Estructura De Los Polimeros 355q24

Contenido POLIMEROS..........................................................................................................................................................2 ESTRUCTURA DE LOS POLIMEROS .......................................................................................................................2 ESTRUCTURA QUIMICA ...................................................................................................................................2 Copolímeros .....................................................................................................................................................4 ESTRUCTURA FISICA ........................................................................................................................................6 ELASTOMEROS.....................................................................................................................................................6 TERMOPLASTICOS ............................................................................................................................................ 11 Propiedades de los termoplásticos. .............................................................................................................. 13 Características de los termoplásticos. ...................................................................................................... 14 Ejemplos de termoplásticos. ......................................................................................................................... 14 POLIMEROS TERMOFIJOS ................................................................................................................................. 15 AGENTES ANTIESTÁTICOS:........................................................................................................................ 20 EJEMPLOS DE RELLENOS COMUNES Y SUS USOS. ........................................................................................ 22 PROPIEDADES DE LOS POLIMEROSOS .............................................................................................................. 22

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POLIMEROS ESTRUCTURA DE LOS POLIMEROS Para abordar el estudio de la estructura de los polímeros se suelen considerar dos niveles, estructura química y estructura física. La estructura química se refiere a la construcción de la molécula individual y la estructura física al ordenamiento de unas moléculas respecto a otras. Comenzaremos abordando la estructura química de los polímeros, y por tanto, estudiaremos el efecto de la naturaleza de los átomos que constituyen la cadena principal y los sustituyentes de la misma, las uniones entre monómeros, el peso molecular y su distribución y el efecto de las ramificaciones o entrecruzamientos en la cadena principal. Igualmente las diferentes configuraciones que pueden adoptar los sustituyentes de la cadena principal condicionan notablemente las propiedades de los polímeros y son parte de su estructura química.

ESTRUCTURA QUIMICA Tipo de átomos en la cadena principal y sustituyentes En los polímeros la unión entre monómeros se realiza siempre mediante enlaces covalentes.

Sin embargo, las fuerzas responsables de la cohesión entre cadenas diferentes pueden ser de naturaleza muy diversa, y están fuertemente condicionadas por las características de los átomos y de los sustituyentes de la cadena principal. La polaridad y el volumen de estos átomos afectarán especialmente a las fuerzas de cohesión entre cadenas, que a su vez determinarán la flexibilidad del material, temperatura de transición vítrea, temperatura de fusión y capacidad de cristalización entre otras propiedades. Se muestra la estructura de varios polímeros que se van a emplear para ilustrar estos aspectos. En el caso de la molécula de polietileno (PE), molécula sencilla no polar, las cadenas diferentes se atraen entre sí por fuerzas intermoleculares débiles de tipo London (dipolo inducido-dipolo inducido). En consecuencia el polietileno es un material blando y tiene una temperatura de fusión relativamente baja. Para moléculas polares, tales como el PVC, las cadenas se mantienen unidas mediante interacciones fuertes de tipo dipolo-dipolo resultantes de la atracción electrostática entre los átomos de cloro de una molécula y los de hidrógeno de otra, lo que resulta en un polímero muy rígido. Las cadenas de moléculas altamente polares que contienen átomos de oxígeno o nitrógeno se atraen entre sí por puentes de hidrógeno, como es el caso del poli(óxido de metileno) (POM). En general, cuanto mayor sean las fuerzas de cohesión entre las cadenas, tanto mas rígido resultará el polímero y tanto mayor será la temperatura de fusión en el caso de polímeros cristalinos o la temperatura de reblandecimiento en el caso de polímeros no cristalinos. En las poliamidas, por ejemplo, las fuerzas 2

de cohesión entre las moléculas son el resultado de una combinación de enlaces por puentes de hidrógeno, fuerzas dipolo-dipolo y fuerzas de tipo London, lo que confiere una elevada temperatura de fusión al polímero.

Uniones entre monómeros En los procesos de polimerización por condensación los monómeros se unen unos con otros siempre de la misma forma. No ocurre siempre así en la polimerización por adición. Por ejemplo, en la polimerización del metacrilonitrilo para dar poliacrilonitrilo (PAN) la mayoría de los monómeros polimerizan vía el doble enlace:

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También pueden formarse enlaces lábiles como consecuencia de uniones cabeza-cabeza o colacola en lugar de las uniones normales cabeza- cola. Este tipo de uniones, como la mostrada para el PVC, son responsables de la baja estabilidad térmica de este polímero.

