Your SlideShare is downloading. ×
Capitulo 4. materiales polímeros
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Thanks for flagging this SlideShare!

Oops! An error has occurred.

×

Introducing the official SlideShare app

Stunning, full-screen experience for iPhone and Android

Text the download link to your phone

Standard text messaging rates apply

Capitulo 4. materiales polímeros

3,364
views

Published on


0 Comments
1 Like
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total Views
3,364
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
60
Comments
0
Likes
1
Embeds 0
No embeds

Report content
Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
No notes for slide

Transcript

  • 1. CAPITULO 4. POLIMEROS (continuación)Son moléculas orgánicas gigantes, que tienen pesosmoleculares de 1000 a 1000000 g/g-mol. Estos materialesse obtienen mediante un proceso denominadopolimerización
  • 2.  Las moléculas internamente están constituidas por un esqueleto de átomos de carbono enlazados en forma covalente y otros átomos como el H, N, F, Cl, S, O y otros grupos unidos lateralmente a otros átomos de carbono A su vez las diferentes moléculas se encuentran unidas entre sí, por fuerzas de Van der Waals. A medida que las moléculas aumentan de tamaño, también aumenta el total de las fuerzas de Van der Waals entre las moléculas. Ejemplo: El polietileno se obtiene a partir del etileno (C2H4) que es un gas. A medida que aumenta el número de átomos en la molécula, pasa de un gas a un líquido y finalmente llega a ser un plástico sólido.
  • 3. Características de los polímeros: Son materiales ligeros Resistentes a la corrosión Aislantes eléctricos Baja resistencia a la tensión No adecuados para aplicaciones a altas temperaturas Las propiedades y comportamiento de los polímeros dependen del grado de polimerización, tipo de monómeros, ramificaciones y Copolimeros.
  • 4. DEFINICIONES FUNDAMENTALESPolimerización. Es la reacción química que conduce a laformación de moléculas de peso molecular elevado a partir demonómeros.Monómero. Molécula sencilla a partir de la cual se produce unpolímero cuando se enlaza de modo covalente para formar largascadenas moleculares.Grado de polimerización. Cantidad de monómeros que tiene unpolímero (peso molecular de un polímero dividido para el pesomolecular del mero)
  • 5. Mero (Unidad monomérica). Unidad que se repite en una cadenamolecular polimérica ( Celda unitaria)Funcionalidad. Cantidad de lugares en un monómero donde ocurre lapolimerización (número de enlaces activos localizados en unmonómero)Copolimerización. La reacción química que conduce a la formación deuna molécula de peso molecular elevado mediante la unión demonómeros de dos o más tipos.
  • 6. POLIMERIZACIÓNSe llama polimerización a la forma de unión de unasmoléculas con otras para dar lugar a la formación de unpolímero. Existen dos tipos de polimerización: a. POR CONDENSACIÓN b. POR ADICIÓN
  • 7. 1. Polimerización por adición. Unión entre monómeros semejantes y/o diferentes producida al unirlos en posiciones funcionales sin la formación de un subproducto de condensación. Etapas:a. Iniciación. Un radical libre actúa como catalizador iniciador para la polimerización. R-O-O-R→calor→2 (R+O*)b. Propagación. Nuevas unidades de monómeros se suman a la cadena por la apertura de sus dobles enlaces y esta crece. R-CH2-CH2+CH2=CH2 →R-CH2-CH2-CH2-CH2c. Terminación. Se produce por la adición de un radical libre finalizador o cuando dos cadenas se combinan R-CH2-CH2-CH2-CH2-R
  • 8. Los polímeros según el tipo de monómeros pueden ser:1. Homopolimeros. Si están formados por un solo tipo demonómeros.Ej: Polietileno, Poliestireno, polipropileno, etc.2. Copolimeros. Si están formados por dos o másmonómeros distintos.Ej: ABS Acrilonitrilo-Butadieno-Estireno
  • 9. 2. Polimerización por condensación. Unión entremonómeros semejantes y/o diferentes producida alunirlos en posiciones funcionales con la formación deun subproducto de condensación.
  • 10. PoliésteresSe producen por sucesivas reacciones de esterificación(alcohol y ácido). Forman tejidos, de los cuales el másconocido es el “tergal” formado por ácido tereftálico (ácido p-benceno-dicarboxilico) y el etilenglicol (etanodiol):
  • 11. PoliamidasSe producen por sucesivas reacciones entre el grupo ácido yel amino con formación de amidas. Forman fibras muyresistentes. La poliamida más conocida es el nailon6,6 formado por la copolimerización del ácido adípico (ácidohexanodioico) y la 1,6-hexanodiamina:
  • 12. Polímeros naturales: Provenientes directamente del reinovegetal o animal. Por ejemplo: celulosa, almidón, proteínas,caucho natural, ácidos nucleicos, aminoacidos, etc.Polímeros artificiales: Son el resultado de modificacionesmediante procesos químicos, de ciertos polímeros naturales.Ejemplo: nitrocelulosa, caucho vulcanizado, etc.Polímeros sintéticos: Son los que se obtienen por procesos depolimerización controlados por el hombre a partir de materiasprimas de bajo peso molecular. Ejemplo: nylon, polietileno,cloruro de polivinilo, polimetano, etc.
  • 13. Polímeros naturalesExisten polímeros naturales de gran significación comercialcomo el:Algodón: Formado por fibras de celulosas. La celulosa seencuentra en la madera y en los tallos de muchas plantas, y seemplean para hacer telas y papel.La seda es otro polímero natural muy apreciado y es unapoliamida semejante al nylon.La lana, proteína del pelo de las ovejas, es otro ejemplo.El hule de los árboles de hevea y de los arbustos de Guayule,son también polímeros naturales importantes.
