TERMOPLASTICOS.

TRABAJO DE INVESTIGACION PRESENTADO EN LA ASIGNATURA DE MATERIALES DE INGENIERIA POR:

Jennifer Eliana Miranda MendozaMarianella Tllez LzaroJos Fernando Zabaleta Prez

PRESENTADO A:Ing. Carlos Menassa Gordon

INGENIERA QUMICA SEXTO SEMESTREDiciembre - 2014BARRAQUILLA - COLOMBIA

RESUMENLos polmeros son macromolculas formadas por la unin de varias de estas las cuales son ms pequeas llamadas monmeros generalmente son orgnicas, se encuentran tres tipos de polmeros elastmeros, termoestables y termoplsticos, nuestro objeto de estudio sern los termoplsticos, una caractersticas es que sus cadenas son lineales o ramificadas lo que ayuda a que se puedan calentar desde el estado slido hasta el viscoso y al momento de enfriarse vuelven a su estado natural. Existen una gran variedad de termoplsticos que se clasifican segn su estructura en amorfos y cristalinos entre los cuales se sobresalen el polietileno, polipropileno, polimetacrilato, poliestireno; este tipo de termoplsticos tienen una gran aplicacin en las industrias como lo son las bolsas de todo tipo, botellas, vitrinas y tuberas entre otras.

INTRODUCCIONUntermoplsticoes un plstico que al ponerse en contacto con temperaturas relativamente altas, se vuelve deformable o flexible, se funde al calentarlo y se endurece en un estado de transicin vtrea cuando se enfra lo suficiente. La mayora de los termoplsticos sonpolmeros que poseen un altopeso molecular, los cuales tienen cadenas de tomos asociadas por medio de fuerzas deVan der Waalsdbiles como el polietileno y fuertesinteracciones dipolo-dipolocon enlace de hidrgeno, o incluso anillosaromticos apilados.

Los polmeros termoplsticos difieren de lospolmeros termoestableso termo-fijos es que estos ltimos al calentarse y moldearse puede recalentarse y formar otros objetos, no se funden al elevarlos a altas temperaturas, sino que se queman, siendo imposible volver a moldearlos. Tambin existen los elastmeros que son Sustancias naturales o sintticas dotadas de gran elasticidad, las macromolculas tienen una disposicin de arrollamiento, que permite estirarse cuando se le aplica una fuerza de traccin que cuando para recobrasu forma inicial.

Muchos de los termoplsticos conocidos pueden ser resultado de la suma de varios polmeros, como es el caso delvinilo, que es una mezcla de polietileno y polipropileno. Sus propiedades fsicas cambian gradualmente si se funden y se moldean varias veces, generalmente disminuyendo estas propiedades al debilitar los enlaces.

Las estructuras moleculares nos explican las propiedades termoplsticas, cuando las cadenas son largas se mantienen unidad por fuerzas intermoleculares dbiles (fuerzas van-der-Waals), que se vencen gradualmente con el calor que produce una flexibilidad gradual y que el polmero se convierta en lquido con el aumento de la temperatura. La estructura polimrica permanece separada e inerte. Los termoplsticos normalmente se sintetizan aadiendo reacciones en las que los monmeros se enlazan continuamente a una cadena para formar progresivamente una estructura polimrica ms larga.

Las cadenas de polmeros termoplsticos no son unidades montonas de carbono e hidrgeno debido a que una muestra est formada por cadenas de diferentes estructuras, con dos nmeros que reflejan la distribucin de la longitud de la cadena uno es el peso molecular promedio en nmero (Mn) y el otro el peso molecular promedio en peso (Mw). Este ltimo siempre ser mayor que el Mn, aunque la proporcin de ambos (polidiversidad) se puede aproximar si se produce con mucho cuidado. Estas cadenas de polmeros se construye en series simples (un nico monmero), en bloques o en patrones alternos de diferentes monmeros. Las cadenas tambin pueden poseer diferentes monmeros a lo largo de su estructura en una distribucin estadstica / semialeatoria.