Copolímeros Cuando en un proceso de polimerización se utilizan dos o más monómeros químicamente diferentes, el polímero resultante se denomina copolímero. Comúnmente se emplean tan sólo dos, o como máximo tres monómeros diferentes. Los copolímeros se clasifican según la secuencia de los monómeros como copolímeros de bloque, de injerto y al azar, como se muestra en la figura:

La estructura química de los copolímeros es lógicamente mucho más compleja que la de los polímeros, pues al estar formados por mas de un monómero, pueden variar además en su composición y en la longitud de secuencia, lo que condiciona las propiedades finales. Ramificaciones y entrecruzamiento Cuando durante las reacciones de polimerización no existen reacciones secundarias se obtienen polímeros lineales, no ramificados como el que se muestra en la figura a. Bajo ciertas condiciones de polimerización se pueden obtener ramificaciones que pueden ser cortas o largas (figura b y c). Las propiedades de los polímeros pueden variar considerablemente dependiendo de si existen o no ramificaciones y de la longitud de las mismas.

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Polímero lineal sin ramificaciones (a), con ramificaciones cortas (b), con ramificaciones largas (c) y polímero entrecruzado (d). Los materiales termoplásticos son básicamente polímeros lineales no entrecruzados, pudiendo hacerse fluidos por calentamiento y tomar una forma determinada, forma que mantienen una vez fríos. Este proceso de calentamiento, toma de forma y enfriamiento puede repetirse, en principio, indefinidamente (considerando, naturalmente, que no tienen lugar procesos de descomposición térmica). Son, por tanto, reciclables. Por otro lado, los materiales termoestables, debido a su estructura entrecruzada, no funden y son insolubles. En la práctica, para poder dar forma a estos materiales se parte de un intermedio (plástico termoendurecible) que todavía es capaz de fundir, teniendo lugar la polimerización y el entrecruzamiento en el propio proceso de toma de forma. La gran mayoría de los polímeros de adición son termoplásticos. Entre los polímeros de condensación, algunos son termoplásticos (poliamidas, policarbonatos, poliésteres lineales, poliuretanos lineales, etc.) y otros típicamente termoestables (poliésteres insaturados, resinas epoxi, resinas fenólicas, resinas de urea, etc.). Configuración La configuración es la ordenación en el espacio de los sustituyentes alrededor de un átomo particular. En la siguiente figura se muestra la cadena de un polímero (en este ejemplo, polipropileno) en su conformación en zigzag plana, completamente extendida. La configuración resultante cuando todos los grupos de sustituyentes de la cadena principal, en este caso CH3-, quedan por encima o por debajo del plano de la cadena principal se llama isotáctica. Si los grupos sustituyentes quedan alternativamente por encima y por debajo del plano, la configuración se gdenomina sindiotáctica, mientras que la secuencia al azar corresponde a la configuración atáctica. El tipo de configuración también condiciona el comportamiento del material. Por ejemplo, el polipropileno isotáctico es un polímero semicristalino comercial que se utiliza como plástico y como fibra. El polipropileno atáctico es amorfo, tipo cera, sin consistencia para su uso como material plástico. Estos ejemplos dejan ver una vez más la influencia de la estructura del polímero sobre sus propiedades.

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ESTRUCTURA FISICA Estado amorfo y estado cristalino. Los términos cristalino y amorfo se utilizan normalmente para indicar las regiones ordenadas y desordenadas de los polímeros, respectivamente. La figura 1.7 muestra un esquema de un sistema amorfo, uno semicristalino y otro cristalino. En estado sólido algunos polímeros son completamente amorfos, otros son semicristalinos y, dependiendo de las condiciones de cristalización, un polímero con capacidad de cristalizar puede ser amorfo o semicristalino. Con frecuencia se utiliza el término cristalino en lugar de semicristalino, aunque ningún polímero es completamente cristalino.

