¿Cuál es la diferencia entre la ciencia de polímeros, la química de polímeros y la física de polímeros?

Trabajé como analista térmico durante muchos años, en cuya capacidad conocí a muchos científicos e ingenieros que participaban activamente en el desarrollo de polímeros. Esto fue en un entorno industrial. Normalmente usamos el término “ciencia de polímeros” a menos que tengamos una razón para ser más específicos. Por ejemplo, si el problema tuviera que ver con el curado de termoestables (una reacción) o la compatibilidad química, típicamente hablaríamos de ‘química de polímeros’, si el problema tuviera que ver con las propiedades del material, hablaríamos de ‘física de polímeros’.

Curiosamente, también utilizamos la etiqueta de física cuando hablamos de reología a pesar de que nuestros dos reólogos eran químicos de doctorado. Se referían a sí mismos como ‘reólogos’, por cierto.

Recuerdo solo dos que se autodenominaron ‘polímero-algo’. Ambos eran científicos de materiales y optaron por la etiqueta de ‘Científico de polímeros’. El resto fue para la identificación a nivel de departamento, incluidos aquellos que habían realizado trabajos de maestría y doctorado especializados en polímeros (es decir, se autodenominaron ‘Químicos’, ‘Físicos’, ‘ME’ o ‘ChemE’).

Puedo ver dónde se puede hacer esto de manera diferente en la academia, pero en la industria, transmitir los antecedentes y el enfoque general es de vital importancia. Un químico y un ingeniero químico pueden ser descritos adecuadamente como ‘Químicos de polímeros’ pero no van a hacer las mismas preguntas o seguir la misma línea de investigación. Esos dos enfoques reunidos son mucho más poderosos que los que se usan de forma aislada, pero también hay ciertos argumentos demasiado predecibles que tendrán lugar a menos que todos sean francos sobre sus antecedentes. Las recompensas y dificultades potenciales se disparan cada vez que alguien con una versión diferente de los polímeros se agrega a un equipo.

Mirar libros categorizados como ‘Química de polímeros’ (PC) o ‘Física de polímeros’ (PP) o ‘Ciencia de polímeros‘ (PS) que he visto es una gran superposición. Los libros de PC tenían más probabilidades de entrar en detalles sangrientos de mecanismos de reacción y cinética. Los libros de PP tenían más probabilidades de entrar en cálculo tensorial (los cielos nos protegen). Los libros de PS eran de dos tipos: textos de nivel introductorio, por un lado, y manuales de ciencia / ingeniería de materiales, por el otro (estos últimos tienen muchas tablas útiles en los apéndices).

Entonces, para volver a la pregunta original, ” ¿Cuál es la diferencia entre la ciencia de los polímeros, la química de los polímeros y la física de los polímeros?” mi experiencia sugiere que es una cuestión de dónde se pone el énfasis y en qué medida. Además, creo que esas diferencias aún son fluidas y evolucionan. Dentro de dos décadas, podría haber una respuesta definitiva a su pregunta, pero no tanto hoy.
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LOL, veo que he recibido mis primeros votos de mis colegas ChemE. Puede ser lo anterior es la perspectiva de ChemE sobre la ciencia de los polímeros 😉