Los termoplsticos poseen una curva de tensin y deformacin distintiva, cuando una curva ascendente suave alcanza su nivel mximo y luego desciende hasta cierto punto, su descenso est correlacionado con el proceso de formacin de cuello. Dicha mecnica de formacin en los termoplsticos es tal que, en un dominio limitado, una tensin aplicada en aumento realmente disminuye la deformacin del material; siempre y cuando se aplique esta tensin, la deformacin del material volver a aumentar (con una subida en la curva) hasta que la tensin sea la suficiente como para romper o "partir" la muestra que se ha obtenido.

Numerosas sustancias comunes son termoplsticos y entre ellos podemos encontrar el acrlico (polimetilmetacrilato, PMMA) que mediante inteligentes tcnicas de sntesis, puede poseer una transparencia, una resistencia a la corrosin y una resistencia a los impactos excepcin ya que este termoplstico mantiene estas propiedades a una temperatura y humedad extremas y aunque no es tan resistente a los rayones como el vidrio tradicional, el acrlico, combinado con acabados y aditivos especialmente diseados, se convierte en una alternativa ligera, segura y reciclable en comparacin con el vidrio.

Una de las propiedades generales de un termoplstico es la resistencia sin un peso excesivo. El polifenileno sulfuro (PPS) posee dicha propiedad y a diferencia del acrlico, no es una sustancia transparente a temperatura ambiente, y posee diferentes aplicaciones, como es el uso del material para fabricar los tubos de los interiores de los aviones, entre otros. Y que a pesar de carecer de la microestructura red-cadena caracterstica de los plsticos termofraguantes, el PPS contiene enlaces covalentes basados en azufre entre cadenas que lo convierten en un material resistente al fuego y a las temperaturas extremas. Figura 1: estructura fsica y formula molecular del polifenileno sulfuro.

Esto al igual que las diferentes propiedades fsicas y mecnicas de los termoplsticos es de lo cual se hablara en el siguiente trabajo, de una forma ms precisa, amplia y detalla; acompaado con sus diferentes clasificaciones y aplicaciones en los diferentes entornos para as entender una forma ms completa el tema de los termoplsticos.

OBJETIVOSOBJETIVO GENERAL identificar las caractersticas y clasificaciones de los termoplsticos segn su estructura tanto fsicas como mecnicasOBJETIVOS ESPECIFICOS Describir los tipos de aplicaciones que se encuentran en el polmero de tipo termoplstico.

Analizar el proceso productivo de los termoplsticos que conllevan a una gran variedad de materiales que provienen de ellos.

1. Qu es un termoplstico?

Lostermoplsticoshacen referencia al conjunto de materiales que estn formados porpolmerosque se encuentran unidos mediante fuerzas intermoleculares o fuerzas de Van der Waals, formando estructuras lineales o ramificadas. Un material termoplstico lo podemos asemejar a un conjunto de cuerdas enredadas que tenemos encima de una mesa, cuanto mayor sea el grado de enredo de las cuerdas mayor ser el esfuerzo que tendremos que realizar para separar las cuerdas unas de otras dado a que el rozamiento que se produce entre cada una de las cuerdas ofrece resistencia a separarlas, en este ejemplo las cuerdas representa a los polmeros y el rozamiento representa las fuerzas intermoleculares que los mantiene unidos.

