Propiedades de los Plásticos JOSE LIZANA

Introducción Por ciclos la humanidad ha obtenido ventajas de la versatilidad de los polímeros en forma de grasas, alquitranes, resinas y gomas. Sin embargo, no es hasta la Revolución Industrial que la Industria Moderna de los Polímeros comenzó a desarrollarse.  

Concepto de Plástico Los plásticos son materiales artificiales obtenidos sobre la base de sustancias orgánicas altamente moleculares naturales (hidrocarburos, productos de hidratos de celulosa, lana, albúminas, etc.) o artificiales (polímeros: vinílicos, acrílicos, poliuretanos, poliamidas, poliésteres, silicona, etc.).

Clasificación de los Polímeros Según su origen. Según su mecanismo de polimerización. Composición Química.

Según sus Aplicaciones Elastómeros: Se deforman mucho al someterlos a un esfuerzo pero recuperan su forma inicial al eliminar el esfuerzo. Plásticos: Ante un esfuerzo suficientemente intenso, se deforman irreversiblemente. Fibras: Presentan alto módulo de elasticidad y baja extensibilidad. Recubrimientos: Se adhieren a la superficie de otros materiales para otorgarles alguna propiedad. Adhesivos: Son sustancias que combinan una alta adhesión y una alta cohesión.

¿ Qué son los Polímeros? Los polímeros se producen por la unión de cientos de miles de moléculas pequeñas denominadas monómeros que forman enormes cadenas de las formas más diversas. Algunas parecen fideos y otras tienen ramificaciones. Si hay un monómero único o varios, se forman homopolímeros o heteropolímeros. Monómeros Polímero (Homopolímero) Monómeros Polímero (Heteropolímero)

Origen de los Polímeros Naturales o Sintéticos Los polímeros pueden ser de origen natural, es decir, sintetizados (fabricados) por la naturaleza, o bien, pueden ser hechos por el hombre, y en ese caso, se les denomina polímeros sintéticos. Una tercera posibilidad es que el hombre modifique un polímero natural, con el fin de obtener un producto con determinadas propiedades. Tal es el caso, por ejemplo, del acetato de celulosa, una fibra semi-sintética ampliamente empleada en la industria textil.

Naturales o Sintéticos Naturales: Proteínas, Polisacáridos (almidón), Ácidos nucleicos, el Caucho Natural, etc. Sintéticos: Nylon, Teflón, Polietileno, PVC, Poliestireno, Poliéster, etc.

Polímeros Naturales

Proteínas Polímero (Proteína) Monómeros (aminoácidos)

Modelo De WATSON-CRICK ADN Modelo De WATSON-CRICK

Almidón Monómero (glucosa) Polímero (almidón) Carbohidrato formado por Glucosa (azúcar) y que se utiliza como fuente de energía. Esta presente en organismos vegetales

Celulosa

Hule natural Hule + Azufre  Caucho S S S S S S Caucho estirado

Fibras Naturales

Polímeros Naturales: Biopolímeros Las macromoléculas más importantes para la vida son: hidratos de carbono, ácidos nucleicos, lípidos y proteínas POLÍMERO MONÓMERO Proteínas Aminoácido Ácidos nucleicos Nucleótido Hidratos de carbono monosacárido

Polímeros Sintéticos

Clases de Polímeros Para ello basta mencionar 5 clases de polímeros, ampliamente usados en la actualidad con fines muy diversos: Los plásticos. Fibras. Elastómeros. Adhesivos. Recubrimientos. Todos ellos son polímeros sintéticos orgánicos derivados del petróleo y gas natural.

También el hombre ha desarrollado. Polímeros de origen inorgánico. Fibra de vidrio. Fibra de carbono. Nylon. PVC. Poliestireno. Polietileno. Teflón.

Propiedades de los Polímeros La gran variedad de polímeros que existen hace posible definir características comunes para ellos, ya que dependiendo de su proceso de producción y de las materias primas usadas.

Propiedades de los Polímeros Resistencia a los golpes, al Calor. Cambios de temperatura. Flexibles. Suaves. Duros. Elásticos. Impermeables. Resistentes a la oxidación a los ácidos. Biodegradables. Maleables. De alta o baja densidad.

Propiedades de los Polímeros Las propiedades físicas y químicas de los polímeros (dureza, rigidez, viscosidad, densidad, masa molecular, solubilidad, reactividad, etc.). Tienen una excelente resistencia mecánica ya que las cadenas poliméricas se atraen. Las fuerzas de atracción dependen de la naturaleza del polímero. A temperaturas mas bajas, los polímeros tienden a endurecerse. La mayoría de los polímeros son malos conductores de la electricidad.