Polymer Science es un término genérico que cubre las diversas subdivisiones del tema.
Los químicos de polímeros están interesados ​​principalmente en la tarea de fabricar sustancias plásticas a partir de sus precursores químicos; haciendo reaccionar etileno, propeno u otros hidrocarburos con catalizadores en condiciones apropiadas, por ejemplo, alta presión. Los plásticos o termoplásticos se hacen típicamente por reacciones en cadena de radicales libres. En contraste, las resinas poliméricas o termoestables, otra clase de polímeros artificiales, se fabrican mediante la reticulación de varios momómeros u oligómeros reactivos, por ejemplo, la pintura de poliuretano cuando se extiende en una película delgada, por ejemplo, en una pared, sufre una reacción de reticulación para formar una resina; La reacción de reticulación es inducida por el oxígeno atmosférico. ¡Las resinas a diferencia de los plásticos son esencialmente una molécula grande! Es por eso que hay pocos o ningún solvente para ellos. En contraste, los plásticos se pueden ablandar con solventes que son lineales en su estructura a nivel molecular.
La distribución de las longitudes de la cadena de polímero en un material plástico dado está controlada en gran medida por la cinética de la reacción en cadena de radicales libres, en el proceso de conversión de monómero a polímero. ¡Entonces te debe gustar la cinética de reacción si quieres ser un químico de polímeros! Mucha química física.
Los cauchos son termoplásticos amorfos por encima de su temperatura de transición vítrea. La espectroscopía de polímeros realizada con fines de identificación de materiales de polímeros también es una especialidad dentro del campo de la química de polímeros. También cromatografía de permeación en gel o gpc, que es otra técnica de caracterización de polímeros.
En contraste, los físicos de polímeros están más interesados ​​en las propiedades físicas de los materiales que los químicos de polímeros han hecho para nosotros. Tales como las propiedades ópticas del polímero (p. Ej., Lentes de contacto), el comportamiento de los polímeros en solución (p. Ej., Pintura sin goteo; que es un fluido no newtoniano, es decir, su viscosidad disminuye cuando se le aplica una fuerza de corte, p. Ej., Pintura que extiende la brocha en una pared, y aumenta cuando se elimina esa fuerza, por ejemplo, se quitó el pincel de la pared en su camino para pintar estaño para obtener más pintura). La física de polímeros también incluye el estudio de la dispersión de la luz por polímeros (por ejemplo, utilizado como método de caracterización de polímeros); El estudio de la mecánica estadística de la elasticidad del caucho, más otros temas teóricos. También cristalografía de polímeros y espectroscopía Raman.

Los científicos de materiales poliméricos tienden a estar interesados ​​en las propiedades de ingeniería de las sustancias que resultan ser un plástico o resina. Entonces, al igual que la metalurgia, la ciencia de los materiales poliméricos se ocupa de las relaciones de tensión-deformación y la resistencia a la tracción del material; con la dureza del material polimérico; su dureza el punto de fusión del material o la temperatura de transición vítrea; arrastrarse; y selección de materiales para diseño mecánico. Además de las propiedades que los metales no tienen, como la viscoelasticidad.

La resistencia de los materiales es un tema fundamental dentro de la ciencia de los materiales, ya sea que el material en estudio sea metal, plástico, resina, material compuesto, vidrio, cerámica u hormigón; o un material natural como madera o granito.

La mezcla de polímeros es otro tema dentro de la ciencia de los materiales de polímeros. También análisis térmico, utilizando técnicas como TG, DTA y DSC.
Pasando a la ingeniería de polímeros. Los ingenieros de polímeros a menudo tienen títulos en ingeniería mecánica. La ingeniería de polímeros se ocupa del moldeo o fundición de materiales de polímeros en productos de ingeniería útiles. Cosas como cubos de plástico, artículos para el agua de lluvia, neumáticos, cascos de yates, botellas de plástico, ventanas de aviones, bolsas de compras de plástico, zapatillas de deporte, zapatos, paneles de automóviles, asientos de trenes, interiores de aviones, tazas de té para máquinas expendedoras, juguetes, equipos deportivos, etc., la lista sucede !
Los principales procesos de ingeniería de polímeros implementados para hacer tales bienes incluyen; moldeo por inyección de plástico (cuencos de lavado de plástico hechos con este tipo de máquina de moldeo), conformado al vacío (cartones de huevo de plástico hechos de esta manera), máquinas de extrusión (tubos de drenaje de PVC), molduras de plástico compuesto (cascos de yates, alas de aviones, tecnología militar) , moldeo por inyección de reacción (paneles de automóviles), moldeo por soplado (botellas de plástico) y rotomoldeo (tanques de plástico grandes).
La tecnología de polímeros tiene un alcance ligeramente más amplio que abarca temas además de la ingeniería de polímeros que van desde aditivos de polímeros para aceite de motor de automóvil (por ejemplo, polímeros estrella) hasta polímeros médicos (por ejemplo, marcapasos), polímeros en electrónica, pinturas para el hogar, telas, cuerdas, vasos de polietileno. para el ácido fluorhídrico De hecho, cualquier aplicación útil.