POLIMEROS

Se producen por la unión de cientos de miles de moléculas pequeñas denominadas monómeros

que forman enormes cadenas de las formas más diversas. Existen polímeros naturales, como el

algodón, la seda, la lana, el hule de los árboles de hevea y de los arbustos de Guayule. Lo que

distingue a los polímeros de los materiales constituidos por moléculas de tamaño normal son sus

propiedades mecánicas. Los polímeros tienen una excelente resistencia mecánica debido a que las

grandes cadenas poliméricas se atraen. Las fuerzas de atracción intermoleculares dependen de la

composición química del polímero y pueden ser de varias clases.

Polimerización por adición y por condensación

Por adición: proceso por el cual se forman cadenas de polímero añadiendo monómeros sin crear

subproductos.

Por condensación: mecanismo de polimerización en el que se condensa una molécula pequeña

(por ejemplo, agua, metanol, etc.) como subproducto.

Grado de polimerización: Peso molecular promedio dividido entre el peso molecular promedio del

monómero.

Existen varios tipos de polímeros que se clasifican por su estructura molecular, estos son:

a) Polímeros lineales: tales como polietileno, cloruro de polivinilo, poliestireno, etc.

b) Polímeros ramificados: estos pueden ser; cloruro de polivinilo, poliestireno, entre otros.

c) Polímeros entrecruzados: ejemplos de estos pueden ser, el estireno o el caucho.

d) Polímeros reticulados: epoxy

Propiedades Mecánicas de los Polímeros

Características Principales

Son Fuertes y Resistentes

Son dúctiles y maleables

Tiene un alto Módulo de Young

Son Duros

Las fuerzas de atracción intermoleculares dependen de la composición química del polímero y

pueden ser de varias clases.

Termoplasticos Es un plástico que, a temperaturas relativamente altas, se vuelve plástico,

deformable o flexible, se derrite cuando se calienta y se endurece en un estado de transición

vítrea cuando se enfría lo suficiente. Los polímeros termoplásticos difieren de los polímeros

termoestables o termofijos en que después de calentarse y moldearse pueden recalentarse y

formar otros objetos.

TERMOPLASTICOS COMUNES

Termoplásticos con estructuras complejas: los polímeros que ese usan para aplicaciones

especiales y en cantidades relativamente pequeña se forman a partir de monómeros complejos ,

con frecuencia por medio del mecanismo de condensación. Puede incorporarse a la cadena

oxigeno, azufre, nitrógeno y anillos de benceno

Relación estructura-propiedades en los termoplásticos.

Grado de polimerización: se refiere al peso molecular promedio, su incremento, modifica la

resistencia a la tensión, a la termofluencia, al desgaste, la tenacidad, al impacto y la temperatura

de fusión.

Cristalización y deformación: la cristalinidad afecta las propiedades mecánicas y ópticas de los

polímeros. Se desarrolla en el procesamiento de los polímeros como en resultado de cambios de

temperatura y del esfuerzo aplicado, también ayuda a incrementar la densidad, la resistencia al

ataque químico y las propiedades mecánicas.La deformación endereza y alinea las cadenas,

produciendo una orientación preferida, en los polímeros con frecuencia se usa en la producción de

fibras.

Tacticidad: cuando se forma un polímero a partir de unidades de repetición asimétricas, la

estructura y las propiedades están determinadas por la localización de átomos.

Copolímeros: similar a concepto de compuestos, las cadenas de adición lineales compuestas de

dos o mas tipos de moléculas pueden arreglarse para formar copolímeros. Es una manera eficaz de

mezclar propiedades de distintos polímeros, el arreglo de los monómeros en un copolímero puede

tomar varias formas:

Mezclado y aleación: Se pueden mejorar las propiedades mecánicas de muchos de los

termoplásticos. Al mezclar un elastómero inmiscible con el termoplástico, se produce un polímero

de dos fases, como el ABS, donde el elastómero no entra en la estructura como un copolímero,

sino que, en ves de eso ayuda a absorber energía y mejorar la tenacidad.