Resumiendo

Los Polímeros tiene 2 Categorías Termoplásticos. Termoestables. Elastómeros.

Termoplásticos Son resinas con estructura molecular lineal que durante el moldeo en caliente no sufren ninguna modificación química. La acción del calor causa que estas resinas se funden, solidificándose rápidamente por enfriamiento en el aire o al contacto con las paredes del molde.

Termoestables Pueden ser fundidos una sola vez. Las resinas de este grupo que se caracterizan por tener una estructura molecular reticulada o entrelazada, se funden inicialmente por la acción del calor, pero enseguida, si sé continua la aplicación del calor experimenta un cambio químico irreversible el cual provoca que las resinas se tomen infusibles e insolubles.

ELASTÓMEROS Caucho: El caucho natural se utiliza para fabricar neumáticos de coches, mediante un proceso de vulcanización. El caucho sintético es más resistente al ataque de agentes químicos y es mejor aislante térmico y eléctrico. Se emplea para fabricar suelas de zapatos, mangueras de riego, correas de transmisión. Neopreno: Debido a su impermeabilidad se utiliza para fabricar trajes de inmersión. Absorbe muy bien las vibraciones por lo que se utiliza en cimentaciones de edificios, apoyo para grandes vigas.

ELATÓMEROS Silicona: Es muy resistente al ataque de agentes químicos y atmosféricos y posee una gran elasticidad.. Debido a sus múltiples propiedades tiene usos tan diversos como el sellado de juntas, aislante eléctrico o en prótesis mamarias

CLASIFICACIÓN DE LOS PLÁSTICOS Según la disposición de las moléculas que forman el polímero se distinguen tres grupos de plásticos: Termoestables Termoplásticos Elastómeros Sus macromoléculas se entrecruzan formando una red. Debido a esta disposición sólo se les puede dar forma una vez. Un segundo calentamiento produciría su degradación. Las macromoléculas están dispuestas libremente sin entrelazarse. Tienen la propiedad de reblandecerse con el calor, adquiriendo una forma que conserva al enfriarse. Las macromoléculas están ordenadas formando una red de pocos enlaces. Recuperan su forma y dimensiones cuando la fuerza que actúa sobre ellos cede.

Polimerización

Vulcanización

Polímeros de uso muy común Polietileno [HDPE o LDPE, alta o baja densidad] (CH2-CH2)n Polipropileno (PP) Poliuretano (PUR) Policloruro de vinilo (PVC) Poliestireno (PS) Policarbonato (PC) Politetrafluoroetileno (PTFE)

Polietileno Alta Densidad El polietileno de alta densidad es un polímero de adición, conformado por unidades repetitivas de etileno. El Etileno es polimerizado a bajas presiones, mediante radicales libres.

El polietileno de alta densidad es un polímero que se caracteriza por: Excelente resistencia térmica y química. Muy buena resistencia al impacto. Es sólido, incoloro, translúcido, casi opaco. Muy buena procesabilidad, es decir, se puede procesar por los métodos de conformado empleados para los termoplásticos, como inyección y extrusión. Es flexible, aún a bajas temperaturas. Es tenaz. Es más rígido que el polietileno de baja densidad. Presenta dificultades para imprimir, pintar o pegar sobre él. Es muy ligero. Su densidad es igual o menor a 0.952 g/cm3. No es atacado por los ácidos, resistente al agua a 100 ºC y a la mayoría de los disolventes ordinarios

Polietileno Baja Densidad El polietileno de baja densidad es un polímero con una estructura de cadenas muy ramificadas; esto hace que tenga una densidad más baja

El polietileno de baja densidad es un polímero que se caracteriza por: Buena resistencia térmica y química. Buena resistencia al impacto. Es de color lechoso, puede llegar a ser trasparente dependiendo de su espesor. Muy buena procesabilidad, es decir, se puede procesar por los métodos de conformado empleados para los termoplásticos, como inyección y extrusión. Es más flexible que el polietileno de alta densidad. Presenta dificultades para imprimir, pintar o pegar sobre él. Densidad de 0.92 g/cc.