Figura 8. Sistemas amorfo (a), semicristalino (b) y cristalino (c). Los polímeros con capacidad de cristalizar son aquellos cuyas moléculas son química y geométricamente regulares en su estructura. Las irregularidades ocasionales, tales como las ramificaciones de la cadena, o la copolimerización de una pequeña cantidad de otro monómero limitan el alcance de la cristalización, pero no evitan que ocurra. Por el contrario, los polímeros no cristalinos típicos son aquellos en los que existe una clara irregularidad en la estructura: polímeros ramificados, polímeros atácticos y copolímeros con cantidades significativas de dos o más constituyentes monoméricos bastante diferentes.

ELASTOMEROS Los elastómeros forman una gran familia de polímeros amorfos con una temperatura de transición vítrea baja. tienen una capacidad característica de sufrir grandes deformaciones elásticas sin ruptura. son blandos y tienen un bajo modulo elástico. El termino elastómero se deriva de las palabraselastic y mero. la estructura de estos polímeros esta muy retorcida (apretadamente torcida o rizada). se estiran pero después regresan a su forma original una vez retirada la carga. también pueden entrelazarse; el mejor ejemplo de este proceso es la vulcanización a temperatura elevada del hule con el azufre, descubierta por C. Goodyear en 1839, y llamada así en honor a vulcano, el dios romano del fuego. una vez entrelazado el elastómero ya no puede ser reprocesado. Por ejemplo una llanta de automóvil que es un elastómero de molécula gigante, no puede ser ablandada y remoldeada. A menudo los términos hule y elastómero se utilizan indistintamente. en general, se define un elastómero como capaz de recuperarse substancialmente en forma y tamaño una vez eliminada la carga. un hule se define como capaz de recuperarse con rapidez de grandes deformaciones. Una propiedad de los elastómeros es su perdida por histéresis al estirarse o comprimirse. esta propiedad es deseable para absorber energía vibracional (amortiguamiento) y para reducir el nivel del ruido. la dureza de los elastómeros que se mide utilizando un durométro, se incrementa con el entrelazamiento de las cadenas moleculares. igual que en caso de los plásticos, se pueden agregar una diversidad de aditivos en los elastómeros a fin de impartir propiedades especificas. 6

Los elastómeros tienen una amplia gama de aplicaciones, por ejemplo, superficies antifricción y antiderrapantes, protección contra la corrosión y la abrasión el aislamiento eléctrico y el aislamiento contra choque y vibración los ejemplos incluyen las llantas, mangueras, burletes de interpie, calzado con suela de hule e industrial, recubrimientos, juntas, sellos, rodillos de imprenta y recubrimiento para pisos. ¿Qué es un elastómero? Los materiales elastómeros son aquellos materiales que están formados por polímeros que se encuentran unidos mediante enlaces químicos, adquiriendo una estructura final ligeramente reticulada. para entender un poco mejor lo que es un elastómero lo podemos asimilar al siguiente ejemplo, imaginemos que encima de una mesa tenemos un conjunto de cuerdas entremezcladas unas con otras, cada una de estas cuerdas es lo que llamamos polímeros tendremos que realizar un esfuerzo relativamente pequeño si queremos separar las cuerdas unas de otras, ahora comenzamos a realizar nudos entre cada una de las cuerdas, apreciamos que entre mas nudos realicemos mas ordenado y rígido se vuelve el conjunto de las cuerdas, los nudos de nuestra cuerda es lo que representa los enlaces químicos con un cierto grado de nudos, o enlaces químicos necesitamos tensionar con mayor fuerza el conjunto de cuerdas con objeto de separarlas, ademas observamos que cuando tensionamos la longitud de las cuerdas aumentan y cuando dejamos de tensionar el tamaño de las cuerdas vuelven a la longitud inicial.

Propiedades de los materiales elastómeros

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No se pueden derretir, antes de derretirse pasan a un estado gaseoso

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Se hinchan ante la presencia de ciertos solventes

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Generalmente insolubles

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Son flexibles y elásticos

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Menor resistencia al fenómeno de fluencia que los termoplásticos

Clasificación de materiales elastómeros

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Elastómeros termoestables: Son aquellos elastómeros que al calentarlos no se funden o se deforman.

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Elastómeros termoplásticos: Son aquellos elastómeros que al calentarlos se funden y se deforman. Son una clase de copolimeros o mezcla física de polímeros (generalmente un plástico y un caucho) que dan lugar a materiales con las características termoplasticas y elastomericas. El entrecruzamiento en elastómeros termoplásticos se forman a partir de dipolos débiles o de enlaces por puentes de hidrógeno.