Polímeros cristalinos líquidos: Se refiere a las cadenas de termoplásticos complejas que se

vuelven tan rígidas que actúan como barras, aun cuando se calientan por encima de su punto de

fusión.

Efecto de la temperatura sobre los polímeros Las propiedades de los termoplásticos cambian

dependiendo de la temperatura, el conocer estos cambios ayuda: Mejorar el diseño de los

componentes, Guiar el tipo de técnicas de procesamiento. Los termoplásticos pueden ser amorfos

o cristalinos una ves que se enfrían por debajo de la Tm.

La cristalinidad en los termoplásticos puede inducirse por temperatura(enfriamiento lento) o por

cristianización inducida por esfuerzo.

Efecto de la temperatura sobre el modulo de elasticidad para un termoplástico amorfo. Tv y Tm

no son fijas.Temperatura de degradación (td)Temperatura de en la que el polímero puede

quemarse o carbonizarse. En los termoplásticos ocurre en estado liquido y en los termofijos en

estado solido. Para prevenirlo se adicionan aditivos retardadores del fuego, como la alúmina

hidratada.

Polímeros líquidos: Los termoplásticos no se funden a una temperatura precisa. En lugar de esto

hay un intervalo de temperatura en el cual ocurre la fusión.

Estados de ahulado y correoso: Por debajo de la temperatura de fusión las cadenas de polímero

siguen torcidas y entrelazadas, estos tienen una estructura amorfa. El polímero se comporta de

manera ahulada. A temperaturas mas bajas, el enlace entre las cadenas es mas fuerte, el polímero

se vuelve mas rígido y resistente y se observa un comportamiento correoso.

Estado vítreo: Debajo de la temperatura de vitrificación (Tv), el polímero amorfo lineal se vuelve

duro, frágil y parecido a una vitrificación(Intervalo de temperaturas). Cuando el polímero se enfría

por debajo de la temperatura de vitrificación, La densidad o modulo de elasticidad cambian a una

velocidad distinta. La temperatura de vitrificación por lo regular usa alrededor de 0.5 a 0.75 veces

la temperatura de fusión.

Observación y medición de la cristalinidad en los polímeros: Muchos termoplásticos se cristalizan

parcialmente cuando se enfrían por debajo de la temperatura de fusión, ocurre un fuerte aumento

en la densidad a medida que las cadenas en espiral y entrelazadas en el liquido se reacomodan en

una estructura mas ordenada y compacta.

Propiedades mecánicas de los termoplásticos La mayoría de los termoplásticos exhiben un

comportamiento no newtoniano (el esfuerzo y la deformación no están linealmente relacionados)

y viscoelástico (al aplicar una fuerza externa ocurre deformación elástica y plástica).El proceso de

deformación depende del tiempo y la velocidad a la que se aplica la carga.

Curva esfuerzo - deformación para el nailon-6,6. Comportamiento elástico: Un esfuerzo aplicado ocasiona que los enlaces covalentes dentro de la

cadena se estiren y distorsionen, permitiendo que las cadenas se alarguen de manera elástica.

Pueden distorsionarse segmentos enteros de las cadenas de polímeros, su recuperación puede

llevar horas o incluso meses.

Comportamiento plástico de los termoplásticos amorfos: Es cuando el esfuerzo excede la

resistencia de cadencia. Inicialmente, las cadenas pueden estar entrelazadas y enredadas. Las

cadenas se estiran, rotan, se deslizan y se desenredan bajo una carga para ocasionar una

deformación permanente. También ocurre estricción, permitiendo el deslizamiento continuo de

las cadenas a un esfuerzo menor.

Termofluencia lenta y relajación de esfuerzos: Los termoplásticos también tienen termofluencia,

una deformación permanente dependiendo del tiempo con un esfuerzo o carga constante.

