ELASTOMEROS Y RESINAS

IntroduccinLos elastmeros suelen ser normalmente polmerostermoestablespero pueden ser tambintermoplsticos. Las largas cadenas polimricas enlazan durante el curado. La estructura molecular de los elastmeros puede ser imaginada como una estructura de "espaguetis con albndigas", en dnde las albndigas seran los enlaces. La elasticidad proviene de la habilidad de las cadenas para cambiar su posicin por s mismas y as distribuir una cierta tensin aplicada. Elenlace covalenteasegura que el elastmero retornar a su posicin original una vez deje de aplicarse la tensin. Como resultado de esa extrema flexibilidad, los elastmeros pueden alargarse de un 5% a un 700%, dependiendo del material en concreto. Sin los enlaces o con pocos de ellos, la tensin aplicada puede provocar una deformacin permanente.Los elastmeros que han sido enfriados llevndolos a una fase vtrea o cristalina tendrn menos movilidad en las cadenas, y consecuentemente menos elasticidad que aquellos manipulados a temperaturas superiores a la temperatura de transicin vtrea del polmero.Es tambin posible para un polmero exhibir elasticidad que no es debida a losenlaces covalentes, sino a razonestermodinmicas.

Elastmero

1. DEFINICIONLoselastmerosson aquellos tipos de compuestos que estn incluidos no metales en ellos, que muestran uncomportamiento elstico. El trmino, que proviene de polmero elstico, es a veces intercambiable con el trmino goma, que es ms adecuado para referirse avulcanizados. Cada uno de los monmeros que se unen entre s para formar el polmero est normalmente compuesto de carbono, hidrgeno, oxgeno o silicio. Los elastmeros son polmeros amorfos que se encuentran sobre sutemperatura de transicin vtrea o Tg, de ah esa considerable capacidad de deformacin. A temperatura ambiente las gomas son relativamente blandas (E~3MPa) y deformables. Se usan principalmente para cierres hermticos, adhesivos y partes flexibles. Comenzaron a utilizarse a finales del siglo XIX, dando lugar a aplicaciones hasta entonces imposibles (como los neumticos de automvil).

Justificaciones matemticasUsando las leyes de latermodinmica, las definiciones detensiny las caractersticas de lospolmeros, llegamos a un comportamiento ideal de la tensin:

dondees el nmero de monmeros por unidad de volumen,es laconstante de Boltzmann,es la temperatura yes la distorsin en la direccin 1.Estos valores son bastante precisos hasta aproximadamente un 400% de deformacin. En este punto, el alineamiento entre cadenas estiradas comienza a provocar unacristalizacin.Mientras elmdulo de Youngno existe para elastmeros debido a la naturaleza no lineal de la relacin tensin-deformacin, un "mdulo secante" puede ser encontrado a una tensin particular.Tipos y nomenclaturaExisten muchas clasificaciones posibles de los numerosos tipos de elastmeros. En primer lugar se indica la clasificacin ms extendida, segn la composicin qumica, con su nomenclatura (norma ISO 1629). A continuacin se presenta la clasificacin segn las propiedades a alta temperatura.

Clasificacin segn su composicin qumicaGrupo R(del inglsRubber) - la cadena principal se compone decarbonoehidrgenoy contienedobles enlacesCaucho natural(NR)Poliisopreno(IR, forma artificial del caucho natural)PolibutadienoCaucho estireno-butadieno(SBR)Caucho butilo(IIR)Caucho nitrilo(NBR)Neopreno(CR)Grupo M(del inglsMethylene) - su cadena principal slo contiene tomos de carbono e hidrgeno y est saturada (no dobles enlaces)Caucho etileno-propileno(EPM)Caucho etileno-propileno-dieno(EPDM)Caucho etileno-acetato de vinilo(EVM)Caucho fluorado(FKM)Caucho acrlico(ACM)Polietileno clorado(CM)Polietileno clorosulfurado(CSM)Grupo N- contiene tomos denitrgenoen la cadena principal"Pebax", copolmero depoliamidaypolisterGrupo O- contiene tomos deoxgenoen la cadena principalCaucho de epiclorhidrina(ECO)Grupo Q- contiene grupossiloxanoen la cadena principalCaucho desilicona(MQ)Grupo U(deUretano) - contiene tomos de nitrgeno, oxgeno y carbono en la cadena principal formando el grupo NCO (uretano)Elastmeros depoliuretano(AU y EU)Grupo T- contiene tomos deazufreen la cadena principalCaucho de polisulfuroo "Thiokol"PrefijosXindica presencia de gruposcarboxilo(por ejemplo, XNBR)CyBindican cauchos halogenados (por ejemplo, CIIIR y BIIR)Hindica caucho hidrogenado (por ejemplo, HNBR)S, normalmente minscula, indica polmero obtenido mediante un proceso en solucin (por ejemplo, sSBR)EEM, normalmente en minsculas, indican polmero obtenido mediante un proceso en emulsin (por ejemplo, eSBR)OEindica un polmero al que se ha aadido aceite (por ejemplo, OE-SBR)Ysuele indicar propiedades termoplsticas.

