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Propiedades mecánicas, termicas, electricas y quimicas de los polímeros, Monografías, Ensayos de Mecánica de Materiales

Este documento ofrece una detallada descripción de las propiedades mecánicas, termicas, electricas y quimicas de los polímeros. Se explican conceptos básicos como resistencia, dureza y elongación, así como las propiedades termicas como la temperatura de fusión, de transición vítrea y de degradación. Además, se abordan las propiedades electricas y químicas de estos materiales y se mencionan diferentes procesos de fabricación. El documento incluye ilustraciones y referencias a estudios y publicaciones relacionadas.

Qué aprenderás

  • ¿Qué propiedades mecánicas se consideran importantes en la selección de un polímero para una determinada aplicación?
  • ¿Cómo se ven afectadas las propiedades termicas de los polímeros a altas temperaturas?
  • ¿Qué papel desempeñan las propiedades electricas en la industria eléctrica y electrónica?

Tipo: Monografías, Ensayos

2020/2021

Subido el 29/12/2021

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1. PROPIEDADES MECANICAS
Los plásticos se encuentran sometidos a diferentes estados de carga en sus
distintas aplicaciones, por lo que la selección del material adecuado para cada una
de ellas se basa, entre otras consideraciones, en sus propiedades mecánicas. Las
propiedades mecánicas de los polímeros dependen, fundamentalmente, de su
composición, estructura y condiciones de procesado. Asimismo, existen otros
factores que influyen en las mismas y son, principalmente, el tiempo (velocidad de
aplicación de los esfuerzos) y la temperatura.
Los polímeros varían
considerablemente sus propiedades
mecánicas dependiendo del grado de cristalinidad, entrecruzamiento o una alta
temperatura de transición vítrea.
Muchas propiedades de los polímeros, como pueden ser la resistencia a los
solventes, resistencia química o resistencia eléctrica son muy importantes para
usos específicos. Sin embargo, la primera consideración en la utilidad o aplicación
general de un polímero es su comportamiento mecánico, más específicamente su
deformación al ser sometido a la tensión.
Resistencia
Corresponde a la capacidad que le permite a los polímeros soportar la
presión ejercida sobre ellos sin alterar su estructura, es decir, son
Ilustración 2 Curva típica esfuerzo-deformación de un plástico.
Ilustración 1 Tipos de deformación de las moléculas: (a) por
extensión de enlaces, (b) por desenrollamiento de moléculas,
(c) por desplazamiento.
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¡Descarga Propiedades mecánicas, termicas, electricas y quimicas de los polímeros y más Monografías, Ensayos en PDF de Mecánica de Materiales solo en Docsity!

1. PROPIEDADES MECANICAS

Los plásticos se encuentran sometidos a diferentes estados de carga en sus distintas aplicaciones, por lo que la selección del material adecuado para cada una de ellas se basa, entre otras consideraciones, en sus propiedades mecánicas. Las propiedades mecánicas de los polímeros dependen, fundamentalmente, de su composición, estructura y condiciones de procesado. Asimismo, existen otros factores que influyen en las mismas y son, principalmente, el tiempo (velocidad de aplicación de los esfuerzos) y la temperatura. Los polímeros varían considerablemente sus propiedades mecánicas dependiendo del grado de cristalinidad, entrecruzamiento o una alta temperatura de transición vítrea. Muchas propiedades de los polímeros, como pueden ser la resistencia a los solventes, resistencia química o resistencia eléctrica son muy importantes para usos específicos. Sin embargo, la primera consideración en la utilidad o aplicación general de un polímero es su comportamiento mecánico, más específicamente su deformación al ser sometido a la tensión.

Resistencia

Corresponde a la capacidad que le permite a los polímeros soportar la

presión ejercida sobre ellos sin alterar su estructura, es decir, son

Ilustración 2 Curva típica esfuerzo-deformación de un plástico. Ilustración 1 Tipos de deformación de las moléculas: (a) por extensión de enlaces, (b) por desenrollamiento de moléculas, (c) por desplazamiento.

resistentes a la y al estiramiento. Por ejemplo, los policarbonatos que

se usan en techos de terrazas e invernaderos

Dureza

Corresponde a la capacidad de oposición que presentan los polímeros

a romperse. Por ejemplo, el polietileno, es un polímero muy flexible

con elevada dureza, es decir no se rompe con facilidad.