  • 14. CAUCHO NATURALEl caucho natural, es el poli-cis-isopreno, que se extrae delárbol Hevea brasiliensises, es un polímero elástico ysemisólido, y posee la siguiente estructura
  • 15. El almidón es un polímero, donde el monómero es la glucosa.El algodón está hecho de celulosa, que también es unpolímero de la glucosa, y la madera está compuesta en granproporción de celulosa.Las proteínas son polímeros donde el monómero son losaminoácidos. La lana y la seda son dos de las miles deproteínas que existen en la naturaleza.Los seres vivos no podrían existir sin polímeros: toda planta yanimal requiere de ellos. Entre los polímeros naturales másimportante están los ácidos nucleicos, que contienen lainformación genética codificadora que hace que cadaindividuo sea único.
  • 16. AMINOACIDOSLos aminoácidos tienen un grupo ácido y uno básico. Ensolución acuosa, el ión hidrógeno del ácido carboxílico estransferido al grupo básico que es el amino: el productoresultante es una molécula polar.
  • 17. PROTEINASLas proteínas son poliamidas. El enlace amida (-CONH-)entre un aminoácido y otro aminoácido se denomina enlacepeptídico. Se puede observar que sigue existiendo un grupoamino reactivo a la izquierda y un grupo carboxilo a laderecha.
  • 18. Los polímeros sintéticos se pueden subdividir en:1. Los Elastómeros: Sustancias que poseen la elasticidadque caracteriza al caucho y al igual que este se empleanpara fabricar gomas, mangueras o neumáticos.2. Las Fibras: Materiales capaces de orientarse paraformar filamentos largos y delgados como el hilo. Poseenuna gran resistencia a lo largo del eje de orientación, talcomo ocurre con el algodón, la lana y la seda. Tienen suprincipal aplicación en la industria textil.3. Los Plásticos: Son polímeros que pueden sermoldeados a presión y transformados en diversos objetoscon formas diferentes, o bien, usados como pinturas orecubrimientos de superficies.
  • 19. También se pueden clasificar según sus aplicaciones y usos:1.- ElastómerosTienen muy poca elasticidad, y mucha extensibilidad, lo quequiere decir que se deforman mucho al someterlos a unesfuerzo, pero se recuperan rápidamente a lo que este termina.2.- PlásticosEstos polímeros ante un esfuerzo mayor, se deformanirreversiblemente. Este concepto se usa muy erradamente,cuando las personas se refieren a los polímeros en su totalidad.
  • 20. 3.- FibrasSon muy elásticos, pero muy poco extensibles. Básicamente losutilizan para confeccionar telas que mantienen su forma.4.- Recubrimientosson líquidos generalmente que se adhieren a otra superficie dealgún otro material para otorgarles una nueva propiedad.5.- AdhesivosCombinan adhesión y cohesión, lo que permite que se una aotro cuerpo por contacto superficial.
  • 21. Polímeros termoplásticos. Polímeros que pueden ser recalentadosy refundidos muchas veces, puesto que no se forman productossecundarios durante el procesamiento.Polímeros termoestables. Polímeros que se polimerizan atemperaturas elevadas, liberando un producto secundario que porello se restringe su reciclabilidad.Elastómeros. Polímeros que poseen una estructura de cadenasaltamente enrolladas y parcialmente ligadas en forma cruzada, loque permite al polímero tener una deformación elásticaexcepcional
  • 22. Estructura de los polímeros Los polímeros pueden tener tres tipos de estructuras: 1. Estructuras lineales. Las moléculas forman cadenas lineales. Se forman cuando las moléculas (monómeros) son únicamente bifuncionales. La polimerización puede ser por adición o por condensación. Este es el caso de los termoplásticos
  • 23. 2. Estructuras de red (amorfas). Las moléculas forman redes tridimensionales. Se forman cuando las moléculas (monómeros) son trifuncionales o mayores La polimerización puede ser por adición o por condensación. Este es el caso de los termoestables
  • 24. 3. Estructuras cristalinas. Se produce cuando las cadenas lineales adquieren un ordenamiento. La estructura cristalina es importante porque los polímeros lineales se vuelven más firmes y fuertes. Los polímeros cristalinos tienen mayores densidades y mejores propiedades mecánicas que los polímeros amorfos (cadenas en desorden).
  • 25. Cristalinidad en los polímerosLas propiedades de los polímeros dependen de su estructura.En su mayoría, los polímeros tienen una estructura amorfa(del tipo vidrio); sin embargo, algunos polímeros lineales y dereticulado raro, pueden formar zonas rigurosamenteordenadas, es decir, tienen parcialmente una estructuracristalina, lo que conduce a la elevación de la resistenciamecánica, dureza y estabilidad térmica.En el caso de la estructura cristalina se incrementa lainteracción molecular, pero se reduce la flexibilidad de lasmoléculas.
  • 26. La relación de los volúmenes de todas las zonas cristalinasde los polímeros entre su volumen total se denomina gradode cristalinidad, que es una de las características másimportantes de los polímeros. Un alto grado de cristalinidad(60 a 80 %) poseen los fluoroplásticos, los policarbonatos,el propileno y el polietileno de alta densidad.La cristalinidad hace que los materiales sean resistentes,pero también quebradizos. Un polímero totalmente cristalinosería demasiado quebradizo como para ser empleado comoplástico. Las regiones amorfas le confieren ductilidad alpolímero, es decir, la habilidad de poder plegarse sinromperse.
  • 27. Muchos polímeros presentan una mezcla de regiones amorfasy cristalinas, pero algunos son altamente cristalinos y otros sonaltamente amorfos. A continuación se presentan polímeros quetienden hacia dichos extremos:Ejemplos de polímeros altamente cristalinos:Polipropileno.Poliestireno sindiotáctico.Nylon.Kevlar y Nomex (Poliamidas).Policetonas.Ejemplos de polímeros altamente amorfos:Polimetilmetacrilato.Poliestireno atáctico.Policarbonato.Poliisopreno.Polibutadieno.