Clasificacin segn su comportamiento a alta temperaturaElastmeros termoestablesAl calentarlos no cambian de forma y siguen siendo slidos hasta que, por encima de una cierta temperatura, se degradan. La mayora de los elastmeros pertenecen a este grupoElastmeros termoplsticosAl elevar la temperatura scarresquis y moldeables. Sus propiedades cambian si se funden y se moldean varias veces. Este tipo de materiales es relativamente reciente, el primero fue sintetizado en 1959.Familias principalesEstirnicos (SBCs)Estireno-butadieno-estireno(SBS) de alto y bajo contenido en estirenoEstireno-etileno-butileno-estireno(SEBS)Estireno-isopreno-estireno(SIS)Olefnicos (TPOs)Vulcanizados termoplsticos (TPVs)Poliuretano termoplstico(TPUs)Copolisteres (COPEs)Copoliamidas (COPAs)

Loselastmeroshacen referencia al conjunto de materiales que formados porpolmerosque se encuentran unidos por medio de enlaces qumicos adquiriendo una estructura final ligeramente reticulada.Un elastmero lo podemos asimilar al siguiente ejemplo, imaginemos que encima de una mesa tenemos un conjunto de cuerdas entremezcladas unas con otras, cada uno de estas cuerdas es lo que llamamos polmero, tendremos que aplicar un esfuerzo relativamente pequeo si queremos separar las cuerdas unas de otras, ahora comenzamos a realizar nudos entre cada una de las cuerdas, apreciando que conforme ms nudos realizamos ms ordenado y rgido se vuelve el conjunto de las cuerdas, los nudos de nuestra cuerda es lo que representa a los enlaces qumicos, con un cierto grado de nudos, o enlaces qumicos, necesitamos tensionar con mayor fuerza el conjunto de cuerdas con objeto de separarlas, adems observamos que cuando tensionamos la longitud de las cuerdas aumentan y cuando dejamos de tensionar el tamao de las cuerdas vuelven a la longitud inicial.

La principal caracterstica de los elastmeros es su alta elongacin o elasticidad y flexibilidad que disponen dichos materiales frente a cargas antes de fracturarse o romperse.En funcin de la distribucin y grado de unin de los polmeros, los materiales elastmeros pueden disponer de unas caractersticas o propiedades semejantes a los materiales termoestables o a los materiales termoplsticos, as pues podemos clasificar los materiales elastmeros en:Elastmeros termoestables - son aquellos elastmeros que al calentarlos no se funden o se deformanElastmeros termoplsticos - son aquellos elastmeros que al calentarlos se funden y se deforman.Propiedades de los materiales elastmeros:No se pueden derretir, antes de derretirse pasan a un estado gaseosoSe hinchan ante la presencia de ciertos solventesGeneralmente insolubles.Son flexibles y elsticos.Menor resistencia al fenmeno de fluencia que los termoplsticosEjemplos y aplicaciones de materiales elastmeros:Goma natural - material usado en la fabricacin de juntas, tacones y suelas de zapatos.Poliuretanos - Los poliuretanos son usados en el sector textil para la fabricacin de prendas elsticas como la lycra, tambin se utilizan como espumas, materiales de ruedas, etc...Polibutadieno - material elastmero utilizado en las ruedas o neumticos de los vehculos dadas la extraordinaria resistencia al desgaste.Neopreno - Material usado principalmente en la fabricacin de trajes de buceo, asi como aislamiento de cables, correas industriales, etc...Silicona - Material usado en una gama amplia de materiales y reas dado a sus excelentes propiedades de resistencia trmica y qumica, las siliconas se utilizan en la fabricacin de chupetes, prtesis mdicas, lubricantes, moldes, etc...Ejemplos de adhesivos elastmeros:Adhesivos de poliuretanos de 2 componentes.Adhesivos de poliuretanos de 1 componente de curado mediante humedad.Adhesivos en base siliconas.Adhesivos de silanos modificados.Ahora que ya conoces a los elastmeros sabas que todos los neumticos de cualquier vehculo estn fabricados con materiales elastmeros?http://www.losadhesivos.com/elastomero.htmlimagen cuadro http://www.upv.es/materiales/Fcm/Fcm15/fcm15_5.html