Elongación

Corresponde al cambio de forma que experimenta un polímero cuando

se le somete a tensión externa, es decir, cuánto es capaz de estirarse

sin romperse. Los elastómeros son polímeros que pueden estirarse

hasta 1.000 veces su tamaño original y volver a su longitud base sin

romperse. Por ejemplo, el polibutadieno es utilizado en las pelotas de

golf las cuales poseen un núcleo elástico de este elastómero, rodeado

de una capa de material duro y rígido.

2. PROPIEDADES TERMICAS

2.1 EMPERATURA DE DEGRADACIÓN

A muy alta temperatura los enlaces covalentes entre los átomos de la macromolécula pueden destruirse (el polímero se quema o carboniza). La temperatura a partir de la cual se manifiesta este deterioro, conocida como temperatura de degradación Td limita la utilidad del polímero y representa la temperatura superior a la cual el polímero puede ser conformado en forma útil. 2.2 EMPERATURA DE FUSIÓN Es la temperatura por debajo de la cual las cadenas se organizan para formar

 Extrusión  Moldeo Por Soplado  Moldeo Por Inyección  Conformado al Vacío  Calandrado  Hilado  Moldeo Por Compresión  Moldeo Por Transferencia  Colado

3. PROPIEDADES ELECTRICAS

Los polímeros industriales en general son malos conductores eléctricos, por lo que se emplean masivamente en la industria eléctrica y electrónica como materiales aislantes. Las baquelitas (resinas fenólicas) sustituyeron con ventaja a las porcelanas y el vidrio en el aparellaje de baja tensión hace ya muchos años; termoplásticos como el PVC y los PE, entre otros, se utilizan en la fabricación de cables eléctricos, llegando en la actualidad a tensiones de aplicación superiores a los 20 KV, y casi todas las carcasas de los equipos electrónicos se construyen en termoplásticos de magníficas propiedades mecánicas, además de eléctricas y de gran duración y resistencia al medio ambiente, como son, por ejemplo, las resinas ABS. Varios factores, como la resistencia dieléctrica más el volumen y la resistividad de la superficie, son cruciales para medir la naturaleza del material polímero, específicamente con respecto a su eficiencia y conductividad. Las capacidades de prueba de propiedades eléctricas para polímeros incluyen  Constante dieléctrica / factor de disipación ASTM D150, IEC 60250  Resistencia dieléctrica ASTM D149, IEC 243-1, IEC 60243  Resistividad de volumen ASTM D257, IEC 60093  Resistividad de superficie ASTM D257, IEC 60093

4. PROPIEDADES QUIMICAS

El polímero puede solidificarse formando un solidó amorfo o uno cristalino. Como se sabe los polímeros con fuertes irregularidades en su estructura tienden a formar sólidos amorfos y los polímeros con cadenas muy simétricas tienden a cristalizar, por lo menos parcialmente. Estructuras químicas que influyen sobre las cadenas poliméricas.  Enlaces dobles;  Grupos aromáticos;  Heteroátomos en el esqueleto;  Grupos alquílicos.

4.1 SOLUBILIDAD DE POLÍMEROS

El estudio de la solubilidad de los polímeros en diferentes disolventes

es importante a la hora de especificar su resistencia a determinados ambientes,

por su utilización en la fabricación de envases, recipientes de almacenamiento,

tuberías y maquinaria, así como en aplicaciones en las que el polímero se

encuentra en disolución como pinturas, recubrimientos, hilado de fibras,

adhesivos, aceites multigrado, plastificantes. Además, la caracterización

macromolecular (determinación de masas moleculares promedio, distribución de

pesos moleculares, polidispersidad y dimensiones). Debido al gran tamaño de las

moléculas, la solubilidad de los polímeros es más compleja que la de los

compuestos de bajo peso molecular.

