RESUMEN QUIMICA APLICADA

Qumica Aplicada

Ingeniera Mecnica

2 AO

CONCEPTOS BASICOS DE QUIMICA APLICADA

Sustancia: representa la calidad o clase de materia que distingue una materia de otras por distintas propiedades.

Sustancias puras: son todas las clases de materia dotadas de una nica composicin que es uniforme e invariable y cuyas propiedades son especficas y constantes para cada una de ellas. Ejemplo: agua destilada (H2O), sacarosa, el cloruro de sodio (NaCl), el oxido ntrico, etc.

La mayora de las sustancias puras pueden descomponerse en otras ms sencillas bajo la accin del calor u otras formas de energa. Estas sustancias se denominan sustancias compuestas, mientras que las sustancias que se forman a partir de las mismas y que no pueden volver a descomponerse por procedimientos fsicos y qumicos ordinarios, reciben el nombre de sustancias simples o elementales.Nmero atmico (Z): equivale al nmero de protones del elemento.

Peso atmico: es la suma de los protones y neutrones del elemento, representan el nmero msico.

Isotopos: son los tomos de un mismo elemento que tienen la misma carga nuclear (igual Z) o nmero atmico pero difieren en el nmero de neutrones.

Mezclas: son los conjuntos que contienen dos o mas unidades formulares en proporciones variables y donde cada uno de los componentes conserva las propiedades fundamentales despus de haber sido reunidos.

Diferencias entre mezclas y compuestos:

1) Los compuestos de la mezcla son separables por procedimientos mecnicos como la decantacin y la flotacin, o por mtodos fsicos sencillos, como la destilacin o la extraccin; los compuestos resisten tales procedimientos.

2) Las mezclas tienen las propiedades de sus componentes, mientras que las compuestas poseen propiedades diferentes a las que caracterizan a los elementos que le dieron origen.

3) Las proporciones de los componentes de una mezcla pueden variarse dentro de grandes lmites mientras que los compuestos se forman a partir de proporciones definidas e invariables.

4) Los cambios energticos que involucran la formacin y descomposicin de mezclas son relativamente pequeas comparados con los que demandan la sntesis o descomposicin de los compuestos.Clasificacin de las mezclas: de acuerdo al tamao de partcula la misma puede clasificarse en:

Dispersiones: siempre son heterogneas (suspensiones slidos en liquido o emulsiones lquidos en lquidos, nieblas lquidos en gases, espumas gases en lquidos).

Dispersiones coloidales: son mezclas pticamente heterogneas, mecnicamente homogneas. Sus partculas miden entre 1 y 100 nanmetros y pueden ser observadas bajo ultramicroscopio, pero no es posible separarlos por medios mecnicos sencillos. Ejemplo: almidn en agua.

Dispersiones groseras: son mezclas heterogneas tanto ptica como mecnicamente. Al menos uno de los componentes de la mezcla posee partculas de tamaos mayores a 100 nanmetros. Son visibles con ultramicroscopio, incluso a simple vista. Ejemplo: benceno en agua, arena en agua.

Estados de agregacin de la materia:

Cada unidad formular pueden ejercer sobre sus vecinas fuerzas de atraccin (cohesin) o bien fuerzas que tienden a provocar su distanciamiento relativo (repulsin). Cuando prevalecen las fuerzas de cohesin, la sustancia se presentar al estado slido, cuando lo hacen las fuerzas de repulsin se presentara al estado gaseoso. Un equilibrio entre estos dos tipos de fuerzas, la sustancia se presentara en estado lquido.

Adems las partculas atmicas, los iones o las molculas que componen la materia se pueden presentar bajo distintos estados de agregacin dependiendo de las condiciones de presin, temperatura o de otras variables fsicas que las afecten.

Estados de agregacin: se han descubierto 5 estados de agregacin de la materia.