  • 28. Tacticidad. Es la forma en que se encuentran dispuestos losgrupos laterales a lo largo de una cadena polimérica. Estetérmino se emplea ampliamente cuando se trata de lospolímeros vinílicos (polímeros obtenidos a partir demonómeros vinílicos; es decir, pequeñas moléculasconteniendo dobles enlaces carbono-carbono; constituyenuna gran familia de polímeros).La estructura de un polímero afecta en gran medida a lacristalinidad. Si es regular y ordenada, el polímero seempaquetará fácilmente en forma de cristales; de lo contrario,no .
  • 29. Estructuras del polipropileno: (a) Atàctica (grupos al azar), (b) isotáctica (al mismolado) y (c) sindiotáctica (lados opuestos)
  • 30. Comportamiento de los polímeros termoplásticos Al igual que los metales, los polímeros pueden soportar deformación tanto elástica como plástica:Deformación elástica. Se debe a dos mecanismos:1. Estiramiento y distorsión de los enlaces dentro de la cadena2. Movimiento recuperable de segmentos completos de las cadenas.
  • 31. Deformación plástica. La deformación plástica de lospolímeros ocurre cuando las cadenas en el polímero sedeslizan una sobre otra rompiendo los débiles enlaces deVan der Waals.Cuando se retira el esfuerzo, las cadenas permanecen ensus nuevas posiciones y el polímero se deformapermanentemente.La deformación permanente está relacionada con laviscosidad del polímero. Los polímeros con una altaviscosidad requieren mayores esfuerzos para producirdeformación plástica1
  • 32. TEMPERATURA DE TRANSICION (Tg). Cuando el polímero es enfriado por debajo de estatemperatura, se vuelve rígido y quebradizo, igual que el vidrio.Algunos polímeros son empleados a temperaturas por encimade sus temperaturas de transición vítrea y otros por debajo.Los plásticos duros como el poliestireno y elpolimetilmetacrilato, son usados por debajo de sustemperaturas de transición vítrea; es decir, en su estado vítreo.Sus Tg están muy por encima de la temperatura ambiente,ambas alrededor de los 100 oC. Los cauchos elastómeroscomo el poliisopreno y el poliisobutileno, son usados porencima de sus Tg, es decir, en su estado caucho, donde sonblandos y flexibles.
  • 33. La transición vítrea no es lo mismo que la fusión. La fusiónes una transición que se manifiesta en los polímeroscristalinos; ocurre cuando las cadenas poliméricasabandonan sus estructuras cristalinas y se transforman enun líquido desordenado.La transición vítrea es una transición que se manifiesta enlos polímeros amorfos; es decir, polímeros cuyas cadenas noestán dispuestas según un ordenamiento cristalino, sino queestán esparcidas en cualquier ordenamiento, aún en estadosólido.
  • 34. Pero incluso los polímeros cristalinos tienen alguna porciónamorfa. Esta porción generalmente constituye el 40-70% dela muestra polimérica. Esto explica por qué una mismamuestra de un polímero puede tener tanto una temperaturade transición vítrea como una temperatura de fusión.
  • 35.  Temperatura de degradación (Td). Los materiales termoplásticos se convierten en líquidos si se calientan y luego se endurecen si se enfrían. El efecto del calor es vencer las fuerzas de Van der Waals entre las moléculas por medio de la agitación térmica haciendo posible el flujo. En contraste, en los materiales termoestables se encuentran redes tridimensionales de enlaces covalentes. Estas redes no se rompen fácilmente con el calor y por lo tanto, son materiales más fuertes y duros. A muy altas temperaturas, los enlaces covalentes entre los átomos en la cadena lineal pueden destruirse, el polímero se quema o carboniza
  • 36. Temperatura de fusión (Tf). Temperatura a la cuallos polímeros termoplásticos se funden.
  • 37. FLUENCIA Y FRACTURA DE LOS MATERIALES POLIMERICOSLa deformación bajo una carga aplicada constante a una temperaturaconstante continúa aumentando con el tiempo. La magnitud delincremento de deformación aumenta con el incremento del esfuerzoaplicado y de la temperatura.La temperatura a la cual tiene lugar la deformación plástica de unmaterial polimérico es también un factor importante para ladeterminación de la velocidad de fluencia.
  • 38. A temperaturas por debajo Tg, la velocidad es relativamente bajadebido a la movilidad restringida de la cadena molecular.Por arriba de Tg, los termoplásticos se deforman con más facilidad poruna combinación de deformación elástica y plástica que se conocecomo comportamiento viscoelástico (las cadenas se deslizan unasobre otra con mayor facilidad y esto se conoce como flujoviscoelástico))
  • 39. Relajación de los esfuerzos en los materiales poliméricosLa relajación de esfuerzos en un material polimérico sometido adeformación constante da por resultado una disminución del esfuerzocon el tiempo.La causa de la relajación de esfuerzos es que se provoca el flujoviscoso en la estructura interna del material polimérico porque lascadenas se deslizan lentamente entre sí debido al rompimiento yreformación de los enlaces secundarios entre las cadenas, y porquemecánicamente se desenredan y retroceden.
  • 40. La relajación de esfuerzos permite que el material alcance un estadode menor energía espontáneamente si hay suficiente energía deactivación para que el proceso se presente. esfuerzo después del tiempo t esfuerzo inicial = tiempo de relajación
  • 41. Debido a que el tiempo de relajación es el reciproco de una velocidad,se puede relacionarlo con la temperatura en grados Kelvin por unaecuación tipo ArrheniusdondeC = relación constate independiente de la temperaturaQ = energía de activación para el procesoR = constante molar de los gases = 8,314 J/(mol.K)
  • 42. FRACTURA DE LOS MATERIALES POLIMÉRICOSLos materiales poliméricos pueden considerarse como frágil, dúctil ointermedia entre los dos extremos.En general, se considera que los plásticos termoestables no reforzadosse fracturan en forma frágil.Por otra parte, los termoplásticos pueden fracturarse en forma frágil odúctil. Si la fractura ocurre por debajo de Tg, entonces su forma defractura será frágil, mientras que si ocurre por arriba de Tg, su formade fractura será dúctil.
