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Polímeros 2010

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  • 1. Polímeros Los materiales conocidos comúnmente como plásticos son polímeros, es decir substancias formadas por la unión de muchas moléculas pequeñas o monómeros
  • 2. Polietileno <ul><li>En el caso del polietileno, el monómero es el etileno, H 2 C=CH 2 , y la unidad monomérica [-H 2 C-CH 2 -] </li></ul><ul><li>El polímero es la repetición miles de veces de esta unidad: [-H 2 C-CH 2 -] n </li></ul>
  • 3. Polietileno
  • 4. Polímeros termoplásticos y termofijos <ul><li>Termofijos: permanecen rígidos y si se aumenta la temperatura se queman. No son reciclables. Se producen por una reacción llamada condensación . </li></ul>
  • 5. Polímeros termoplásticos y termofijos <ul><li>Termoplásticos: adquieren la propiedad plástica por aplicación del calor, pudiendo dárseles forma repetidas veces. Pueden ser reciclados </li></ul>
  • 6. Aspectos estructurales: tipos de polímeros <ul><li>De acuerdo a la forma de sus estructuras, los polímeros pueden dividirse en varios tipos: </li></ul>
  • 7. Polímeros lineales <ul><li>Lo que se conoce como polímeros lineales son en realidad estructuras en zig-zag, debido a los ángulos que forman los átomos de carbono. </li></ul><ul><li>Es el caso del polietileno visto anteriormente. </li></ul>
  • 8. Polímeros ramificados <ul><li>En la síntesis se suelen producir reacciones que dan origen a la ramificación de la cadena principal </li></ul><ul><li>Dificultan el acercamiento de las cadenas, disminuyendo la densidad y la resistencia mecánica </li></ul><ul><li>El polietileno tiene una variante de baja densidad y otra de alta densidad </li></ul>
  • 9. Tipos de estructuras
  • 10. Polímeros entrecruzados <ul><li>Son cadenas unidas lateralmente. El caso más conocido es el de los materiales conocidos como elastómeros . El proceso de vulcanización del caucho consiste en establecer estas uniones mediante el azufre </li></ul>
  • 11. Polímeros reticulados <ul><li>Los materiales termofijos, como la bakelita, las resinas epoxi, tienen este tipo de estructuras. </li></ul><ul><li>Se forman a partir de moléculas que pueden reaccionar por tres puntos de su estructura, como en el caso del fenol </li></ul>
  • 12. Homopolímeros y copolímeros <ul><li>En los homopolímeros , la unidad estructural que se repite es la misma, o sea que tiene la fórmula AAAA.... </li></ul><ul><li>En los copolímeros , hay dos o más unidades diferentes, que pueden tener siguientes distribuciones: </li></ul><ul><li>Al azar: AABABABBBA </li></ul><ul><li>Alternados:ABABABABA </li></ul><ul><li>En bloque: AAABBBAAABBB </li></ul><ul><li>De injerto </li></ul>
  • 13. Homopolímeros y Copolímeros
  • 14. Cristalinidad <ul><li>La gran complejidad y tamaño de la estructura de un polímero hace difícil que estén ordenados en disposición regular. </li></ul><ul><li>En general son amorfos o tienen un grado de cristalinidad máximo de 95% </li></ul><ul><li>Depende de la velocidad de enfriamiento y de la estructrura del polímero. </li></ul>
  • 15. Cristalinidad <ul><li>Los aspectos estructurales que dificulten el movimiento constituyen trabas al ordenamiento. </li></ul><ul><li>Normalmente dentro de un polímero existen zonas cristalinas y zonas no cristalinas </li></ul>
  • 16. Cristalinidad
  • 17. Cristalinidad
  • 18. Comportamiento mecánico <ul><li>Como todo material, ante la aplicación de una tensión, puede deformarse en forma plástica o permanente. </li></ul><ul><li>Pueden ser frágiles, plásticos o elásticos (elastómeros) </li></ul>
  • 19. Curva Tensión - Deformación
  • 20. Etapas de la deformación
  • 21. Curva Tensión - Deformación
  • 22. Efecto del grado de cristalinidad
  • 23. Efecto de la temperatura
  • 24. Estructuras monoméricas
  • 25. Propiedades de termoplásticos Material Densidad (kg/m 3 ) Resistencia a Tension (Mpa) Resistencia al impacto (J/m) Temp. max de uso Polietileno(LD) 920-930 6-17 82-100 Polietileno(HD) 950-960 20-37 21-74 80-120 PVC 1490-1580 51-62 53-298 110 Polipropileno 900-910 33-37 21-117 107-150 SAN 1080 69-83 21-27 60-104 ABS 1050-1070 41 320 71-93 Acrílico 1110-1190 76 122 54-110 Acetatos celulosicos 1200-1300 21-55 60-360 60-104 PTFE 2100-2300 33-38 133-213 288
