Reporte Polimeros, Ceramicos y Compuestos

8/10/2019 Reporte Polimeros, Ceramicos y Compuestos

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INSTITUTO TECNOLOGICO DE DURANGO

INGENIERIA MECATRONICA

CIENCIA E INGENIERIA DE MATERIALES

Unidad 5

Tema: Polmeros, Cermicos y Compuestos

Equipo 5: Los Mecatronicos

Campos Rodriguez Manuel 14040358Reyes Rodriguez Ivan Andres 13041266

Rocha Arreola Jess Alejandro 14041624

Durango, Durango, a 11 de diciembre de 2014


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ndice

Subtema 5.1 Termoplsticos, Termofijos y Elastmeros

Comentarios/Conclusiones/Fuentes de informacin

Subtema 5.2 Adhesivos y aditivos utilizados en polmeros


Subtema 5.3 clasificacin, estructura y aplicaciones de lascermicas (vidrios, arcilla y sus productos, refractarios)


Subtema 5.4 Materiales Compuestos



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Subtema 5.1 Termoplsticos, Termofijos y Elastmeros

Qu es un termoplstico?

Los materiales termoplsticos son aquellos materiales que estn formados

por polmeros que se encuentran unidos mediante fuerzas intermoleculares ofuerzas de Van der waals, formando estructuras lineales o ramificadas.Un material termoplstico lo podemos asemejar a un conjunto de cuerdasentremezcladas que tenemos encima de una mesa, cada una de estas cuerdas eslo que representa a un polmero, cuanto mayor sea el grado de mezclado de lascuerdas mayor ser el esfuerzo que tendremos que realizar para separar lascuerdas unas de otras, dado a que el rozamiento que se produce entre cada unade las cuerdas ofrece resistencia a separarlas, en este ejemplo el rozamientorepresenta las fuerzas intermoleculares que mantiene unidos a los polmeros.

En funcin del grado de las fuerzas intermoleculares que se producen entre lascadenas polimricas, estas pueden adoptar dos tipos diferentes de estructuras,

estructuras amorfas o estructuras cristalinas, siendo posible la existencia deambas estructuras en un mismo material termoplstico.

Estructura amorfa - Las cadenas polimricas adquieren una estructuraliada, semejante a de la un ovillo de hilos desordenados, dicha estructuraamorfa es la responsable directa de las propiedades elsticas de losmateriales termoplstico.

Estructura cristalina -Las cadenas polimricas adquieren una estructuraordenada y compacta, se pueden distinguir principalmente estructuras conforma lamelar y con forma micelar. Dicha estructura cristalina es la

responsable directa de las propiedades mecnicas de resistencia frentes aesfuerzos o cargas as como la resistencia a las temperaturas de losmateriales termoplstico.

Si el material termoplstico dispone de una alta concentracin de polmeros conestructuras amorfas, dicho material tendr una pobre resistencia frente a cargaspero una excelente elasticidad, si por el contrario el material termoplstico disponede una alta concentracin de polmeros con una estructura cristalina, el material


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ser muy resistente y fuerte incluso superior a los materiales termoestables, perocon poca elasticidad aportndole la caracterstica de fragilidad en dichosmateriales.

Propiedades de los termoplsticos.

Las propiedades del material de un polmero termoplstico pueden ajustarse parasatisfacer las necesidades de una aplicacin especfica mediante la mezcla de laresina termoplstica con otros componentes.

Comportamiento Elstico. En los polmeros termoplsticos la deformacin elsticaes el resultado de dos mecanismos. Un esfuerzo aplicado hace que se estiren ydistorsionen los enlaces covalentes de las cadenas, permitiendo que estas se

alarguen elsticamente. Al eliminar el esfuerzo se recuperan de esta distorsinprcticamente de manera instantnea.

Comportamiento Plstico. Los polmeros termoplsticos se deformanplsticamente cuando se excede al esfuerzo de cadencia. Sin embargo ladeformacin plstica no es una consecuencia de movimiento de dislocacin. Enlugar de eso las cadenas se estiran, se deslizan bajo la carga, causando unadeformacin permanente.

Viscoelasticidad.La capacidad de un esfuerzo para provocar el deslizamiento decadenas y la deformacin plstica esta relacionada con el tiempo y la rapidez de

deformacin. Si el esfuerzo se aplica lentamente, las cadenas se deslizanfcilmente una al lado de otra; si se aplica con rapidez, no ocurre deslizamiento yel polmero se comporta de manera frgil.

Impacto. El comportamiento viscoelstico tambin ayuda a comprender laspropiedades al impacto de los polmeros. A muy altas velocidades de deformacin,como en una prueba de impacto, no hay tiempo suficiente para que las cadenasse deslicen causando deformacin plstica. En estas circunstancias, los


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termoplsticos se comportan de manera frgil y tienen valores pobres al impacto.A bajas temperaturas en un ensayo al impacto se observa el comportamiento frgilen tanto que a temperaturas ms elevadas donde las cadenas se mueven conmayor facilidad, se observa un comportamiento ms dctil.

Corrosin. El ataque por una diversidad de insectos y microbios es una forma decorrosin en los polmeros. El polietileno, el propileno y el poliestireno sonresistentes a este tipo de corrosin.

Propiedades elctricas. Los polmeros termoplsticos son materiales aislantespero algunos polmeros termoplsticos complejos como el acetal poseen unaconductividad trmica til.

Disposicin molecular

Los termoplsticos se pueden clasificar a grandes rasgos como amorfos o semicristalinos basado en su disposicin molecular. Los amorfos se caracterizan por sualto brillo y dureza. En estado normal, son slidos claros. Pueden sufrir unatransformacin de la disposicin molecular en altas temperaturas y bajo laaplicacin de presin. Ejemplos de termoplsticos amorfos son los poliamidaimida,polietersulfona y polieterimida. Los slidos semi cristalinos, por otra parte, solomuestran parcialmente tales caractersticas (brillo y dureza) dada el estadoparcialmente amorfo que tienen. Ejemplos de termoplsticos semi cristalinosincluyen polieteretercetona, politetrafluoroetileno y poliamida 6.6.

Propiedades fsicas

La gravedad especfica de varios termoplsticos en general vara desde los .92 delpolibutileno a los 1.72 para los floruros poli-vinilideno. El lmite elstico en traccin(definido como la tensin mecnica que causa deformacin irreversible) entermoplsticos tiene una amplia variedad: baja como 2.8 (*10^3 libras por piecuadrado polietilenode enlaces cruzados hasta alta como 8.0 (*10^3 libras porpies cuadrado) para cloruros polivinlicos.

Caractersticas de termoplsticos especficos

El Acrilonitrilo Butadieno Estireno es un termoplstico fuerte que es tambinresistivo a la mayora de las bases y los cidos. Los hidrocarburos cloradospueden corroer y daar este polmero. Se puede usar solo a los 71 grados C y seemplea en drenajes y tubos de ventilacin. El polibutileno y el polietileno (en suversin normal o de enlaces cruzados) son polmeros flexibles que encuentran suaplicacin ms comn en sistemas de agua presurizado. A pesar que lospolibutilenos no salen afectados por temperaturas de agua extrema, el polietilenono se puede usar para agua caliente. El polipropileno es un polmero liviano y sepuede usar hasta cerca de 82 grados C mientras que tambin es muy resistente ala mayora de los cidos, bases y solventes. Se lo usa principalmente para


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caeras de laboratorios. El cloruro de polivinilo es tambin un plstico fuerte yaltamente resistente con una temperatura de uso de 60 C. Se lo aplica en caeraspero se debera evitar en instalaciones de agua caliente. Se puede usar unpolmero variante como el cloruro polivinlico clorado para temperaturas ms altasdel agua (hasta 82 C). El floruro de polivinideno es un termoplstico

extremadamente fuere y resistente y que tambin es no resistente y no abrasivo.Se lo puede usar para temperatura de 138 C y su aplicacin ms comn es encaeras de laboratorios.

