas de hacha a los mangos de madera y otros objetos. Los antiguos mesoamericanos obtenían la materia prima para fabricar objetos de caucho de látex producido por el árbol Castilla elastica. Esta especie es nativa de las tierras bajas tropicales de México y América Central. El látex es un líquido blanco pegajoso que cuando se seca es un sólido frágil que retiene su forma. Cronistas españoles relataron que los indígenas mesoamericanos procesaban el látex de C. elastica mezclándolo con el jugo de otra especie, Ipomoea alba, logrando la coagulación de la resina. Así estos descubrimientos preceden en 3500 años al proceso de vulcanización.
En 1839 Goodyear en los Estados Unidos y Hancock en Inglaterra desarrollaron paralelamente la vulcanización del caucho, es decir el endurecimiento del caucho y su mayor resistencia al frío. Así se inició el éxito comercial de los polímeros termoestables.
La industria del plástico se inicia con el desarrollo de los primeros plásticos sintéticos termoestables por Baekeland en 1909. Baekeland produce el primer polímero sintético y además desarrolla el proceso de moldeado del plástico sintético, lo que le permitió producir diversos artículos de comercio. Estos primeros plásticos sintéticos se denominaron baquelita en honor a su descubridor. La baquelita se forma por una reacción de condensación de fenol con formaldehído.
Entre los años 1926 y 1928 surgieron los termoplásticos alquídicos y resinas aminas, respectivamente. Los alquídicos son poliésteres modificados por la adición de ácidos grasos y otros componentes, son derivados de polioles y ácidos dicarboxílicos o ácidos carboxílicos anhidros. Entre las resinas aminas está la urea-formaldehído, también conocida como urea-metanal, que es una resina termoplástica sintética no transparente y con aplicaciones en adhesivos. La tabla 1 resume otros acontecimientos importantes en el desarrollo histórico de los termoplásticos.
Cronología de los materiales con propiedades plásticas miniatura|300px|Primeros plásticos. Nota: el cis-poliisopreno es el principal componente del látex. Estas son las fechas de algunos hitos históricos en el desarrollo de los materiales con características plásticas termoestables, aquellos que no cambian de forma cuando se les aplica calor.
1600 a. C.: Culturas mesoamericanas procesan el caucho natural en diversos objetos sólidos por primera vez.
1839: Goodyear desarrolla la vulcanización del caucho.
1909: Baekeland obtiene la primera resina fenólica sintética, baquelita.
1926: Se introducen los alquídicos y resinas aminas. La anilina-formaldehído es introducida en EE. UU.
1928: Se introduce la urea-formaldehído comercialmente.
1931: Hyde comienza a investigar sobre polímeros de organosilicio.
1933: Ellis patenta resinas de poliéster insaturado.
1935: Friedrich Karl Henkel fabrica resinas de melamina-formaldehído. La primera fibra sintética diseñada en laboratorio fue patentada por el químico Wallace Carothers de la empresa estadounidense DuPont en 1935 y recibió el nombre de nailon.
1937: Se introduce por primera vez un sistema de moldeo de plásticos por compresión. Se producen los poliuretanos por primera vez.
1938: Se introduce la melamina comercialmente. El termoplástico de poliamida se desarrolló durante varios años y se lanzó al mercado en octubre de 1938.
1939: Primera patente (en Alemania) de resina epoxi.
1941: Se introduce un poliéster tipo uretano en Alemania.
1942: Dow Corning fabrica silicona industrialmente.
1943: Castan patenta una resina epoxi.
1946: Se introducen los elastómeros de poliuretano.
1947: Se introduce comercialmente la resina epoxi.
1954: Se introduce el poliuretano en EE. UU.
1957: Se introduce el poliéter tipo uretano en EE. UU.
1964: Se introducen las poliimidas como un producto fabricado.
Propiedades y características de los materiales plásticos sintéticos miniaturadeimagen|Botella de plástico PET antes y después del inflado Los plásticos son sustancias químicas sintéticas, denominadas polímeros, de estructura macromolecular que puede ser moldeada mediante calor o presión y cuyo componente principal es el carbono. Estos polímeros son grandes agrupaciones de monómeros unidos mediante un proceso químico llamado polimerización. Los plásticos sintéticos proporcionan el balance necesario de propiedades que no pueden lograrse con otros materiales, por ejemplo: color, poco peso, tacto agradable y resistencia a la degradación ambiental y biológica.
Rigurosamente, la palabra "plástico" se refiere a un estado del material, pero no al material en sí: los polímeros sintéticos habitualmente llamados plásticos, son en realidad materiales sintéticos que pueden alcanzar el estado plástico, esto es cuando el material se encuentra viscoso o fluido y no tiene propiedades de resistencia a esfuerzos mecánicos. Este estado se alcanza cuando el material en estado sólido se transforma al estado plástico, generalmente por calentamiento, en el que es ideal para los diferentes procesos productivos ya que es cuando el material puede ser manipulado de distintas formas. De modo que la palabra "plástico" es una forma de referirse a materiales sintéticos capaces de entrar en un estado plástico, pero "plástico" no es necesariamente el grupo de materiales a los que cotidianamente hace referencia esta palabra.
