La Reticulación

Un enlace cruzado o reticulación es un enlace que une una cadena de polímero a otra. Pueden ser enlaces covalentes o enlaces iónicos. Las «cadenas de polímero» pueden referirse a polímeros sintéticos o polímeros naturales (tales como las proteínas).

Cuando el término «reticulación» se usa en el campo de la ciencia de los polímeros sintéticos, se refiere generalmente al uso de enlaces cruzados para promover una diferencia en las propiedades físicas de los polímeros.

Cuando las cadenas de polímero están unidas entre sí por enlaces cruzados, pierden parte de su capacidad para moverse como cadenas poliméricas individuales.

 Por ejemplo, un polímero líquido (tal como resina o incluso queso fundido que contiene polímeros proteínicos) (donde las cadenas fluyen libremente) se puede convertir en un sólido o gel por reticulación de las cadenas.

 En la química de los polímeros, cuando se dice que un polímero sintético está «reticulado», significa generalmente que toda la masa del polímero ha sido expuesta al método de reticulación. La modificación resultante de las propiedades mecánicas depende en gran medida de la densidad de reticulación. Las bajas densidades de enlaces cruzados disminuyen las viscosidades de las masas fundidas del polímero.

Las densidades de entrecruzamiento intermedias transforman los polímeros ahulados en materiales que tienen propiedades elastoméricas y potencialmente alta resistencia. Las densidades de reticulación muy elevadas pueden hacer que los materiales se vuelvan muy rígidos o vítreos, tales como las resinas de fenol-formaldehído.

Formación

Los enlaces cruzados pueden ser formados por reacciones químicas que se inician por calor, presión, cambio de pH o radiación. Por ejemplo, la mezcla de una resina no polimerizada o parcialmente polimerizada con productos químicos específicos llamados reactivos de reticulación da como resultado una reacción química que forma enlaces cruzados. La reticulación también puede ser inducida en materiales que son normalmente termoplásticos a través de la exposición a una fuente de radiación, tal como exposición a un haz de electrones, radiación gamma o luz UV. Por ejemplo, el procesamiento de haz de electrones se utiliza para reticular polietileno. Se preparan otros tipos de polietileno mediante la adición de peróxido durante la extrusión o mediante la adición de un agente reticulante (por ejemplo, vinilsilano) y un catalizador durante la extrusión y después realizando un curado después de la extrusión.

El proceso químico de vulcanización es un tipo de reticulación que cambia el hule al material duro y duradero asociado con los neumáticos para automóviles y bicicletas. Este proceso se denomina a menudo curado con azufre; el término vulcanización proviene de Vulcano, el dios romano del fuego. Este es, sin embargo, un proceso más lento. Un neumático de coche típico se cura durante 15 minutos a 150 °C. Sin embargo, el tiempo puede reducirse mediante la adición de aceleradores tales como 2-benzotiazoltiol o tetrametiltiuram disulfuro. Ambos contienen un átomo de azufre en la molécula que inicia la reacción de las cadenas de azufre con el caucho. Los aceleradores aumentan la velocidad de curado al catalizar la adición de cadenas de azufre a las moléculas de hule.

 La reticulación es una propiedad característica de los plásticos termofijos. En la mayoría de los casos, la reticulación es irreversible, y el material termofijo resultante se degradará o quemará si se reprocesa. Especialmente en el caso de plásticos comercialmente utilizados, una vez que una sustancia está reticulada, el producto es muy duro o imposible de reciclar. En algunos casos, sin embargo, si los enlaces de reticulación son suficientemente diferentes, químicamente, a partir de los enlaces que forman los polímeros, el proceso puede ser invertido.

 La reticulación química covalente es mecánica y térmicamente estable, por lo que una vez formados los enlaces, son difíciles de romper. Por lo tanto, los productos reticulados como neumáticos de automóvil no se pueden reciclar fácilmente. Una clase de polímeros conocidos como elastómeros termoplásticos dependen de reticulaciones físicas en su microestructura para conseguir estabilidad, y se usan ampliamente en aplicaciones, tales como pistas para motos de nieve y catéteres para uso médico. Ofrecen una gama mucho más amplia de propiedades que los elastómeros reticulados convencionales porque los dominios que actúan como enlaces cruzados son reversibles, por lo que pueden ser reformados por calor. Los dominios estabilizadores pueden ser no cristalinos (como en copolímeros de bloque de estireno-butadieno) o cristalinos como en copoliésteres termoplásticos.

 Muchos polímeros experimentan reticulación oxidativa, típicamente cuando están expuestos al oxígeno atmosférico. En algunos casos esto es indeseable y por lo tanto las reacciones de polimerización pueden implicar el uso de un antioxidante para retardar la formación de enlaces reticulados oxidativos. En otros casos, cuando es deseable la formación de enlaces cruzados por oxidación, se puede usar un oxidante tal como peróxido de hidrógeno para acelerar el proceso.

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