  • 43. Estructura y propiedades polímeros termoplásticosExisten varias formas para modificar y controlar laspropiedades de los polímeros termoplásticos:Grado de polimerización. A mayor grado depolimerización mayor temperatura de fusión ymejores propiedades mecánicas
  • 44. Tipos de monómeros. Los átomos más grandes,como el Cl y los grupos de átomos, como los gruposmetilo o benceno interfieren en el deslizamiento delas cadenas cuando se aplica un esfuerzo,incrementándose así la resistencia mecánica y elpunto de fusión del polímero.Ramificación. Se produce debido a la adición de unagente que remueve algunos átomos de hidrógenode la parte lateral de una cadena, a fin de quepuedan producirse ramificaciones en estos puntos.
  • 45. Esta modificación se lleva a cabo en un polímero lineal.
  • 46. Uniones cruzadas. Se produce cuando dos cadenas seenlazan mediante algún elemento especial.Ejemplo: En la vulcanización, las cadenas de caucho isoprenose unen mediante átomos de azufre, para obtener dureza ytenacidad que requiere el caucho para muchas aplicaciones.
  • 47. Escisión de anillos. Se produce cuando dos moléculas seunen a una tercera cuando se rompen los anillos.Ejemplo: Dos moléculas del grupo epóxido se unen cuandoun anillo se rompe por combinación con un reactivo quepromueve el enlace.Localización de los grupos de átomos. Mediante uncontrol de la simetría o la distribución de los grupos oelementos determinados en los lados de la cadena sepueden variar las propiedades de un polímero
  • 48. Estructuras del polipropileno: (a) Atàctica (grupos al azar), (b) isotáctica (al mismolado) y (c) sindiotáctica (lados opuestos)
  • 49. Otras configuraciones importantes son: la estructura trans de lagutapercha, los CH3 y los H están en lados opuestos del doble enlace,dando una cadena de carbono relativamente recta. En el caucho laestructura cis, la cadena se curva, lo cual conduce una moléculahelicoidal parecida a un resorte
  • 50. Polímeros termoplásticosPolietileno (PE). Se obtiene de la polimerización deletileno. Hay dos tipos:Polietileno de baja densidad (LDPE). Estructura decadenas ramificadas (menor rigidez y resistencia térmica)Polietileno de alta densidad (HDPE). Estructura decadena lineal (mayor
  • 51. Presentan tenacidad, absorción de humedad cercana acero, excelente resistencia química, aislante eléctrico,bajo coeficiente de fricción y facilidad de procesamiento.Aplicaciones. Contenedores, artículos del hogar, botellasy películas para empaquetamientos
  • 52. Policloruro de vinilo (PVC). Se obtiene de la polimerizacióndel Policloruro de viniloEstructura y propiedades. Material de estructura amorfadebido a la presencia de los átomos de Cl en la cadenaprincipal. Resistencia a la llama, buena temperatura dedeflexión por calor, aislante eléctrico y alta resistenciaquímica.Aplicaciones: Tuberías y conexiones para usos hidráulicos ysanitarios, tuberías conduit para cableado eléctrico, moldeadode interiores y decoraciòn
  • 53. Poliestireno (PS). Se obtiene de la polimerización del estirenoEstructura y propiedades. Material de estructura amorfadebido a la presencia del anillo fenileno en la cadena principal.Aislante eléctrico y quebradizo al impactoAplicaciones: Recubrimiento de interiores de automóviles,electrodomésticos, discos, manillares y utensilios de cocina.
  • 54. Polipropileno (PP). Se obtiene de la polimerización delpropilenoEstructura y propiedades. Material de estructura amorfadebido a la presencia de un grupo metilo en la cadenaprincipal. Rigidez, excelente resistencia química y aislanteeléctrico.Aplicaciones: Obturadores, partes de automóvil, productospara el hogar, electrodomésticos, embalajes, utensilios delaboratorio y varios tipos de botellas
  • 55. PoliacrilonitriloSe obtiene de la polimerización del acrilonitriloEstructura y propiedades: Alta electronegatividad delgrupo nitrilo. Estructuras extensibles, rígidas y con forma devarilla. Resistencia y estabilidad químicaAplicaciones: Fibras como lana en jerseys y mantas
  • 56. ABS. Se obtiene de la copolimerización del acrilonitrilo, butadienoy estirenoEstructura y propiedades. Una mezcla de un copolímero vítreo(estireno-acrilonitrilo) y dominios de goma (butadieno). Buenaresistencia al impacto y quìmica.Aplicaciones: Tuberías y herramientas, particularmente en lastuberías de drenaje-desagüe-ventilación de los edificios.Recubrimientos de puertas e interiores de frigoríficos, máquinasde oficina, carcasas y cubiertas de computadores.
  • 57. Polimetacrilato de metilo (PMMA plexiglas o lucite)Se obtiene de la polimerización del metacrilato de metiloEstructura y propiedades. Completamente amorfa dotada de unaalta transparencia a la luz. Buena resistencia química, a laintemperie y aislamiento eléctrico.Aplicaciones. Cristales de aviones, embarcaciones, claraboyas,iluminación exterior y señales publicitarias.
  • 58. Politetrafluoroetileno (PTFE Teflón)Se obtiene de la polimerización del gas tetrafluoroetilenoEstructura y propiedades. Es un polímero cristalino de altadensidad. Resistencia excepcional a los productos químicos y altastemperaturas (hasta 260 oC).Aplicación. Tuberías resistentes a reactivos químicos, aislamientode cables a altas temperaturas y recubrimientos antiadherentes,juntas, anillos de estancamiento y cojinetes.
  • 59. Policlorotrifluoroetileno (CTFE)Estructura y propiedades. La presencia del cloro le hace menoscristalino y más moldeable. Presenta mayor rigidez y resistenciamecánica que el PTFE.Aplicaciones: Camisas para cables, formas para bobinas, tunerías ypartes para bombas, diafragmas de válvulas y otros elementosindustriales para procesos corrosivos
  • 60. Poliamidas (nylon)Se produce mediante polimerización por condensaciónEstructura y propiedades. La cadena incorpora un grupoamida. Son procesados por fusión, ofrecen capacidad desoporte de carga a elevadas temperaturas, buenatenacidad, baja fricción y buena resistencia químicaAplicación. Cojinetes no lubricados, engranajes, soportes,bujes, sellos, piezas antifricción, piezas mecánicas sujetas aaltas temperaturas y cargas de impacto
  • 61. Las aramidas pertenecen a una familia de nailones,incluyendo el Nomex y el Kevlar. El Kevlar se utiliza parahacer chalecos a prueba de balas y neumáticos resistentesa las pinchaduras. Las mezclas de Nomex y de Kevlar seutilizan para hacer ropas antiflama, motivo por el que loemplean los bomberos.El Kevlar es una poliamida, en la cual todos los gruposamida están separados por grupos para-fenileno. Es decir,los grupos amida se unen al anillo fenilo en posicionesopuestas entre sí, en los carbonos 1 y 4. El Kevlar es unpolímero altamente cristalino. Llevó tiempo encontrar unaaplicación útil para el Kevlar, dado que no era soluble enningún solvente
  • 62. Policarbonato. Se obtienen por la polimerización de dosgrupos fenilo y los dos metilo unidos al mismo carbono en launidad estructuralEstructura y propiedades. Son polímeros amorfostransparentes y se encuentran entre los más fuertes tenacesy rígidos.Aplicaciones. Pantallas de seguridad, levas engranajes,cascos, componentes de aviones, propulsores de barcos,lentes y vidrios para ventanas
  • 63. Oxido de polifenileno. Resinas basadas en elóxido de fenilenoAplicaciones. Conectores de electricidad,sintonizadores de televisión, pequeños aparatos,cubiertas de máquinas de escribir.
  • 64. Acetales. Se producen por la polimerización delformaldehído o su copolimerización con óxido de etileno.Estructura y propiedades. Material polimérico de altahomogeneidad, resistencia y temperatura de deflexióntérmica. Son polímeros cristalinos de los más resistentes yrígidos de los TermoplásticosAplicaciones. Han reemplazado a muchos metalesfundidos de zinc, latón y aluminio. Acoplamientosmecánicos, impulsores de bombas, engranajes, levas ycubiertas.
  • 65. Sulfuro de polifenileno. Se obtiene por la polimerizaciónpor condensación de diclorobenceno y sulfuro de sodioEstructura y propiedades. Simétrica compacta de losanillos de fenileno, separada por átomos de azufre, rígido yfuerte. Polímero cristalino de elevada resistencia térmica,rigidez, excelente resistencia química, bajo coeficiente defricción, aislante eléctrico y buena resistencia a la abrasiónAplicaciones. Equipamiento para procesos químicos, comobombas tipo-engranaje, sumergibles, centrifugables y alabes.
  • 66. Polímeros termoestablesSe emplean en artículos moldeados y laminados. Poseenuna estructura molecular tipo reticular a base de unionescovalentes primarias. No pueden ser reprocesadosCaracterísticas:Estabilidad térmica elevada y dimensionalAlta rigidezResistencia a la termofluencia y deformación bajo cargaAislamiento eléctrico y térmico elevadoPeso ligero.Se procesan por lo general por moldeo por compresión opor transferencia (dos fases que se mezclan)
  • 67. Resinas fenólicas. Se producen por reacción delfenol y formaldehído, según una polimerización porcondensaciónAplicación. Cubiertas de distribuidores, rotores,mangos de utensilios de cocina, perillas, bases,componentes eléctricos y electrónicos
  • 68. Resinas epoxi. Cada cadena contiene dos o másgrupos epóxido. Tienen elevada reactividad conaminas, anhídridos y otros agentes curadores, queforman fácilmente enlaces cruzados.Aplicación. Materiales compuestos reforzados confibra de vidrio de alta resistencia para la industriaaeroespacial y para tubos, tanques y recipientes depresión, recubrimientos protectores de utensilios yequipo industrial.
  • 69. Poliestres insaturadosSe forma por la reacción de un diol (alcohol con dosgrupos OH) con un ácido (con dos grupos COOH) quecontiene un doble enlace carbono-carbono reactivo.Aplicación. Paneles de automóviles y prótesis. Cascosde botes pequeños, paneles y componentes de baño.
  • 70. Resinas amino (ureas y melaminas)La urea o melamina reaccionan con el formaldehídomediante reacciones de polimerización porcondensación en las que se forma agua comosubproducto.Aplicación. Urea- formaldehído para placas de paredy receptáculos eléctricos. Melamina-formaldehído paramoldeados, botones, botones de control y tiradores
  • 71. ELASTOMEROSCaucho natural. Se extrae en forma de látex del árbolhevea brasiliensisEl caucho natural tiene una estructura cis-poliisopreno melamina reaccionan con el formaldehído mediantereacciones de polimerización por condensación en lasque se forma agua como subproducto.
  • 72. Cauchos sintéticos. Comprenden el 70 % del caucho.Caucho de butadieno-estireno (caucho SBR). Seobtiene por la copolimerización del estireno y butadieno.Resistencia al desgaste y al envejecimiento. Desventajaabsorben aceite y gasolinaAplicación. Neumáticos mezclado con el caucho natural.
  • 73. Caucho nitrilo (NBR). Se obtienen de la copolimerizacióndel butadieno y acrilonitrilo. Algunos nombres comercialesson: Nipol, Krynac y Europrene.Tienen buena resistencia a los aceites y disolventesAplicaciones: Mangueras y manguitos que requieren altaresistencia a aceites y disolventes.Las aplicaciones del caucho del Nitrilo incluyen las correasde transmisión automotoras, mangueras, sellos de aceite,correas de V, cuero sintético, rodillo de la impresora. Ellátex de NBR se puede también utilizar para preparar lospegamentos, la impregnación del papel y pigmentos
  • 74. Caucho neopreno (CR). Son similares a los de isoprenoexcepto que el grupo metilo que estaba unido al doble enlacedel carbono es reemplazado por un átomo de cloro.Poseen mala flexibilidad a bajas temperaturas y son máscaros que los normales.El átomo de cloro confiere un aumento de la resistencia a losaceites, aproximadamente entre el Caucho Natural y Nitrílio,esto es a menudo suficiente para muchas aplicaciones.Aplicación. Vainas para cables y alambres, mangueras yabrazaderas industriales, y precintos y diafragmas deautomóviles.
  • 75. Polibutadieno (BR). Es a caucho sintético formado por lapolimerización de los monómeros de butadieno.Aplicación: Tiene una alta resistencia al desgaste y seutiliza especialmente en fabricación de neumáticos.También se ha utilizado para cubrir o encapsularensambles electrónicas, ofreciendo resistencia eléctricaextremadamente alta.
  • 76. Caucho silicón. Se basa en una cadena lineal compuestade átomos de silicio y oxígeno. Este tipo de cadenaproporciona resistencia a altas temperaturas.
  • 77. El caucho del silicón ofrece buena resistencia a lastemperaturas extremas, pudiendo funcionar normalmentedesde -55°C a +300°C. En las temperaturas extremas, lafuerza extensible, el alargamiento, la fuerza del rasgón y elsistema de la compresión pueden muy superiores a loscauchos convencionales.El caucho del silicón es un material altamente inerte y noreacciona con la mayoría de los productos químicos.Debido a su inercia, se utiliza en muchos usos médicos yadentro implantes médicos.
  • 78. Resistencia química de los polímerosDepende de:Naturaleza química de los monómerosEstructura de los polímerosAtaque químico es interno y entraña disolución,reblandecimiento, engrosamiento y pérdida de resistencia
  • 79. Grupos polares ( OH y COOH). Los polímeros que poseengrupos polares suelen disolverse por la acción de líquidospolares: Agua y alcoholesGrupos no polares (CH3 y C6H6). Los polímeros queposeen grupos no polares suelen disolverse por la acciónde líquidos no polares: gasolina, benceno y tetracloruro decarbono.Grado de polimerización. A mayor grado depolimerización disminuye su tendencia a la disolución en unsolvente determinado.
  • 80. Estructura. Los polímeros cristalinos presentan una mayorresistencia química que los polímeros amorfosUniones cruzadas. La presencia de enlaces cruzadospuede hacerle a un polímero insoluble y si existeinteracción con un solvente se produce engrosamientoRamificación. Las ramificaciones disminuye la velocidadde disoluciónSustancias químicas. Los polímeros presentan mejorresistencia al deterioro por ácidos y álcalis que los metales
  • 81. Permeabilidad y absorción de agua. El paso de gaspuede ocurrir por difusión a través de los conductosfinísimos entre unidades moleculares. Los polímeros quetienen grupos polares tienen velocidad de permeabilidad ode absorción de agua mayor que los polímeros no polares.Deformación. Los polímeros aromáticos que tienen anillosen sus cadenas son más rígidos y más resistentes a ladeformación, debido a que se vuelve más difícil la rotaciónde las cadenas
  • 82. Resistencia a altas temperaturas. En los polímerosaromáticos por tanto los puntos de fusión y la temperaturade transición vítrea aumentan y disminuye la solubilidad ydeformación bajo carga a temperaturas elevadas.Elementos inorgánicos (Si y O). La presencia de Si y O,le da a los polímeros una buena resistencia al calor, perodisminuye su resistencia química.Oxidación. Unión de átomos de oxígeno a las cadenas demoléculas. El oxígeno del aire puede producir oxidación(ozono O3)Degradación. Rotura de enlaces o fraccionamiento demoléculas por el calor o radiación ultravioleta
  • 83. APLICACIONESLos polímeros se utilizan en un número sorprendente deaplicaciones, incluyendo juguetes, aparatos domésticos,elementos estructurales y de decorativos, recubrimiento,adhesivos, llantas de automóvil y empaques.El polietileno se usa para producir películas paraempaque, aislamiento de conductores, botellas blandas,recubrimiento de extrusión, cortinas, manteles, cubiertaspara la construcción, estanques, invernaderos, bolsasde basura, tuberías y elementos caseros.El cloruro de polivinilo o más conocido como el PVC seutiliza para fabricar tuberías, válvulas, coples, loseta depiso, aislamiento para conductores, y techos de vinilpara automóviles.
  • 84. El polipropileno se utiliza para la fabricación de tanques,aplicación en el moldeo por inyección de piezas deelectrodomésticos, utensilios pequeños, piezas deautomóviles, fibras para alfombras, cuerdas yempaques.El poliestireno se utiliza para la fabricación deempaques y espumas aislantes, paneles de iluminación,copolímeros resistentes al calor y al impacto, piezasópticas de plástico, juguetes, componentes de aparatosy rejas para huevos.El poliacrilonitrilo (PAN) se utiliza para la fabricación defibras textiles, precursor para fibras de carbón yrecipientes de alimento.
  • 85. El polimetilmetacrilato (PMMA), (acrilicoplexiglas) se utilizapara la fabricación de ventanas, parabrisas,recubrimientos, lentes de contacto rígidos, señalizacionesiluminadas internamente.El policlorotriflouroetileno se utiliza para la fabricación decomponentes para válvulas, juntas, tuberías y aislamientoeléctrico.El politetraflouroetileno mas conocido como el teflón seutiliza para la producción de sellos, aislantes para cables,aislamientos de motores, aceites, transformadores,generadores, acondicionamiento de la estanqueidad deválvulas, válvulas y recubrimientos no adherentes.
  • 86. El Polioximetileno ( acetal ) ( POM ) se utiliza en lafabricación de accesorios de plomería, plumas, engranes yaspas de ventilador.La Poliamida (PA) mas conocido como nylon es utilizadoen la fabricación de cojines, engranajes, fibras, cuerdas,componentes de automotores y componentes eléctricos.La Poliamida (PI) se utiliza en la fabricación de adhesivos,tableros de circuitos y fibras para transbordadoresespaciales.
  • 87. El poliéster es utilizado por la fabricación de fibras,películas fotográficas, cintas de grabación, contenedoresde agua caliente y recipientes para bebidas. La cintamagnética para aplicaciones de video y audio se producemediante evaporación, pulverización o recubrimiento departículas de un material magnético como el Fe2O3 sobrela superficie de una cinta de poliéster.El policarbonato se utiliza para la fabricación de carcasaseléctricas y aparatos, componentes automotrices, cascosde fútbol americano y botellas retornables.
  • 88. La polieteretercetona (PEEK) es considerado uno de losmateriales de más alto desempeño en el mundo. Puedensustituir con éxito metales como aluminio, titanio, magnesio,latón, acero resistente a la corrosión o acero inoxidable yaleaciones especiales, ya que ofrecen una combinación única depropiedades mecánicas, térmicas y tribológicas, combinado conuna excelente resistencia química y prestaciones eléctricas(válvulas, rodamientos, engranajes, etc)El sulfuro de polifenileno (PPS) se utiliza para la fabricación derecubrimientos, componentes para manejos de fluidos,componentes electrónicos y componentes para secadores depelo.La sulfona de poliéter (PES) se utiliza para la fabricación decomponentes eléctricos, cafeteras, secadores eléctricos ycomponentes de hornos microondas.
  • 89. La sulfona de poliéter (PES) se utiliza para la fabricaciónde componentes eléctricos, cafeteras, secadores eléctricosy componentes de hornos microondas.La poliamidaimida (PAI) se utiliza para la fabricación decomponentes electrónicos, aplicaciones aerospaciales yautomotrices.Los fenolicos se utilizan en la fabricación de adhesivos, yrecubrimientos laminados.
  • 90. Las aminas se utilizan en la fabricación de adhesivos,utensilios de cocina, y moldes eléctricos.Los epoxicos se utilizan para la fabricación de adhesivosmoldes eléctricos, y matrices para materiales compuestos.Los uretanos se utilizan para la fabricación de fibras,recubrimientos y espumas.La silicona se utiliza como adhesivo , y como selladores.
  • 91. CONFORMACION DE POLIMEROS TERMOPLASTICOSLa mayoría de las técnicas son utilizadas para conformar lospolímeros termoplasticos. El polímero es calentado atemperatura cercana o superior a la temperatura de fusión,de tal manera que se haga plástico o líquido. Entonces, esvaciado o inyectado en un molde para producir la formadeseada.
  • 92. Moldeo por inyección.El moldeo a alta presión, o moldeo por inyección, es elmétodo más utilizado en la producción de termoplásticos. Seutiliza una máquina parecida a la extrusora, que proporcionaalta presión y temperatura elevada al material.Una vez fundido se introduce el plástico a alta presión en elinterior del molde. Gracias a la presión, el plástico rellena elmolde sin dejar huecos. El proceso es muy rápido, y permitefabricar piezas complejas, por lo que se emplea para elaborartodo tipo de objetos. Un caso particular de aplicación delmoldeo por inyección es la fabricación de películas deplástico.
  • 93. Método de extrusiónEste sistema funciona de la siguiente manera: los gránulosde plástico entra en el sistema de alimentación, estos pasanal tornillo sin fin, mientras estos gránulos se van derritiendo acausa del las camisas calefactoras, estos gránulos se vandesplazando, por el movimiento giratorio del tornillo, hacia elcabezal, donde el material pasa a unos molde que le danforma. Mas tarde se refrigeran y obtiene su forma definitiva,resistente y rígida.Este método solo se puede utilizar en aquellos casos dondelos extremos de los objetos estén cerrados o abiertos, en elcaso de que solo sea un extremo el que esté abierto ocerrado, este método no funcionaria. Por ejemplo: tuberías
  • 94. ExtrusiónUna vez fundido, el material es obligado a pasar de formacontinua a través de una boquilla y es recogido a la salidade la misma por un sistema de arrastre. Al enfriarse, porcontacto con el aire ambiente o mediante circulación forzadade aire frío, se obtiene un perfil cuya sección tiene la formade la boquilla.
  • 95. SOPLADO: Variantes de sopladoMoldeo por inyección-sopladoEl moldeo por inyección-soplado consiste en la obtención deuna preforma del polímero a procesar, similar a un tubo deensayo, la cual posteriormente se calienta y se introduce enel molde que alberga la geometría deseada, en ocasionesse hace un estiramiento de la preforma inyectada, despuésse inyecta aire, con lo que se consigue la expansión delmaterial y la forma final de la pieza y por último se procede asu extracción.
  • 96. Moldeo por extrusión-sopladoEl moldeo por extrusión soplado es un proceso de sopladoen el que la preforma es una manga tubular, conformadapor extrusión, llamada párison, el cual se cierra por la parteinferior de forma hermética debido al pinzamiento queejercen las partes del molde al cerrarse, posteriormente sesopla, se deja enfriar y se expulsa la pieza. Con esteproceso se pueden obtener contenedores de hasta 10.000litros de capacidad sin embargo no se consiguentolerancias demasiado estrechas.
  • 97. Este método se utiliza para la creación de envases u objetos huecos,como las botellas.Se basa en utilizar una preforma de plástico que ha sido obtenidaanteriormente por extrusión, que se introduce en un molde metálico y quese añade a dicho molde por la introducción de aire caliente a presión. Mastarde se enfría y se retira del molde para su uso.
  • 98. ColadoLa colada es el método más simple, ya que consiste en fundirel material y verterlo en un molde. El fluido viscoso rellena elmolde y toma su forma. Se trata de un método lento, ya quese invierte mucho tiempo en asegurarse de que el molde seha rellenado por completo y en enfriar el plástico.El espumado se usa para conseguir espumas de polímero, esdecir, plásticos con una densidad muy baja o expandidos, quetienen en su interior burbujas de aire.En todos ellos, el material fundido toma la forma de un moldey, tras enfriarse y solidificar de nuevo, se obtiene la pieza final.
  • 99. Conformación de los termoendurecibles
  • 100. Las técnicas de producción de polímeros termoestablesLos plásticos termoestables se polimerizan en el propiomolde. Existen dos técnicas principales de fabricación deobjetos con materiales termoplásticos: el moldeo porcompresión y el moldeo por transferencia.El moldeo por compresiónConsiste en introducir el material, en forma de polvo ogránulos, en un molde, el cual se comprime mediante uncontramolde, a la vez que se aporta calor, que reblandece elplástico y facilita el proceso de polimerización.
  • 101. Método compresión (termoestables)Éste método es utilizado para piezas de gran tamaño y nomuy complicadas, como guardabarros de coche, pomos depuertas, pulseras,... El plástico que se trata adquiere unaforma gracias a la presión de una máquina que tiene unmolde. El proceso es el siguiente: se coloca una pieza deplástico en un molde de metal, esta es aplastada ymoldeada por otra pieza de metal que conforma la otramitad del molde, todo ello se realiza con el plástico a unaelevada temperatura, gracias a esto el material adquiereuna forma rígida, uniforme y homogéneo
  • 102. Moldeo por transferenciaEn este procedimiento, los materiales en bruto secalientan y se licuan en una primera cavidad. Después, elmaterial en estado líquido se transfiere al molde medianteinyección, donde se comprime y adopta su forma.Mientras, se agregan los componentes aditivos paramejorar las propiedades físicas, modificar el color, etc. Elplástico toma la forma del molde al mismo tiempo que seproduce la polimerización.Este procedimiento es habitual para fabricar objetos demadera o metal revestidos de plástico, como enchufes yconectores eléctricos o el revestido de maderas conformica.
  • 103. Moldeo por compresión: La materia prima plástica, en formade polvo seco, se introduce en el molde, se la somete apresión y temperatura elevada, hasta que el material plásticoque rellena el molde se solidifica. Este proceso esprincipalmente utilizado en plásticos termoestables.Moldeo por transferencia: Requiere de una cámara doble . Elpolímero en una de las cámaras es calentado a presión. Unavez fundido se inyecta e n la cavidad del dado adyacente.Este proceso permite que algunas de las ventajas delmoldeo por inyección se usen con polímeros termoestables.
  • 104. La mecanización de los plásticosMecanizar cualquier tipo de material consiste en realizar,mediante máquinas o herramientas, trabajos para dar forma alos objetos. Una máquina herramienta porta una herramientaque se acopla a los mecanismos de la máquina, que, por logeneral, realizará algún movimiento, bien en la pieza amecanizar o bien en la propia herramienta.La industria ha encontrado en el plástico un buen sustituto dela madera y los metales para ciertas aplicaciones, debido a lagran dureza, tenacidad y resistencia de determinado tipo deplásticos. Estos se suelen obtener en formas estándar, comoperfiles redondos, chapas o láminas, tubos..., para despuésmecanizarlos o darles forma mediante máquinas herramientas.
  • 105. AtornilladoEste tipo de unión se emplea para fabricar piezasdesmontables. Suelen utilizarse tornillos pasantes, conarandelas y tuercas, fabricados normalmente con materialesmetálicos.
  • 106. La aplicación de adhesivosLa unión se realiza incorporando un adhesivo entre las piezasa unir. Este tipo de uniones se utiliza en todos los plásticos,pero en especial en termoestables y elastómeros, a los que nose pueden aplicar procedimientos de soldadura, puesto que sedestruyen con el calor. El adhesivo se aplica en la zona a uniry actúa como disolvente de la superficie del plástico. Así,comprimiendo las piezas, se conseguirá la unión definitiva deambas superficies una vez haya solidificado el adhesivo.Los adhesivos que mejor adherencia y comportamientopresentan en condiciones ambientes extremas son losadhesivos epóxicos, los basados en metacrilato, las resinas deuretano y los adhesivos de cianoacrilato, pudiéndose utilizartambién en materiales termoplásticos difíciles de trabajar conadhesivos, como el polipropileno, el polietileno o el
  • 107. SoldaduraEn general, las distintas formas de unir piezas por soldadurase pueden agrupar en tres grandes bloques:Mediante aportación de calor. Esta técnica se destina atermoplásticos que, ante al aumento de temperatura, sefunden, pudiéndose unir por compresión las superficiesfundidas.
  • 108. Por emisión de ultrasonidos. Este método consiste en emitirondas de ultrasonidos en las superficies a unir, generando unefecto de vibración entre las moléculas del material, queprovoca un aumento de temperatura y lo reblandece.Por emisión de haz láser. Se reserva para unir piezaspequeñas en áreas determinadas, emitiendo un haz láser quecalienta la superficie a soldar. Esta soldadura permite realizaruniones muy precisas debido a la alta direccionabilidad delhaz láser.
  • 109. Bibliografía:1. Smith William. Fundamentos de la ciencia e Ingeniería de Materiales cuarta edición2. Smith William. Ciencia e Ingeniería de Materiales.3. Askeland. Ciencia e Ingeniería de Materiales.4. Callister William. Introducción a la Ciencia e Ingeniería de los Materiales5. Shakefford. Ciencia de Materiales para Ingenieros.6. Mangonon. Ciencia de Materiales Selección y diseño.7. Flinn-Trojan. Materiales de Ingeniería y sus Aplicaciones.8. Avner. Introducción a la Metalurgia Física.9. Red Hill. Principios de Metalurgia Física.10.Lasheras. Tecnología del acero.