Ejemplos de termoplsticos.

1.- Polietileno. Los polietilenos se presentan en dos modalidades de alta y bajadensidad.

Los polietilenos de alta densidad se hacen de tal forma que las cadenas depolmero son rectas, lo que permite que estn apiadas, produciendo un materialde alta densidad. Al estar las cadenas muy juntas las fuerzas de atraccin entreellas son muy grandes y tienen menos libertad para moverse. El resultado es unplstico bastante rgido, fuerte y resistente. Se ablanda a una temperaturabastante alta (120130C) y es resistente al ataque qumico. Aplicaciones: Cajas,

juguetes, tuberas, botellas

Los polietilenos de baja densidad se fabrican mediante un proceso que produceen las cadenas del polmero bifurcaciones laterales. Estas bifurcaciones impidenque las cadenas se apien, y como consecuencia la atraccin entre ellas es msdbil. El plstico es ms blando y ms flexible que el polietileno de alta densidad.Hace falta menos energa para separar las cadenas, lo que se traduce en que seablanda a una temperatura inferior (85C). Este polmero puede ser transparente uopaco y es muy buen aislante. Es el plstico que probablemente msconsumimos nosotros.

Aplicaciones: Bolsas, sacos de dormir, invernaderos

2.- Polipropileno. Pertenece a la misma familia de plsticos que los polietilenos.Sin embargo es ms resistente y ms rgido que el polietileno de alta densidad.Tambin presenta mayor resistencia al calor, ablandndose aproximadamente a150C.Otra de sus caractersticas ms valiosa es su capacidad de ser dobladomiles de veces sin romperse.

Aplicaciones: Entre otros productos se fabrican con polipropileno los cubiertosdesechables, los cascos de seguridad, sillas apilables, etc.

3.- PVC. Se presenta en forma rgida o flexible. El PVC rgido es muy duradero yse usa para hacer canalones y tuberas. El PVC flexible se consigue aadiendo unproducto plastificante al PVC. El producto plastificante tiene molculas pequeasque separan las cadenas de polmero haciendo que se atraigan con menos fuerza.Como consecuencia de esta menos atraccin el polmero se vuelve ms blando yflexible.


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4.- Acrlicos. Probablemente el acrlico ms conocido es el metacrilato tambinconocido como plexigls. El metacrilato puede tener una transparencia parecida ala del cristal o ser opaco. Las dos formas se pueden teir con pigmentos de color.Sin embargo se puede agrietar y se raya con facilidad. Se le puede dar forma,

doblar y torcer cuando se calienta a temperaturas entre 165 y 175C. En fro esmuy frgil y hay que tener cuidado para evitar que se agriete cuando se corta o setaladra.

POLMEROS TERMOFIJOS

Difieren a los termoplsticos ya que no tolera ciclos repetitivos de calentamiento;con el calentamiento fluyen para ser moldeados pero la reaccin qumica hace quese endurezca y se fije su forma. Los polmeros termofijos a diferencia de los

termoplsticos no son reutilizables, puesto que ellos presentan una estructura enforma de redes rgidas o fijas tridimensionales pues la forman cadenas demolculas con fuertes enlaces cruzados.

PROPIEDADES GENERALES Y CARACTERSTICAS

Debido a las diferencias en la composicin qumica y estructura molecular, laspropiedades de los plsticos termofijos son diferentes de los termoplsticos. Engeneral, los termofijos son I) ms rgidos, con mdulos de elasticidad dos o tresveces ms grandes; 2) frgiles, prcticamente no poseen ductilidad; 3) menossolubles en los solventes comunes; 4) capaces de funcionar a temperaturas msaltas; y 5) no pueden ser refundidos, en lugar de esto se degradan o se queman.Las diferencias en las propiedades de los plsticos termofijos se atribuyen a lascadenas transversales que forman enlaces envalentes tridimensionalestrmicamente estables. El encadenamiento transversal se logra en tres formas:

I) Sistemas activados por temperatura. En los sistemas ms comunes, los cambiosson causados por fuentes de calor durante las operaciones de conformado de lapieza (por ejemplo, moldeado). La materia prima es un polmero lineal en formagranular suministrado por la planta qumica. El material se somete alcalentamiento para ablandarlo y moldearlo, una mayor exposicin al calor causa elencadenamiento transversal del polmero. el trmino termo fraguado se aplicaapropiadamente a estos polmeros.

2) Sistemas activados catalticamente. El encadenamiento transversal en estossistemas ocurre cuando se aaden en forma lquida pequeas cantidades de uncatalizador al polmero. Sin el catalizador el polmero permanece estable, pero unavez combinado con el catalizador, cambia a la forma slida.


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3) Sistemas activados por mezcla. La mayora de las resinas epxicas sonejemplos de estos sistemas. El mezclado de dos sustancias qumicas genera unareaccin que forma un polmero slido con cadenas transversales. Lastemperaturas elevadas se usan algunas veces para acelerar las reacciones.

Las reacciones qumicas asociadas con el encadenamiento transversal se llamancurado o fraguado. El curado se ejecuta en la planta de fabricacin donde sehacen las partes, y no en la planta qumica que surte la materia prima alfabricante.

POLMEROS TERMOFIJOS IMPORTANTES

Los plsticos termofijos no se usan tan ampliamente como los termoplsticos,quiz por las complicaciones adicionales relacionadas con el proceso de curacinde los polmeros. Los termofijos con mayor volumen de uso son las resinasfenlicas, cuyo volumen anual es cerca del 6% del total tic plsticos en elmercado, cantidad significativamente menor al de los principales termoplsticos

como el polietileno. Que tiene alrededor del 35% del mercado.

- Aminoresinas: para recubrimiento de madera (frmica)

- Epxicos: por mezclado de dos sustancias qumicas que forman un polmeroduro.

- Fenlicos: tarjeras de circuitos impresos.

- Poliesteres: se utiliza para tubos, tanques, cascos de botes, etc.

- Poliuretanos: pertenecen a la gran familia de los polmeros y se presentan en

termoplsticos , termofijos y elastmeros.- Silicones: se encuentran en los elastmeros y termofijos.

ELASTMEROS

Los elastmeros son polmeros capaces de sufrir grandes deformaciones elsticascuando se les sujeta a esfuerzos relativamente bajos. Algunos elastmerospueden soportar extensiones de hasta el 500% o ms, pero retoman a su formaoriginal. El ejemplo ms popular de un elastmero es desde luego el hule.

Podemos dividir a los hules en dos categoras: 1) hule natural, derivado de ciertasplantas y 2) polmeros sintticos producidos por procesos de polimerizacin,similares a los que se utilizan para los termoplsticos y los temofijos Antes deanalizar los hules naturales y sintticos, consideremos las caractersticasgenerales de los elastmeros.