Ejemplos y aplicaciones de materialeselastmeros Goma natural:Material usado en lafabricacinde juntas, tacones y suelas de zapatos.

Poliuretanos:Los poliuretanos son usados en el sector textil para lafabricacinde prendaselsticascomo la lycra,tambinse utiliza como espumas, materiales de ruedas, etc.

Polibutadieno:Materialelastmeroutilizado en las ruedas oneumticosde losvehculos dada la extraordinaria resistencia al desgaste.

Neopreno:Material usado principalmente en lafabricacinde trajes de buceo,tambines utilizado como aislamiento de cables, correas industriales, etc.

Silicona:Material usado en una gama amplia de materiales yreasdado a sus excelentes propiedades de resistencia termina yqumica lassiliconasse utilizan en lafabricacinde chupetes,prtesismdicas, lubricantes, moldes, etc.

Clasificacin segn su composicin qumica

Grupo R(delinglsRubber) - la cadena principal se compone decarbonoehidrgenoy contienedobles enlaces Caucho natural(NR) Poliisopreno(IR, forma artificial del caucho natural) Polibutadieno Caucho estireno-butadieno(SBR) Caucho butilo(IIR) Caucho nitrilo(NBR) Neopreno(CR) Grupo M(del inglsMethylene) - su cadena principal slo contiene tomos de carbono e hidrgeno y est saturada (no dobles enlaces) Caucho etileno-propileno(EPM) Caucho etileno-propileno-dieno(EPDM) Caucho etileno-acetato de vinilo(EVM) Caucho fluorado(FKM) Caucho acrlico(ACM) Polietileno clorado(CM) Polietileno clorosulfurado(CSM) Grupo N-contiene tomos denitrgenoen la cadena principal"Pebax", copolmero depoliamidaypolister Grupo O- contiene tomos deoxgenoen la cadena principalCaucho de epiclorhidrina(ECO) Grupo Q- contienegrupossiloxanoen la cadena principalCaucho desilicona(MQ) Grupo U(deUretano) - contiene tomos de nitrgeno, oxgeno y carbono en la cadena principal formando elgrupoNCO (uretano)Elastmeros depoliuretano(AU y EU) Grupo T- contiene tomos deazufreen la cadena principalCaucho de polisulfuroo "Thiokol"Prefijos Xindica presencia de gruposcarboxilo(por ejemplo, XNBR) CyBindican cauchos halogenados (por ejemplo, CIIIR y BIIR) Hindica caucho hidrogenado (por ejemplo, HNBR) S, normalmente minscula, indica polmero obtenido mediante un proceso en solucin (por ejemplo, sSBR) EEM, normalmente en minsculas, indican polmero obtenido mediante un proceso en emulsin (por ejemplo, eSBR) OEindica un polmero al que se ha aadidoaceite(por ejemplo, OE-SBR) Ysuele indicar propiedades termoplsticas.Familias principales Estirnicos (SBCs) Estireno-butadieno-estireno (SBS) de alto y bajo contenido en estireno Estireno-etileno-butileno-estireno (SEBS) Estireno-isopreno-estireno (SIS) Olefnicos (TPOs) Vulcanizados termoplsticos (TPVs) Poliuretano termoplstico (TPUs) Copolisteres (COPEs) Copoliamidas (COPAs)

ESTOS SON ALGUNOS DE VARIAS INDUSTRIAS :

- Elastmero E-100: Aplicacin en la industria minera, fabricacin de llantas para patines y patinetas.

