Polimeros

Polímeros

Es un compuesto molecular que se distingue por tener una masa molar grande y abarca desde milis a millones de gramos y por estar formado por muchas unidades que se repiten

Los polímeros se clasifican en dos grandes grupos:

Polímeros Naturales

Polímeros sintéticos

Polímeros Naturales: Proteinas,los ácidos nucleicos ,la celulosa y el hule.

Polímeros Sintéticos: la mayoría son compuestos orgánicos ejemplos el nylon el dacron la Lucita

 Los Polímeros sintéticos son aquellos que

son creados por el hombre a partir de

elementos propios de la naturaleza.

 Estos polímeros sintéticos son creados

para funciones especificas y poseen

características para cumplir estas mismas.

el policloruro de vinilo (PVC), el polietileno, etc.

Fractura de polímeros

La resistencia a la rotura de los materiales polimericos es relativamente menor que la de los metales y ceramicas. Por regla general, lso polimero termoestables presentan fractura frágil. La formación de grietas en la región donde se localizan las tensiones esta asociada con el proceso de rotura. Durante la rotura se deshacen los enlaces covalentes de las estructuras entrecruzadas y reticuladas.

Los polímeros termoplásticos presentan fractura dúctil y frágil, y muchos experimentan la transición dúctil-fragil. La baja temperatura, la alta velocidad de deformación, la presencia de entallas agudas, el incremetneo del espesor de las muestras y las modificaciones de la estructura polimerica son factores que favorecen la fractura frágil. Los termoplásticos vitreos son fragiles a baja temperatura, pero se convierten en dúctiles al aumentar la temperatura y aproximarse a la temperatura de transición vitrea y presentan comportamiento plastico antes de romprese.

Un fenómeno asociado al afractura de lagunso poolimeros termoplásticos vitreos es la microfisuración. Las microfisuras constituyen na region pensionada asociada a fisuras, grietas, particulas de impurezas y heterogeneidades moleculares. Normalmente esta region se propaga perpendicularmente al eje de esfuerzo de tracción. Asociadas a las microfisuras existen regiones de deformación permanenete localizada, que conducen a la formaron de fisbrillas(regiones con cadenas moleculares orientadas) y pequeños poros dispersos (microporos) e interconectados. El espesor de una microfisura suele ser de unas 5 um o menos.

Las microfisuras, a diferencia de las grietas, son capaces de soportar cargas transversales a la direccion de su propagacion. Las cargas soportadas seran menos de las de un material sin microfisuras o sin grietas. Si se aplica un esfuerzo de traccion suficiente a lo largo de las microfisuras se forman grietas por rotura de la estructura fibrilar y ensanchamiento de los huecos. A continuación la grieta se extiende por su extremo.

Resistencia al impacto

En algunas aplicaciones de los materiales polimericos es de gran interes conocer el grado de resistencia al impoacto de probetas entalladas. Estaos valores se obtinen mediante ensayos Izod o Charpa. Coo los metales, los polimeros presentan rotura dúctil o frágil cuando se somenten al impacto de una carga, dependiendo de la temperatura, del tamaño de la probeta, de la velocidad de deformación y del modo de aplicar la carga. Tanto polimeros cristalinos y como los amorfos son fragiles a baja temperatura y tienen relativamente poca resistencia al impacto. Sin embargo, estos materiales experimentean transición dúctil-fragil en un estrecho intervalo de temperaturas, similar al que se muestra para el acero. Desde luego, la resistencia al impacto decrece gradualmente a altas temperaturas, cuando el polimero empieza a reblandecerse. Ordinariamente, las dos caracteristicas relacionadas con el impacto mas solicitadas son elevada resistencia al impacto a temperatura ambiente y una temperatura de transición frágil-ductil a temperatura inferior a la ambiental.

Fatiga

Los polimeros pueden experimentar fallos por fatiga en condiciones de esfuerzos ciclicos. Del mismo modo que en los metales, la fatiga ocurre a esfuerzos relativamente pequeños comparados con el limite elastico. Lso ensayos de fatiga de los polimeros no duran tanto como en los metales; sin embargo, la representación grafica de los resultados obtenidos con ambos materiales tiene forma parecida. Algunos polimeros presentan limite de fatiga (un nivel de esfuerzo por debajo del cual el esfuerzo par que se produzca el fallo se hace independiente del numero de ciclos). Otros polimeros no parece que tnegan tal limite. Como era de esperar, la resistencia a la fatiga y el limite de fatiga de los polimeros es mucho menor que la de los metales.

Resistencia a la torsión y dureza

Otra propiedad mecánica que a veces condicionan las aplicaciones de los polímeros son la resistencia a la torsión y la dureza. La resistencia a la torsión de algunos plásticos es de gran importancia, sobre todo la de las laminas o películas utilizadas para embalaje. La resistencia a la torsión es la energía requerida para torcer una probeta de una geometría con la resistencia a la tracción.

Como en los metales, la dureza de un polímero representa la resistencia del material al rayado y la penetración. La mayoria de los ensayos de dureza se realizan mediante técnicas de penetración similares a la de los metales.

Aplicación y conformación de los polímeros

Las grandes macromoleculas de los polímeros utilizados industrialmente se sintetizan a partir de substancias que tienen moléculas mucho mas pequeñas en un proceso denominado polimerización. Además, las propiedades de los polímeros se modifican y se mejoran por inclusión de aditivos. Finalmente, se fabrica la pieza de la forma necesaria mediante las técnicas de conformación: moldeo y hechurado. A continuación se explicara los procesos de polimerización y de los diferentes tipos de aditivos. Los procedimientos especificos de conformacion se veran al tratar cada tipo de polímero.

Polimerización

La síntesis de polímeros de elevados pesos moleculares se denomina polimerización: los monómeros se unen entre si para generar las gigantescas moléculas que constituyen el material. La mayor parte de las materias primas necesarias para sintetizar polímeros derivan de productos del carbón y del petróleo, que suelen estar constituidos por moléculas de pequeño peso molecular. La polimerización transcurre mediante reacciones de adición o de condensación, cuyos mecanismos se discuten a continuación.

Polimerización por adición

La polimerización por adición (tambien denominada polimerización por reacción en cadena) es un proceso en el cual reaccionan monomeros bifuncionales que van uniendo uno a uno, a modo de cadena, par formar una macromolecula lineal. La composición de la molécula resultante es un múltiplo exacto del monomero reactivo original.

En la polimerización por adición se distinguen tres etapas: iniciación, propagación y terminación. Durante la etapa de la iniciación se forma, por reacción de un catalizador con una unidad monomerica, un centro activo capaz de propagarse. Este proceso se demostro para el polietileno

Las velocidades relativas de iniciación, propagación y terminación determinan el peso molecular, por lo que normalmente se controlan para obtener un polímero común grado de polimerización predeterminado. Como la polimerización termia al azar, se genera una gran variedad de longitudes de cadena, que origina una distribución de pesos moleculares.

La polimerización o adicion se aplica para la síntesis de polietileno, polipropileno, cloruro de polivinilo, poliestireno y de muchos copolimeros.

Polimerización por condensación

La polimerización por condensación (o reacción por etapas) es la formación de polímeros por mediación de reacciones químicas intermoleculares que normalmente implican mas de una especie monomerica y generalmente se origina un subproducto de bajo peso molecular, como el agua, que se elimina. Las substancias reactivas tienen formulas químicamente diferentes de la unidad que se repite, y la reacción intermolecular ocurre cada vez que se forma una unidad repetitiva. Por ejemplo, al considerar la formación de un poliéster a partir de la reacción entre el etilenglicol y el acido adípico.

Este proceso por etapas se repite sucesivamente y se produce, en este caso, una molécula lineal. La química de la reacción especifica no es importante, sino el mecanismo de la polimerización por adición.

Aditivos de los polímeros

La mayoria de las propiedades de los polímeros dicutidos anteriormente son intrínseca, es decir, son características esenciales del polímero especifico. Algunas de estas propiedades

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