CARACTERSTICAS DE LOS ELASTMEROS


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Los elastmeros consisten en molculas de cadena larga que se encadenantransversalmente (como los polmeros termofijos). Sus impresionantespropiedades elsticas se deben u la combinacin de dos caractersticas 1) cuandolas molculas largas no estn estiradas, se encuentran estrechamente retorcidas y2) el grado de encadenamiento transversal es sustancialmente ms bajo que el de

los termofijos.

Clasificacin de materiales elastmeros

Elastmeros termoestables: Son aquellos elastmeros que al calentarlos nose funden o se deforman.

Elastmeros termoplsticos: Son aquellos elastmeros que al calentarlos sefunden y se deforman. Son una clase de copolimeros o mezcla fsica de polmeros(generalmente un plstico y un caucho) que dan lugar a materiales con las

caractersticas termoplsticas y elastomericas. El entrecruzamiento enelastmeros termoplsticos se forman a partir de dipolos dbiles o de enlaces porpuentes de hidrgeno.

Ejemplos y aplicaciones de materiales elastmeros

Goma natural: Material usado en la fabricacin de juntas, tacones y suelas dezapatos.

Poliuretanos: Los poliuretanos son usados en el sector textil para la fabricacin

de prendas elsticas como la lycra, tambin se utiliza como espumas, materialesde ruedas, etc.

Polibutadieno: Material elastmero utilizado en las ruedas o neumticos de losvehculos dada la extraordinaria resistencia al desgaste.

Neopreno: Material usado principalmente en la fabricacin de trajes de buceo,tambin es utilizado como aislamiento de cables, correas industriales, etc.

Silicona: Material usado en una gama amplia de materiales y reas dado a susexcelentes propiedades de resistencia termina y qumica las siliconas se utilizanen la fabricacin de chupetes, prtesis medicas, lubricantes, moldes, etc.


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Comentarios

Los termoplsticos se pueden clasificar en dos formas en amorfos y en

semicristalinos, los termoplsticos amorfos presentan caractersticas elsticas y

los semicristalinos son ms rgidos y frgiles. Los termoplsticos pueden tener un

comportamiento elstico, ser poco conductibles y en algunos casos de alta

conductibilidad trmica, tambin ser resistentes a la corrosin y los termoplsticos

entre ms alta sea la temperatura son ms resistentes a impactos y entre ms

baja sea la temperatura se vuelven frgiles y quebradizos.

Los termofijos son polmeros ms resistentes a comparacin de los

termoplsticos, pueden resistir temperaturas ms altas pero este material no es

reciclable ya que su estructura no le permite fundirse y volverse a moldear

despus de que ya fue moldeado.

Los elastmeros son ms elsticos dado que se pueden estirar hasta un 500% un

ejemplo son el hule, donde su cadenas moleculares se encuentran

estrechamente retorcidas lo que le permite estirarse an ms.


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Conclusiones

Los termoplsticos, los termofijos y los elastmeros son muy importantes en la

actualidad ya que son muy utilizados en gran parte de los objetos o cosas que se

utilizan cotidianamente. Los termoplsticos por ejemplo son utilizados en la

elaboracin de tuberas de drenaje o como aislante en los cables, los termofijos se

pueden encontrar en las bases de los botes o en los mangos de los sartenes o

cucharas o cuchillos. Y los elastmeros se utilizan en la elaboracin de

neumticos o de trajes de buzos, o tambin en la industria textil. Por eso son muy

importantes ya que se utilizan en la elaboracin de muchas de las cosas que se

utilizan hoy en da.


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Fuentes de informacin

http://www.ehowenespanol.com/caracteristicas-termoplasticos-lista_77567/

http://termoplas.blogspot.mx/2012/10/termoplasticos.html

http://quantum.cucei.udg.mx/~saguf/descargas/termoplasticos

http://materialesdehoy.blogspot.mx/2011/06/polimeros-termofijos.html

http://html.rincondelvago.com/polimeros_12.html

http://jennyosorio15.blogspot.mx/2012/10/introduccion-los-de-de-varios-aditivos.html

Askeland, donald R. P HULE P.P.., CIENCIA E INGENIERA DEMATERIALES, 3 AR. EDICIN. MXICO Ed.. THOMSON


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Subtema 5.2 Adhesivos y aditivos utilizados en polmeros

ADHESIVO

El adhesivo es una sustancia que puede mantener unidos a dos o ms cuerpospor contacto superficial. Es sinnimo de cola y pegamento. Su importancia en la

industria moderna es considerable. Aunque la adherencia puede obedecer adiversos mecanismos de naturaleza fsica y qumica, como lo son el magnetismo olas fuerzas electrostticas, desde el punto de vista tecnolgico los adhesivos sonlos integrantes del grupo de productos, naturales o sintticos, que permitenobtener una fijacin de carcter mecnico.

Origen

Los adhesivos se conocen desde tiempos inmemoriales y han sido empleadosextensamente a lo largo de la historia hasta la actualidad. Existen ejemplosnaturales de adhesin, como es el caso de las telas de araa, de los panales de

abejas o de los nidos de pjaros. Se han hallado vestigios del uso de la sangreanimal como adhesivo durante la Prehistoria. Los babilonios empleaban cementosbituminosos hacia el 4000 A.C, mientras que los egipcios preparaban adhesivosmediante la coccin de huesos de animales para la adhesin de lminas demadera hacia el 1800 A.C.

Sin embargo, el uso masivo de los adhesivos no comienza hasta finales del sigloXIX, con la primera emisin de sellos de correos, en 1840. Poco despus, CharlesGoodyear en 1983 descubre que mediante los procesos de vulcanizacin se lograla adhesin directa de caucho sobre metal. Los adhesivos en base a ltexaparecen en 1987.

Clasificacin en funcin de sus componentes

Adhesivos sintticos: a base de polmeros derivados del petrleo (colas depoli-vinil-acetato, colas etilnicas, colas de poliuretano, colas de cauchosinttico, adhesivos anaerbicos o de cianoacrilato, etc.);

Adhesivos de origen vegetal: a base de derivados de la fcula de patata, elmaz (colas de almidn, dextrinas, cauchos naturales, etc.);

Adhesivos de origen animal: cola tradicional, hecha a base de pieles de

animales o su esqueleto (colas de pezua, de gelatina); colas de derivadoslcteos (casena).

Clasificacin en funcin de su presentacin

Adhesivos slidos: destacan los adhesivos termofusibles que se utilizan enprocesos industriales que los calientan para fundirlos, aprovechando supropiedad de enfriarse rpidamente para acelerar los procesos productivos.


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Tambin son adhesivos slidos las barras de pegamento para papel o losadhesivos en polvo (a base de acetato o formaldehdo entre otros).

Adhesivos lquidos: comnmente conocidos como colas blancas (en sumayora tienen un color blanco o crema), utilizan en su composicin un

vehculo lquido (normalmente agua o disolvente) que una vez utilizadotiende a perder, hasta obtener un secado que hace que la unin searesistente. Son usados en la construccin (adhesivos para pavimentos yrevestimientos como moquetas, PVC, linleum, etc.).