Elastmero E-40: Fabricacin de moldes, empaques, sellos y aplicaciones para la industria minera.

Elastmero E-50-D: Fabricacin de piezas con alta dureza y buenas propiedades mecnicas.

Elastmero E-55: Fabricacin de moldes flexibles, para el moldeado de piezas de polister, yeso, etc.

Elastmero E-60: Fabricacin de piezas con alta dureza pero con cierta flexibilidad.

Elastmero E-70: Aplicacin en la industria minera.

Elastmero E-75: Aplicacin en la industria minera y en piezas donde se requiere buena resistencia a la tensin y desgarre.

Elastmero E-75-D: Fabricacin de piezas con una alta dureza, como moldes para moldeado de poliuretano.

Elastmero E-85: Fabricacin de ruedas de patines, sellos, rodillos, etc.Elastmero E-90: Aplicacin en la industria minera, fabricacin de llantas para patines y patinetas

CLASIFICACION DE LOS ELASTOMEROS

Existen dos principales clasificaciones de los elastmeros. Una de estas clasificaciones hace referencia a los tomos que conforman los elastmeros. A continuacin se presenta dicha clasificacin:- Grupo R: Est compuesto por hidrgeno y carbono y se caracteriza por tener enlaces dobles.- Grupo M: No hay enlaces dobles, es saturado y contiene solamente tomos de carbono e hidrgeno.- Grupo N: La composicin de su cadena principal contiene tomos de nitrgeno.- Grupo O: Su cadena principal contiene tomos de oxgeno.- Grupo Q: En la cadena principal de este grupo de elastmeros hay grupos soxilano.- Grupo U: En su cadena principal se forma el llamado grupo Uretano (NCO).- Grupo T: Hay presencia de azufre en su cadena principal.Otra clasificacin de los elastmeros responde a su comportamiento al elevar la temperatura. De esta forma encontramos elastmeros termoestables, que son aquellos que mantienen su forma y estructura an en altas temperaturas, y los elastmeros termoplsticos, que se vuelven blancos y moldeables cuando se les calienta

ResinasResinas orgnicas sintticasLas resinas sintticas de intercambio inico consisten en una matriz polimrica reticulada por la accin de un agente entrecruzante y derivatizada con grupos inorgnicos que actuan como grupos funcionales. Son los materiales ms habituales en las aplicaciones de intercambio inico en la industria.

Como ya hemos mencionado, el desarrollo de las resinas sintticas comenz con la sntesis de las mismas mediante polimerizacin por condensacin (fenol-formaldehido, epiclorhidrina-amina) y, posteriormente, se sintetizaron mediante polimerizacin por adicin . La mayora de las resinas comerciales estn basadas en la estructura estireno-divinilbenceno, debido a su buena resistencia qumica y fsica y a su estabilidad en todo el rango de pH y a la temperatura. Tambin se emplean matrices polmericas basadas en el cido acrlico o metacrlico.En el proceso de fabricacin de la matriz polimrica, estireno y divinilbenceno, que son insolubles en agua, se mezclan mediante un agitador a una velocidad que rompe la mezcla en pequeas esferas. Estas esferas a medida que transcurre la reaccin se endurecen formando perlas esfricas, que es la forma en la que se suelen presentar estas resinas. En este punto, el copolmero no estafuncionalizado.El entrecruzamiento confiere a la resina estabilidad y resistencia mecnica, as como insolubilidad. El grado de entrecruzamiento es un factor importante de controlar ya que no slo determina las propiedades mecnicas de la resina, sino tambin su capacidad de hincharse (swelling) y de absorber agua.

El hinchado del polmero se produce cuando el disolvente penetra en los poros de la estructura polimrica, ensanchandolos y abriendo, por tanto, la estructura. A simple vista, se observa un aumento en el volumen que ocupa la resina. El proceso de swelling favorece la permeabilidad de iones en la matriz de la resina y mejora la accesibilidad a los grupos funcionales. Como inconveniente, el aumento de tamao de la resina puede dar problemas de exceso de presin si la resina est empaquetada en una columna y tambin, que la resina sufra procesos de hichado y desinchado puede, con el tiempo, afectar a la estabilidad mecnica del polmero.

