• ADN
• Celulosa
• Seda
• Nailon
• Polietileno
• Según su origen • Polímeros naturales. Existen en la naturaleza muchos polímeros y las biomoléculas que
forman los seres vivos son macromoléculas poliméricas.
• Polímeros sintéticos. Muchos polímeros se obtienen industrialmente a partir de los
monómeros
• Según su mecanismo de polimerización
• Polímeros de condensación. La reacción de polimerización implica a cada paso la
formación de una molécula de baja masa molecular.
• Polímeros de adición. La polimerización no implica la liberación de ningún compuesto
de baja masa molecular. Esta polimerización se genera cuando un "catalizador", inicia la
reacción.
• Polímeros formados por reacción en cadena. Se requiere un iniciador para comenzar
la polimerización
• Polímeros formados por reacción por etapas. El peso molecular del polímero crece a
lo largo del tiempo de manera lenta.
• Polímeros orgánicos. Posee en la cadena principal átomos de carbono.
• Un termoplástico es un
plástico que, a temperatura
caliente, es plástico o
deformable, se derrite
cuando se calienta y se
endurece en un estado
vítreo cuando se enfría lo
suficiente.
• Los plásticos llamados termofijos o termoestables
son plásticos que una vez moldeados no pueden
modificar su forma, y por lo tanto no pueden ser
reciclados.
La naturaleza química de los monómeros, su masa
molecular y otras propiedades físicas, así como la
estructura que presentan, determinan diferentes
características para cada polímero.
CRISTALINIDAD Y
ESTEREOISOMERISMO EN
ALGUNOS TERMOPLASTICOS
Cuando se solidifica un termoplástico a partir del estado liquido, se forman ya sea un solido no cristalino o uno parcialmente cristalino
Algunas características estructurales de solidificación de estos materiales son:
• Solidificación de termoplásticos no cristalinos:
En ellos no hay una disminución repentina del volumen especifico a medida que la temperatura disminuye. El liquido bajo solidificación cambia a un liquido superenfriado que se encuentra en estado solido y muestra una disminución gradual del volumen especifico con la disminución dela temperatura.
• Solidificación de termoplásticos
parcialmente cristalinos
Cuando este material se solidifica y se
enfría, se presenta una repentina
disminución del volumen especifico.
Esta disminución del volumen
especifico es causada por un
empaquetamiento mas eficiente de
las cadenas de polímeros formando
regiones cristalinas.
• Estructura de los materiales termoplásticos parcialmente cristalinos
-Modelo de flecos de micelas, representa largas cadenas de polímero de aprox. 5000nm que se manifiestan sucesivamente a través de series de regiones desordenadas y ordenadas en toda la longitud de la molécula del polímero
-Modelo de cadena Plegada, muestra secciones de cadenas moleculares plegadas sobre si mismas de modo que es posible una transición de las regiones cristalinas a las regiones no cristalinas
• Imagen 10.16
Polietileno.- se cree que cristaliza con una estructura de cadena plegada con una celda ortorrómbica
La longitud de la cadena entre los pliegues es de 100 átomos de carbono y a cada capa en particular de la estructura de cadena plegada se le conoce como lamela
• Estereoisomerismo en los termoplásticos
Estereoisómeros.- Son compuestos moleculares que tienen las mismas composiciones químicas, pero diferentes arreglos estructurales
1.- Estereoisómero atáctico: El grupo colgante del polipropileno esta dispuesto aleatoriamente a cada lado de la cadena de carbono principal
2.-Estereoisómero isotáctico: El grupo metilo colgante esta siempre del mismo lado de la cadena del carbono principal
3.-Estereoisómero sindiotáctico: El punto colgante se alterna en forma rectangular de un lado a otro lado de la cadena principal
PROCESADO DE LOS
MATERIALES PLÁSTICOS
• Procesos utilizados en los
materiales termoplásticos
Generalmente los termoplásticos
se calientan hasta que se suavizan
y luego se les da una forma antes
de enfriarlos.
• Moldeo por inyección. Es uno de
los métodos de procesado mas
importantes que se usan para dar
forma a los materiales termoplásticos
La maquina moderna de moldeo por
inyección utiliza un mecanismo de
monohusillo para derretir el plástico e
inyectarlo en un molde
Principales ventajas:
-Piezas de alta calidad a alta velocidad
-Costos bajos de la mano de obra del proceso
-El proceso puede ser altamente automatizado
-Se pueden producir formas complicadas
Principales desventajas:
-El alto costo de la maquinaria impone la
necesidad de producir un gran volumen de piezas
para que su uso sea rentable
-El proceso se debe controlar cuidadosamente
para un producto de calidad
• Extrusión
Es otro de los importantes métodos de
procesados que se emplean para
producir termoplásticos.
Algunos productos manufacturados son
tuberías, varillas, películas, laminas y
formas de todo tipo, se usa también
para fabricar materiales plásticos
compuestos destinados a la producción
de formas básicas de fabricación como
pellets
• Moldeo por soplado y termoformado
En el moldeo por soplado: un cilindro o tubo
de plástico caliente, llamado parisón se
coloca entre las mordazas de un molde . El
molde se cierra para excluirlos extremos del
cilindro y se insufla en el un chorro de aire
comprimido que empuja al plástico contra las
paredes del molde
• En el termoformado: una
lamina de plástico calentada
es forzada a adaptarse a los
contornos de un molde por
medio de presión
Procesos utilizados en los
materiales termofijos
• Moldeo por compresión: Muchas
resinas termofijas, como la fenol-
formaldehido, urea-formaldehído,
melamina-formaaldehído son
moldeadas por este proceso
Ventajas:
1. -El costo inicial de estos es bajo
2. -El flujo relativamente corto del material reduce el desgaste y la abrasión de los moldes
3. -La producción de piezas grandes es mas factible
Desventajas:
1. -Es difícil obtener piezas con formas complicadas
2. -Puede ser difícil mantener los insertos dentro de los márgenes de tolerancia
3. -Es necesario cortar las rebabas de las piezas moldeadas
• Moldeo por transferencia:
Se usa también para el moldeo de
plásticos termofijos; por ejemplo,
fenólicos, ureas, melaminas y
resinas alquídicas
Ventajas:
1. -La pieza moldeada requiere
menos acabado en cuanto al
moldeo por comprensión
2. -Se puede elaborar muchas
piezas al mismo tiempo usando
un sistema de canales de
colada
• Moldeo por inyección
Con la tecnología moderna
es posible moldear algunos
compuestos termofijos
utilizando maquinas de
moldeo por inyección de
mono husillo
Estructura, procesado químico,
las propiedades y aplicaciones
• Polietileno, policloruro de vinilo, polipropileno y
poliestireno son de los mas vendidos. (5c Lb)
• Costosos: Politetrafluoroetileno (teflón)
propiedades especiales de lubricación y altas
temperaturas, cuesta entre 5 a 9 dlls Lb
• Resistencia a la tensión: son
relativamente bajas. De menos de 10,000
psi (69MPa)
• Resistencia al impacto: Varia entre 0.4 y
14 pies.Lb/pulg.
Prueba Izod con muesca
1/8 x ½ x 2 ½
pulg.
• Resistencia dieléctrica: son buenos
aislantes eléctricos. Varia entre 385 y
1775 V/mil
• Temperatura máxima de uso es
relativamente baja y varia entre 130 a
300º F (54 a 149ºC)
• Material termoplástico translucido,
entre transparente y blancuzco.
• Baja Densidad (LDPE)
• Alta Densidad (HDPE)
• Polietileno lineal de baja densidad
(LLDPE)
• LDPE Estructura de cadena ramificada
que reduce su resistencia (Las fuerzas
intermoleculares), su grado de
cristalinidad y su densidad.
• HDPE Tiene muchas ramificaciones
pequeñas en las cadenas principales.
• El material plástico mas ampliamente usado
• Bajo costo
• Dureza a temp. ambiente y bajas temp.
• Flexibilidad en temperaturas menores a -73ºC
• Resistencia a la corrosión
• Propiedades aislantes
• Carácter inodoro e insípido
• Baja transmisión agua-vapor
• Recipientes, aislantes eléctricos, tubos
hechos de productos químicos, enseres
domésticos y botellas moldeadas por
soplado, películas de polietileno.
Es un plástico sintético que se usa
ampliamente y que tiene el segundo
tonelaje de ventas mas grande del mundo.
• Material amorfo que no recristaliza.
• Grandes fuerzas de cohesión entre las
cadenas de los polímeros.
• Reduce la flexibilidad de las cadenas
• Temperatura media de deformación,
buenas propiedades eléctricas y alta
resistencia a los disolventes
• Resistencia química y al fuego
• Plastificantes: imparten flexibilidad a los
materiales polímeros.
• Estabilizadores térmicos: para evitar la
degradación térmica durante el procesado y
porque ayudan a prolongar la vida de
producto terminado.
• Lubricantes: ayuda que los compuestos de
PVC fluya durante el procesado y evitan la
adhesión a las superficies metálicas.
• Rellenos: se añaden principalmente para
disminuir el costo de los compuestos de
PVC.
• Pigmentos: orgánicos e inorgánicos se
usan en los compuestos para darle color,
opacidad y resistencia a la intemperie.
• Policloruro de vinilo rígido: por si solo es difícil de procesar y baja resistencia al impacto.
Aplicaciones: Industria de la construcción y para conductos de cables eléctricos
• Policloruro de vinilo plastificado: Suavidad, flexibilidad y extensibilidad
Aplicaciones: Caucho, los textiles y el papel. En tapicería de muebles y automóviles, impermeables para lluvia. Industria del transporte, aplicaciones domésticos.
Es uno de los de menor costo ya que
puede ser sintetizado a partir de materias
primas petroquímicas de bajo costo
usando un catalizador de tipo Ziegler.
• Mas resistente pero menos flexible
• Someter a temperaturas de 120ºC sin
sufrir deformación
• Resistencia química a la humedad y el
calor
• Baja densidad buena dureza superficial
• Notable flexibilidad
• Componentes de aparatos
electrodomésticos, empaques, materiales
de laboratorio y frascos de diversos tipos.
• Industria automotriz: ventiladores de
automóviles y ductos de calefacción,
recubrimientos de acumuladores
• Bolsas, envolturas, tapas y recipientes
(lustre, brillo)
• Incoloro, inodoro e insípido que es
relativamente frágil a menos que sea
modificado.
• Anillo felineno produce una config.
voluminosa rígida para hacer que el polímero
sea muy inflexible
• Rigidez, claridad reluciente y facilidad para
ser procesado
• Frágil
• Copolimerización con el elastómero de
polibutadieno
• Interiores de automóviles, carcasas de
aparatos electrodomésticos, cuadrantes,
perillas y enseres domésticos.
• Tipo acrilico se usa en forma de
fibras
• Repulsión eléctrica mutua, cadenas
moleculares forzada a formar estructuras
extendidas rígidas (varillas)
• Resistencia ala tensión, humedad
• y disolventes.
• Forma de fibra en la lana, suéteres y
cobertores.
Miembro familia de estireno.
• Las resinas de SAN son copolimeros de
estireno y acrilonitrilo.
• Mayor resistencia quimica, temp.
deformaciòn altas, mayor dureza
• Rigidos y duros, brillo y transparencia del
poliestireno
• Lentes de instrumentos automotrices,
paneles de apoyo con carga de vidrio,
recipientes de licuadoras y batidoras,
jeringas medicas, enseres domésticos
como vasos y tazas.
• Siglas de los tres monómeros para
producirlo Acrilonitrilo, Butadieno y
estireno
• El acrilonitrilo provee resistencia térmica y
química, y dureza
• Butadieno resistencia al impacto
• Estireno imparte brillo superficial, rigidez
y facilidad de procesado.
• La estructura se considera como
combinación de un copolimero brillante
junto con dominios de caucho.
• En tuberías y accesorios, de desagüe y
ventilación para edificios.
• Partes automotrices
• Puerta e interiores de refrigerador,
maquinas de oficina, cajas cubiertas de
computadoras.
• Termoplastico transparente duro y rigido.
Se conoce comercialmente como
Plexiglas o Lucite es el mas iportante del
grupo termoplasticos acrilicos.
• Rígido y relativamente fuerte.
• Estructura completamente amorfa con alta
transparencia ala luz.
• Buena resistencia química al medio
ambiente.
• Se usan en ventanillas de aviones y
barcos, tragaluces, alumbrado exterior y
anuncios publicitarios.
• Estos materiales son plásticos o polímeros
hechos a partir de monómeros que
contienen uno o varios átomos de flúor.
Es un polímero cristalino de alta densidad,
resistencia excepcional ala sustancias
químicas y es insoluble en compuesto
orgánicos. Resistencia al impacto alta
pero resistencia ala tensión bajas. Es
resbaloso y ceroso al tacto.
Aplicaciones:
Tuberías resistentes a sustancias químicas
y partes de bombas, aislantes en
cablas.es de altas temperaturas.
Material menos cristalino y
mas moldeable tiene un punto
de fusión bajo.
• Aplicaciones
Se usan en equipos de procesado químico y
en aplicaciones eléctricas
Para la ingeniería se consideran termoplásticos que tengan un balance de
propiedades especialmente útil para este uso.
La siguiente familia se ha seleccionado como termoplásticos de ingeniería:
-Poliamidas (nailon).
-Policarbonatos.
-Resinas de fenileno basado en oxido.
-Acetales.
-Poliésteres termoplásticos.
-Polisulfona.
-Sulfuro de polifenileno.
-Polieterimida.
Ventajas
Las bajas densidades
de estos materiales.
Desventajas
Sus resistencias a la
tensión son relativamente
bajas y varían de 8000
a12000 psi.
POLIAMIDAS
Las poliamidas o nailon se pueden procesar fundidos y en su
estructura de la cadena incluye un grupo amida en forma
repetida.
Propiedades
-Capacidad de carga superior a temperaturas elevadas.
-Buena dureza.
-Baja resistencia a la fricción.
-Buena resistencia a las sustancias químicas.
Estructura
Son polímeros altamente cristalinos a causa de la estructura
simétrica regular de sus cadenas.
Su alta resistencia se debe en parte al enlace de hidrogeno
que se forma entre las cadenas moleculares.
Aplicaciones
Se utilizan en casi todas las industrias algunos ejemplos son:
-Engranajes
-Velocímetros
-Paletas de ventilador de motor
-Aislantes de alambre para conexiones
-Monturas de antena
POLICARBONATO
Poseen características especiales de alto desempeño, como la alta
resistencia, dureza y estabilidad dimensional.
Son fabricados en EUA por General Electric bajo el nombre comercial de
Lexan.
Estructura
Esta compuesto por los dos grupos fenilo y los dos grupos metilo, unidos al
mismo átomo de carbono forman una estructura molecular muy rigida.
Sus resistencias al impacto son muy altas al igual que a grandes
temperaturas.
Aplicaciones
Escudos protectores, cascos, componentes de avión, hélices de barco, caja y
lentes de semáforo, etc..
RESINAS DE FENILENO A
BASE DE OXIDO
Se realiza a partir de un proceso patentado para el acoplamiento
oxidativo de monomeros fenolicos que tiene el nombre
comercial de Noryl.
Es un material polimérico con alta rigidez, resistencia, resistencia a a
sustancias químicas en muchos ambientes, estabilidad dimensional,
temperatura de deformación por calor, baja absorción de agua,
buenas propiedades dieléctricas y magnificas propiedades al
impacto.
Ejemplos: Conectores eléctricos, sintonizadores de TV, tableros de
auto, etc.
ACETALES Estos termoplásticos se utilizan por su alto rendimiento y se encuentran
entre los mas resistentes y rígidos. Al igual que su estabilidad
dimensional y bajo coeficiente de fricción.
Existen dos tipos un homopolimero y un copolimero.
Gracias a su estabilidad dimensional y por soportar cargas a largo plazo
se pueden usar en partes de precisión como engranajes cojinetes y
levas. Además, las características de bajo desgaste y fricción lo hacen
útil para partes en movimiento.
POLIESTERES
TERMOPLASTICOS • Existen dos importantes poliésteres y son
tereftalato de polibutileno(PBT) y el tereftalato de polietileno(PET).
• Este se usa ampliamente en películas para envoltura de alimentos y como fibras para ropa, alfombras y cuerdas.
• Su costo es relativamente bajo.
• Tiene buena resistencia.
• Baja absorción de humedad.
• Propiedades como aislante eléctrico.
SULFURO DE POLIFENILENO
• Se caracterizan por su notable resistencia química.
• Tiene buenas propiedades mecánicas y de rigidez a temperaturas elevadas.
• El PPS se produjo por primera vez en 1973 por Phillips Chemical Co. Como Ryton.
• Es un material polímero rígido y fuerte.
• Tiene un alto grado de cristalización.
• Se utilizan en sistemas de control de emisiones por ser impermeables a los efectos corrosivos.
POLIETERIMIDA
• Es uno de los mas recientes termoplásticos.
• Fue presentado en 1982 por General Electric, bajo la marca Ultem.
• Tiene alta resistencia térmica, resistencia a la fluencia y alta rigidez.
• Tiene buenas propiedades de aislamiento eléctrico.
• Se utiliza en el área eléctrica ,automotriz , aeroespacial y de
especialidades.
Ventajas de los termofijos
• Alta estabilidad térmica
• Alta rigidez
• Alta estabilidad dimensional
• Resistencia a la fluencia y a la
deformación bajo carga
• Ligeros
• Propiedades dieléctricas y ditérmicas
Elastómeros (Cauchos)
Son materiales poliméricos cuyas dimensiones pueden cambiar a gran
medida cuando se someten a un esfuerzo. Principales propiedades: son
baja resistencia a la tensión y alargamiento extremadamente largo
•Caucho Natural
-Se produce comercialmente a partir de látex del árbol Hevea brasilensis.
-Su producción comienza al recolectar el látex que después se lleva a un
centro de procesamiento se diluye se comprime y forman una especie de
laminas las cuales se dejan secar mediante corrientes de aire.
-Es principalmente cis,1-4 poliisopreno mezclado con pequeñas
cantidades de proteínas, lípidos sales inorgánicas entre otros
compuestos.
Vulcanización • La vulcanización es un proceso mediante el cual se
calienta el caucho crudo en presencia de azufre, con el
fin de volverlo más duro y resistente al frío. El resultado
final es que las moléculas elásticas de caucho quedan
unidas entre sí a una mayor o menor extensión. Esto
forma un caucho más estable, duro, con mayor
durabilidad, más resistente al ataque químico y sin
perder la elasticidad natural.
• Charles Goodyear en 1893 fue el que descubrió este
proceso.
Aplicaciones de Caucho Natural
Neumáticos
Reparación (vulcanización)
Cableado
Impermeables y
aislantes
Tapones cubiertas
Cauchos Sintéticos
• Representaron cerca del 70 por ciento del suministro total mundial
de caucho en 1980.
• Caucho estireno-butadieno: es el caucho sintético de mas
importancia, mas elasticidad que el caucho natural a un costo mas
bajo, mas tenaz y resistente.
• Caucho de nitrilo: proporciona buena resistencia a aceites y
disolventes mejora la resistencia de abrasión y calor pero se reduce
la flexibilidad molecular tiene un costo mas alto.
Caucho estireno-butadieno Caucho de nitrilo
Cuerdas de neumáticos
Mangueras de combustible,
Aceites y disolventes
• Policloropreno (neopreno): este tipo de cauchos en su
doble enlace tiene un átomo de cloro con el cual
aumenta su resistencia cuando se sometido a oxigeno,
ozono, calor, luz . Tiene buena resistencia al
combustible y aceite, pero flexibilidad pobre y su costo
es mas alto.
• -Propiedades: este caucho se vende “crudo” para
utilizarlo se puede mezclar con sustancias químicas,
cargas y soportes dependiendo del uso para el cual se
quiera emplear. Después sigue la vulcanización este
proceso depende mas de los óxidos metálicos que se le
van agregando, con esto el caucho obtiene propiedades
eléctricas y mecánicas se obtiene la goma y negro de
humo
Aplicaciones
Recubrimiento de
alambre
Cinturones industiales o
Bandas de transporte
Empaques para
Cualquier clase de vehículo
Juntas de
pavimento
Aparatos de
apoyo para
puentes
• Cauchos de silicona: los polímeros de silicona se basan
en silicio y oxigeno, su ventaja es que se pueden usar a
un amplio rango de temperaturas.
• Aplicaciones: selladores juntas aislamiento eléctrico,
cables de encendido, cubiertas para bujías.
Cauchos Resistenci
a a la
tensión
Elongación
%
Densidad
(g/cm^3)
Temperatur
a
Operación
n ºC
Natural 2.5-3.5 750-850 .93 -50 a 82
Butadieno 0.2-3.5 400-600 .94 -50 a 82
Nitrilo 0.5-0.9 450-700 1 -50 a 120
Neopreno 3-4 800-900 1.25 -40 a 115
Silicona 0-6-1.3 100-500 1.1-1.6 -115 a 315
Deformación de los materiales plásticos
• La deformación de los materiales termoplásticos pueden
ser:
- Plástica
- Elástica
• - De ambos tipos
Refuerzos de los termoplásticos •Para reforzar un termoplástico se debe considerar lo siguiente
1.La masa molecular promedio.
2.El grado de cristalización.
3.Efecto de los grupos laterales masivos y átomos altamente polares
sobre las cadenas principales.
4.Efecto de los átomos de oxigeno nitrógeno y azufre.
5.Efecto de los anillos de Fenilo.
6.Adición de refuerzos de fibra de vidrio.
Efecto de la temperatura
sobre la resistencia de los
materiales • Una característica de los termoplásticos es que se
reblandecen gradualmente a medida que aumenta la
temperatura, lo que pasa es que los enlaces de las
cadenas secundarias se vuelven mas débiles
• En general los plásticos termofijos son mas estables a
altas temperaturas que los termoplásticos.
Fluencia de los materiales
polimericos • Los materiales sometidos a cargas
pueden deformarse.
• La magnitud del incremento aplicado
aumenta de acuerdo al esfuerzo aplicado
y a la temperatura.
• La temperatura a la cual tiene lugar
deformacion plastica de un material
polimerico es tambien factor importante
para la velocidad de fluencia.
Fluencia de los materiales
polimericos • A temperaturas por debajo de la
temperatura de transcion vitrea para
termoplasticos la velocidad de fluencia es
relativamente baja debido a la movilidad
restringida de la cadena molecular.
• Por arriba de sus temperaturas de
transicion vitrae los termoplasticas se
deforman con mas facilidad
Relajacion de esfuerzos en los
materiales polimericos • La relajacion polimerica de esfuerzos de
un material sometido a deformacion
constante da por resultado una
disminucion del esfuerzo con el tiempo
• La causas de relajacion de esfuerzos es la
que se provoca por el flujo viscos en la
estructura interna del material
• La relajacion de esfuerzos depende por
tanto de la temperaturs
Fractura de los materiales
polimericos • La fracura de los materiales polimericos
puede considerarse como fragil y ductil
• En general se considera que los plasticos
termofijos no reforzados se fracturan
principalmente en forma fragil
• Por otra parte los termoplasticos puenden
fracturarse en forma fragil o ductil
Polimeros en aplicaciones
biomedicas • Los polimeros son utilizados
principalmente en tratamiento patologico,
de caracter cardiovascular oftalmolofic ci y
ortopedico
• Aunque los polimeros son inferiores a los
metales y a las ceramicas en terminos de
propiedades de resistencia , poseen
caracteristicas muy atractivas en
aplicaciones biomedicas.
Aplicaciones cardiovasculares
Aplicaciones oftalmicas
Sistemas de administracion de
medicamentos
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