  • 26. Polietileno (PE) <ul><li>Es el polímero lineal más simple y de mayor consumo, por sus buenas propiedades y bajo precio. </li></ul><ul><li>Existe en dos versiones, LDPE y HDPE </li></ul><ul><li>Blando, flexible, resistente a la corrosión, aislante eléctrico </li></ul><ul><li>Uso: contenedores, botellas, vasos, bolsas, aislante </li></ul>
  • 27. Policloruro de Vinilo (PVC) <ul><li>Sustituye uno de los átomos de hidrógeno con cloro, que al ser electronegativo crea atracciones en cadenas vecinas. </li></ul><ul><li>A su vez, produce repulsiones que reducen la flexibilidad de las mismas. </li></ul><ul><li>El PVC rígido se utiliza para tuberías, canales, aislantes </li></ul><ul><li>Con plastificantes, mejora su flexibilidad y se realizan tapizados de muebles, discos, etc. </li></ul>
  • 28. Policloruro de Vinilo (PVC)
  • 29. Policloruro de Vinilo (PVC)
  • 30. Polipropileno (PP) <ul><li>Sustituye un hidrógeno con metilo, al ser una molécula grande produce una estructura más resistente pero menos flexible </li></ul><ul><li>Pueden variarse sus propiedades en un amplio rango mediante distintos procesos y agregados </li></ul><ul><li>Usos: botellas esterilizables, carcasas de electrodomésticos, paragolpes, etc </li></ul>
  • 31. Polipropileno (PP)
  • 32. Polipropileno (PP)
  • 33. Poliestireno (PS) <ul><li>Tiene un grupo fenilo de gran tamaño, que le da elevada rigidez. Además es transparente y frágil. </li></ul><ul><li>Uso: recubrimiento interior de automóviles, electrodomésticos, juguetes. </li></ul>
  • 34. Poliestireno (PS)
  • 35. Poliestireno (PS) 1939: Gabinete de madera 1948: Gabinete fenólico 1970: Gabinete de HIPS 2003: Gabinete de HIPS
  • 36. Poliacrilonitrilo (PAN) <ul><li>Tiene un grupo nitrilo con gran electronegatividad, que produce repulsiones iónicas, lo cual da rigidez y facilidad para formar fibras. </li></ul><ul><li>Forma copolímeros con estireno (SAN) y butadienos (ABS) </li></ul>
  • 37. Poliacrilonitrilo (PAN)
  • 38. Poliacrilonitrilo (PAN)
  • 39. Poliacrilonitrilo (PAN)
  • 40. Politetrafluoroetileno (PTFE) (Teflón) <ul><li>Excepcional resistencia al ataque químico, aislante y resistencia a altas temperaturas (Por la presencia del flúor) </li></ul><ul><li>Como el fluor tiene tamaño pequeño, es altamente cristalino y de elevada densidad. </li></ul><ul><li>Aislamientos, recubrimientos antiadherentes. </li></ul>
  • 41. Politetrafluoroetileno (PTFE) (Teflón)
  • 42. Politetrafluoroetileno (PTFE) (Teflón)
  • 43. Poliamidas – Nailons (PA) <ul><li>Tienen una estructura con un gran entrecruzamiento lateral, produciendo un material cristalino, de alto punto de fusión, resistente, tenaz, capaz de absorber agua. </li></ul><ul><li>Uso en fabricación de cojinetes, engranajes, fibras, piezas que trabajen a temperaturas elevadas, etc. </li></ul>
  • 44. Poliamidas – Nailons (PA)
  • 45. Policarbonatos (PC) <ul><li>Los grupos fenilo y metilo introducen un fuerte impedimento estérico, por lo que son de elevada rigidez. </li></ul><ul><li>El enlace C-O le da cierta flexibilidad, lo que da resistencia al impacto. </li></ul><ul><li>Son transparentes, aislantes eléctricos. </li></ul><ul><li>Pantallas, cascos de seguridad, lentes, vidrios, CD´s, etc </li></ul>
  • 46. Policarbonatos (PC)
  • 47. Policarbonatos (PC)
  • 48. Poliésteres (PET) <ul><li>Politereftalato de etileno (PET) y politereftalato de butileno (PBT). </li></ul><ul><li>Buena resistencia mecánica, resistente a productos químicos. </li></ul><ul><li>Botellas, vasos, enchufes, conectores </li></ul>
  • 49. Poliésteres (PET)
  • 50. Plásticos termofijos <ul><li>Tienen estructura tridimensional, por la formación de enlaces entrecruzados. </li></ul><ul><li>Rígidos, duros, estables térmicamente, densidad pequeña </li></ul><ul><li>Fenólicos : baquelita </li></ul><ul><li>Resinas epoxi </li></ul>
  • 51. Plásticos termofijos
  • 52. Elastómeros <ul><li>Tienen gran elasticidad. </li></ul><ul><li>Están formados por cadenas enrolladas, que se desenredadn al aplicar fuerza de tracción. Vuelven a su posición inicial cuando cesa la fuerza. </li></ul>

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