Polipropileno (PP) El polipropileno (PP) es el polímero termoplástico, parcialmente cristalino, que se obtiene de la polimerización del propileno (o propeno). Pertenece al grupo de las poliolefinas y es utilizado en una amplia variedad de aplicaciones que incluyen empaques para alimentos, tejidos, equipo de laboratorio, componentes automotrices y películas transparentes. Tiene gran resistencia contra diversos solventes químicos, así como contra álcalis y ácidos.

Propiedades PP El PP comercial es muy similar al polietileno, excepto por las siguientes propiedades: Menor densidad: el PP tiene un peso específico entre 0,9 g/cm³ y 0,91 g/cm³, mientras que el peso específico del PEBD (polietileno de baja densidad) oscila entre 0,915 y 0,935, y el del PEAD (polietileno de alta densidad) entre 0,9 y 0,97 (en g/cm³) Temperatura de reblandecimiento más alta Gran resistencia al stress cracking Mayor tendencia a ser oxidado (problema normalmente resuelto mediante la adición de antioxidantes) El PP tiene un grado de cristalinidad intermedio entre el polietileno de alta y el de baja densidad.

Poliuretano (PUR) El Poliuretano (PUR) es un polímero que se obtiene mediante condensación. Los poliuretanos se clasifican en dos grupos, definidos por su estructura química, diferenciados por su comportamiento frente a la temperatura. De esta manera pueden ser de dos tipos: Poliuretanos termoestables o poliuretanos termoplásticos ( según si degradan antes de fluir o si fluyen antes de degradarse, respectivamente). Los poliuretanos termoestables más habituales son espumas, muy utilizadas como aislantes térmicos y como espumas resilientes. Entre los poliuretanos termoplásticos más habituales destacan los empleados en elastómeros, adhesivos selladores de alto rendimiento, suelas de calzado, pinturas, fibras textiles, sellantes, embalajes, juntas, preservativos, componentes de automóvil, en la industria de la construcción y del mueble.

Policloruro de vinilo (PVC) El PVC es el producto de la polimerización del monómero de cloruro de vinilo a policloruro de vinilo. Es el derivado del plástico más versátil. Este se pueden producir mediante cuatro procesos diferentes: Suspensión, emulsión, masa y solución

Propiedades PVC Amplio rango de durezas. Rentable. Bajo coste de instalación. Es muy resistente a la corrosión. Tiene una elevada resistencia a la abrasión, junto con una baja densidad (1,4 g/cm3), buena resistencia mecánica y al impacto, lo que lo hace común e ideal para la edificación y construcción. Es un material altamente resistente, los productos de PVC pueden durar hasta más de sesenta años como se comprueba en aplicaciones tales como tuberías para conducción de agua potable y sanitarios; de acuerdo al estado de las instalaciones se espera una prolongada duración del PVC así como ocurre con los marcos de puertas y ventanas. Se emplea eficazmente para aislar y proteger cables eléctricos en el hogar, oficinas y en las industrias debido a que es un buen aislante eléctrico.

Poliestireno (PS) El Poliestireno (PS) es un polímero termoplástico que se obtiene de la polimerización del Estireno. Existen cuatro tipos principales: el PS cristal, que es transparente, rígido y quebradizo; el poliestireno de alto impacto, resistente y opaco, el poliestireno expandido, muy ligero, y el poliestireno extrusionado, similar al expandido pero más denso e impermeable. Las aplicaciones principales del PS choque y el PS cristal son la fabricación de envases mediante extrusión-termoformado, y de objetos diversos mediante moldeo por inyección.

El Policarbonato Polímero muy usado por tres características Principales: Alta resistencia a los impactos Altas temperaturas Buenas propiedades ópticas Sus aplicaciones son: Ópticas [lentes, gafas, focos de vehículos etc.] Electrónica fabricación de CDS, DVDS Seguridad: cristales antibalas y escudos anti-disturbios de la policía 43

Materiales hechos de algún tipo de Polímeros Poliisobutileno Nylon Laycra Algodón, Nylon y Poliésteres Poliisopreno Poliisopreno

Poliacrilonitrilo o Rayón Polipropileno (Alfombras, cubre pisos) Prendas de Vestir Poliacrilonitrilo o Rayón (Blusas, camisas) Algodón (Chalecos) Polipropileno (Alfombras, cubre pisos) Poliuretano (Bajadas de camas)

Artículos de uso Domestico Polietileno hidroxietil celulosa (champú) Polipropileno Polietileno

Extrusión

Extrusión-Soplado

Inyección

Laminado

Procesos de Conformación de los Polímeros Extrusión. Inyección. Inyección Soplado. Termoformado. Soplado. Laminado

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