2. Propiedades de los termoplsticos.

Una caracterstica que define a los polmeros termoplsticos es que pueden calentarse desde el estado slido hasta el estado lquido viscoso, y al enfriarse vuelven a adoptar el estado slido; adems, este ciclo de enfriamiento pueden aplicarse muchas veces sin degradar al polmero. La razn de dicho comportamiento es que los polmeros Termoplsticos consisten en macromolculas lineales (ramificadas) que no se encadenan transversalmente cuando se les calienta. Por el contrario, los termofijos y los elastmeros sufren un cambio qumico cuando se les calienta, lo cual hace que sus molculas se unan transversalmente y fragen permanentemente. De hecho, los termoplsticos se deterioran qumicamente con calentamientos y enfriamientos repetidos. Los polmeros termoplsticos tambin se degradan progresivamente cuando se les sujeta a temperaturas por debajo de Tm este efecto de largo plazo se llama envejecimiento trmico e involucra un deterioro qumico lento. Sus propiedades se resumen en: Pueden derretirse antes de pasar a un estado gaseoso. Permiten una deformacin plstica cuando son calentados. Son solubles en ciertos solventes. Se hinchan ante la presencia de ciertos solventes. Buena resistencia al fenmeno de fluencia.

2.1 Propiedades mecnicas

Los termoplsticos tpicos a temperatura ambiente poseen las siguientes caractersticas: 1) menor rigidez, el mdulo de elasticidad es dos veces (en algunos casos tres) ms bajo que los metales y los cermicos 2) la resistencia a la tensin es ms baja, cerca del 10% con respecto a la de los metales 3) dureza muy baja 4) ductilidad ms alta en promedio, con un tremendo rango de valores, desde una elongacin del 1% para el poliestireno hasta el 500% o ms para el propileno.

Las propiedades mecnicas de los termoplsticos dependen de la temperatura. La relacin funcional debemos analizarla en el contexto de las estructuras cristalina y amorfa. Los termoplsticos amorfos son rgidos y vtreos por debajo de la temperatura de transicin vtrea Tg y flexibles justamente arriba de dicha temperatura. La transicin ocurre realmente en una escala de temperaturas de 10 a 20 grados. Conforme se incrementa la temperatura por encima de Tg el polmero empieza a hacerse cada vez ms suave, hasta que finalmente se convierte en un fluido viscoso nunca se convierte en un lquido delgado debido a su alto peso molecular. Por debajo de Tg, el material es fuerte y elstico. A la temperatura Tg, se observa una cada repentina en la resistencia a la deformacin, a medida que el material se transforma en la fase achulada, su comportamiento en esta regin es visco elstico. Conforme aumenta la temperatura, se transforma gradualmente en un lquido ms fluido.

Un termoplstico terico con 100% de cristalinidad tendra un punto de fusin distinto Tm en el cual se transformara de slido a lquido, pero sin mostrar un puni de transicin vtrea perceptible Tg Desde luego, los polmeros reales tienen menos del 100% de cristalinidad. Para los polmeros parcialmente cristalinos, la resistencia a la deformacin se caracteriza por la curva que se ubica entre los dos extremos, su posicin est determinada por la proporcin relativa de las dos fases. Los polmeros parcialmente cristalinos exhiben las caractersticas de ambos, plsticos amorfos y plsticos cristalizados. Por debajo de Tg son elsticos, con una resistencia a la deformacin decreciente cuando la temperatura va en aumento. Arriba de 7, la porcin amorfa del polmero se ablanda mientras que la porcin cristalina permanece intacta. El material en su conjunto exhibe propiedades que son generalmente visco elsticas. Conforme se alcanza Tm, los cristales se funden, dando el polmero una consistencia lquida, la resistencia a la deformacin se debe ahora a las propiedades viscosas del fluido. El grado en el cual el polmero adopta caractersticas lquidas, en Tm y por arriba de sta, depende del peso molecular y el grado de polimerizacin. A mayores grados de polimerizacin y de peso molecular se reduce la fluidez del polmero, haciendo ms difcil su procesamiento en el moldeado o en los mtodos similares de procesamiento. ste es el dilema que enfrentan aquellos que seleccionan los materiales, debido a que los pesos moleculares y grados de polimerizacin ms altos significan mayor resistencia.

