Polímeros 2010

Polímeros

Los materiales conocidos comúnmente como plásticos son polímeros, es decir substancias

formadas por la unión de muchas moléculas pequeñas o monómeros

Polietileno

• En el caso del polietileno, el monómero es el etileno, H2C=CH2, y la unidad monomérica [-H2C-CH2-]

• El polímero es la repetición miles de veces de esta unidad: [-H2C-CH2-]n

Polietileno

Polímeros termoplásticos y termofijos

• Termofijos: permanecen rígidos y si se aumenta la temperatura se queman. No son reciclables. Se producen por una reacción llamada condensación.

Polímeros termoplásticos y termofijos

• Termoplásticos: adquieren la propiedad plástica por aplicación del calor, pudiendo dárseles forma repetidas veces. Pueden ser reciclados

Aspectos estructurales: tipos de polímeros

• De acuerdo a la forma de sus estructuras, los polímeros pueden dividirse en varios tipos:

Polímeros lineales• Lo que se conoce como polímeros lineales

son en realidad estructuras en zig-zag, debido a los ángulos que forman los átomos de carbono.

• Es el caso del polietileno visto anteriormente.

Polímeros ramificados

• En la síntesis se suelen producir reacciones que dan origen a la ramificación de la cadena principal

• Dificultan el acercamiento de las cadenas, disminuyendo la densidad y la resistencia mecánica

• El polietileno tiene una variante de baja densidad y otra de alta densidad

Tipos de estructuras

Polímeros entrecruzados• Son cadenas unidas

lateralmente. El caso más conocido es el de los materiales conocidos como elastómeros. El proceso de vulcanización del caucho consiste en establecer estas uniones mediante el azufre

Polímeros reticulados

• Los materiales termofijos, como la bakelita, las resinas epoxi, tienen este tipo de estructuras.

• Se forman a partir de moléculas que pueden reaccionar por tres puntos de su estructura, como en el caso del fenol

Homopolímeros y copolímeros

• En los homopolímeros, la unidad estructural que se repite es la misma, o sea que tiene la fórmula AAAA....

• En los copolímeros, hay dos o más unidades diferentes, que pueden tener siguientes distribuciones:

• Al azar: AABABABBBA• Alternados:ABABABABA• En bloque: AAABBBAAABBB• De injerto

Homopolímeros y Copolímeros

Cristalinidad

• La gran complejidad y tamaño de la estructura de un polímero hace difícil que estén ordenados en disposición regular.

• En general son amorfos o tienen un grado de cristalinidad máximo de 95%

• Depende de la velocidad de enfriamiento y de la estructrura del polímero.

Cristalinidad

• Los aspectos estructurales que dificulten el movimiento constituyen trabas al ordenamiento.

• Normalmente dentro de un polímero existen zonas cristalinas y zonas no cristalinas

Cristalinidad

Cristalinidad

Comportamiento mecánico

• Como todo material, ante la aplicación de una tensión, puede deformarse en forma plástica o permanente.

• Pueden ser frágiles, plásticos o elásticos (elastómeros)

Curva Tensión - Deformación

Etapas de la deformación

Curva Tensión - Deformación

Efecto del grado de cristalinidad

Efecto de la temperatura

Estructuras monoméricas

Propiedades de termoplásticos

MaterialDensidad (kg/m3)

Resistencia a Tension (Mpa)

Resistencia al impacto (J/m)

Temp. max de uso

Polietileno(LD) 920-930 6-17 82-100

Polietileno(HD) 950-960 20-37 21-74 80-120

PVC 1490-1580 51-62 53-298 110

Polipropileno 900-910 33-37 21-117 107-150

SAN 1080 69-83 21-27 60-104

ABS 1050-1070 41 320 71-93

Acrílico 1110-1190 76 122 54-110

Acetatos celulosicos

1200-1300 21-55 60-360 60-104

PTFE 2100-2300 33-38 133-213 288

Polietileno (PE)

• Es el polímero lineal más simple y de mayor consumo, por sus buenas propiedades y bajo precio.