Gaseoso: las fuerzas de cohesin son prcticamente inexistentes. Las partculas se mueven en un verdadero caos chocando unas contra otras y llenando la totalidad del recinto que las encierran. El caos se incrementa al aumentar la temperatura.

Lquido: las fuerzas de cohesin son mas dbiles que las que se presentan en los slidos pero son mayores que las que poseen los gases. Las partculas se hallan en constante movimiento y carecen de posicin fija por lo cual tienden a adoptar la forma del recipiente que los contienen. Existe muy poco espacio libre entre las partculas por lo que son incomprensibles. Las partculas se evaporan liberndose permanentemente desde la superficie. El proceso opuesto es la condensacin.

Dependiendo de los esfuerzos y el comportamiento viscoso del lquido, podemos clasificarlos en:

Lquidos newtonianos: la viscosidad se mantiene constante ante los cambios de esfuerzo cortante o de agitacin. Ejemplos: agua, aceites minerales, hidrocarburos, resinas, almbar y jarabes.

Lquidos pseudo plsticos: la viscosidad disminuye cuando se incrementan los esfuerzos de corte. Entre los lquidos se encuentran: geles, ltex y lociones.

Lquidos dilatantes: la viscosidad aumenta cuando se incrementan los esfuerzos cortantes. Ejemplos: las lechadas, lodos (barros o arcillas) y los compuestos a base de azcar cristalizada.

Lquidos tixotrpicos: se asemejan a los pseudo plsticos, ya que la viscosidad disminuye cuando aumentan los esfuerzos cortantes. Pero cuando disminuye la agitacin, aumenta la viscosidad (aunque no retorna a su valor original). Ejemplos: aceites vegetales, tintas, jabones, detergentes y algunos lodos.

Plasma: las partculas se han calentado hasta un nivel tal que sus tomos o molculas pierden electrones y se convierten en iones. Las concentraciones de cargas elctricas de signos opuestos son prcticamente idnticas (elctricamente la materia es neutra). Por la presencia de iones, el plasma ser un buen conductor de la corriente elctrica.

Slido: tienen un volumen y forma constante, dado que existe un equilibrio entre las fuerzas de atraccin y de repulsin. Las partculas son capaces de vibrar en torno de posiciones de equilibrio relativamente fijas.

Sobre la base de su estructura interna, podemos distinguir entre:

Slidos cristalinos,

Slidos amorfos.

Isotrpicos (amorfos), igual propiedades en todas las direcciones.

Clasificacin de los compuestos orgnicos:a) Segn la estructura:

a1) Compuestos alifticos: estn relacionados al metano (CH4) y son de cadena abierta, excepto las cicloparafinas.

a2) Compuestos aromticos: son de cadena cerrada y deben su nombre a que poseen fragantes olores. Guardan estrecha relacin con el benceno (C6H6).

a3) Compuestos heterocclicos: son compuestos de cadena cerrada pero con un elemento distinto al carbono en el anillo.

b) Segn su constitucin:

b1) Hidrocarburos: son aquellos constituidos por carbono e hidrogeno.

b2) Grupos funcionales: son aquellos en los cuales existen grupos o asociaciones de elementos que proveen de caractersticas particulares a sus comportamientos y propiedades, clasificndose como cidos, alcoholes, esteres, aminas, amidas, aldehdos, etc.

Formulas condensadas y desarrolladas de los hidrocarburos:Frmula condensadaFrmula desarrollada

Etanol[OH]-C2H6

PropanoC3H8

CiclohexanoC6H12

ButadienoC4H6

Clasificacin de los hidrocarburos:

Hidrocarburos saturados de cadena abierta o parafinas:

Pueden considerarse como derivados del metano por sustitucin de un tomo de hidrgeno por un metilo (-CH3). Responden a la formula general CnH2n+2. Ejemplos: etano (C2H6), propano (C3H8), butano (C4H10) o isobutano (C4H10).