Las propiedades y características de la mayoría de los materiales plásticos (aunque no siempre se cumplen en determinados plásticos especiales) son estas: son fáciles de trabajar y moldear, tienen un bajo costo de producción, poseen baja densidad, suelen ser impermeables, buenos aislantes eléctricos, aceptables aislantes acústicos, buenos aislantes térmicos, aunque la mayoría no resisten temperaturas muy elevadas, resistentes a la corrosión y a muchos factores químicos, algunos no son biodegradables ni fáciles de reciclar y, si se queman, son muy contaminantes.
Proceso productivo de los materiales plásticos sintéticos La primera parte de la producción de plásticos consiste en la elaboración de polímeros en la industria química. Hoy en día la recuperación de plásticos post-consumidor es esencial también. Parte de los plásticos utilizados por la industria se usan directamente en forma de grano o resina. Más frecuentemente existen varias formas de procesado de plásticos. Una de ellas es la extrusión de perfiles o hilos, la cual permite generar un producto extenso y continuo. Otra forma de procesado es el moldeo (por inyección, compresión, rotación inflación, etc.). También existe el termoconformado, un proceso que usa un material termoplástico previamente producido a través del procesado de extrusión. Este tipo de procesado tiene diferentes variantes: termoconformado al vacío, a presión y termoconformado mecánico.Procesado de plásticos (enlace)
Clasificación de los materiales plásticos Según el monómero base En esta clasificación se considera el origen del monómero del cual parte la producción del polímero. Naturales: Son los polímeros cuyos monómeros son derivados de productos de origen natural con ciertas características como, por ejemplo, la celulosa, la caseína y el caucho. Dentro de dos de estos existen otros plásticos de los cuales provienen: Los derivados de la celulosa son el celuloide, el celofán y el cellón. Los derivados del caucho son la goma y la ebonita. Sintéticos: Son aquellos que tienen origen en productos elaborados por los humanos, principalmente derivados del petróleo, como las bolsas de polietileno Según su comportamiento frente al calor Termoplásticos Un termoplástico es un plástico que, siendo plástico o deformable a temperatura ambiente, se convierte en líquido cuando se calienta y se endurece en un estado vítreo cuando se enfría lo suficiente. La mayor parte de los termoplásticos son polímeros de alto peso molecular, los cuales poseen cadenas asociadas por medio de débiles fuerzas de Van der Waals (polietileno), fuertes interacciones dipolo-dipolo y enlace de hidrógeno, o incluso anillos aromáticos apilados (poliestireno). Los polímeros termoplásticos difieren de los polímeros termoestables en que, después de ser calentados y moldeados, pueden ser recalentados y formar otros objetos, ya que en el caso de los termoestables o termoduros, su forma después de enfriarse no cambia.
Sus propiedades físicas cambian gradualmente si se funden y se moldean varias veces.
Los principales termoplásticos son: Resinas celulósicas: obtenidas a partir de la celulosa, el material constituyente de la parte leñosa de las plantas. Pertenece a este grupo el rayón. Polietilenos y derivados: Emplean como materia prima el etileno obtenido del craqueo del petróleo que, tratado posteriormente, permite obtener diferentes monómeros como acetato de vinilo, alcohol vinílico, cloruro de vinilo, etc. Pertenecen a este grupo el PVC, el poliestireno, el metacrilato y otros. Derivados de las proteínas: Pertenecen a este grupo el nailon y el perlón, obtenidos a partir de las diamidas. Derivados del caucho: Son ejemplo de este grupo los llamados comercialmente pliofilmes, clorhidratos de caucho obtenidos adicionando ácido clorhídrico a los polímeros de caucho.
Termoestables Los plásticos termoestables son materiales que, una vez que han sufrido el proceso de calentamiento-fusión y formación-solidificación, se convierten en materiales rígidos que no vuelven a fundirse. Generalmente para su obtención se parte de un aldehído. Polímeros del fenol: Son plásticos duros, insolubles e infusibles pero, si durante su fabricación se emplea un exceso de fenol, se obtienen termoplásticos. Resinas epoxi. Resinas melamínicas. Baquelita. Aminoplásticos: Polímeros de urea y derivados. Pertenece a este grupo la melamina. Poliésteres: Resinas procedentes de la esterificación de polialcoholes que suelen emplearse en barnices. Si contienen ácido en exceso, se obtienen termoplásticos.
Según la reacción de síntesis También pueden clasificarse según la reacción que produjo el polímero:
Polímeros de adición