En esta práctica de laboratorio, se identificaron cinco muestras poliméricas desconocidas mediante pruebas de apariencia física, densidad, solubilidad, comportamiento a la flama y reactividad. De acuerdo a las tablas de referencia, las muestras fueron identificadas como: polietileno de alta densidad, un polímero estirenico como poliestireno o ABS, poliacetal, cloruro de polivinilo flexible y polietileno de ultra alto peso molecular.

1. UNIVERSIDAD DEL VALLE, DPT. DE INGENIERIA.
ESCUELA DE ING. DE MATERIALES, IDENTIFICACION Y CALIDAD DE
POLIMEROS.
LABORATORIO, APARIENCIA FISICA, DENSIDAD, SOLUBILIDAD Y
COPORTAMIENTO A LA FLAMA
Héctor Fabián Dorado Guerraa, Cristian Gutiérrezb.
a,b
Escuela de ingeniería de materiales, Universidad del Valle, Colombia.
RESUMEN
En esta práctica se identificaron cinco muestras poliméricas diferentes a través de
ensayos sencillos como: la apariencia física, densidad y solubilidad en acetona;
además, se analizó el comportamiento a la flama determinando su facilidad o
dificulta a incendiar, color de la flama, si se funde o carboniza, color y olor de los
humos. De acuerdo a tablas suministradas en la guía de laboratorio, se pudo
identificar que los materiales poliméricos eran: polietileno de alta densidad, un
polímero estirenico, poliacetal, cloruro de polivinilo flexible y polietileno de ultra alto
peso molecular. Hay que aclarar que estas pruebas por ser básicas, la
identificación es una aproximación previa al tipo de polímero, la cual puede estar
sujeta a interpretaciones erróneas debido a la inexperiencia del grupo.
INTRODUCCIÓN
Los materiales poliméricos son una gran familia que se compone de elastómeros,
termoplásticos termoestables, y adhesivos; los cuales también pueden dividirse en
grupos dependiendo de otras características.
POR SUS PROPIEDADES:
Mecánicas
Es el grado de resistencia de los plásticos al doblarse. Se dividen en tres grupos:

Polímeros rígidos: que son aquellos que al intentar doblarlos se rompen.

2. 

Polímeros semirígidos: son aquellos que soportan ser flexionados y pueden
o no mostrar fractura.
Polímeros flexibles: estos no presentan ninguna oposición al ser doblados
incluso es posible torcerlos sin que muestren ruptura. La mayoría de los
plásticos flexibles tienden a recuperar su forma original debido a su memoria
plástica. (esto no sucede con el copolímero de estireno butadieno, aunque se
trate de un material flexible).
Ópticas
Determinan el grado de luz que puede dejar pasar un cuerpo a través de el. Se
dividen en tres grupos:



Polímeros transparentes: se trata de materiales que permiten ver los objetos
a través de ellos.
Polímeros translucidos: permiten el paso de un pequeña cantidad de luz, lo
que da como resultado que se aprecien solamente sombras cuando se mira a
través de ellos.
Polímeros opacos: no es posible apreciar la luz a través de ellos.
Combustibilidad
Que consiste en la facilidad o dificultad que presenta un polímero para incendiarse.
Dentro de esta característica se agrupan en:


Polímeros fáciles de incendiar: son aquellos que se incendian cuando al
someterlos directamente a la flama tardan menos de siete segundos en que
ésta se genere.
Polímeros difíciles de incendiar: son que presentan dificultad de ser
incendiados, inclusive después de ocho segundos que se genera la flama.
Duración de la flama
Que es la característica del polímero que determina si la flama se propaga o no.
Dentro de éstos se clasifican en dos tipos:


Polímeros que continúan ardiendo: una vez que se logra incendiar, se
apagan soplándose o presionándolo sobre una superficie
Polímeros que se auto extinguen: se apagan instantes después de retirar la
flama del encendedor.

3. Tabla general de características de los platicos(polímeros)

4. Además, se puede inferir el rango de densidad de los diferentes plásticos. Con lo
cual estos se clasifican en cinco grupos: los que flotan en agua, solución diluida de
sal, los que no flotan en solución de etanol al 50%, que flotan en solución
concentrada de sal y no.
Fig. 1 diagrama de ruta para el método de densidad.