Cicloparafinas:

Son hidrocarburos de cadena cerrada que corresponden a la formula general CnH2n salvo el ciclopropano y el ciclobutano, los dems miembros de la serie son estables.

Hidrocarburos etilnicos u olefinas:

Son hidrocarburos en los cuales al menos dos tomos de carbono estn unidos por un doble enlace. La formula general es CnH2n diferencindose por el grupo [CH2]. Ejemplos: polietileno, polipropileno. El primer trmino es el etileno (C2H4).

Hidrocarburos acetilnicos:

Tienen un triple enlace en la molcula, son ms reactivos que los hidrocarburos parafnicos y etilnicos. Responden a la frmula general CnH2n-2. El primer trmino es el acetileno (C2H2). No saturados.Hidrocarburos diolefnicos o alcadienos:

En esta serie de hidrocarburos se presentan dos dobles enlaces no saturados no vinculados al mismo tomo de carbono. Los hidrocarburos mas importantes son el butadieno (CH2=CH-CH=CH2) y el isopreno o 2-metil -1,3-butadieno.

Hidrocarburos aromticos:

Esta serie de hidrocarburos guarda estrecha relacin con el benceno (C6H6). Estructura hexagonal con los tomos de carbono en sus vrtices. Poseen dobles enlaces conjugados.

El benceno y los bencenos substituidos son hidrocarburos que se pueden nitrar. Ejemplos: nitrobenceno y trinitrotolueno o TNT. Tambin se pueden sulfonar para dar cidos bencenosulfnicos, etc.

ALCOHOLES: -[OH]

ALDEHIDOS: -[HC=O] reactivos, muy txicos.

CETONA: [R-C=O-R] R es radical metilo.

ACIDO ORGANICO: -[COOH] carboxilo.

AMINAS: del NH3 se reemplaza H por radicales alqulicos o aromticos TERES: del H2O se reemplaza H por radicales alqulicos o aromticos.

PRODUCTOS ENERGETICOSClasificacin de los recursos energticos en base a las posibilidades de agotamiento y de reposicin de recurso:

Fuentes renovables:

Radiacin solar.

Energa geotrmica.

Energa elica.

Energa hidrulica.

Biomasa.

Fuentes no renovables:

Energa atmica o nuclear.

Combustibles fsiles (carbn, petrleo, gas natural, gases licuados del petrleo, fuel oil, diesel oil, etc).

Clasificacin de los recursos no renovables en base a sus contenidos energticos por unidad de masa y volumen:

Ejemplos:

Combustibles ricos: petrleo, gas natural, uranio natural, carbn, coque de petrleo, gases licuados del petrleo, etc.

Combustibles pobres: lea, rezagos vegetales (bagazo, aserrn, cascarillas, etc).

Tipos:

Combustibles ricos: elevada potencia calorfica, se queman con relativa facilidad con poco exceso de aire para sostener la combustin, producen pocos gases de combustin (15 a 18 kg/104 Kcal.).

Combustibles pobres: baja potencia calorfica, se queman con mayor dificultad que los anteriores, requieren mayor exceso de aire para sostener la combustin, generan mayor volumen de gases de combustin.

Fuego o combustin: es una reaccin qumica en la cual una sustancia combustible se combina o reacciona con una sustancia oxidante generndose calor. La sustancia combustible puede ser una sustancia pura o un compuesto. Los combustibles pueden encontrarse en los estados de agregacin slido, lquido o gaseoso.

La sustancia oxidante, puede ser tanto una sustancia pura o una mezcla oxidante.

Las sustancias combustibles cuando son calentadas emiten gases o vapores. Los vapores se pueden mezclar con el aire para construir mezclas que pueden ser inflamables.

Para que se inicie la combustin se requiere de la concurrencia de tres factores: el material combustible, el oxigeno y la energa. Si falta uno de ellos, no se inicia la combustin y si se estuviera desarrollando la combustin bastara con eliminar alguno de los tres factores para extinguir el fuego.