También muestran relajación de esfuerzos, es decir, bajo una deformación constante el nivel de

esfuerzo disminuye con el tiempo.

Efecto de la temperatura sobre el comportamiento esfuerzo–ruptura del polietileno de alta

densidad.

Curvas de termofluencia para el acrílico (PMMA) y el polipropileno a 20°C

y a varios tensiones aplicadas.

Temperatura de deflexión térmica o temperatura de distorsión térmica bajo carga: es la

temperatura a la cual ocurre una deformación dada en una viga para una carga estándar. Una

temperatura de deflexión térmica alta indica una buena resistencia a la termofluencia.

Comportamiento al impacto: A velocidades de deformación muy altas, como en la prueba de

impacto, no hay tiempo suficiente para que las cadenas se deslicen y ocasionan una deformación

plástica, por lo que los termoplásticos se comportan de manera frágil y tienen valores de impacto

pobres.

Cuarteamiento: Ocurre cuando las regiones localizadas de la deformación plástica ocurren en una

dirección perpendicular a la del esfuerzo aplicado.

Ruborizado: El ruborizado o blanqueado se refiere a la falla de un plástico debido a la cristalización

localizada que ocasiona que se formen vacíos.

Termofijos Los polímeros termofijos son aquellos que cambian irreversiblemente bajo la

influencia de calor .Ya que su estructura molecular consiste ya no de cadenas, si no de redes o

entrecruzadas, de tal manera que cuando se aumenta la temperatura, los entrecruzamientos no

permiten que el material fluya.

Polímeros Entrecruzados

Formación de cadenas entrecruzadas

En la polimerización el rompimiento del enlace covalente en un monómero posibilita el

acoplamiento de otro dos, lo cual hace que estos materiales sean estables térmicamente. Existen

dos maneras de producir el entrecruzamiento de las cadenas

Irradiar el material fundido con radiación ionizante, como rayos b o g.

Adición de otro monómero

Ejemplo: Estireno , monómero A.

Divinil benceno , monómero B.

El polímero resultante será formado por reacciones de adición. Consistirá de cadenas de

poliestireno (A) unidas por un grupo de entrecruzamiento divinil benceno (B).La proporción de B

determina la rigidez de la red entrecruzada.

Caracteristicas Entre sus principales características están:

Modulo de elasticidad superior al de los polímeros termoplásticos.

Frágiles.

Sin ductibilidad.

Capaces de funcionar a mayores temperaturas que los polímeros termoplásticos.

No se pueden refundir.

Clasificacion

Poliuretanos

Los poliuretanos pueden ser de dos tipos: flexibles o rígidos.

Flexibles: son obtenidos cuando el di-isocianato se hace reaccionar con di glicol, triglicol, poli

glicol, o una mezcla de éstos.

Rígidos: se consiguen utilizando trioles obtenidos a partir del glicerol y el óxido de propileno o de

igual manera se podría utilizar el etileno.

Propiedades físicas

Posee un coeficiente de transmisión de calor muy bajo.

Tiene una excelente adherencia.

Tiene una alta higroscopicidad.

Son estables en rangos de temperatura desde -200 ºC a 100 ºC.

Dificulta el crecimiento de hongos y bacterias.

Tiene muy buena resistencia al ataque de ácidos.

Propiedades mecánicas

Resistencia a la tracción entre 3 y 10 (Kp./cm2)

Resistencia a la compresión entre 1,5 y 9 (Kp./cm2)

Resistencia al cizallamiento entre 1 y 5 (Kp./cm2)

Módulo de elasticidad entre 40 y 200 (Kp./cm2)

Usos

El poliuretano flexible se utiliza mayormente en la industria mueble y de transporte.

Se emplean para hacer colchones y para acolchonar muebles.

La mayor parte de las defensas delanteras y traseras de los automóviles se hacen actualmente de

uretano .