Policondensacin entre fenol y formaldehido

Polimerizacin entre el divinilbenceno y el cido metacrlicoHay dos formas de obtener una resina de intercambio inico funcionalizada:1. Incorporar el grupo funcional durante la polimerizacin, por ejemploempleando monmeros ya funcionalizados.2. Primero se lleva a cabo el proceso de polimerizacin y despues de introducen los grupos funcionales sobre la matriz polimrica mediante las reacciones qumicas oportunas, como sulfonacin o cloracin-aminacin.Clasificacion de las resinas:1. Estructura de la red polimrica2. Tipo de grupo funcionalTipos de resinas de intercambio inico segn su estructura de redTipo gel: Tambien conocidas como resinas microporosas ya que presentan tamaos de poro relativamente pequeos. En estas resinas el fenmeno swelling es muy importante, ya que se hinchan en mayor o menor medida en funcin del porcentaje de agente entrecruzante empleado durante la polimerizacin y del disolvente en el que se encuentre la resina.Por ejemplo, una resina con baja proporcin de divinilbenceno se hinchar mucho en disolucin acuosa, abriendo ampliamente su estructura, lo cual permitira la ifusin de iones de gran tamao. dResinas macroporosas: Tambin llamadas macroreticulares. Durante la sntesis de estas resinas a partir de sus monmeros, se utiliza un co-solvente que actuainterponiendose entre las cadenas polimricas creando grandes superficies internas. Este disolvente se elimina una vez formada la estructura rgida del polmero. Las perlas tienen una relacin area/volumen mayor que las resinas tipo gel, y por tanto, mayor capacidad de intercambio. La estructura macroreticular favorece la difusin de los iones, mejorando por tanto la cinetica de intercambio.Resinas isoporosas: Se caracterizan por tener un tamao de poro uniforme, con lo que aumenta la permeabilidad de los iones en el interior de la red. Son resinas de alta capacidad, regeneracin eficiente y de coste mas bajo que las resinas macroporosas.

Tipos de resinas de intercambio inico segn el grupo funcionalResinas catinicasde cido fuerte : Se producen por sulfonacin del polmero con cido sulfrico . El grupo funcional es el cido sulfnico, -SO3HResinas catinicasde cido debil: El grupo funcional es un cido carboxlico -COOH, presente en uno de los componentes del copolmero, principalmente el cido acrlico o metacrlico.Resinas aninicas de base fuerte: Se obtienen a partir de la reaccin de copolmeros de estireno-divinilbencenoclorometilados con aminas terciarias. El grupo funcional es una sal de amonio cuaternario, R4N+.Resinas aninicas de base debil: Resinas funcionalizadas con grupos de amina primaria, -NH2, secundaria, -NHR, y terciaria, -NR2. Suelen aplicarse a la adsorcin de cidos fuertes con buena capacidad, pero su cintica es lenta.Resinas quelatantes: En estas resinas el grupo funcional tiene las propiedades de un reactivo especfico, ya que forman quelatos selectivamente con algunos iones metlicos. Los tomos ms frecuentes son azufre, nitrgeno, oxgeno y fosforo, que forman enlaces de coordinacin con los metales. Sus ventajas sobre las demas es la selectividad que muestran hacia metales de transicin y que el carcter de cido debil del grupo funcional facilita la regeneracin de la resina con un cido mineral. No obstante son poco utilizadas en la industria por ser ms caras que las anteriores y por tener una cintica de absorcin ms lenta. La resina quelatante ms conocida tiene como grupo funcional el cido iminodiactico, cuya frmula puede verse en la siguiente figura.

http://html.rincondelvago.com/resinas-organicas-sinteticas.html

ReferenciasTreloar L.R.G.,The Physics of Rubber Elasticity, Oxford University Press, 1975. ISBN 0-19-85027-9.Meyers and Chawla.Mechanical Behaviors of Materials, Prentice Hall, Inc. (Pearson Education) 1999.Budinski, Kenneth G., Budinski, Michael K.,Engineering Materials: Properties and Selection, 7th Ed, 2002.ISBN 0-13-030533-2.http://es.wikipedia.org/wiki/Elast%C3%B3mero