5. MÉTODO EXPERIMENTAL
Para el desarrollo de la práctica se nos suministraron 5 probetas de polímeros
desconocidos como se muestra en la fig. 2, sal, agua, alcohol, un ácido orgánico
(acetona), vaso de 200 ml, encendedor,
1
2
3
4
5
Fig. 2, probetas suministradas para el laboratorio.
Se procedió a medir la flexibilidad de las probetas y se registró en la tabla 1, seguido
a esto se observó la capacidad de dejar pasar la luz a través de la probeta y se
registró en la tabla 1, seguido a esto se realizó la prueba de flotabilidad, se realizó la
prueba de flotabilidad con 4 diferentes fluidos y se implementó el método del
picnómetro regido por la ASTM D-854 y la ecuación 1 para hallar la densidad del
fluido como se muestra a continuación y se registró en la tabla 3, las anotaciones
cualitativas se registraron en la tabla 2.
Tabla 1, pruebas de flexibilidad.
1
Semi-rigido
Opaco
2
Prueba de flexibilidad
3
4
Rigido
Rigido
Flexible
Prueba de propiedades ópticas
Opaco
Translucido
Translucido
5
Semi-rigido
Translucido

6. Ecuación 1.
Dónde:
: Densidad desconocida del líquido.
: Masa del picnómetro limpio y seco.
: Masa del picnómetro con agua.
: Masa del picnómetro con el líquido.
: Densidad del agua.
Tabla 2, método del picnómetro.
F1
F2
F3
F4
METODO DEL PICNOMETRO
Composición
M1[gr] M2[gr] ρ2[g/cm3]
agua
19.161 45.715
1
Agua + sal diluida
19.161 45.715
1
Agua + sal concentrada 19.161 45.715
1
Agua- alcohol (50-50)
19.161 45.715
1
M3[gr] ρ1[g/cm3]
45.715
1
46.9
1.045
48.125 1.0907
44.543 0.9559
Tabla 3, prueba de flotabilidad, F1 agua; F2 agua con sal [baja concentración], F3 agua con sal [alta concentración], F4
agua/alcohol [relacion50-50], F5 acetona.
Pruba de Flotabilidad
F1
F2
F3
F4
Flota
Flota
Flota
Sumerge lento
F5 No reacciona
Flota
Flota
Flota
Flota
Flota
Sumerge
Sumerge
Sumerge
Sumerge
Sumerge
Sumerge
Sumerge
Pruba de reactividad
No reacciona No reacciona No reacciona
Flota
Flota
Sumerge lento
Sumerge lento
No reacciona
Se realizaron tres tipos de ensayos a la flama para caracterizar los polímeros,
primero se realizó el ensayo de combustibilidad donde se observa la facilidad y el
tiempo que tarda el polímero en arder, se mide el tiempo en segundo que se demora
el polímero en arder, seguido se realizó el ensayo de duración de la flama, este
registra si la flama es continua o si el material se auto extingue al retirarlo de la
flama directa, se realizó el ensayo color de humos y olor de humos y se registró en
la tabla 3.

7. Tabla 4, ensayos a la flama
M1
8
T[sg]
flama
Color
Continua
Amarillo- azulverde
Olor
Humo
Parafina
Blanco
Combustibilidad
M2
M3
M4
6
11
duración de la flama y color
Continua
Continua No se presenta
Amarillo- azulazul
reaccion
verde
Olor y humo
Caucho
picante
Muy acido
quemado
Hollin
Blanco
M5
6
Continua
Amarilloazul
Parafina
-
Se realizó el ensayo de reactividad con un ácido orgánico (acetona CH3(CO)CH3),
pero este no presentó ninguna reacción en un periodo de 15 segundos en ninguna
de las muestras por lo que no se realizó ningún registro fotográfico.
ANÁLISIS
Siguiendo las tablas proporcionadas en la guía del laboratorio se realizó el siguiente
análisis:
Para la muestra 1, teniendo en cuenta que:






es un material semi-rígido
es fácil de incendiar
continua ardiendo después de prender
se funde y gotea
el color de humos es blanco
su olor de los vapores es a parafina
Se puede inferir que es una poliolefina, más concretamente polietileno de alta
densidad, ultra alto peso molecular o polipropileno. Aunque la prueba de densidad
no fue determinante para identificar este polímero, al sumergirse en la solución de
alcohol-agua, se puede decir que la densidad de la muestra 1 se encuentra entre
(0.95 – 1) g/cm3. De las tres opciones la que más se acerca a este rango de
densidad es el polietileno de alta densidad; descartando el polipropileno porque
tiene una densidad menor a 0.95 g/cm 3, sin embargo, el polietileno de ultra alto
peso molecular no se puede descartar a pesar que su rango de densidad es muy
amplio (0.94-1.020 g/cm3).
En la muestra 2, la cual presentó:


mayor rigidez
facilidad para incendiar

8. 



goteo al fundirse
olor de los vapores fue a caucho quemado
flama continua después de arder
color de humos fue blanco
En este caso la identificación del tipo del polímero es un poco confusa ya que no se
presentaron muchas evidencias que lleven hacia un material en particular, sin
embargo, de acuerdo al olor que presentó los vapores se puede presumir que es de
la familia de los estirenos dentro de los cuales se encuentran los siguientes
polímeros:
-
poliestireno(PS)
poliestireno grado impacto(PS-I)
estireno butadieno(SB)
acrilonitrilo/butadieno/estireno(ABS)
acrilonitrilo/estireno/acrilato(ASA)
Teniendo en cuenta, la tabla 2 este material presenta una densidad menor a 0.956
g/cm3. Pero no es suficiente para determinar la clase de estireno. No obstante cabe
la posibilidad que la características experimentales hayan quedado mal
determinadas por tal razón puede que este polímero sea de otra familia polimerica.
Tanto para el material 1 y 2 el color de la llama no fue único, ya que se presentaba
distintos colores como se ve en la tabla 4. Por lo tanto no se puede tomar como una
característica que permita identificar el tipo de polímero.
Para la muestra 3, las características fueron las siguientes:







traslucidez
rígido
sumergió en todas soluciones, menos en la de agua.
el olor de humos es picante
color de flama azul
residuo de goteo carbonizado
no presento humos visible
De estas las más claras de identificar fue el color de la llama (azul), su traslucidez,
olor de humos picante; además, este se sumergió en la solución más densa (sal
concentrada). Teniendo en cuenta que son pocos los polímeros que no flotan,
dentro de los cuales se encuentran: acetal, cloruro de polivinilo rígido, melanina,
polibutilen tereftalato, poliuretano, de estos el único que presenta un olor de los
vapores picante con el color de la flama azul y traslucido es el acetal, por tanto,
existe una gran probabilidad que el material 2 sea el POM(poliacetal).
Hay que mencionar que el dato de densidad en la solución de agua pura no es
coherente con la teoría, ya que si se sumergió en la solución de sal concentrada,

9. con una densidad de 1.095 g/cm3, es de esperar que también se sumerja en agua;
por tanto no presenta ninguna validez teórica.
En la muestra 4, su comportamiento fue el siguiente:







es flexible
traslucido
se sumergió en todas las soluciones.
Fue difícil de incendiar, prácticamente no presentó flama.
Tuvo un fuerte olor acido, de los vapores.
Presento hollín.
es auto extinguible.
Para identificar qué tipo de polímero, la característica más relevante es su
flexibilidad, su fuerte olor ácido y su desprendimiento de hollín. Entonces, de los
polímeros flexibles (EVA, PVC-F, SB, TPE, PEBD, PUR-F, TPU, SI) el que presenta
un olor de vapor acido y que desprende hollín es el PVC-F, teóricamente tiene una
densidad de 1.24 g/cm3, por lo tanto, se sumerge en soluciones con menor densidad
como sucedió en la práctica.
En cuanto a la muestra 5, que tuvo las siguientes características:






semi-rígido
flotó en todas las soluciones menos en la solución de alcohol.
Fácil de incendiar
Olor de vapores a parafina
Se funde y gotea
El color de humos fue blanco
Se pudo determinar que presenta las mismas características de la muestra 1, solo
que este mostró menos flexibilidad, por lo tanto, tendría las mismas opciones de ser
un polietileno de alta densidad, alta alto peso molecular o ser polipropileno. Pero, al
tener en cuenta que la densidad del polipropileno es de 0.91 g/cm 3 no tendría por
qué sumergirse en la solución de alcohol que tiene una densidad de 0.95 g/cm 3.
Entonces el material 5 solo podría ser HDPE o UHMWPE, por otra parte,
teóricamente es de esperar que el polietileno de mayor peso(o densidad) tenga una
mayor cristalinidad lo que repercute en sus propiedades mecánicas, es decir, una
mayor rigidez. Nuevamente, al mirar tabla 1 el mas rígido es la muestra 5 con lo
cual se podría presumir que el material 5 es un polietileno de ultra alta peso
molecular.
En general, la prueba para medir el grado de resistencia de los plásticos a
flexionarse podría generar confusiones, en cuanto a distinguir si un plástico es rígido
o semi-rígido, porque en la práctica solo se hizo un esfuerzo moderado para su
identificación mecánica, lo correcto hubiera sido intentar flexionarlo hasta el punto

10. de la rotura ya que en este punto si el material es rígido se fracciona y si es semirígido soportará una mayor flexión pudiendo o no mostrar fractura.
En cuanto a las prueba para determinar las propiedades ópticas, con la cual se
determina el grado de luz que puede pasar un a través de un cuerpo, no es muy
confiable ya que un material puede ser traslucido pero en su proceso de fabricación
existe la probabilidad que tuviera cambios por la incorporación de cargas
ocasionando la opacidad de este. Por último, en prueba de combustibilidad el grado
de confiabilidad depende de la experiencia de la persona que lo realice, porque
existen ciertos olores de vapores que no son fáciles de diferenciar, como el olor
ácido del picante y en el color de la flama ya que no necesariamente esta es de un
solo color. En cuanto a la prueba del efecto en solvente no se pudo tomar en
cuenta por que no se realizó como debía ya que se hizo en un porta objetos y no se
observó ningún cambio de hinchamiento o solubilidad apreciable.
No obstante, este tipo de pruebas básicas sirven para tener una idea previa del tipo
o familia de polímeros con que se está trabajando; pero para una mejor
identificación es necesario otro tipo de pruebas complementarias que hagan
minimizar el riesgo de equivocarse.
CONCLUSIONES
 Con la experiencia de la práctica, las pruebas de combustibilidad podría ser
eficaces y rápidas para realizar una identificación previa del tipo de familia
polimérica de cualquier material plástico.
 se debe realizar un esfuerzo de flexión hasta la rotura, para evitar
confusiones en determinar la rigidez del material.
 Las propiedades ópticas de un polímero podrían variar por el tipo de
procesamiento de tengan, por tanto, no es una prueba confiable para realizar
una identificación polimérica.
 Todas las pruebas en conjunto (mecánica, físicas y de combustibilidad)
sirven para tener una idea previa del tipo o familia de polímeros, sin que su
costo sea alto.
REFERENCIAS
1. Bove-ag. Plásticos y Elastómeros, [consultado el 15 de noviembre de 2013],
disponible en internet http://www.plasticosmecanizables.com/plasticos_densidades.html
2. Cornish, M. El ABC de los plásticos. Ciudad de México: universidad
Iberoamericana, 1997, pp. 27-34.[consultado en 15 de noviembre de 2013],
disponible
en
internert
http://books.google.com.co/books?id=QW8UyW9YO9QC&pg=PA26&lpg=PA26&dq=

11. densidad+estireno+butadieno+SB&source=bl&ots=VCBSAeiGbO&sig=8C3Vvbawd7OFd_xP_9elNBDUJA&hl=es&sa=X&ei=6_2LUpr_JM6hsAT644HQBw&ved=0
CDkQ6AEwAg#v=onepage&q=densidad%20estireno%20butadieno%20SB&f=true
3. Guía de laboratorio Identificación y calidad de polímeros.