Relaciones entre las potenciales mezclas de vapores de un combustible con el aire y las temperaturas a que son sometidas.

Flash Point: es la temperatura a la cual la presin de vapor de la sustancia es tal que sus emanaciones pueden formar mezclas con el aire en concentraciones que se corresponden con el lmite inferior de inflamabilidad. En este caso, el contacto de una llama en un solo punto basta para provocar una inflamacin en la mezcla.Mezclas inflamables: la combustin ocurre si la composicin de la mezcla cae dentro de los lmites superior e inferior y si se dan las condiciones para iniciar y propagar la ignicin a toda la masa gaseosa.

Temperatura de auto ignicin: es la temperatura mnima en la que ocurre la combustin espontnea.

Temperatura de llama: determina el gradiente de temperatura, el carcter y eficacia de la transmisin de calor de los sistemas de combustin.

MACROMOLCULASPolmeros (poli = muchos, meros = partes): consisten en grandes molculas (macromolculas) estructuradas sobre la base de los siguientes elementos: C, H, O, N, por lo cual son clasificados materiales orgnicos.

El rpido crecimientos en el empleo de polmeros se debe:

Materias primas bsicas disponibles en grandes cantidades y bajo costo.

Las actividades intensivas de investigacin y desarrollo en polmeros de aplicacin en ingeniera.

Existen numerosos procedimientos para la manufactura de componentes polimricos.

Permiten atender demandas cada vez mas especificas debido a sus propiedades y comportamiento en servicio.

Polimerizacin: proceso que culmina con la elaboracin de macromolculas partiendo de molculas orgnicas simples y de bajo peso molecular, denominadas monmeros, peso molecular entre 30 y 150. El peso molecular de las macromolculas varia entre 10.000 y 10.000.000.

Tipos de polimerizacin: dependen de las reacciones qumicas de crecimiento.

Adicin o polimerizacin en cadena: los monmeros individuales se acoplan entre si sin cambios en la composicin qumica de los monmeros originales, para formar largas cadenas. Estas reacciones involucran etapas de iniciacin (catalizadores), propagacin (reaccin exotrmica) y terminacin de las cadenas polimricas. Los equipos operan a temperaturas entre -80 y 120C. Ejemplos: PVC (policloruro de vinilo), PP (polipropileno), PE (polietileno), PS (poliestireno)), PTFE (politetrafluoretileno, tefln).

Condensacin o polimerizacin en etapas: dos o ms monmeros, distintos en su composicin qumica, reaccionan entre si para originar cadenas que crecen longitudinalmente o en forma reticulada hasta alcanzar el tamao o peso molecular deseado. Reaccin de condensacin con eliminacin generalmente de agua. Los monmeros deben ser bifuncionales para permitir el crecimiento de cada macromolcula. Ejemplos: nylon, polisteres, resinas epoxdicas, poliuretanos, policarbonatos, siliconas, etc.

Propiedades de los polmeros:

Termoplsticos: lineales o levemente ramificados. Pueden ser repetidamente ablandados y deformados bajo tensin o temperaturas relativamente elevadas, pudiendo ser solidificados por enfriamiento sin que ocurran cambios qumicos.

Termoestables: termoendurecidos o termorigidos. Polmeros no lineales (retculas 3D). Son usualmente duros e infusibles. Pueden ser deformados bajo tensin por calor sufriendo deformaciones irreversibles en su estructura qumica, debido a la reaccin qumica de reticulado.

Copolimerizacin:

Los polmeros obtenidos a partir de un solo monmero se denominan homopolmeros. Ejemplo: polietileno a partir del etileno.

Cuando se combinan qumicamente dos o ms monmeros de distinto tipo se obtiene un copolmero. Ejemplo: EPDM (etileno propileno), poliamidas (nylon), polisteres.

Las mezclas de homopolmeros (ej.: polietileno mezclado con polipropileno) tambin se emplean en la industria. Las propiedades originales de cada polmero se mantienen como tales, y la mezcla resultante tendr propiedades promedio entre las dos especies.

