PROCESOS DE CONFORMADO DE MATERIALES POLIMÉRICOS POR PROTOTIPADO RÁPIDO
Materiales Poliméricos II Sesión 06
Transcript of Materiales Poliméricos II Sesión 06
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
1/60
Copyright mayo de 2016 por TECSUP
SESIN 6
:
Alberth
Rodrguez Alvarez
Ingeniero de Materiales
MATERIALES POLIM
RICOS II
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
2/60
- Que ventajas presentan los polmeros con respecto alos dems materiales?
- Cuntos tipos de polimerizacin hay?- Qu entiende por Homopolmero y Copolmero?
- Qu caractersticas tienen los termoplsticos?
REPASO SESIN ANTERIOR/
SABERES PREVIOS
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
3/60
Todos los polmeros podrnreciclarse?
Cul es la diferencia entre reciclajey polmero biodegradable?
PROBLEMATIZACIN
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
4/60
Diferenciar las caractersticas de cada tipo de polmero:termoplstico, termoestable y elastmero.
Identificar los mtodos de degradacin de los polmerosutilizados actualmente en la industria.
Concientizar el uso excesivo de los plsticosque sonperjudiciales para el medio ambiente.
LOGRO DE LA SESIN
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
5/60
Observe con atencin el siguiente video:
MOTIVACIN
https://www.youtube.com/user/PlasticosDegradables -
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
6/60
Ques la Temperatu ra de Trans ic in
Vtrea,
Tg
?
CLASIFICACIN: TERMOPLSTICOS
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
7/60
CLASIFICACIN: TERMOPLSTICOS
Qusucede cuando se deja un ob jeto p lstico ala intemperie en el inv ierno?
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
8/60
CLASIFICACIN: TERMOPLSTICOS
El ob jeto p lstico se romper fcilmen te, s inpresentar deform acin
Fenmeno : Tran s ic in vtrea
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
9/60
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
10/60
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
11/60
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
12/60
POLMEROS
TERMOESTABLES
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
13/60
Los polmeros termoestables o termofijos tienen enlaces
cruzados con fuertes enlaces covalentes.
Durante la polimerizacin, la red se completa y la forma de lapieza se fija de manera permanente, procesoirreversible.
CLASIFICACIN: TERMOESTABLES
El proceso de polimerizacin de los termoestables se lleva a cabo en 2 etapas: En la planta qumica (las molculas se polimerizan parcialmente en cadenas lineales).
En el proceso de moldeado y formado de la pieza (se completa el entrelazamientobajo calor y presin).
Si la temperatura se incrementa, el polmero termoestableempieza a degradarse y carbonizarse, ms no aencenderse.
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
14/60
Duros y rgidos.
Resistentes a la abrasin.
Resistentes a la termofluencia y a laformacin de arcos elctricos.
CLASIFICACIN: TERMOESTABLES
AMINOS
APLICACIONES:
Carcasas de pequeos electrodomsticos. Contratapas Asientos de inodoro
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
15/60
Excelentes propiedades mecnicas yelctricas.
Buena estabilidad dimensional.
Fuertes propiedades adhesivas.
Buena resistencia al calor. Buena resistencia a los productos qumicos.
CLASIFICACIN: TERMOESTABLES
EPXICOS
APLICACIONES:
Componentes elctricos que requierenresistencia mecnica y alto aislamiento.
Herramientas Troqueles Adhesivos
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
16/60
FENLICOS
Carcasas de telfonos. Squetes, interruptores,tomacorrientes.
Carcasas de planchaselectrodomsticas.
Rgidos (aunque frgiles).
Buena estabilidad dimensional.
Alta resistencia al calor.
Alta resistencia a la electricidad.
Alta resistencia a productos qumicos.
