Homopolímero versus copolímero: comprensión de las clasificaciones de polímeros

Comprender las diferencias entre homopolímeros y copolímeros es esencial para seleccionar el material apropiado para el moldeo por inyección. En este artículo, profundizaremos en las características, propiedades y aplicaciones de los homopolímeros y copolímeros, brindando información sobre cómo estas clasificaciones de polímeros influyen en la selección y el rendimiento de los materiales.

¿Qué es el homopolímero?

Un homopolímero es un tipo de polímero que consta de una única unidad monomérica repetida en su estructura de cadena. En otras palabras, está formado por moléculas de monómero idénticas que están unidas covalentemente para formar una larga cadena polimérica.

• Un homopolímero tiene un tipo de monómero: AAAAAA

¿Cuáles son los diferentes tipos de homopolímeros?

Algunos ejemplos clave de homopolímeros incluyen:

• Cloruro de polivinilo (PVC): elaborado a partir de unidades repetidas de cloruro de vinilo.
• Polietileno (PE): fabricado a partir de unidades repetidas de etileno.
• Polietileno de alta densidad (HDPE): un tipo de polietileno con mayor densidad y cristalinidad
• Polipropileno (PP): fabricado a partir de unidades repetidas de propileno.
• Policarbonato: elaborado a partir de unidades repetidas de bisfenol A y fosgeno.
• Poliéster: elaborado a partir de unidades repetidas de un monómero de éster.
• Nylon 6: elaborado a partir de unidades repetidas de caprolactama
• Nylon 11: elaborado a partir de unidades repetidas de ácido 11-aminoundecanoico
• Politetrafluoroetileno (PTFE): fabricado a partir de unidades repetidas de tetrafluoroetileno.
• Poliestireno: elaborado a partir de unidades repetidas de estireno.
• Poliacrilonitrilo: elaborado a partir de unidades repetidas de acrilonitrilo.
• Nylon 6,6: elaborado a partir de unidades repetidas formadas por la condensación de hexametilendiamina y ácido adípico.

¿Qué son los copolímeros?

Un copolímero es un tipo de polímero que se deriva de más de una especie de monómero. En otras palabras, los copolímeros se obtienen mediante copolimerización: la polimerización de dos o más tipos diferentes de monómeros juntos en una única cadena polimérica.

• Un copolímero tiene dos o más monómeros unidos entre sí: ABABAB

¿Cuáles son los diferentes tipos de copolímeros?

Algunos ejemplos clave de copolímeros incluyen:

• Caucho de estireno butadieno (SBR): un copolímero aleatorio elaborado a partir de monómeros de estireno y butadieno.
• Acrilonitrilo butadieno estireno (ABS): un terpolímero elaborado a partir de monómeros de acrilonitrilo, butadieno y estireno.
• Acetato de etileno-vinilo (EVA): un copolímero aleatorio de etileno y acetato de vinilo
• Polietileno-acetato de vinilo (PEVA): un copolímero de etileno y acetato de vinilo.
• Caucho de nitrilo: un copolímero aleatorio de acrilonitrilo y butadieno, utilizado en guantes y sellos desechables.
• Copolímero de estireno-acrilonitrilo (SAN): un copolímero alterno de estireno y acrilonitrilo
• Nylon 6,6: un copolímero alterno de hexametilendiamina y ácido adípico
• Poli(ácido láctico-co-glicólico) (PLGA): un copolímero de ácido láctico y ácido glicólico
• Poliestireno de alto impacto (HIPS): un copolímero de injerto de poliestireno y polibutadieno
• Estireno-isopreno-estireno (SIS): un copolímero en bloque 

¿Cuál es la diferencia entre homopolímero y copolímero?

La diferencia clave es que el homopolímero contiene solo un tipo de monómero que se repite en una estructura simple, mientras que el copolímero incorpora dos o más monómeros diferentes, lo que lleva a estructuras más complejas y propiedades combinadas. La elección entre ellos depende de los requisitos específicos de la aplicación.

Los homopolímeros generalmente tienen niveles de cristalinidad más altos, lo que resulta en propiedades mecánicas superiores a corto plazo, incluyendo rigidez, resistencia a la tracción, resistencia al impacto y resistencia a la fluencia inicial.

Por otro lado, los copolímeros exhiben una mejor resistencia a la oxidación y una mejor resistencia a la fluencia y a la rotura por fluencia a largo plazo. 