Tipos de copolmeros: segn el ordenamiento espacial que pueden adoptar los monmeros que forman el copolmero.

Copolmero desordenado (random): cuando los monmeros aparecen ubicados al azar en cualquier posicin de la cadena macromolecular.

-A-A-B-A-B-B-B-A-A-B-A-A-A-

Copolmero alternante (alternating): cuando los monmeros aparecen ordenados alternativamente en la cadena macromolecular.

-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-

Copolmero en bloque (block): cuando uno de los monmeros aparece ordenado en largas cadenas, que se unen qumicamente a otras largas cadenas del otro monmero.-A-A-A-A-A-A-B-B-B-B-B-B-

Copolmero tipo Graft: cuando uno de los monmeros aparecen formando una cadena primaria y tiene adosada en distintas posiciones, ramificaciones formadas por cadenas de otro monmero polimerizado.

-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-

B

B

B

B

NOTA: los polmeros en bloque y de injerto tipo Graft son los de mayor importancia comercial, ya que son los mas fciles de preparar y se pueden mejorar las aptitudes mecnicas de los homopolmeros que componen el copolmero.

Relacin peso molecular / propiedades: las propiedades particulares que caracterizan a las macromolculas son consecuencia de interacciones y entrelazamientos entre largas cadenas que las forman, por lo que a mayor peso molecular (PM) le corresponde mayor probabilidad de que estas interacciones tengan lugar.Grado de polimerizacin (GP): es el nmero de unidades bsicas (monmeros) que forman la macromolcula.

PMpolimero = GP*(PM) monmeroHeterogeneidad estructural: un material polimrico consiste en una mezcla de especies de similar estructura pero con peso molecular o grado de polimerizacin variable en un rango determinado. Mientras mas angosta sea la curva de distribucin resultante, mas homogneo resulta el material y sus propiedades tienen un rango mas estrecho de variacin. En estos materiales se habla de peso molecular y grado de polimerizacin promedio.

Relacin con las propiedades mecnicas: todas las propiedades mecnicas de inters practico de los polmeros (resistencia a la traccin, elongacin, limite de fluencia, resistencia la impacto, elasticidad reversible, etc), dependen fuertemente del valor del peso molecular y grado de polimerizacin promedio.

Relacin con las otras propiedades: otras propiedades fsicas y/o qumicas que determinan la aplicabilidad del material en un servicio determinado dependen tanto de los grupos qumicos terminales, de la inercia qumica, del grado de entrecruzamiento o disposicin espacial que adopten las macromolculas en la masa del polmero.

Para valores de GP por debajo del GP crtico, los materiales tienen una resistencia mecnica prcticamente nula.

A partir del GP crtico la mayora de las propiedades mecnicas experimentan un crecimiento exponencial.

A partir de un valor suficientemente alto del GP las variaciones o crecimientos se reducen considerablemente.

Debe tenerse en cuenta que la forma de la curva es similar para los distintos tipos de polmero.

Cristalinidad de los polmeros: la cristalinidad es una medida del ordenamiento tridimensional que adopta un material. A diferencia de los cristales convencionales, en los polmeros solo segmentos pequeos aislados de largas cadenas forman un ordenamiento asimilable a una estructura cristalina, ya que los polmeros son fundamentalmente amorfos.

Tipos bsicos de cristalinidad de los polmeros:

Micelas: sin como haces de espigas de trigo en un polmero amorfo.

Pliegues de las cadenas: es el tipo ms habitual en los polmeros de ingeniera de alto peso molecular. Pueden estar dispuestas al azar (las estructuras cristalinas), o bien presentar una orientacin (polmeros cristalinos orientados)

GRAFICA

Relaciones cristalinidad/propiedades:

Los polmeros cristalinos en general presentan altos puntos de fusin, altas densidades, elevados mdulos de rigidez, resisten la disolucin y el hinchamiento y son virtualmente impenetrables a la difusin de molculas pequeas.