4.2 PROCESOS DE POLIMERIZACIÓN.

Ilustración 5 a, 5 b, Parámetros de Solubilidad

5.3 Neblina Otra propiedad óptica se define como neblina, que es importante principalmente en envases. Se mide por difracción de luz, es decir, como la fracción de luz incidente que se difracta por encima de 2.5°. Cuando la neblina excede 30%, el material se vuelve translúcido. La birrefringencia (doble reflexión) se observa principalmente en polímeros orientados. 5.4 Transparencia La transparencia se puede definir como el estado que permite la percepción de objetos a través o más allá de la muestra. A menudo se evalúa como la fracción de la luz normalmente incidente transmitida con una desviación de menos de 0. grados de la dirección del haz primario. Un material con buena transparencia tendrá una alta transmitancia y poca turbidez. La transmitancia es la relación entre la luz transmitida y la luz incidente y es complementaria de la reflectancia.

CONCLUSIÓN

La aplicación de estas macromoléculas sintéticas en nuestra vida moderna se basa en la utilización y disponibilidad de nuevos materiales, y entre ellos, juegan un papel importante los polímeros, que son moléculas de alto peso molecular, formadas por cientos y miles de unidades repetitivas. Aún desde tiempos muy remotos el hombre ha utilizado estás macromoléculas, desde las proteínas y almidones en su dieta, hasta el algodón y seda para su vestimenta. Una de las principales áreas de ciencia de los materiales. Los cauchos sintéticos, materiales plásticos y fibras son algunos de los ejemplos de estos logros, que en muchos casos llegan a superar, en cuanto a propiedades, a sus similares naturales. Nuevos materiales sintéticos son desarrollados todos los días para satisfacer nuevas necesidades tecnológicas cada vez más exigentes, desde la elaboración de chalecos antibalas y trajes espaciales, hasta materiales para la fabricación de circuitos electrónicos y matices para la liberación controlada de medicamentos. Además de las áreas tradicionales de la química orgánica, inorgánica, analítica y fisicoquímica. En este sentido, es fundamental un entendimiento básico de las propiedades eléctricas, mecánicas, térmicas, ópticas y químicas de los polímeros para correlacionarlas con las propiedades de los productos finales.

BIBLIOGRAFIA

Elida H (2011) “ POLIMEROS ” Instituto Nacional de Educación Tecnológica | Disponible en: http://www.inet.edu.ar/wp-content/uploads/2012/11/09_Polimeros.pdf Francisco L (2005) “FUNDAMENTOS DE POLÍMEROS” Escuela Venezolana para la Enseñanza de la Química | Disponible en: http://www.saber.ula.ve/bitstream/handle/123456789/16743/polimeros.pdf? sequence=1&isAllowed=y

Pagina Web (2021) “GuíadeaprendizajeQuímica 4° Medio” CORPORACIÓN

EDUCACIONAL FRANCISCO DE AGUIRRE COLEGIO LIBERTADOR SIMÓN

BOLÍVAR | Disponible en:

https://www.clsb.cl/wp-content/uploads/2020/03/Actividad-4-medio-quimica.pdf Pagina web (2021) “PROPIEDADES DE LOS POLIMEROS” | Disponible en: https://sites.google.com/site/propiedadesmateria/home/ll-proyecto-2/1-como-se- sintetiza-un-material-elastico/2---historia-de-polimeros/propiedades-de-los- polimeros Mexpolimeros (2021 ) “PROPIEDADES ELÉCTRICAS DE PLÁSTICOS Y MATERIALES POLIMÉRICOS” | Disponible en: http://www.mexpolimeros.com/propiedades%20el%C3%A9ctricas.html Mexpolimeros (2021 ) “PROPIEDADES OPTICAS DE PLÁSTICOS Y MATERIALES POLIMÉRICOS” | Disponible en:

https://www.mexpolimeros.com/propiedades%20%C3%B3pticas.html