APLICACIONES EN COMPONENTESELCTRICOS Y ELECTRNICOS:
CLASIFICACIN: TERMOESTABLES
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
17/60
APLICACIONES EN COCINA:
ACCESORIOS DE OLLAS Y SARTENES
FENLICOS
UTENSILIOS
EMPUADURAS DE CUCHILLOS,TIJERAS
MANIJAS
BASE PARA LICUADORA
CLASIFICACIN: TERMOESTABLES
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
18/60
APLICACIONES EN JUEGOS:
FICHAS DE PKER
DADOS
FENLICOS
BOLAS DE BILLAR
PIEZAS DE AJEDREZ
CLASIFICACIN: TERMOESTABLES
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
19/60
FENLICOS
APLICACIONES AUTOMOTRIZ:
SEPARADOR ENCARBURADORESTAPA DE
DISTRIBUIDOR
SUPLEMENTO DE
CARBURADOR
AISLANTE ENTRE EL TUBODE ADMISIN YELCARBURADOR
ACCESORIO PARA BOMBA
DE GASOLINA
CLASIFICACIN: TERMOESTABLES
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
20/60
APLICACIONES MILITARES:
EMPUADURA DEARMAS DE FUEGO
FENLICOS
OJIVAS DE MISILES BALSTICOS: CONSISTE EN ACERO RECUBIERTO ENASBESTO E IMPREGNADO DE BAQUELITA.
OTRAS APLICACIONES:
Material de unin para conservaraglutinados los granos abrasivos enlos esmeriles.
Botones.
CLASIFICACIN: TERMOESTABLES
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
21/60
Buenas propiedades mecnicas, qumicas y elctricas.
Por lo general, estn reforzados con fibra de vidrio.
Estn disponibles como resinas de colada.
CLASIFICACIN: TERMOESTABLES
POLISTERES TERMOESTABLES
APLICACIONES:
Barcos. Carroceras de automvil. Piscinas.
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
22/60
Buenas propiedades mecnicas. Tenacidad muy elevada. Excelentes caractersticas de deslizamiento y resistencia al
desgaste. Sus propiedades varan desde la dura y tenaz PA 66 hasta la
blanda y flexible PA 12.
En funcin del tipo de material, las poliamidas absorbendiferentes cantidades de humedad, con lo cual se veninfluenciadas las caractersticas mecnicas y la precisindimensional.
CLASIFICACIN: TERMOESTABLES
POLIAMIDAS
APLICACIONES:
Engranajes, cojinetes, ruedas dentadas. Chaleco antibala (Kevlar 29) Industria textil (nylon)
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
23/60
Buenas propiedades mecnicas, fsicas y elctricas a T elevadas.
Buena resistencia a la termofluencia.
Baja friccin y desgaste.
Tienen la caracterstica de no fusin de un polmero termoestable, pero la
estructura de un termoplstico.
CLASIFICACIN: TERMOESTABLES
POLIIMIDAS
APLICACIONES:
Componentes de bombas (cojinetes, sellos, asientos de vlvulas, anillos deretencin y anillos de pistn)
Conectores elctricos para su uso a altas temperaturas Piezas aeroespaciales Estructuras con alta resistencia al impacto Equipos deportivos
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
24/60
TERMOPLSTICOS TERMOESTABLES
Tienen temperatura de transicin vtrea, Tg. NO tienen una temperatura de transicin vtreaclaramente definida.
La resistencia y la dureza son afectados por la T y
la velocidad de deformacin.
Debido a la naturaleza de sus cadenas, la
resistencia y la dureza no se ven afectados por la T
y la velocidad de deformacin.
Propiedades mecnicas, trmicas y qumicas no tan
buenas.
Mejores propiedades mecnicas, trmicas y
qumicas.
Baja resistencia elctrica. Mejor resistencia elctrica.
Al incrementar la temperatura, empieza a
encenderse hasta ser un fluido viscoso que puede
reblandecerse, moldear, solidificar y volverse a
fundir nuevamente.
Al incrementar la temperatura, se degrada y
carboniza, ms no a encenderse.
DIFERENCIAS
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
25/60
ELASTMEROS
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
26/60
La estructura de las molculas es altamenteensortijada cuando se estira, pero vuelve a su formanatural cuando se retira la carga.
CLASIFICACIN: ELASTMEROS
Los elastmeros poseen unabaja temperatura detransicin vtrea.
Tienen la capacidad de tolerar grandesdeformaciones elsticas sin ruptura.
Son blandos y tienen bajo mdulo de elasticidad.
Resistencia a los productos qumicos y al calor.
Utilizado para: Proteger contra la corrosin yabrasin, aislamiento elctrico, aislamiento contrachoques y vibracin.
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
27/60
La base para fabricar el hule natural es el ltex, una savia lechosa obtenida de unrbol tropical.