Relacin entre la cristalinidad y temperaturas practicas de los polmeros:

Temperatura de transicin cristalina (TC): es la temperatura por debajo de la cual los segmentos mviles de las cadenas polimricas estn en estado virtual de reposo, otorgando al material caractersticas similares a las de un vidrio (amorfo, duro, frgil) cuando un polmero se calienta por encima de TC, las zonas amorfas se ablandan y el material adquiere un carcter plstico, puede adoptar cualquier forma bajo tensin.

Temperatura practica de ablandamiento sin carga: es la temperatura a la cual un material polimrico dispuesto entre dos extremos y sometido a la accin del peso propio, sufre una deflexin o pandeo, que demuestra que por encima de dicha temperatura resulta inapropiado para una aplicacin del tipo estructural.

Temperatura de deflexin bajo carga: (se ajusta a la norma D-648 de la ASTM), representa la temperatura a la cual un material polimrico dispuesto entre dos extremos y sometido a una determinada carga (264 psi) sufre una deflexin de 0,01 pulgadas cuando ha sido sometido a un calentamiento progresivo con rampas de 20,2C.

Temperatura de ablandamiento VICAT: (norma D-1525 de la ASTM), representa la temperatura para la cual un material polimrico es penetrado 1mm cuando es sometido a la accin del indentador VICAT. La muestra es sometida a un calentamiento progresivo con rampas de 50 o 120C/hora.

Temperatura de fusin (TF): si el calentamiento contina, se alcanza una temperatura para la cual las zonas amorfas y cristalinas del polmero pasan al estado lquido de agregacin, comportndose como un fluido viscoso en toda su masa.

MATERIALES PLASTICOS

Desde el punto de vista de su clasificacin convencional se tienen siguientes tipos de polmeros:

Plsticos

Elastmeros

Adhesivos

Fibras sintticas

Pinturas y recubrimientos orgnicos.

Caracterizacin de los materiales plsticos:

Son cadenas de tomos en las cuales es posible determinar la repeticin sistemtica de unidades llamadas monmeros (son cadenas de monmeros).

Resultan blandas y moldeables durante algunas etapas de su manufactura, solidifican bajo forma y dimensiones dadas.

Definicin: grande y variado grupo de materiales que consisten en, o tienen como ingrediente esencial, una sustancia de alto peso molecular que, aunque est solida en su estado de componente terminado, en alguna etapa de su manufactura es suficientemente blando como para ser conformado de distintas maneras, usualmente mediante la aplicacin (de manera indistinta o conjunta segn el caso) de calor y presin.Clasificacin y estructura de los materiales plsticos:

Termoplsticos: se ablandan por exposicin al calor y se endurecen al enfriarse, independientemente de las veces que sea repetido este proceso. De esta manera, pueden ser reconformados por calentamientos y enfriamientos sucesivos bajo tensin sin que ocurran cambios qumicos.

Son polmeros macromoleculares de cadenas lineales o levemente ramificadas, independientes unas de otras. Esto permite que se deslicen por calentamiento una respecto de otras en un flujo viscoso. Ejemplos: acrlicos, celulsicos, poliamidas (nylon), poliestireno, polietileno, los fluorcarbonados como el Tefln y los vinlicos como el PVC.

Termoestables: son curados a su forma definitiva por el calor, y no pueden ser refundidos para retornarlos a su estado original, sufriendo modificaciones irreversibles en su estructura qumica.

Estn constituidos por cadenas largas similares no lineales. Durante el proceso de curado reticulan formando uniones cruzadas entre molculas adyacentes, las cuales ven impedido un posterior flujo viscoso por aplicacin de calor (retculas en 3D). Ejemplos: fenlicos, malaminas/formaldehido, polisteres, epoxidicas, alqudicos y poliuretanos.Estructura qumica de las cadenas:Fabricacin de materiales plsticos:

Las materias primas empleadas son naturales, abundantes y de bajo costo: madera, aire, agua, petrleo, gas, sales.