Clasificacin en funcin de su curado

Adhesivos qumicamente reactivos: se encuentran incluidos lospoliuretanos, epoxis, fenlicos, polimidas y anaerbicos. Hay de uno y dedos componentes; los primeros se curan por reaccionar qumicamente a latemperatura, a la humedad o al calor, mientras que los de dos componentes

al entrar en contacto las dos resinas.

Adhesivo por evaporacin o difusin: estos se preparan como solucin aldisolverse en solventes orgnicos o en agua y se aplican sobre el lugar quese quiere mantener pegado. Hay una preferencia notable hacia losadhesivos de base agua por el hecho de la seguridad ambiental querepresenta su consumo. Vinilos y acrlicos son ejemplos.

Adhesivos de fusin por calor: conformados por termoplsticos yelastmeros que se funden sobre la superficie a pegar si son calentados. El

grupo de alto rendimiento est formado por las poliamidas y los polisteres.

Adhesivos sensibles a la presin: son principalmente elastmerosfabricados en forma de recubrimiento. Se les aplica presin para provocarla adherencia

COMPOSICION

Polmero: Forma la masa del adhesivo y contribuye a su resistencia en lastres dimensiones.

Solvente: Debe estar presente para llevar el adhesivo al estado lquido. Cargas: Se agregan para reducir costos o mejorar ciertas propiedades

como la fluidez o la resistencia al despegue.

Adhesivadores: Sustancias que contribuyen al pegado mientras el adhesivoest todava hmedo o sin curar.


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Plastificantes: Ablandan la pelcula final del adhesivo e imparten flexibilidad.

Aditivos varios: Como, retardadores de inflamacin, estabilizadores de luz,colorantes y los agentes de control de viscosidad, son los casos mstpicos.

Los adhesivos son puentes entre las superficies de los sustratos, tanto sison del mismo, como si son de distinto material. El mecanismo de unindepende de:

La fuerza de unin del adhesivo al sustrato o adhesin

La fuerza interna del adhesivo o cohesin

ADITIVOS

El uso de aditivos en los materiales polimricos ha sido conocido desde elprincipio del desarrollo de las tecnologas de polmeros. Su principal efecto en laformacin de polmero es la modificacin de una o varias de las propiedadesfsicas o qumicas de una mejora general de las caractersticas del polmero.

Los plsticos sintticos se han venido desarrollando por parte dela industria qumica desde las primeras dcadas del siglo XX, teniendo un mximoimpulso durante la II Guerra Mundial. Debido a su utilidad, el crecimiento de laindustria del plstico ha sido muy elevado, generando avances, innovaciones ysatisfaccin de infinidad de necesidades, razones que convierten a los plsticos en

un material de consumo masivo que est presente en gran cantidad de artculosde la actualidad

Objetivo general:

Dar a conocer los aditivos empleados en los polmeros as como susfunciones para el uso de las industrias y conocer un poco ms acerca deestos que son de mucha ayuda hoy en da.

Objetivos especficos:

Conocer los aditivos que son componentes muy importantes para los

polmeros y la vida cotidiana.

Polmeros naturales

Una de las reas de la ciencia de los polmeros ms importante estexperimentando un auge es la de los polmeros naturales.


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Existe un inters permanente y cada vez mayor por la biologa molecular,es decir, por la qumica aplicada a los sistemas naturales. No existendiferencias fsicas en el comportamiento, el estudio o el ensayo de lospolmeros naturales o sintticos; los mtodos que se aplican a los polmerossintticos son igualmente aplicables a los polmetros naturales.

Aditivos plastificantes

Los plastificantes hacen que disminuya la elasticidad al ser aadidos enpequeas cantidades.

Un plastificante es un material que se incorpora al plstico para facilitar suprocesado y mejorar su flexibilidad o "distensibilidad". La adicin de stepuede ser que disminuya la viscosidad en estado fundido, el mdulo deelasticidad y la temperatura de transicin vtrea (Tg) de un plstico.

Retardadores de llama Mientras algunos polmeros como el PVC no se inflaman con facilidad, la

mayora de los polmeros orgnicos, como otros materiales carbonceos,arden a temperaturas elevadas como las que se presentan en incendios deedificios. Las poliolefinas, el SBR, el EPDM y por supuesto la madera,mantienen la combustin cuando se presentan bajo accin de una llama.

Adems de arder, los termoplsticos como las fibras de polister se funden.Otros plsticos como el PVC, los poliuretanos, las protenas producenhumos y gases txicos como CO, HCl y HCN al quemarse.

Dado que algunos polmeros se usan como materiales para tiendas decampaa, ropa tejidos del hogar, es fundamental que tengan unabuena resistencia de llama. La combustin es una reaccin en cadena quepuede iniciarse y propagarse mediante radicales libres como el Radical librede hidroxilo.

Colorantes

El color es un fenmeno subjetivo cuyo valor esttico se aprecia desdehace muchos siglos. Dado que depende de la fuente luminosa, del objeto y

del observador, el color no puede medirse directamente. Los colorantes queproporcionan color a los polmeros pueden ser tintes solubles o pigmentosfinamente divididos.

Algunos artculos de materiales polimricos, como los neumticosde caucho, son negros debido a la presencia de grandes proporciones denegro carbn como relleno. Otros muchos productos, entre los que se


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incluyen algunas pinturas, son blancos debido a la presencia de dixido detitanio, que es el pigmento inorgnico de uso ms extendido.

Agentes de curado

El uso de agentes de curado empez a raz del descubrimiento casual y

sorprendente de la vulcanizacin del caucho de hevea con azufre en 1838por Charles Goodyear. La conversin de una resina novolaca fenoluca enestado A o B con hexametilenitetramina a principios del siglo es otroejemplo relativamente temprano del uso de agentes de curado (dereticulacin). Loa aceleradores orgnicos o catalizadores de lavulcanizacin con azufre del caucho fueron descubiertos en 1912 porOeslanger. Aunque estos aceleradores no son completamente inocuos, sutoxicidad es inferior a la de la anilina, que se usaban antes deldescubrimiento de dichos aceleradores. Como acelerador tpico puede

citarse la tiocarbanil y el 2 mercaptobensotiazol (captax).


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COMENTARIOSEl adhesivo es una sustancia que puede mantener unidos a dos o ms cuerpos

por contacto superficial. Es sinnimo de cola y pegamento. Su importancia en la

industria moderna es considerable

Las propiedades que dan los aditivos a los polmeros son de gran ayuda, de

acuerdo al objetivo de la utilizacin que se le quiera dar.

El conocer un poco ms de los aditivos que se le agregan a los plsticos, los

cuales como se mencion son mezclas que se forman durante el proceso de

fabricacin o de experimentacin han sido de mucha utilidad para las industrias y

sus la tecnologas que, aunque mucha gente no lo sepa y piense que no est

familiarizado con estos aditivos se usan cotidianamente en los hogares y hacen la

vida ms fcil y cmoda para un mejor desarrollo y hasta para un

mejor aprendizaje.


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CONCLUSIONES

Los adhesivos son utilizados para la unin de dos cuerpos. Los adhesivos se

pueden encontrar en distintas presentaciones o con distintas caractersticas pero

destinados a un fin en comn, los adhesivos juegan un papel de suma

importancia en la industria.

Los aditivos de los polmeros cambian sus propiedades; algunos los hacen ms

rgidos, otros ms flexibles, etc. Algunos aditivos solo le dan color. Todos los

aditivos son para beneficio del polmero ya que en la industria deben modificarse

de acuerdo a la funcin que se le quiera dar al polmero.