CLASIFICACIN: ELASTMEROS
HULE O CAUCHO NATURAL
APLICACIONES:
Neumticos. Sellos. Acoplamientos y montajes de motor.
CARACTERSTICAS:
Posee buena resistencia a la
abrasin, a la fatiga y la alta friccin. Baja resistencia al aceite, al calor, al
ozono, y a la luz solar.
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
28/60
Entre los principales tenemos: butilo, estireno butadieno, polibutadieno
CLASIFICACIN: ELASTMEROS
HULE O CAUCHO SINTTICO
APLICACIONES:
CARACTERSTICAS:
En comparacin con el hule natural tienen:
Mejor resistencia al calor, a la gasolina,a productos qumicos.
Mayor rango de temperaturas tiles.
Neumticos. Amortiguadores. Cinturones. Sellos.
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
29/60
Excelentes propiedades elctricas enun amplio rango de humedad y
temperatura Resistencia a los productos qumicos y
al calor.
CLASIFICACIN: ELASTMEROS
SILICONAS
APLICACIONES:
Componentes elctricos que requierenresistencia a altas temperaturas
Juntas de hornos. Sellos. Barras para sellar.
Tienen el ms alto rango de temperaturas tiles (hasta 315C) entre los elastmeros.
CARACTERSTICAS:
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
30/60
CLASIFICACIN: ELASTMEROS
POLIURETANO
APLICACIONES:
CARACTERSTICAS:
Sellos. Juntas de puertas. Amortiguadores.
Inyectado en automviles y buses.
Alta resistencia, rigidez y dureza.
Excepcional resistencia a la abrasin,al corte y a la rasgadura.
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
31/60
ADITIVOS EN LOSPOLMEROS
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
32/60
ADITIVOS EN LOS POLMEROS
PLASTIFICANTES:
Imparten flexibilidad y blandura mediante la reduccin de su Tg. El uso ms comnes en el PVC.
COLORANTES:
La variacin de colores se obtiene mediante la adicin de colorantes, tintes(orgnicos) o pigmentos (inorgnicos).
RELLENOS:Son de bajo costo, y se usa para reducir el costo de los polmeros. Mejoran laresistencia mecnica, dureza, tenacidad, resistencia a la abrasin o la rigidez. Losrellenos son de Harina de Slice, mica, vidrio, asbesto, aserrn, arcilla.
RETARDANTES DE FLAMA:
La inflamabilidad de un polmero puede mejorar mediante compuestos de Cloro,Bromo y Fsforo.
OTROS:
Debido al dao causado por la exposicin a los rayos UV y al oxgeno del aire, sepuede proteger con negro de carbn (holln) u antioxidantes (para elevadas T).
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
33/60
DEGRADACIN
DE MATERIALESPOLIMRICOS
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
34/60
DEGRADACIN DE POLMEROS
Son p rocesos ir reversib les que p roducen camb ios en el po lmerorelacionados con la prdida de sus estructura qumica, de tal formaque las propiedades fsicas del material se deterioran.
Si la extensin de la degradacin evoluciona a lo largo el tiempo
puede producirse laro tu ra del mater ial
.
POLMERO PROCESOIRREVERSIBLE
DETERIOROPROPIEDADES
ROTURA
AGENTESAMBIENTALES
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
35/60
AGENTES AMBIENTALES
El ms importante es el Oxgeno. Todos los materiales, incluidos lospolmeros, reaccionan con el oxgeno fundamentalmente a altastemperaturas (T
amb
-125C): TERMOXIDACIN O AUTOXIDACIN.
Procesos enzimticos, los que se conocen como:BIODEGRADACIN.
DEGRADACIN DE POLMEROS
AGENTES QUMICOS:
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
36/60
AGENTES AMBIENTALES
La accin de la temperatura provoca: DEGRADACIN TRMICA .
La accin de la radiacin ultravioleta da lugar a:FOTODEGRADACIN.
La energa que absorbe un polmero al someterlo a la accin deesfuerzos y los cambios que como consecuencia de ella se leconoce como DEGRADACIN MECNICA .
DEGRADACIN DE POLMEROS
AGENTES ENERGTICOS:
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
37/60
DEGRADACIN AUTOXIDATIVA
Por qu las hojas de papel se oxidan con el
tiempo?
