Los elastómeros son polímeros que cumplen una función específica en distintos usos industriales, gracias a sus propiedades elásticas. En este artículo te explicamos qué son los elastómeros, qué características presentan, los diferentes tipos que existen y sus aplicaciones.
¿Qué son los elastómeros?
Los elastómeros son polímeros muy elásticos y viscosos formados por moléculas largas en forma de cadena larga de carbono, hidrógeno, oxígeno o silicio, cuyas estructuras químicas tienen enlaces cruzados intermoleculares y son capaces de recuperar su forma original después de ser estirados.
En condiciones normales, las largas moléculas que componen el material están enrolladas de forma irregular. Sin embargo, al aplicar una fuerza, las moléculas se enderezan en la dirección en la que se tira de ellas. Al soltarlas, las moléculas vuelven espontáneamente a su disposición normal, compacta y aleatoria.
Los elastómeros son ligeramente reticulados y amorfos, presentan fuerzas intermoleculares extremadamente débiles, un módulo de Young bajo y una temperatura de transición vítrea por debajo de la temperatura ambiente.
Se caracteriza por ser un material viscoelástico, lo que significa que tiene tanto elasticidad como viscosidad. Además, poseen una alta tensión fallo/rendimiento. No obstante, la mayoría de los elastómeros son termoestables y requieren un curado por calor, irradiación o reacción química.
El elastómero que lleva más tiempo en uso es el poliisopreno, el polímero que constituye el caucho natural y que se fabrica a partir del látex, la savia lechosa de varias plantas, especialmente del árbol Hevea. Su nombre proviene de la palabra indígena caoutchouc, que significa «árbol que llora». Está documentado que ya las antiguas civilizaciones mesoamericanas conocían el caucho y lo utilizaban para fabricar pelotas y suelas de zapato. Actualmente, sigue siendo un polímero industrial importante, aunque ahora compite con otros materiales sintéticos, como el caucho de estireno-butadieno y el caucho de butadieno, derivados de subproductos del petróleo y el gas natural.
Tipos de elastómeros
Podemos dividir a los elastómeros en dos categorías, que son:
Insaturados
Aquellos elastómeros que contienen enlaces carbono-carbono dobles o triples. En este caso, tanto la vulcanización con azufre como sin azufre puede curar los elastómeros insaturados como el polibutadieno, el caucho de cloropreno, el caucho de butilo, el caucho de nitrilo o el poliisopreno sintético.
Saturados
Este tipo de elastómeros poseen una estabilidad superior frente al ozono, el calor, el oxígeno y la radiación; solo reaccionan en un número limitado de situaciones bajo condiciones específicas. Algunos de ellos son el caucho poliacrílico, el caucho de silicona, las amidas en bloque de poliéter o el acetato de etileno-vinilo, entre otros.
Propiedades de los elastómeros
Las dos propiedades más características de los elastómeros son la viscosidad y la elasticidad. Los elastómeros suelen ser muy viscosos, por lo que fluyen lentamente bajo la fuerza y también presentan una gran elasticidad, es decir, la capacidad de volver a su forma original después de ser estirados o comprimidos bajo una fuerza, lo que los hace más resistentes a la rotura o al agrietamiento.
Las propiedades de los elastómeros dependen del número de enlaces cruzados poliméricos, de su fuerza y de su distribución en el material.
Teniendo esto en cuenta, algunas de las particularidades más comunes son su insolubilidad son que pueden hincharse en presencia de ciertos disolventes y tienen una baja resistencia a la fluencia. Algunos elastómeros son resistentes al calor y a condiciones ambientales como la humedad y el vapor. Del mismo modo, los elastómeros termoestables tampoco pueden fundirse al calentarse; los elastómeros termoestables son el tipo más común de elastómero y suelen requerir un proceso de vulcanización para modificar sus propiedades y convertirlos en gomas de calidad.
La vulcanización, descubierta en el siglo XIX por Charles Goodyear, es un proceso mediante el cual se le añade azufre al caucho y al calentarse se transforma en un sólido elástico en el que las moléculas pasan a estar permanentemente unidas. Además, la adición de una pequeña cantidad de azufre en diversas formas hace que las moléculas de caucho sean lo suficientemente irregulares como para impedir la cristalización y, por tanto, el endurecimiento a bajas temperaturas. El proceso de entrelazamiento suele denominarse curado o vulcanización, en honor a Vulcano, el dios romano del fuego.
Por otro lado, nos encontramos con los elastómeros termoplásticos que se funden cuando se calientan porque sus enlaces cruzados son significativamente más débiles, lo que permite al material fundirse y reformarse sin perder sus propiedades elastoméricas. Se trata, por tanto, de un tipo de elastómero de uso común en procesos de fabricación, ya que se reciclan más fácilmente y presentan mayor capacidad de estiramiento que los elastómeros termoestables.
Aplicaciones industriales de los elastómeros
Los elastómeros cumplen usos fundamentales en industrias de todo tipo gracias a sus propiedades flexibles, elásticas e insolubles entre otras. Algunas de sus aplicaciones industriales son las siguientes:
Industria automovilística
Fruto de su resistencia a la fusión, los elastómeros termoestables se utilizan para fabricar neumáticos, ciertas juntas en el diseño del automóvil o la fabricación de componentes expuestos al calor durante el funcionamiento.
Productos de consumo habituales
Suelas de los zapatos de caucho natural, trajes de neopreno, chupetes de silicona para bebés y prendas de vestir elásticas son algunos de los productos fabricados con elastómeros que se utilizan en el día a día.
Construcción
Selladores para rellenar grietas y huecos o adhesivos, así como los materiales aislantes de cables eléctricos están fabricados con elastómeros.
Industria petrolífera
Los elastómeros sintéticos fabricados a partir de productos del petróleo tienen una amplia variedad de aplicaciones. Algunas de ellas son las juntas hidráulicas que se utilizan para evitar fugas en las plantas petrolíferas o las mangueras.
Industria de materiales
Los productos y herramientas industriales a menudo contienen elastómeros, como el neopreno utilizado en las correas industriales, la silicona para los lubricantes o el caucho natural aplicado a las juntas.
Medicina
Algunas prótesis que requieres flexibilidad, moldes, guantes, lubricantes y otros productos que necesitan un alto nivel de resistencia térmica se fabrican con elastómeros.
Impresión 3D
Muchas impresoras 3D utilizan elastómeros termoplásticos como material de base para los productos impresos.
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