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FUENTES DE INFORMACIN.

http://termoplas.blogspot.mx/2012/10/termoplasticos.html

http://html.rincondelvago.com/polimeros_12.html

http://jennyosorio15.blogspot.mx/2012/10/introduccion-los-de-de-varios-aditivos.html

http://quantum.cucei.udg.mx/~saguf/descargas/termoplasticos


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Subtema 5.3 clasificacin, estructura y aplicaciones de las cermicas(vidrios, arcilla y sus productos, refractarios)

Las cermicas pueden definirse como materiales cristalinos inorgnicos. La arenade la playa y las rocas son ejemplos de cermicas en estado natural. Lascermicas avanzadas son materiales preparados por medio de la refinacin decermicas de estado natural y otros procesos especiales. Las cermicasavanzadas se utilizan en los sustratos que albergan chips de computadora,sensores y activadores, capacitores, comunicaciones inalmbricas, generadoresde chispa, inductores y aislantes elctricos. Algunas cermicas se utilizan comorecubrimientos de barrera para proteger los sustratos metlicos en motores deturbinas. Las cermicas tambin se utilizan en productos como pinturas, plsticos,neumticos y en aplicaciones industriales tales como losetas para transbordadoresespaciales, soporte de catalizadores y los sensores de oxigeno utilizados en losautomviles. Las cermicas tradicionales se utilizan para fabricar ladrillos, vajillas,sanitarios, tinas de bao, refractarios (material resistente al calor) y abrasivos. En

general, debido a la presencia de porosidad, las cermicas no conducen bien elcalor; deben calentarse a temperaturas muy altas antes de fundirse. Lascermicas son resistentes y duras, pero tambin son quebradizas. Por lo generalse preparan polvos finos de cermicas y se convierten en distintas formas.

Existen muchas formas de clasificar los materiales cermicos. Una de ellas esdefinirlos con base en la clase de sus compuestos qumicos (por ejemplo, xidos,carburos, nitruros, sulfuros, fluoruros, etc.). Otra forma, es clasificar los materialescermicos segn su funcin principal.

Los materiales cermicos se utilizan en una amplia gama de tecnologas como

refractarios, bujas, dielctricos en capacitores, sensores, abrasivos, medios degrabacin magntica, etc. El transbordador espacial utiliza ~ 25000 losetascermicas ligeras, reutilizables y muy porosas, que protegen al fuselaje delaluminio del calor generado durante el reingreso en la atmosfera terrestre. Estaslosetas estn fabricadas de fibra de slice de alta pureza y slice coloidal recubiertacon un vidrio de silicato de boro. Los materiales cermicos tambin puedenaparecer en la naturaleza en forma de xidos o como materiales naturales; elcuerpo humano tiene la capacidad asombrosa de fabricar hidroxiapatita, unmaterial que se encuentra en los huesos y en los dientes. Los materialescermicos se utilizan tambin como recubrimientos.


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A continuacin se expone un breve resumen de las aplicaciones de algunos de losmateriales cermicos de ms amplio uso.

Almina (Al2O3) se utiliza para contener metales fundidos o en lasaplicaciones donde el material debe operar a altas temperaturas, pero

donde tambin se requiere una elevada resistencia. La almina tambin seutiliza como un sustrato con una constante dielctrica reducida parareceptculos o para empaques electrnicos que alojan chips de silicio. Unaaplicacin clsica es en los aisladores de las bujas. Tambin se hanencontrado algunas aplicaciones nicas para uso mdico y dental. Laalmina contaminada con cromo se utiliza para fabricar aparatos de rayoslaser. Tambin se utilizan finas partculas de almina como soportes decatalizadores.

El diamante (C) es el material ms duro que existe en la naturaleza. Losdiamantes industriales se utilizan como abrasivos para pulverizar y pulir.

Mediante procesos de depsitos qumicos al vapor, se preparan losrecubrimientos de diamante y materiales tipo diamante resistentes a laabrasin, para muchas aplicaciones diferentes, por ejemplo herramientasde corte.

La slice (SiO2) es posiblemente el material ms utilizado; es el ingredienteesencial de vidrios y de muchos otros materiales vidrio-cermicos. Losmateriales basados en la slice se usan en aislamientos trmicos,refractarios, abrasivos. Como compuestos reforzados con fibras, cristalerapara laboratorio, etc. En forma de fibras largas continuas, la slice se utilizaen la fabricacin de fibras pticas en comunicaciones. Polvos hechos queusan partculas finas de slice se emplean en neumticos, pinturas ymuchas otras aplicaciones.

El carburo de silicio (SiC) tiene extraordinaria resistencia a la oxidacintemperaturas incluso por arriba del punto de fusin del acero. El SiC se usacon frecuencia como recubrimiento para metales, materiales compuestosde carbono-carbono y otros materiales cermicos, para protegerlos atemperaturas extremas. Tambin se utiliza para la fabricacin de elementoscalefactores para hornos. El carburo de silicio es semiconductor y muy biencandidato para dispositivos electrnicos a altas temperaturas.

El nitruro de silicio (Si3N4) tiene propiedades parecidas a las del SiC,aunque su resistencia a la oxidacin y a las altas temperaturas es algomenor. Tanto el nitruro de silicio como el carbono de silicio son candidatospara componentes para motores de automvil y turbinas de gas, ya quepermiten temperaturas de operacin ms elevadas y mejores eficiencias enel combustible con menos peso que los metales y las aleacionestradicionales.


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El dixido de titanio (TiO2). Su uso ms extenso es en forma de pigmentoblanco para la fabricacin de pinturas y blanquear la leche. El titanio seutiliza en ciertos vidrios-cermicos como agente de formacin de ncleos.Se utilizan pequeas partes de TiO2 para fabricar lociones bronceadorasque sirven de proteccin contra los rayos UV.

La zirconia (ZrO2) se usa para fabricar muchos otros materiales cermicoscomo el zirconio. Tambin se usa para fabricar sensores del gas oxigenoutilizados en los automviles y para medir el oxgeno disuelto en los aceroslquidos. La zirconia se utiliza como aditivo en muchos materiales cermicoselectrnicos, as como material refractario. La forma cubica de los cristalesindividuales de zirconia se utiliza para hacer artculos de joyera.


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El vidrio es un material amorfo, con frecuencia, aunque no siempre, derivado deun lquido fundido. El trmino amorfo se refiere a materiales que no poseen un

arreglo regular y peridico de tomos. La industria de la fibra ptica se basa enfibras pticas basadas en slice de alta pureza. Los vidrios tambin se utilizan encasas, automviles, pantallas de computadora y televisores y en cientos deaplicaciones. Los vidrios pueden tratarse de manera trmica (templarse) parahacerlos ms resistentes. La formacin de vidrios y la nucleacin (formacin) decristales pequeos dentro de ellos por medio de un proceso trmico especial creanmateriales a los que se les conoce como vidrio-cermicos. El ZerodurTM es elejemplo de un material vidrio-cermico que se utiliza para construir los sustratos

de espejos para telescopios grandes. Los vidrios y los vidrios-cermicos seprocesan por lo general por fusin y colado.