• Existe en dos versiones, LDPE y HDPE• Blando, flexible, resistente a la corrosión,

aislante eléctrico• Uso: contenedores, botellas, vasos, bolsas,

aislante

Policloruro de Vinilo (PVC)

• Sustituye uno de los átomos de hidrógeno con cloro, que al ser electronegativo crea atracciones en cadenas vecinas.

• A su vez, produce repulsiones que reducen la flexibilidad de las mismas.

• El PVC rígido se utiliza para tuberías, canales, aislantes

• Con plastificantes, mejora su flexibilidad y se realizan tapizados de muebles, discos, etc.

Policloruro de Vinilo (PVC)

Policloruro de Vinilo (PVC)

Polipropileno (PP)

• Sustituye un hidrógeno con metilo, al ser una molécula grande produce una estructura más resistente pero menos flexible

• Pueden variarse sus propiedades en un amplio rango mediante distintos procesos y agregados

• Usos: botellas esterilizables, carcasas de electrodomésticos, paragolpes, etc

Polipropileno (PP)

Polipropileno (PP)

Poliestireno (PS)

• Tiene un grupo fenilo de gran tamaño, que le da elevada rigidez. Además es transparente y frágil.

• Uso: recubrimiento interior de automóviles, electrodomésticos, juguetes.

Poliestireno (PS)

Poliestireno (PS)

1939: Gabinete de madera1948: Gabinete fenólico

1970: Gabinete de HIPS2003: Gabinete de HIPS

Poliacrilonitrilo (PAN)

• Tiene un grupo nitrilo con gran electronegatividad, que produce repulsiones iónicas, lo cual da rigidez y facilidad para formar fibras.

• Forma copolímeros con estireno (SAN) y butadienos (ABS)

Poliacrilonitrilo (PAN)

Poliacrilonitrilo (PAN)

Poliacrilonitrilo (PAN)

Politetrafluoroetileno (PTFE) (Teflón)

• Excepcional resistencia al ataque químico, aislante y resistencia a altas temperaturas (Por la presencia del flúor)

• Como el fluor tiene tamaño pequeño, es altamente cristalino y de elevada densidad.

• Aislamientos, recubrimientos antiadherentes.

Politetrafluoroetileno (PTFE) (Teflón)

Politetrafluoroetileno (PTFE) (Teflón)

Poliamidas – Nailons (PA)

• Tienen una estructura con un gran entrecruzamiento lateral, produciendo un material cristalino, de alto punto de fusión, resistente, tenaz, capaz de absorber agua.

• Uso en fabricación de cojinetes, engranajes, fibras, piezas que trabajen a temperaturas elevadas, etc.

Poliamidas – Nailons (PA)

Policarbonatos (PC)

• Los grupos fenilo y metilo introducen un fuerte impedimento estérico, por lo que son de elevada rigidez.

• El enlace C-O le da cierta flexibilidad, lo que da resistencia al impacto.

• Son transparentes, aislantes eléctricos.• Pantallas, cascos de seguridad, lentes,

vidrios, CD´s, etc

Policarbonatos (PC)

Policarbonatos (PC)

Poliésteres (PET)

• Politereftalato de etileno (PET) y politereftalato de butileno (PBT).

• Buena resistencia mecánica, resistente a productos químicos.

• Botellas, vasos, enchufes, conectores

Poliésteres (PET)

Plásticos termofijos

• Tienen estructura tridimensional, por la formación de enlaces entrecruzados.

• Rígidos, duros, estables térmicamente, densidad pequeña

• Fenólicos : baquelita

• Resinas epoxi

Plásticos termofijos

Elastómeros

• Tienen gran elasticidad.

• Están formados por cadenas enrolladas, que se desenredadn al aplicar fuerza de tracción. Vuelven a su posición inicial cuando cesa la fuerza.