ANTOLOGIA

5.- Materiales no Metálicos

Los materiales son elementos agrupados en un conjunto el cual es usado con un fin específico. Se agrupan en dos grandes grupos, que son los materiales metálicos y los no metálicos: estos son los que no tienen en su composición ninguna sustancia metálica.

5.1.- Polímeros:

Los polímeros se definen como macromoléculas compuestas por una o varias unidades químicas (monómeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena.

Un polímero es como si uniésemos con un hilo muchas monedas perforadas por el centro, al final obtenemos una cadena de monedas, en donde las monedas serían los monómeros y la cadena con las monedas sería el polímero.

La parte básica de un polímero son los monómeros, los monómeros son las unidades químicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un polímero, por ejemplo el monómero del polietileno es el etileno, el cual se repite x veces a lo largo de toda la cadena.

Polietileno = etileno-etileno-etileno-etileno-etileno-……

En función de la repetición o variedad de los monómeros, los polímeros se clasifican en:

• Homopolímero - Se le denomina así al polímero que está formado por el mismo monómero a lo largo de toda su cadena, el polietileno, poliestireno o polipropileno son ejemplos de polímeros pertenecientes a esta familia.

• Copolímero - Se le denomina así al polímero que está formado por al menos 2 monómeros diferentes a lo largo de toda su cadena, el ABS o el SBR son ejemplos pertenecientes a esta familia.

La formación de las cadenas poliméricas se producen mediante las diferentes polireacciones que pueden ocurrir entre los monómeros, estas polireacciones se clasifican en:

• Polimerización

• Policondensación

• Poliadición

En función de cómo se encuentren enlazadas o unidas (enlaces químicos o fuerzas intermoleculares) y la disposición de las diferentes cadenas que conforma el polímero, los materiales poliméricos resultantes se clasifican en:

• Termoplásticos

• Elastómeros

• Termoestables

En función de la composición química, los polímeros pueden ser inorgánicos como por ejemplo el vidrio, o pueden ser orgánicos como por ejemplo los adhesivos de resina epoxi, los polímeros orgánicos se pueden clasificar a su vez en polímeros naturales como las proteínas y en polímeros sintéticos como los materiales termoestables.

Existen diferentes parámetros que miden las propiedades de los polímeros como el radio de giro, la densidad del polímero, la distancia media entre las cadenas poliméricas, la longitud del segmento cuasi-estático dentro de las cadenas poliméricas, etc...

Entre las propiedades que definen las propiedades de los polímeros, las más importantes son:

La temperatura de transición vítrea del polímero

El peso medio molecular del polímero

La temperatura de transición vítrea determina la temperatura en la cual el polímero cambia radicalmente sus propiedades mecánicas, cuando la temperatura de transición vítrea es ligeramente inferior a la temperatura ambiente el polímero se comporta como un material elástico (elastómero), cuando la temperatura de transición vítrea es superior a la temperatura ambiente el polímero se comporta como un material rígido (termoestable).

El peso molecular medio determina de manera directa tanto el tamaño del polímero así como sus propiedades tanto químicas como mecánicas (viscosidad, mojado, resistencia a la fluencia, resistencia a la abrasión…), polímeros con alto peso molecular medio corresponden a materiales muy viscosos.

Existen un gran abanico de materiales cuya composición se basan en polímeros, todos los plásticos, los recubrimientos de pintura, los adhesivos, los materiales compuestos, etc... Son ejemplos de materiales basados en polímeros que utilizamos en nuestro día a día.

5.1.1.- Termoplásticos:

Los materiales termoplástico son aquellos materiales que están formados por polímeros que se encuentran unidos mediante fuerzas intermoleculares o fuerzas de Van der waals, formando estructuras lineales o ramificadas.

Un material termoplástico lo podemos asemejar a un conjunto de cuerdas entremezcladas que tenemos encima de una mesa, cada una de estas cuerdas es lo que representa a un polímero, cuanto mayor sea el grado de mezclado de las cuerdas mayor será el esfuerzo que tendremos que realizar para separar las cuerdas unas de otras, dado a que el rozamiento que se produce entre cada una de las cuerdas ofrece resistencia a separarlas, en este ejemplo el rozamiento representa las fuerzas intermoleculares que mantiene unidos a los polímeros.

En función del grado de las fuerzas intermoleculares que se producen entre las cadenas poliméricas, estas pueden adoptar dos tipos diferentes de estructuras, estructuras amorfas o estructuras cristalinas, siendo posible la existencia de ambas estructuras en un mismo material termoplástico.

• Estructura amorfa - Las cadenas poliméricas adquieren una estructura liada, semejante a de la un ovillo de hilos desordenados, dicha estructura amorfa es la responsable directa de las propiedades elásticas de los materiales termoplástico.

• Estructura cristalina - Las cadenas poliméricas adquieren una estructura ordenada y compacta, se pueden distinguir principalmente estructuras con forma lamelar y con forma micelar. Dicha estructura cristalina es la responsable directa de las propiedades mecánicas de resistencia frentes a esfuerzos o cargas así como la resistencia a las temperaturas de los materiales termoplástico.

Si el material termoplástico dispone de una alta concentración de polímeros con estructuras amorfas, dicho material tendrá una pobre resistencia frente a cargas pero una excelente elasticidad, si por el contrario el material termoplástico dispone de una alta concentración de polímeros con una estructura cristalina, el material será muy resistente y fuerte incluso superior a los materiales termoestables, pero con poca elasticidad aportándole la característica de fragilidad en dichos materiales.

Propiedades de los termoplásticos.

Las propiedades del material de un polímero termoplástico pueden

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