Aparatos domésticos

Melamina

La melamina está constituida por tres moléculas de cianamida formando un heterociclo aromático

que puede reaccionar con un formaldehido dando la resina melamina-formaldehído.

Propiedades físicas

Color blanco.

Se presentan en forma de cristales.

Alto punto de reblandecimiento.

Escasa fluidez.

Insolubles en los disolvente comunes.

Excelente resistencia al aislamiento.

Rigidez dieléctrica.

No es reciclable

Propiedades mecánicas

Las resistencias a tracción, compresión, flexión dependen de la carga son:

en tracción de 25 a 50 MPa

en compresión de 140 a 250 MPa

en flexión de 55 a 91 MPa

Debido a su red ccc las piezas moldeadas no presentan prácticamente alargamiento a ruptura.

Aplicaciones

Se usan principalmente como adhesivos para hacer madera aglomerada y triplay,

Usados en la construcción residencial y fabricación de muebles.

Resinas

Resinas fenólicas

La reacción entre el fenol y el formaldehído tiene como resultado las resinas fenólicas . Existen dos

tipos de resinas fenólicas: los resols y el novolac. Los resols se obtienen cuando se usa un

catalizador básico en la polimerización. El producto tiene uniones cruzadas entre las cadenas que

permiten redes tridimensionales termofijas. El novolac se hace usando catalizadores ácidos. Las

cadenas no tienen uniones cruzadas por lo que el producto es permanentemente soluble y

fundible.

Propiedades físicas

Dureza

Son rígidos.

Resistentes a los ácidos.

Son aislantes

Bajo en costos.

Permeabilidad a la luz

Propiedades mecánicas

Peso específico oscila entre 1.3 a 1.9 Kg./dm3

Resistencia Tracción 2.5 a 8.4 Kg. / mm2

Compresión 7 a 25 Kg.

Temperatura que soporta 116 ° C a 175 ° C

Usos.

Controles de tv. Manijas . Carcasa de aparatos . Pegamentos. Adhesivos. Material aislante,

laminados para edificios, muebles, tableros y partes de automóviles. y las más fáciles de moldear.

Resina epoxica

La característica mas importante de las resinas epoxicas es que se endurece cuando se mezcla con

un agente catalizador para formar al polímero completo , casi todas las resinas epóxicas se hacen

a partir de fenol y la acetona como la base y la epiclorhidrina como agente catalizador

Propiedades físicas

Alta resistencia a temperaturas hasta de 500°C

Elevada adherencia a superficies metálicas

Excelente resistencia a los productos químicos.

Gran aislante eléctrico.

Propiedades mecánicas

Aplicaciones

Recubrimientos de latas, tambores, superficies de acabado de aparatos motores, generadores,

transformadores, reductoras, escobillas y aisladores Adhesivo entre metales

Resina de poliésterEstas resinas se hacen principalmente a partir de los anhidridos maleico y

ftálico con propilenglicol y uniones cruzadas con estireno. Existen dos tipos de resinas de poliester

Propiedades físicas

Son de un color pálido.

Son Termoestables.

Son resistentes al agua y a los rayos UV.

Son ligeramente frágiles.

Tiene viscosidad alta.

Propiedades mecánicas

Elastomeros materias estructuradas con cadenas macromoleculares elásticas, cauchos sintéticos.

Son aquellos polímeros que muestran un comportamiento elástico, que recuperar su forma luego

de ser deformado.

Composicion química Agrupamiento de miles de moléculas denominadas monómeros, los que se

unen formando enormes cadenas. Cada uno de los monómeros que se unen entre sí para formar

el polímero ,está normalmente compuesto de carbono, hidrógeno, oxígeno o silicio. El enlace

covalente asegura que el elastómero retornará a su posición original una vez deje de aplicarse la

tensión.