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
38/60
DEGRADACIN AUTOXIDATIVA
Por qu las hojas de papel se oxidan con el
tiempo?
El principal componente del papel es la celulosa, y dentro de staexiste una gran cantidad de una sustancia oscura que se llamal ign ina, que por contacto con el oxgeno del aire convierte el papelblanco en amarillo, debido a un proceso de oxidacin.
MENOS LIGNINA MS LIGNINA
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
39/60
BIODEGRADACIN
Los polmeros naturales y sintticos (debido a sus aditivos) son
susceptibles a la degradacin por agentes biolgicos: DEGRADACINB IOLGICA O BIODEGRADACIN.
Hongos, agentes de deterioro que generan enzimas capaces deromper la cadena polimrica que luego utilizan como nutrientes.
Bacterias, microrganismos unicelulares que centran su accin
degradativa en materiales celulsicos. Insectos, actan sobre materiales sintticos, por ejemplo el
polietileno, el cual debe sufrir una degradacin previa (fotoxidacin). Otros animales provocan el deterioro de los polmeros.
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
40/60
Ejemplo:Degradacin dela botella de PET
BIODEGRADACIN
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
41/60
DEGRADACIN TRMICA
Habitualmente, al hablar de degradacin trmica se habla de pirolisis
para hacer referencia a una degradacin trmica en un ambientecontrolado (generalmente nitrgeno, sin oxgeno).
Industrialmente, el comportamiento del material frente a la temperaturaviene determinado por una serie de parmetros:
Determinar su temperatu ra dedegradacin, temperatura a lacual el material pierde el 10% dela propiedad fsica que interese.
Determinar la temperatu ra d e v ida m ed ia , temperatura a lacual el material pierde el 50% depeso a los 30 minutos de inicio.
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
42/60
FOTODEGRADACIN
La exposicin a la radiacin UV en presencia de oxgeno de los
materiales polimricos puede desencadenar una serie de reaccionesqumicas dando lugar a la modificacin de las propiedades mecnicas.
El proceso se puede detec tarfcilmente en los polmeros:
Forman grietas o burbujas en la superficie. Aumenta la fragilidad.
Modifica su color. Aumenta la conductividad elctrica. Disminuyen las propiedades mecnicas.
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
43/60
DEGRADACIN MECNICA
Consiste en la ro tu ra de en laces covalen tescomo consecuencia de la
aplicacin de una tensin en el polmero.Los polmeros deformados son ms susceptibles al ataque de agentesde degradacin.
Al aplicar la tensin, modifica la estructurainicial, las fuerzas de interaccin entre ydentro de las molculas se debilitan.
Si se sigue aumentando la tensin, aumenta
la distancia entre molculas.
Aumentos mayores producen la rotura delos enlaces qumicos.
SECUENCIA DE PROCESO:
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
44/60
Todos los po lmeros se degradarn
fcilmen te?
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
45/60
En qupensamos
cuando nos dicenMAQUETA?
LA REALIDAD DEL POLIESTIRENO
O Cundo nos dicen
fiesta o reunin?
POLIESTIRENO,TECNOPOR O
UNICEL
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
46/60
LA REALIDAD DEL POLIESTIRENO
El poliestireno se fabrica con BENCENO, unreconocido cancergeno.Una vez convertido en estireno se le inyectagases para expandirlo en forma de espuma:POLIESTIRENO EXPANDIDO.
Platos, vasos, y accesoriosdescartables.
Empaques deelectrodomsticos.
USADOS PARA:
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
47/60
LA REALIDAD DEL POLIESTIRENO
El poliestireno
libera sustanciastxicas al entraren contacto conlas comidas ybebidas, queamenazan lasalud.
El poliestireno, al quemarse producesustancias txicas que contaminanel aire que respiramos y daannuestro sistema respiratorio.
Al meterse al hornomicroondas producen
DIOXINAS, que alacumularse producen cncer.
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
48/60
LA REALIDAD DEL POLIESTIRENO
El poliestireno flota en la superficie de los
ocanos y de los ros, se descompone enbolitas que parecen comida para los animales, ylos comen. Estos animales pierden capacidadpara sumergirse y se mueren de hambre.