Fabricacin de poliestireno (PS):1Carbn (calor destilacin) Benceno Etilbenceno (calor) Estireno (monmero)

Gas natural (calor destilacin) Etileno

2Estireno (monmero) (autoclave + molienda) Resina de Poliestireno (homopolmero).

Fabricacin de policloruro de vinilo (PVC):1Sal comn (ClNa) (electrolisis) Cloro Cloruro de Vinilo (monmero)

Gas natural (calor destilacin) Etileno

2Cloruro de Vinilo (monmero) (autoclave + molienda) Resina de PVC (homopolmero).

Fabricacin de poliacetato de vinilo (PVA):1Coque + Caliza Carburo de Calcio (Agua) Acetileno oxidacin Acido Actico Acetato de Vinilo (monmero)

Cloruro de Vinilo (monmero)

2Acetato de Vinilo (monmero) (autoclave + molienda) Resina de Poliacetato de Vinilo (homopolmero).

Fabricacin de copolmeros vinlicos:AAcetato de Vinilo (monmero) Resina de Policloroacetato de Vinilo (copolmero)

Cloruro de Vinilo (monmero)

BButiraldehido (monmero) Resina de Polivinilo (copolmero).

Cloruro de Vinilo (monmero)

Fabricacin de polietileno (PE):1Gas natural (calor craqueo - destilacin) Etileno

2Etileno (monmero) (autoclave + molienda) Resina de Polietileno (homopolmero).

Formulacin de materiales plsticos:

Los plsticos adems del componente bsico o resina, que es el que les da el nombre y la caracterstica fundamental, se formulan con una serie de constituyentes adicionales o aditivos, que permite obtener las propiedades deseadas.

Agentes de refuerzo: mejora las propiedades estructurales. Ejemplo: fibra de vidrio, fibra de carbono, etc.

Relleno: son materiales de bajo costo, es generalmente de orden secundario sobre las propiedades del compuesto. Ejemplo: aserrn de madera, amianto.

Estabilizadores: son aditivos que previenen o evitan la degradacin del polmero debido a distintos agentes naturales o sintticos.

Propiedades de los materiales plsticos:

Densidad: baja con respecto a la del acero.

Dureza: baja comparada con el aluminio o bronce, los termoestables son mas duros que los termoplsticos.

Resistencia a la traccin: baja.

Resistencia a la compresin: vara en un amplio rango.

Resistencia al impacto: es muy variable.

Propiedades elctricas: prcticamente todos los plsticos secos son aisladores excelentes.

Propiedades trmicas: presentan conductividad trmica baja, por lo que se clasifican dentro de los materiales aislantes trmicos.

Propiedades qumicas: clasificados segn la resistencia a diversos agentes.

Aleaciones y mezclas:

Al combinar una serie de polmeros mediante operaciones de aleacin y mezclado, podemos obtener un material plstico a medida con propiedades particulares que le permitan reemplazar o superar materiales tradicionales como la madera, el vidrio o inclusive metales.

Las diferencias entre una aleacin y una mezcla de polmeros residen en su nivel de compatibilidad termodinmica como en el efecto resultante sobre las propiedades finales.

Aleaciones: son combinaciones sinrgicas de polmeros cuya ventaja se debe a un elevado nivel de compatibilidad termodinmica entre los componentes. Exhiben fuertes fuerzas intermoleculares y forman sistemas monofsicos con una nica temperatura de transicin cristalina. Una de las aleaciones de mayor impacto comercial es el Noryl.

Mezclas: presentan una compatibilidad termodinmica menos intensa que las aleaciones. Pueden distinguirse (en las mezclas) fases polimricas discretas y mltiples temperaturas de transicin cristalina. Las propiedades de una mezcla reflejan un promedio de las propiedades de sus polmeros constituyentes.