Obtencion La mayoría de estos polímeros son hidrocarbonos, conformados por hidrógeno y

carbono, otra manera de obtener un elastómero es a partir de la síntesis de petróleo y gas natural.

Para modificar algunas de las características de los elastómeros, puede añadirse cloro, obteniendo

así el neopreno empleado como material impermeable.

Estrucura química

Entropia significa desorden.

A es un dibujo esquemático de un elastómero no sometido a tensión. Los puntos representan los

enlaces. B es el mismo elastómero sometido a tensión. Cuando se deja de aplicar esta tensión, el

elastómero regresa a la posición A.

Clasificación de elastómeros (temperatura)

En función de la distribución y grado de unión de los polímeros:

Elastómeros termoestables - son aquellos que al calentarlos no se funden o se deforman

Elastómeros termoplásticos - son aquellos que al calentarlos se funden y se deforman.

Propiedades de los materiales elastómeros

No se pueden derretir, antes de derretirse pasan a un estado gaseoso

Se hinchan ante la presencia de ciertos solventes

Generalmente insolubles.

Son flexibles y elásticos.

Menor resistencia al fenómeno de fluencia que los termoplásticos

APLICACIONES Y ESTRUCTURAS

Desarrollo de Nuevos Polímeros

El PVA o poli(vinil alcohol) es un material biocompatible, biodegradable y soluble en agua, y por lo

tanto muy adecuado para utilizar en biomedicina. El interés en los últimos años por los polímeros

electroluminiscentes ha sido debido a su utilización como componente principal de nuevas

pantallas planas multicolor de bajo voltaje, más eficientes, flexibles y de bajo peso y precio.

Un dispositivo electroluminiscente consiste en una o más capas de polímero encapsulada entre

dos electrodos, uno de los cuales debe ser transparente a la luz emitida por la película o capa del

polímero electroluminiscente al aplicarle una corriente de bajo voltaje.

Ventajas Desventajas

Ventajas: Bajo costo, fácil procesabilidad, flexibilidad mecánica, posibilidad de preparar recubrimientos continuos y tridimensionales con materiales electroluminiscentes y, no menos importante, que permiten la posibilidad de manipular la emisión del color.

Desventajas: Las actuales prestaciones de los polímeros electroluminiscentes derivados del PPV (p-fenilenvinileno) son insatisfactorias, ya que se degradan fácilmente a causa de agentes ambientales. Esta es la razón por la que no ha sido posible llegar a una aplicación comercial del mismo.

Solución

Se trata de un nuevo material que combina polímeros electroluminiscentes encapsulados en el interior de materiales porosos que protegen el polímero. Los nuevos materiales poseen excelentes prestaciones en términos de estabilidad química al ambiente (oxígeno, humedad o CO2, entre otros), durabilidad y control del estado de agregación (aislados o estando asociado por parejas o más).

Estructura química

PREGUNTAS

1.- ¿Qué diferencia existe entre la estructura amorfa y cristalina de un termoplástico?

2.- Menciona 3 termoplásticos comunes:

3.- ¿Qué son los Copolimeros?

4.- ¿Indica y explica 3 propiedades mecánicas de los termoplásticos?

5.- ¿A qué se refiere la temperatura de degradación en un polímero?

6.- ¿A que se le conoce como electroluminiscencia?

7.- Menciona las ventajas y las desventajas de los polímeros electroluminiscentes

8.-¿Que tipo de enlaces presentan las cadenas de los elastomeros? y ¿Que pasa si no tiene o presenta pocos de esos enlaces?

9.-¿En funcion de que se clasifican los elastomeros?

10.-De que forma actua el azufre en en la vulcanizacion?

11.- Que esta formado por muchos conjuntos de agrupamiento de moléculas?

12.- Da ejemplos de polímeros naturales y de donde se extraen:

13.- En que tipos se da la polimerización, explica cada una:

14.- Que es el grado de polimerización?

15.- Que tipos de polímeros hay? Explica cada uno: