Laboratorio materiales compuestos

LABORATORIO 1: MATERIALES COMPUESTOS

David Leal, Jhoan Rodríguez, Julian Cetina, Brayan Acosta

Universidad Distrital Francisco José De Caldas

Facultad Tecnológica

1. INTRODUCCION

En el sector industrial la materia prima utilizada para la fabricación de bienes puede tener una procedencia natural o sintética, sin embargo la utilización de los materiales no en todos los casos es pura, debido a que la composición de materiales permite obtener un material con características específicas que se adaptan a cada tipo de industria y a cada tipo de bien producido.           Es entonces que la gran variedad de industrias demanda materiales diferentes y llenos de características específicas, por lo cual se hace necesario el conocimiento e implementación de materiales compuestos para suplir dicha demanda.

Los materiales compuestos se obtienen de la mezcla de dos o más materiales con unas características iniciales que reaccionan entre sí para generar un nuevo material con características diferentes; la composición del material puede depender de muchos factores tanto externos como las condiciones ambientales, insumos de mezclado o pueden ser internos como la proporción de material mezclado y el estado físico en que se encuentre.          Esto determinará el material compuesto que se pueda obtener, es por eso que se hace necesario llevar a cabo el método científico y analítico para componer el material y controlar la obtención de las características específicas resultantes que se desean en el material compuesto.

1. Objetivo General

Comprender desde la práctica la composición y obtención de materiales compuestos, a partir de la mezcla de dos o más materiales, identificando sus características iniciales y las resultantes en el nuevo material.

1. Objetivos Específicos

1. Identificar los materiales e insumos a utilizar en la práctica.
2. Proceder a hacer las mezclas correspondientes con la orientación del docente.
3. Llevar un registro analítico de los datos que se puedan obtener de la práctica desde el momento inicial hasta la obtención final del material compuesto.

1. MARCO TEORICO

MATERIALES COMPUESTOS

Los materiales compuestos son todos aquellos que están formados por combinación de dos o más materiales, los cuales pueden ser metales, cerámicos y polímeros. Las propiedades que se obtienen de estas combinaciones son superiores a la de los materiales que los forman por separado.

YESO

Se trata del sulfato de calcio hidratado, que suele ser blanco y que resulta compacto o terroso. El yeso se deshidrata mediante la acción del fuego y logra endurecerse con rapidez cuando se amasa con agua. Además de esto este material es utilizado en el ámbito de la construcción, en la escultura artística y en la medicina.

Por otro lado como producto industrial, el yeso es el sulfato de calcio semihidratado y suele conocerse como yeso cocido, es decir, en forma de polvo (molido).

Este presenta una propiedad y es la de ser un aislante térmico.

POLIOL

Según la PACUEN SRL (distribuidora de materias primas); El Poliol es un alcohol que describe compuestos con grupos hidroxilo que reaccionan con isocianatos para fabricar polímeros de poliuretano, además de esto esté determina las propiedades del polímero de poliuretano final. Su fórmula química es CnH2n+2On.

Isocianato

 Los isocianatos son compuestos altamente reactivos y de uso frecuente en el ámbito industrial. Principalmente se usan en industrias de pinturas y recubrimientos y fabricación de poliuretanos. Los poliuretanos se forman como resultado de una reacción química entre el grupo isocianato (CNO) y el grupo hidroxilo (OH) de los poliésteres y poliéteres.

Los isocianatos más utilizados en la industria son los diisocianatos, principalmente el Toluen diisocianato (TDI), el 4,4’-Difenilmetano diisocianato (MDI) y el Hexametilen diisocianato (HDI). (Martínez, s.f)

RECINA DE POLIESTER

Según Gil, A. (2012) de la universidad EAFIT Las resinas de poliéster son líquidas a temperatura ambiente y pueden ser llevadas a estado sólido, en el caso de las resinas pre-aceleradas, por la adición de un catalizador; y para resinas no pre-aceleradas un acelerador y un catalizador.

En este orden de ideas el proceso de transformación de estado líquido a sólido se llama curado, polimerización o endurecimiento y viene acompañado de una reacción exotérmica; hay que tener en cuenta que esto no se presenta inmediatamente se deben adicionar aceleradores y catalizadores. Es una reacción que ocurre a medida que transcurre el tiempo, es decir, pasando de estado líquido a estado gelatinoso y finalmente ha estado sólido.

CATALIZADORES

Méndez, A. (2013) dice que “existen ciertas sustancias que se añaden a las reacciones químicas con el fin de influenciar en la velocidad de la reacción”. A las cuales  se les conoce como catalizadores, por tal razón catalizador se define como una “sustancia que, encontrándose presente en una determinada reacción de tipo química, provoca variaciones de velocidad sin que sea consumida durante el transcurso del proceso reactivo”.
Los catalizadores los podemos dividir en dos positivos (+) y negativos (-); los primeros incrementan la velocidad de la reacción y los segundos también conocidos inhibidores que son los que disminuyen la velocidad de la reacción.

1. METODOLOGIA

Implementos

Materiales

• Resina poliéster
• Yeso
• Poliol
• Isocianato
• Catalizador
• Agua

Insumos

• Vasos plásticos
• Palo de madera
• Tapa plástica
• Trozo de aluminio

Para el desarrollo del laboratorio se utilizaron tres materiales diferentes, en el siguiente orden:

1. Yeso

El  primer material usado fue el yeso, este se formó a partir de partículas (polvo) de sulfato de calcio y agua,  se adicionaron estos dos materiales en recipiente y se revolvió constantemente, de modo que se obtuviera una mezcla uniforme, posteriormente se dejó que esta mezcla fraguara durante aproximadamente 10 minutos, para que luego fuera retirada del recipiente.

Puesto que no se contaba con un método directo para medir los volúmenes tanto del agua como del yeso, por lo tanto sus volúmenes se calcularon de la siguiente manera:

[pic 1]

Imagen 1.  Volumen del yeso

A partir de la geometría del vaso, este se puede aproximar a un cilindro de diámetro igual a 4 cm y altura de 2,5 cm, y calculamos volumen a partir de la siguiente ecuación:

[pic 2]

Donde r es el radio del cilindro, h su altura. A partir de la ecuación 1 encontramos el siguiente volumen para cada reactivo

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Del mismo modo se calculó la cantidad de agua utilizada para la mezcla

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Imagen 2. Volumen del agua

1. Poliol-Isosianato

Siguiendo las instrucciones  dadas por el profesor, lo primero que se lleva a cabo es llenar completamente un tapa de plástico de gaseosa con poliol.

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