La mezcla de un polmero cristalino con uno amorfo es una tcnica usual para conseguir atributos intermedios entre las que poseen los dos tipos de macromolculas.

Los polmeros cristalinos (como los nylons, acetales, el PBT, PET) contribuyen en la mezcla con su resistencia qumica, buenas cualidades de flujo durante el procesamiento y rigidez mecnica. Los polmeros amorfos (ABS, PC, polisulfonas) aportan resistencia al impacto y buenas propiedades de elongacin.

Procesamiento de los materiales plsticos:

Moldeo: consiste en forzar un material que se encuentra al estado fluido hacia el interior de un molde, mediante la aplicacin controlada de presin, de manera que cuando el material es enfriado, solidifica, adoptando la forma de la cavidad del molde.

Inyeccin: es el tipo ms habitual de moldeo para materiales termoplsticos. El compuesto a moldear bajo la forma de pellets (partculas cubicas o cilndricas, del orden de 3mm de tamao de malla, polvo de moldeo), es alimentado desde una tolva hacia un cilindro o carcasa calefaccionada, donde es calentado hasta lograr el grado de fluidez deseado. La mezcla ya viscosa, es forzada bajo presin hacia un molde enfriado, donde solidifica. Finalmente, el molde es abierto, y la pieza expulsada de la cavidad matricial.

Los ciclos de operacin dependen de la velocidad a la cual el polmero puede ser plastificado o fundido, y del espesor del polmero. Los ciclos oscilan entre 30 seg. y 2 min., 5% del tiempo corresponde a la etapa de inyeccin, el 80% corresponde al enfriamiento de la resina en el molde y el 15% a la expulsin del objeto moldeado.

Compresin: es el tipo ms habitual de moldeo para materiales termoestables. El compuesto, bajo la forma de grnulos o polvo, es colocado en moldes calentados por electricidad, vapor o aceites, y mantenido bajo presin hidrulica el tiempo necesario para alcanzar su curado. Finalmente, la pieza terminada es eyectada del molde.

Mientras ms elevada sea la temperatura, mas rpido se produce el reticulado. Pero si este se acelera demasiado, no se tiene el tiempo suficiente para asegurar un llenado homogneo de la cavidad matricial.

Por transferencia: es una variante del moldeo por compresin. El compuesto es calentado previamente a su alimentacin al molde. De esta manera, se alcanza un grado de fluidez suficiente para asegurar un correcto llenado de la matriz, adems, se reduce el desgaste del molde.

Extrusin: los materiales termoplsticos, con seccin uniforme y un eje de simetra definido, son fabricados mediante este proceso. Ejemplos: caos, mangueras, tubos, aislantes de cables elctricos, etc. Proceso utilizado para la obtencin contina de objetos de longitud ilimitada (con seccin uniforme y un eje de simetra definido) obligando al material a pasar a travs de una boquilla.

Mtodos de extrusin:

Extrusin hmeda con pistn (emplea disolventes).

Extrusin seca (se usa calor y trabajo mecnico)

Hilatura de polmero fundido:

De solucin (rayn, acetato)

De una suspensin (ltex)

Tipos de extrusoras:

Extrusoras de desplazamiento positivo:

De pistn sencillo

Bombas de engranaje.

Extrusoras de friccin:

De rodillos

De tambor rotatorio

De tornillo:

De un solo tornillo

De dos tornillos

Mltiples.

Otros tipos de extrusoras:

Extrusora elastodinmica

Extrusora hidrodinmica.

Extrusin por soplado: es una variacin del moldeo por extrusin. La mayor parte de las pelculas plsticas para envoltorios se fabrican por este procedimiento. Un cilindro hueco del material, de paredes delgadas, es extrusado verticalmente en sentido ascendente, al introducir aire en el interior del cilindro, el mismo se expande para formar un tubo de paredes muy delgadas (