Los vidrios-cermicos son materiales cristalinos derivados de los vidrios amorfos.Por lo comn, los vidrios-cermicos tienen un nivel considerable de cristalinidad(~> 70-99%). La formacin del vidrio-cermico fue descubierta por casualidad porDon Stookey. Con los vidrios-cermicos se puede aprovechar su conformabilidady su densidad. Se puede obtener un producto con baja porosidad produciendo unaforma mediante tcnicas de conformacin convencionales, por ejemplo prensado osoplado.

El primer paso para la produccin de un vidrio-cermico es asegurarse que noocurra cristalizacin durante el enfriamiento a partir de la temperatura deconformado. Para los vidrios basados en silicatos, se puede estudiar un diagramade transformacin de enfriamiento continuo e isotrmico, muy parecido a losdiagramas TEC y TTT para los aceros. La figura a continuacin muestra undiagrama TTT para un vidrio.


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Si el vidrio se enfra demasiado lentamente, se cruzarauna lnea de transformacin; la formacin de ncleos ycrecimiento de los cristales se iniciara, aunque de formano controlada. La adicin de xidos modificadores alvidrio, algo muy parecido a agregar a elementos de

aleacin al acero, traslada la curva de transformacinhacia tiempos ms extendidos y evita la devitrificacin,incluso a rapideces reducidas de enfriamiento.

La formacin de ncleos de la fase cristalina se controlade dos maneras. En la primera el vidrio contieneagentes como el TiO2 que reaccionan con otros xidos yforman fases que proporcionan sitios para la formacin

de ncleos. En las segunda sedisea un tratamiento trmicopara obtener un numero

apropiado de ncleos; latemperatura debe ser

relativamente baja para aumentar la rapidez deformacin de los ncleos. Sin embargo, la rapidezgeneral de cristalizacin depende, en cuanto ocurre la

formacin de ncleos, de la rapidez decrecimiento de los cristales; se requiere detemperaturas ms elevadas para llevar almximo la rapidez de crecimiento. Enconsecuencia, se puede utilizar un

programa de tratamiento trmico similar al que aparece en la figura que aparecems abajo en el texto para el vidrio-cermico (pyroceramTM). El paso de bajatemperatura aporta los sitios de formacin de ncleos, y la etapa a altatemperatura acelera la rapidez de crecimiento de los cristales; la pieza puedellegar a cristalizarse hasta en 99%.

Esta estructura especial de los vidrios-cermicos puede dar buena tenacidad yresistencia mecnica, con frecuencia aunada a un bajo coeficiente de expansintrmica y a una resistencia a la corrosin a altas temperaturas. Quiz el vidrio-cermico de mayor importancia es el que se basa en sistema Li 2O-Al2O3-SiO2.

Estos materiales se

utilizan para laformacin de utensiliosde cocina (CorningWareTM) y cubiertascermicas para estufas.Otros vidrios-cermicosse utilizan en

Produccin de un vidrio cermico: a) el enfriamiento

debe ser rpido, para evitar el inicio de la cristalizacin.

Produccin de un vidrio cermico: la rapidez de

formacin de ncleos de precipitados es elevada a

temperaturas ms altas.

Produccin de un vidrio cermico: Perfil de tratamiento trmico

comn para la fabricacin de vidrio cermico, ilustrado aqu

para vidrios Li2Oal2O3-SiO2


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comunicaciones, computadoras y aplicaciones pticas.

Los vidrios inorgnicos, como los vidrios de silicato, tampoco se cristalizan confacilidad por razones cinticas. Mientras exista fuerza motriz termodinmica, demanera similar a la solidificacin de metales y aleaciones, las fundiciones confrecuencia son muy viscosas y las difusin es demasiado lenta para que procedala cristalizacin durante la solidificacin.

El proceso de vidrio flotado se emplea para fundir y colar piezas planas y grandesde vidrio. En este proceso se hace que el vidrio flote sobre estao fundido. Dadoque la resistencia de los vidrios inorgnicos depende de manera crtica de lasimperfecciones superficiales producidas por el proceso de fabricacin o por lareaccin con la humedad atmosfrica, la mayora de los vidrios se fortalece pormedio del templado. Cuando la seguridad no es una preocupacin primaria, seutiliza el recocido para reducir esfuerzos. Se producen grandes longitudes de fibrade vidrio, como las utilizadas en las fibras pticas, fundiendo una barra de vidrio

de pureza alta conocida como preforma. Anteriormente mencionado, el controlcuidadoso de la formacin de ncleos en los vidrios puede conducir a vidrios-cermicos, vidrios de colores y vidrios fotocrmicos (vidrios que pueden cambiarsu color o polarizarse al exponerse a la luz del sol).

Arcilla

Los productos de arcilla forman un grupo de cermicas tradicionales utilizadaspara fabricar tuberas, ladrillos, utensilios de cocina y otros productos de usocomn. La arcilla, igual que la caolinita, y el agua sirven como aglutinante inicialpara los polvos cermicos, que comnmente son de slice. Durante los

tratamientos trmicos posteriores, se utilizan otros materiales como agentesfundentes (formadores de vidrio), por ejemplo el feldespato[(k,Na)2OAl2O36SiO2].

Tcnicas de conformado de productos de arcilla. Los polvos, la arcilla, elfundente y el agua se mezclan y se les da forma. Las mezclas secas o semi-secasse comprimen mecnicamente formando piezas verdes (sin hornear) con

suficiente resistencia para poder manejarlas. Para una compactacin msuniforme de piezas complejas, se puede utilizar un prensado isosttico; los polvosse colocan en un molde de hule y se someten a elevadas temperaturas en unmedio gaseoso o lquido. Contenidos ms elevados de humedad hacen que los

polvos sean ms plsticos o conformables. Los procesos de conformadohidroplstico, como la extrusin, el modelo por tarraja (dar forma a una arcilla enun molde giratorio usando una herramienta de perfiles para formar la superficieinterior), y el formado a mano, pueden aplicarse a estas mezclas plsticas. Laslechadas cermicas pueden inyectarse en molde cuando contienen grandescantidades de plastificantes orgnicos en sustitucin del agua.


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Un contenido an ms alto de humedad permite la formacin de barbotina, esdecir, de una lechada que se puede vaciar y que contiene polvo cermico fino.Esta barbotina se vaca en un molde poroso. El agua presente en la barbotina mscercana a la pared del molde es atrada hacia este, dejando atrs un slido blandocon un contenido bajo en humedad. Cuando se ha extrado suficiente agua de la

borbotina para producir el espesor deseado de un slido, el resto se vaca y quedaen el molde una cascara hueca. El vaciado o moldeo por escurrimiento se utilizaen la manufactura de lavamanos y otros productos comerciales. Despus delformado. Las piezas cermicas, todava no tienen resistencia, contienen agua yotros lubricantes y son porosas, por lo que se requiere un secado y quemadosubsiguientes.

Secado y quemado de productos de arcilla Durante el secado, se elimina elexceso de humedad y ocurren grandes cambios dimensionales. Inicialmente elagua existente entre las plaquetas de arcilla se evapora y produce la mayor partede la contraccin. Despus ocurrir un cambio dimensional relativamente pequeo

cuando se evapore el agua restante entre los poros. Para obtener un secadouniforme en toda la pieza y minimizar de esta manera los esfuerzos, la distorsiny las grietas, se controlan cuidadosamente tanto la temperatura como la humedad.