2.2 Propiedades fsicas

En general, los polmeros termoplsticos poseen: 1) densidades ms bajas que los metales y los materiales cermicos, las gravedades especficas tpicas para los polmeros son alrededor de 1.2, para los cermicos alrededor de 2.5, y para los metales alrededor de 7.0. 2) coeficientes de expansin trmica mucho ms altos, aproximadamente cinco veces el valor de los metales y 10 veces el de los cermicos. 3) temperaturas de fusin muy bajas. 4) calores especficos que son de dos a cuatro veces los de los metales y los cermicos. 5) conductividades trmicas que son alrededor de tres rdenes de magnitud ms bajos que los de los metales. 6) propiedades de aislamiento elctrico.

3. Clasificacin de los termoplsticos.

3.1 Clasificacin estructuralDesde el punto de vista estructural, se clasifican en:Cristalinos: de estructura molecular regular, lo cual lleva consigo un comportamiento uniforme en lo que a la fusin respecta y son ms estables que los amorfos frente a la degradacin trmica.Amorfos: de estructura molecular irregular. En un material amorfo hay zonas moleculares de reblandecimiento variable a temperaturas ligeramente distintas.

3.2 Clasificacin comercial

Los productos termoplsticos tienen una gran importancia comercial ya que estos incluyen artculos moldeados y extruidos, fibras, pelculas y lminas, materiales de empaque, pinturas y barnices. Se surten normalmente al fabricante en forma de polvos o pellets (grano grueso) en bolsas de 50 libras, en tambores de 200 libras o en cargas mayores por camin o carro de ferrocarril. Los polmeros TP ms importantes se analizarn en las prximas lneas.

Polietileno: es qumicamente elpolmeroms simple, es a su vez el ms barato debido a su alta produccin, es qumicamente inerte, se representa con su unidad repetitiva(ch2-ch2)n tiene elevada resistencia mecnica, buena transparencia y facilidad de procesado. Polipropileno: Polmerotermoplstico, parcialmentecristalino, que se obtiene de la polimerizacin delpropileno, pertenece al grupo de laspoliolefinas, tiene baja densidad, temperatura de reblandecimiento alta, gran resistencia al stress cracking y tiene mayor tendencia a ser oxidado.

Polimetracrilato: Plstico duro, resistente y transparente, se conoce comercialmente como vidrio acrlico o plexiglass tiene una densidad:1180 kg/m3. Se dice que es el sustituto del vidrio, su resistencia a la rotura es siete veces superior a la del cristal a igualdad de espesores, por lo que resulta ms resistente a los golpes.

Policloruro de vinilo (PVC): puede adquirir propiedades muy distintas (Aadiendo aditivos), es un material muy apreciado y utilizado, tiene un bajo precio, puede ser flexible o rgido, puede ser transparente, translcido u opaco y puede ser compacto o espumado.

Tereftalato de polietileno (PET): se encuentra en los embalajes, las bolsas,los juguetes, los frascos e incluso en los chalecos antibalas. En la actualidad aparecen cada vez ms en nuevos campos de aplicacin y se desarrollan botellas con este material de alta calidad y peso reducido. Tambin se caracterizan por propiedades mecnicas como su alta resistencia y tenacidad. De acuerdo a su orientacin estructural microscpica presenta propiedades de transparencia y resistencia qumica.

Nylon: resinas usadas en ingeniera que tienen Tenacidad y resistencia sobresalientes al desgaste, tienen bajo coeficiente de friccin, propiedades elctricas y resistencia qumica excelente. son muy usados por la industria textil.

Tefln: No reacciona con otras sustancias qumicas, el material con el coeficiente de rozamiento ms bajo conocido, tiene impermeabilidad, es gran aislante elctrico y Sumamente flexible, se utiliza en pinturas y barnices, revestimientos de aviones y cohetes, utensilios de cocina, cables, etc.

4. Aplicaciones y proceso productivo.

Debido a la gran variedad de termoplsticos, solo se citaran a continuacin las aplicaciones y usos productivos de los ms importantes.

4.1 Polietileno

4.1.1 Aplicaciones.Bolsas de todo tipo, tubos y pomo, tuberas, tambores, envases, cables, revestimiento del papel, macetas, guas de cadena Y muchos ms.

4.1.2 Proceso productivo.Existen do tipos diferentes de polietileno: el PEHD y el PELD. El PEHD se manufactura mediante un proceso a baja presin.Hay tres procesos comerciales importantes usados en la polimerizacin del PEHD: los procesos en disolucin, en suspensin y en fase gaseosa, en la figura 1, se muestra el proceso.

Figura 1. Proceso de produccin del polietileno.

4.2 POLIPROPILENO

4.2.1 Aplicaciones.

Autopartes, rrecipientes, botellas, muebles, juguetes, pelculas para envases de alimentos, fibras y filamentos, bolsas y bolsones, fondo de alfombras Paales, toallas higinicas y ropa.

4.2.2 Proceso productivo.

Se obtiene de la polimerizacin delpropileno, existen numerosos procesos diferentes para la produccin de polipropileno. El ms utilizado en el mundo actualmente es elSpherizone:En el primer reactor se hace circular el catalizador y el polmero a gran velocidad, en el segundo reactor de fase gas se incorpora el polmero producido en el primer reactor. Tras separar el polmero fabricado de las corrientes de propileno, y de desactivar el catalizador, se obtiene el polvo de polipropileno que ser el material comercial. En la figura 2 se muestra el proceso.

Figura 2. Proceso productivo del polipropileno

4.3 POLIMETACRILATO

4.3.1 AplicacionesCristaleras, vitrinas, letreros luminosos, reflectores, urnas, pisapapeles, etc.

4.3.2 Proceso productivo.Procede del cido acrlico y de la polimerizacin de ste ltimo.El cido acrlico da lugar al metacrilato de metilo. El metacrilato de metilo se polimeriza produciendo polimetacrilato de metilo. En la figura 3 se muestra el proceso.

Figura 3. Sntesis del polimetaclirato

4.4 PVC (Policloruro de vinilo)

4.4.1 AplicacionesTuberas, desages, aceites, mangueras, cables, juguetes, botellas, pavimento, etc.

4.4.2 Proceso productivoEn la figura 4 se muestra el proceso de produccin del PVC

Figura 4. Proceso productivo del PVC

4.5 POLIESTIRENO

4.5.1 Aplicaciones.Se utiliza en carcasas de televisores, impresoras, puertas e interiores de frigorficos, maquinillas de afeitar desechables, juguetes, cajas de CD, perchas, cajas para huevos, envase de alimentos, el poliestireno expandido se utiliza como aislante trmico y acstico, para chalecos salvavidas, cascos de bicicletas, etc.

4.5.2 Proceso productivo.En la figura 5 se mostrara el proceso de produccin del poliestireno.

Figura 5. Proceso productivo del poliestireno

CONCLUSION

Podemos concluir que los termoplsticos no son solo un plstico que cambia de acuerdo a la temperatura, sino unos elementos muy complejos que cambian de acuerdo a las propiedades que cada uno posea, de los cuales pueden ser mecnicas o fsicas. Los termoplsticos de propiedades mecnicas son menos rgidos, tienen poca elasticidad, su resistencia es baja al igual que su dureza y una ductilidad alta; en cambio las propiedades fsicas de los termoplsticos se caracterizan por poseer densidades bajas, coeficientes de expansin trmica altos y temperaturas de funcin baja junto con propiedades de aislamiento elctrico. Adems lostermoplsticoshacen referencia al conjunto de materiales que estn formados porpolmerosque se encuentran unidos mediante fuerzas intermoleculares o fuerzas de Van der Waals, formando estructuras lineales o ramificadas.

BIBLIOGRAFIA

http://www.losadhesivos.com/termoplastico.html http://es.slideshare.net/paulinaortiz123/los-termoplasticos Fibras de bagazo como refuerzo en materiales termoplsticos artculo de redalyc Red de Revistas Cientficas de Amrica Latina y el Caribe, Espaa y Portugal http://www.plastico.com/temas/Termoplasticos-reforzados-con-fibra-larga,-procesados-con-sistemas-tradicionales+3062208