Los copolímeros, con su menor cristalinidad, ofrecen ventajas en cuanto a estabilidad dimensional, menor fricción y menor desgaste.

Aunque los homopolímeros tienen una menor absorción de humedad, los copolímeros son más resistentes a la hidrólisis en agua caliente y tienen mejor resistencia a los materiales alcalinos. 

Mientras que los homopolímeros tienen una temperatura de distorsión térmica más alta debido a su mayor cristalinidad, los copolímeros cuentan con temperaturas de uso continuo más altas debido a su estabilidad superior a largo plazo. 

Aquí está el formulario para una fácil comprensión:

Propiedad	copolímero	homopolímero
Cristalinidad	↓	↑
Rigidez	↓	↑
Resistencia a la tracción	↓	↑
Resistencia al impacto	Más alto, especialmente a bajas temperaturas.	↓
Resistencia a la fluencia	Mejor rendimiento a largo plazo	Mejor rendimiento a corto plazo
Resistencia a la fatiga	↓	↑
Estabilidad dimensional	↑	↓
Resistencia química	Mejor, especialmente a ácidos y álcalis.	↓
Resistencia a la oxidación	↑	↓
Resistencia al agua	Mejor en agua caliente	Menor absorción de humedad, pero menos resistente a la hidrólisis.
Resistencia a la temperatura	Mayor temperatura de uso continuo debido a una mejor estabilidad a largo plazo	Mayor temperatura de distorsión por calor, pero menor temperatura de uso continuo
Procesando	Temperatura de procesamiento más baja y ventana de procesamiento más amplia debido a una cristalinidad más baja	Ventana de procesamiento más estrecha y temperatura de procesamiento más alta debido a una mayor cristalinidad
Refuerzo de fibra de vidrio	Propiedades mecánicas más fuertes cuando se rellena con vidrio debido a un mejor acoplamiento	Propiedades mecánicas más débiles cuando se rellena con vidrio en comparación con el copolímero

¿Cuáles son las aplicaciones de los homopolímeros y copolímeros?

Al comprender las aplicaciones de los homopolímeros y copolímeros, podrá decidir fácilmente cuál debe elegir en una situación determinada.

Solicitud	Homopolímeros	Copolímeros
embalaje	Envases, bolsas y películas de plástico para alimentos y productos básicos (p. ej., polietileno, polipropileno)	Alcohol etileno vinílico (EVOH) como capa barrera en envases de alimentos; Acetato de etileno-vinilo (EVA) en adhesivos y selladores.
Medicina y atención sanitaria	Dispositivos médicos, jeringas, instrumentos quirúrgicos, suministros médicos desechables (p. ej., polipropileno, PVC)	Copolímeros biocompatibles como PLGA en implantes médicos, sistemas de administración de fármacos e ingeniería de tejidos; copolímeros de bloque en apósitos para heridas y dispositivos médicos
Automotor	Interiores de automóviles, tanques de combustible, cajas de baterías, parachoques, molduras interiores, paneles de instrumentos (p. ej., polipropileno)	Copolímeros de etileno en juntas, mangueras y molduras interiores para mayor durabilidad y flexibilidad; copolímeros de bloque como SBS en neumáticos
Textiles	Fibras y tejidos para alfombras, tapicería, prendas de vestir, cuerdas, cordeles (p. ej., poliéster, poliamida)	spandex y nailon-6,6 para absorber la humedad y resistir las llamas; copolímeros acrílicos en cosméticos y productos de cuidado personal
Componentes eléctricos	Aislamiento de cables, conectores, condensadores (p. ej., polietileno, PTFE)	–
Construcción	Tuberías, accesorios, materiales aislantes, revestimientos (p. ej., PVC)	Adhesivos termofusibles a base de copolímero de etileno en adhesivos para la construcción
Bienes de consumo	Juguetes, material deportivo, muebles, electrodomésticos, equipaje, artículos para el hogar (diversos homopolímeros)	Copolímeros en bloque en calzado, juguetes y otros bienes de consumo.
Agricultura	Tuberías de riego, empacado de ensilaje, productos que retienen la humedad del suelo, películas para invernaderos (p. ej., polietileno)	–
Industrial	Chapas para tanques de ácido y químicos, tuberías, embalajes de transporte retornables (varios homopolímeros)	Membranas para separación de gases y líquidos; emulsionantes y dispersantes
Materiales avanzados	–	Copolímeros en bloque en compuestos, materiales híbridos y materiales sensibles; Nanoestructuras autoensambladas para diversas aplicaciones.