La rigidez y la resistencia de una pieza cermica se obtienen durante su horneadoo quemado. Durante el calentamiento, la arcilla se deshidrata, eliminando el aguaque forma parte de la estructura cristalina de la caolinita y la vitrificacin o lafusin, se inicia.

Las impurezas y el fundente reaccionan con las partculas cermicas (SiO2) y la

arcilla, produciendo una fase liquida de bajo punto de fusin en la superficie de losgranos. El lquido ayuda a eliminar la porosidad y, despus del enfriamiento, seconvierte en un vidrio rgido que une las partculas cermicas. Esta fase vtreaproporciona una unin cermica, pero tambin casusa una contraccin adicionalen todo el cuerpo cermico.

Aplicaciones de productos de arcilla munchos productos de arcillaestructurales y loza blanca se fabrican en estos procesos. Los ladrillos y las losas


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utilizadas en la construccin se prensan o extruyen para darles forma, se secan yse queman para producir la unin cermica. Las temperaturas ms elevadas o lostamaos ms finos de partculas originales producen una mayor vitrificacin,menos porosidad y mayor densidad. La mayor densidad mejora las propiedadesmecnicas, pero reduce las cualidades aislantes de los ladrillos o de las losas.

Los productos de barro son formas de arcilla porosa horneadas a temperaturasrelativamente bajas. Se presenta poca vitrificacin, la porosidad es muy elevada einterconectada y los materiales cermicos de barro pueden tener filtraciones. Enconsecuencia, estos productos deben estar recubiertos con un vidriadoimpermeable.

A temperaturas ms altas de horneado, que proporcionan mayor vitrificacin ymenor porosidad, se produce el gres. El gres, que se utiliza para tuberas dedrenaje y aguas negras, contiene solo de 2 a 4% de porosidad. Los productoscermicos conocidos como porcelana requieren temperaturas de horneado an

ms elevadas para obtener una vitrificacin completa sin porosidad alguna.Refractarios

Los materiales refractarios son componentes importantes que se utilizan para laproduccin, refinacin y manejo de metales y vidrios, para la construccin dehornos de tratamiento trmico y otros equipos de procesos a altas temperaturas.Los refractarios deben soportar altas temperaturas sin sufrir corrosin odebilitamiento por el entorno circundante. Los refractarios comunes estncompuestos de partculas gruesas de xido unidas por un material refractario msfino. Este ltimo se funde durante el horneado proporcionando la unin. En

algunos casos los ladrillos refractarios tienen una porosidad aparente entre 20 y25% con objeto de obtener un mejor aislamiento trmico.

Los refractarios suelen clasificare en tres grupos: acido, bsico, neutro, en funcina su comportamiento qumico.


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Comentarios

Las cermicas avanzadas se utilizan en los sustratos que albergan chips decomputadora, sensores y activadores, capacitores, comunicaciones inalmbricas,generadores de chispa, inductores y aislantes elctricos.

Las cermicas tradicionales se utilizan para fabricar ladrillos, vajillas, sanitarios,tinas de bao, refractarios (material resistente al calor) y abrasivos.

Materiales como la Almina (Al2O3) El diamante (C) La slice (SiO2),El carburo desilicio (SiC), El nitruro de silicio (Si3N4 ), El dixido de titanio (TiO2), La zirconia(ZrO2) son componentes cermicos.

Los vidrios tambin se utilizan en casas, automviles y en cientos de aplicaciones.Los vidrios pueden tratarse de manera trmica (templarse) para hacerlos msresistentes. Con los vidrios-cermicos se puede aprovechar su conformabilidad ysu densidad.

Los productos de arcilla forman un grupo de cermicas tradicionales utilizadaspara fabricar tuberas, ladrillos, utensilios de cocina y otros productos de usocomn.


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Conclusiones

Las cermicas pueden definirse como materiales cristalinos inorgnicos. Haycermicas en estado natural y cermicas avanzadas. Las cermicas se utilizanpara fabricar ladrillos productos como pinturas.

Las cermicas son resistentes y duras, pero tambin son quebradizas.

El vidrio es un material amorfo se utiliza en cientos de aplicaciones.

Los vidrios-cermicos son materiales cristalinos derivados de los vidrios amorfos.

Los productos sirven para fabricar tuberas, ladrillos, utensilios de cocina y otrosproductos de uso comn.

Los materiales refractarios son componentes importantes que se utilizan para laproduccin, refinacin y manejo de metales y vidrios


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Askeland, donald R. P HULE P.P.., CIENCIA E INGENIERA DEMATERIALES, 3 AR. EDICIN. MXICO Ed.. THOMSON


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Subtema 5.4 Materiales Compuestos

La idea principal en el desarrollo de compuestos es combinar las propiedades dedistintos materiales. Se forman a partir de dos o ms materiales produciendopropiedades que no se encuentran en ningn material sencillo. El concreto, lamadera laminada y la fibra de vidrio son ejemplos de materiales compuestos. Lafibra de vidrio se prepara por medio de la dispersin de fibras de vidrio en unamatriz de polmero. Las fibras de vidrio hacen ms rgido el polmero, sinincrementar de manera significativa su densidad. Con los compuestos se puedenproducir materiales ligeros, resistentes, dctiles y resistentes a las temperaturas opueden producirse herramientas de corte rgidas, pero resistentes al impacto deotra manera se romperan. Los aviones avanzados y los vehculos aeroespacialesdependen de gran medida de compuestos como los polmeros reforzados con fibrade carbono. El equipamiento deportivo tal como bicicletas, palos de golf, raquetasde tenis y similares tambin hacen unos de distintos tipos de materialescompuestos que son ligeros y rgidos.

Los materiales compuestos estn formados por dos fases; una continuadenominada matriz y otra dispersa denominada refuerzo. El refuerzo proporcionalas propiedades mecnicas al material compuesto y la matriz la resistencia trmicay ambiental. Matriz y refuerzo se encuentran separadas por la interfase.

Clasificacin de los materiales compuestos

1.- Clasificacin segn la forma de los constituyentes

Composites fibrosos: el refuerzo es una fibra, es decir, un material con unarelacin longitud-dimetro muy alta. Las fibras pueden ser continuas o

discontinuas (estas ltimas pueden ser aleatorias o unidireccionales).Ejemplo: epoxi con fibra de vidrio.

Composites particulados: el refuerzo son partculas equiaxiales, es decir, lasdimensiones de las partculas son aproximadamente iguales en todas lasdirecciones. Ejemplo: caucho reforzado con negro de humo.
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Composites estructurales: son materiales constituidos por la combinacin demateriales compuestos y materiales homogneos. Se clasifican a su vez enmateriales laminados (constituidos por apilamiento de lminas paralelas) opaneles sndwich (compuestos de ncleo y tapas)

2.- Clasificacin segn la naturaleza de los constituyentes

Composites de matriz orgnica (polmeros).

- presentan baja densidad

- posibilidad de obtencin de piezas complicadas

- son los ms utilizados en la actualidad

Entre sus desventajas se incluye la poca resistencia frente al fuego.

Composites de matriz metlica (aleaciones de aluminio, titanio y magnesio)

- mayor duracin

- elevada conductividad trmica y elctrica

- no absorben humedad

- mayor resistencia al desgaste

Su principal desventaja es su alto precio

Composites de matriz mineral (cermica): almina, CSi (carburo de silicio), etc.

