Materiales

MATERIALES POLIMÉRICOS

Gustavo Tovar s.

Ingeniero Químico Universidad Nacional de Colombia. Especializado en Metalurgia Física y Materiales de Ingeniería en Columbia University NY, Stevens Tech, Hebrken, NJ y Nowark College Y Enginnering, Nowardk, NJ. Ex Director de la División de Materiales de Bavaria S.A.. Ha sido profesor den la Universidad Nacional y en la Universidad de los Andes.

Actualmente es profesor de la Escuela Colombiana de Ingeniería

TABLA DE CONTENIDO

MATERIALES POLIMÉRICOS 1

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS PLÁSTICOS 3

NATURALEZA Y ESTRUCTURA DE LOS POLÍMEROS 3

CLASES DE PLÁSTICOS 7

1. MATERIALES TERMOPLÁSTICOS 7

2. MATERIALES TERMOESTABLES 7

MECANISMOS DE POLIMERIZACIÓN 8

POLIMERIZACIÓN POR ADICIÓN 8

Monómero del tipo etileno 10

COPOLIMERIZACIÓN 12

POLIMERIZACIÓN POR CONDENSACIÓN 13

FUNDAMENTOS DE LA ESTRUCTURA DE POLÍMEROS 16

1. Tipo químico 17

2. Forma molecular 18

3. Arreglo molecular 21

RELACIÓN DE ESTRUCTURA A PROPIEDADES 22

Cristalinidad 22

Estructura Amorfa 23

Elastómeros 23

PROPIEDADES TÍPICAS DE ALGUNOS PLÁSTICOS IMPORTANTES 26

PLÁSTICOS SEMICRISTALINOS 27

Polietileno de baja densidad (LDPE) 27

Polietileno de alta densidad (HDPE) 27

Polipropileno (PP) 27

Poliamidas (NYLON) 28

Acetales 29

Oxido de polifenileno (PPO) 30

Politetrafluoroetileno (PTFE) 31

PLÁSTICOS AMORFOS 32

Cloruro de polivinilo (PVC) 32

Polimetilmetacrilato (PMMA) 32

Poliestireno (PS) 33

Acrilonitrilo - Butadieno - Estrireno (ABS) 33

Policarbonatos 34

PLÁSTICOS TERMOESTABLES 34

Aminos 34

Fenolicos 35

Poliuretanos 35

Poliesteres 36

Poliéster Termoplástico 39

Resinas epóxicas 40

Resina Alilicas 41

OTROS POLÍMEROS MENOS COMUNES 42

Polisulfono 42

Resinas Ionomer 43

Resinas Poliimida 44

Resinas Poliallomer 45

Silicona 45

MODIFICACIÓN DE PROPIEDADES 47

Modificación química de los polímeros 47

Modificaciones con aditivos 48

MODIFICACIÓN DE PROPIEDADES POR EL USO DE MEZCLAS DE POLÍMERO - POLÍMERO 51

Mezclas miscibles 53

Combinaciones parcialmente miscibles. 53

Sistemas inmiscibles 54

PROCESAMIENTO. 55

SELECCIÓN DE POLÍMEROS Y MODIFICACIÓN DE PROPIEDADES 56

CLASIFICACIÓN DE POLÍMEROS 56

CLASIFICACIÓN MORFOLÓGICA 57

EJEMPLOS DE COMPONENTES DE MEZCLA CRISTALINOS, AMORFOS Y ELASTÓMEROS 58

Mezclas Amorfos -Cristalinos 58

OTRAS ALEACIONES Y COMBINACIONES DE MEZCLA 59

Aplicación de aleaciones y mezclas 61

MATERIALES POLIMÉRICOS

L

os altos polímeros o plásticos constituyen un grupo fascinante de materiales en nuestra moderna civilización, no solamente debido a la creciente importancia para la ingeniería, sino también debido a que las estructuras pueden modificarse y hacerse a la medida para dar un amplio espectro de color, transparencia y conformabilidad.

Un vistazo del mundo que nos rodea, nos dará una imagen de la creciente

utilización de los materiales plásticos en nuestra vida actual. Por ejemplo, el

automóvil de hoy contiene cientos de partes construidas en plásticos, en nuestros hogares, oficinas e industrias observamos componentes y equipos de plástico en televisores, computadores, muebles, teléfonos, y artefactos de recreación. También productos tales como alfombras y recipientes para empaques utilizan materiales plásticos para su construcción.

Figura 1. Consumo de materias primas en consumo

Se observa en la gráfica que a partir de 1983 el volumen de

plásticos excedió al de los metales. A partir de la segunda guerra mundial, la

industria de los plásticos ha venido creciendo a una rata del doble del de las otras

manufacturas. La figura 2 muestra el crecimiento de los plásticos por industria de

acuerdo con los parámetros de consumo en los Estados Unidos.

2000 MILLONES DE LIBRAS

INDUSTRIA APARATOS Y UTENSILIOS 10000 14000

CONSTRUCCIÓN 1000 6000

ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA 500 13000

EMPAQUES 200 9000

AUTOMÓVIL 100

AÑO 1965 1970 1975 1980

Figura 2. Crecimiento de la industria de los plásticos por tipo de industria

Los plásticos han desplazado algunos materiales de utilización tradicional en ciertas aplicaciones, como la madera, los metales, el vidrio y el papel. Algunos ejemplos de sustitución son:

Bumperes metálicos por defensas de plástico

Aislamientos de corcho por poliuretano en cuartos fríos y en tuberías.

Discos de sello de corcho por discos de PVC en las tapas Corona.

Canastas de madera por canastas de plástico para el manejo de botella de gaseosa, cerveza, leche, etc.

Manijas metálicas en el automóvil por manijas plásticas.

Válvulas de los árboles de latón por componentes de plástico en los tanques de cisterna de los baños.

Tuberías galvanizadas de conducción de agua fría y caliente en edificios y en las casas por tubería de PVC

Se puede pues, afirmar sin exageración que estamos en la era de los plásticos. Es por lo tanto importante que revisemos la naturaleza y la estructura de estos fascinantes materiales y que mencionemos algunas de sus aplicaciones actuales en la Industria y en la Ingeniería.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS PLÁSTICOS

Como sucede con otros materiales, existen ciertas ventajas y desventajas en la utilización de los plásticos. Los plásticos difieren de otros materiales en que suministran una combinación de propiedades más bien que una propiedad sobresaliente única. Esta característica contribuye mucho a la amplía utilización de los plásticos. Los plásticos pueden ser flexibles, livianos, rígidos y trasparentes todo al mismo tiempo. Esta combinación de propiedades hace los plásticos ideales para muchas aplicaciones en donde otros materiales con una propiedad sobresaliente no son apropiados. La figura 3 ilustra las principales ventajas y desventajas de los materiales plásticos en general.

Figura 3 Características generales de los plásticos

NATURALEZA Y ESTRUCTURA

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