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
49/60
LA REALIDAD DEL POLIESTIRENO
Pero porqu lo usamos si sabemos todoesto? Porqu no usar otro material?
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
50/60
PORQU USAMOS POLIESTIRENO?
ES MUY HIGINICO
ESTRUCTURA LIVIANA
No se pudre o descompone,lo cual es ideal paraproductos frescos.
No se humedece y tiene unagran capacidad para absorber
impactos.
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
51/60
La degradac in de po lmeros sern
txicos?
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
52/60
PORQU USAMOS POLIESTIRENO?
ES MUY HIGINICO
ESTRUCTURA LIVIANA
No se pudre o descompone,lo cual es ideal paraproductos frescos.
No se humedece y tiene unagran capacidad para absorber
impactos.
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
53/60
ENSAYOS
MECNICOS PARAPOLMEROS
S O
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
54/60
ENSAYO DE TRACCIN
Mordazas y probeta tipo halterio para ensayo
de traccin.
ENSAYO DE FLEXIN
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
55/60
ENSAYO DE FLEXIN
Fuerzas implicadas en el ensayo de flexin.
ENSAYO DE COMPRESIN
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
56/60
ENSAYO DE COMPRESIN
Mordazas y probeta para ensayo de compresin.
ENSAYO DE IMPACTO
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
57/60
ENSAYO DE IMPACTO
Mquina y probeta para ensayo de
impacto tipo pndulo.
Mquina y probeta para ensayo de
impacto tipo dardo.
TIPO PNDULO: TIPO DARDO:
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
58/60
ACTIVIDAD PRCTICA GRUPAL
1.Se tiene 2 libros con las mismas caractersticas, el primero reside en el
estante de la biblioteca por 1 ao, el segundo es guardado con varioslibros en un bal cerrado. Por qu si los dos libros tienen el mismotiempo de uso, el segundo presenta mayor degradacin autoxidativa(hojas amarillas)?
2.Por qu se prefiere usar los accesorios elctricos (interruptores,enchufes, extensiones, sockets, tomacorriente, etc) de materialTERMOESTABLES y no de TERMOPLSTICOS?
3.Qu diferencias hay entre BIODEGRADACIN y RECICLAJE?
4.Cree ud. que los plsticos biodegradables
son la solucin para combatir el impacto
medioambiental? Porqu?
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
59/60
Las principales diferencias entre los termoplsticos y
termoestables son:
Degradacin de polmeros: Autoxidativa, Biodegradacin,Trmica, Fotodegradacin, Mecnica.
EN CONCLUSIN:
TERMOPLSTICOS TERMOESTABLES
Tienen temperatura de transicin vtrea, Tg. NO tienen temperatura de transicin vtrea.
La resistencia y la dureza son afectados por la
T y la velocidad de deformacin.
La resistencia y la dureza no se ven afectados
por la T.
No tan buenas propiedades mecnicas,
trmicas y qumicas.
Mejores propiedades mecnicas, trmicas y
qumicas.
Al incrementar la temperatura, empieza a
encenderse hasta ser un fluido viscoso que
puede reblandecerse, moldear, solidificar y
volverse a fundir nuevamente.
Al incrementar la temperatura, se degrada y
carboniza, ms no a encenderse.
-
7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06
60/60
1. Askeland, D. (1998). Ciencia e Ingeniera de los Materiales (3a ed.).Mxico: Editorial International Thomson Editores.
2. Kalpakjian, S., & Schmid S. (2014). Manufactura, Ingeniera y
Tecnologa: Ingeniera y Tecnologa de Materiales (7a ed., Vol. 1).
Mxico: Pearson.3. Otero , E. (1997). Corrosin y Degradacin de Materiales. Madrid:
Sntesis.
4. Smith, W., & Hashemi, J. (2006). Fundamentos de la Ciencia e
Ingeniera de Materiales (4a ed.). Mxico: Mc Graw - Hill.
5. Plstico oxobiodegradable con tecnologa d2w. Visitado el 03 de Mayo
del 2016. https://www.youtube.com/watch?v=RQp4AITDXMk
BIBLIOGRAFA
https://www.youtube.com/watch?v=RQp4AITDXMkhttps://www.youtube.com/watch?v=RQp4AITDXMkhttps://www.youtube.com/watch?v=RQp4AITDXMk