Destacan porque resisten temperaturas elevadas y su principal desventaja su

fragilidad y baja resistencia a choques trmicos.

3.- Clasificacin segn el tamao de la fase dispersa
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Microcomposites o composites convencionales: el tamao del refuerzo es delorden de la micra (10-6 m). A pesar de las mejores propiedades mecnicas deestos composites, tambin presentan problemas:

- dificultad de procesado

- no se pueden procesar para obtener lminas o fibras

Estos problemas son consecuencia de la diferencia de tamao entre el refuerzo ylos componentes de la matriz (cadenas de polmero en el caso de los compositesde matriz orgnica). Esta diferencia da lugar a interacciones dbiles entre la matrizy la interfase.

Para evitar este problema y mejorar las interacciones se ha desarrollado un nuevotipo de composite:

Nanocomposites: el tamao del refuerzo es del orden del nanmetro (10 -9m=10-3micras). En este caso, las interacciones matriz-refuerzo se dan a nivel molecular.

Aplicaciones y limitaciones de los materiales compuestos

Las aplicaciones actuales exigen materiales de baja densidad y buenaspropiedades mecnicas (elevada rigidez y resistencia). Esta combinacin de

propiedades no se puede conseguir con los materiales convencionales: metales,polmeros y cermicos. El desarrollo de los composites ha permitido la mejora delas propiedades de los materiales.

Ventajas que presentan los materiales compuestos

- Alta resistencia especfica (resistencia/densidad) y rigidez especfica(rigidez/densidad)


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- Posibilidad de adaptar el material el esfuerzo requerido gracias a la anisotropa

Los materiales compuestos de matriz polimrica se utilizan en la industriaautomovilstica, naval, aeronutica, aeroespacial, electrnica, de material

deportivo y de la construccin, reemplazando a los metales y otros materiales enmuchas aplicaciones.

Frente de camin (Resina polister y fibra de vidrio)


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Avin espa no tripulado (Resina epoxi y fibra de carbono)

Fibra de vidrio

Es la ms utilizada debido las siguientes caractersticas:

- Su resistencia mecnica especfica (resistencia traccin/densidad) superior a ladel acero. La resistencia especfica se define: resistencia traccin/densidad

- Buena relacin propiedades/costo

- Estabilidad dimensional

- Facilidad de fabricacin

- Buena resistencia trmica

Fabricacin de la fibra de vidrio

El vidrio est formado por slice (SiO2) y xidos (Al2O3, MgO, CaO, etc.). La fibrade vidrio se obtiene mediante la fusin de sus componentes en un horno yposterior estiramiento del material a su salida por una serie de hileras

La fibra de vidrio se recubre con un material denominado ensimaje que protege la

superficie del deterioro por friccin o abrasin y facilita la unin entre la fibra y lamatriz.

Tipos de fibra de vidrio

Existen varios tipos que se diferencian en su composicin qumica y que por lotanto presentan diferentes propiedades:

- E (elctrico) (vidrio-E): es el ms utilizado por su buena relacinpropiedades/precio.

- R (resistance) y S (strength): destaca por sus buenas propiedades mecnicas.

- C (chemical): destaca por su buena resistencia qumica. Se puede utilizar en lascapas superficiales de estructuras sometidas a atmsferas agresivas.

- D (dielectric): tiene excelentes propiedades dielctricasy se utiliza en circuitoselectrnicos.

Presentaciones de la fibra de vidrio


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Se caracterizan por medio de dos valores:

- Titulo: relacin entre el peso y longitud de un hilo (depende del dimetro ynmero de filamentos de un hilo) (g/km).

- Gramaje: relacin entre el peso de un tejido y su superficie (g/mm2)

Existen varios tipos de presentaciones:

- Roving: bobina de hilos continuos (conjunto de filamentos)

- Mat de hilos cortados: fieltros de hilos cortados y aglomerados entre smediante un ligante qumico.

- Mat de hilos continuos: fieltro de hilos continuos y aglomerados entre smediante un ligante qumico. Permite un alargamiento regular en todas lasdirecciones

- Mat de superficie o velo: fieltros de hilos cortados, ligados fuertemente ycalandrados

- Tejido: formados por conjuntos de hilos entrelazados en dos direcciones.

Fibra de carbono

La estructura de la fibra de carbono est formada por planos de anilloshexagonales de tomos de carbono unidos covalentemente. La unin entre planoses por medio de dbiles fuerzas de Van der Waals. Las capas de grafito seorientan paralelas al eje de la fibra lo que da lugar a un material de alto mdulo yresistencia.

La fibra de carbono se puede obtener por dos materiasprimas: PAN (poliacrilonitrilo) (-CH2-CHCN-) y brea. La forma ms econmica esla obtencin a partir de brea, sin embargo, es ms frecuente obtener la fibra decarbono a partir del PAN:

Para obtener fibra de carbono a partir del PAN, las fibras de este material secarbonizan en presencia de oxgeno. Dependiendo de la temperatura detratamiento se pueden obtener fibras con diferentes propiedades mecnicas: amayor temperatura, mayor costo del tratamiento y mayor mdulo elstico de la

fibra.

Existen dos tipos principales de fibra de carbono:

- Fibras HT (High Toughness, alta tenacidad): tienen mejores propiedadesmecnicas que la fibra de vidrio, pero peores que el otro tipo de fibra de carbono.Su ventaja es su precio econmico.


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- Fibras HM (High Modulus, alto mdulo) tienen las mejores propiedadesmecnicas.

Su desventaja es su alto precio.

Entre las ventajas de la fibra de carbono destacan:

- Resistencia qumica

- Coeficiente de dilatacin trmica bajo

- Propiedades especficas elevadas

Entre sus desventajas cabe resaltar:

- Alto precio

- En contacto con los metales se genera diferencia de potencial que provocacorrosin


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Comentarios

La idea principal en el desarrollo de compuestos es combinar las propiedades de

distintos materiales. Se forman a partir de dos o ms materiales produciendo

propiedades que no se encuentran en ningn material sencillo

Con los compuestos se pueden producir materiales ligeros, dctiles y con gran

resistencia a las temperaturas o pueden producirse herramientas de corte rgidas,

con gran durabilidad ante el impacto, de otra manera se romperan.


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Conclusiones

Los materiales compuestos se fabrican para tener materiales con ms

propiedades agregadas de la combinacin de dos o ms materiales.

Se clasifican de diferentes formas como lo son: segn la forma de sus

constituyentes o segn el tamao de la fase dispersa que es el tamao de cada

uno de sus componentes.

La fibra de vidrio es las ms utilizada debido a sus caractersticas como:

- Su resistencia mecnica especfica (resistencia traccin/densidad) superior a la

del acero.- Estabilidad dimensional.

- Facilidad de fabricacin.

- Buena resistencia trmica.

Otra Fibra es la de carbono. Su estructura est formada por planos de anilloshexagonales de tomos de carbono unidos covalentemente.

Su desventaja es su alto precio, pero tiene ventajas como su buena resistenciaqumica y que tiene un bajo coeficiente de dilatacin trmica.


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O Askeland. Donald R. y Phul P.P., Ciencia e ingenieria de materiales. 7a

Edicin, Mxico. Ed. THOMSON

O http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.mx/2011/07/materiales-

compuestos.html

Reporte Polimeros, Ceramicos y Compuestos

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