Algunos materiales elastómeros Poliisopreno

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Características: Es muy elástica y flexible y además de ser extremadamente impermeable. El caucho bruto en estado natural es un hidrocarburo blanco o incoloro.

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Nombre comercial: Caucho natural.

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Propiedades: Elevado valor de fricción, propiedad de resistencia al desgaste más uniforme, sensible al ozono. A bajas temperaturas se vuelve rígido y cuando se congela en estado de extensión adquiere estructura fibrosa.

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Densidad: la densidad del caucho a 0ºC es de 0,950, a 20ºC es de 0,934.

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Otra información: Posee buena resistencia al amoniaco, sales orgánicas, ácidos débiles y álcalis.

Polisiloxano

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Características: Polímero inodoro e incoloro, hecho principalmente de silicio, es inerte y estable a altas temperaturas

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Nombre comercial: silicona

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Propiedades:Tiene una excelente resistencia al envejecimiento, no es afectada por la luz solar ni el ozono, posee poca resistencia mecánica, así como también al vapor, hidrocarburos alifáticos, aromáticos.

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Densidad: 1,19 gr/cm3

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Otra información: La temperatura para este material va de los -100ºC a los +260º.

Estireno - Butadieno

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Características: El caucho estireno butadieno más conocido como caucho SBR es un copolimero (polímero formado por la polimerización de una mezcla de dos o más monómeros) del estireno y el 1,3-butadieno. Este es el caucho sintético más utilizado a nivel mundial.

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Nombre comercial: Goma sintética

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Propiedades: Moderada resiliencia, excelente resistencia a la abrasión, moderada resistencia al desgarro, excelente resistencia al impacto, excelente resistencia eléctrica.

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Densidad: 0,909gr/cm3

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Otra información: Es el caucho más importante en el mercado, entre sus aplicaciones mas importantes son: neumáticos para automóviles y suelas de zapatos.

Ejemplos y aplicaciones de materiales elastómeros

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Goma natural: Material usado en la fabricación de juntas, tacones y suelas de zapatos.

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Poliuretanos: Los poliuretanos son usados en el sector textil para la fabricación de prendas elásticas como la lycra, también se utiliza como espumas, materiales de ruedas, etc.

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Polibutadieno: Material elastómero utilizado en las los vehículos dada la extraordinaria resistencia al desgaste.

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ruedas

o neumáticos de

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Neopreno: Material usado principalmente en la fabricación de trajes de buceo, también es utilizado como aislamiento de cables, correas industriales, etc.

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Silicona: Material usado en una gama amplia de materiales y áreas dado a sus excelentes propiedades de resistencia termina y química las siliconas se utilizan en la fabricación de chupetes, prótesis medicas, lubricantes, moldes, etc.

TERMOPLASTICOS Un termoplástico es un plástico que, a temperaturas relativamente altas se vuelve deformable o flexible, se derrite cuando se calienta y se endurece en un estado de transición vítrea cuando se enfría lo suficiente. La mayor parte de los termoplásticos son polímeros de alto peso molecular, los 11

cuales poseen cadenas asociadas por medio de fuerzas de Van der Waals débiles (polietileno); fuertes interacciones dipolo-dipolo y enlace de hidrógeno, o incluso anillos aromáticos apilados (poliestireno). Los polímeros termoplásticos difieren de los polímeros termoestables o termofijos en que después de calentarse y moldearse pueden recalentarse y formar otros objetos. Sus propiedades físicas cambian gradualmente si se funden y se moldean varias veces (historial térmico), generalmente disminuyendo estas propiedades al debilitar los enlaces. Los más usados son: el polietileno (PE), el polipropileno (PP), el polibutileno (PB), el poliestireno (PS), el polimetilmetacrilato (PMMA), el policloruro de vinilo (PVC), el politereftalato de etileno (PET), el teflón (o politetrafluoretileno, PTFE) y el nylon (un tipo de poliamida). Se diferencian de los termoestables o termofijos (baquelita, goma vulcanizada) en que éstos últimos no funden al elevarlos a altas temperaturas, sino que se queman, siendo imposible volver a moldearlos. Muchos de los termoplásticos conocidos pueden ser resultado de la suma de varios polímeros, como es el caso del vinilo, que es una mezcla de polietileno y polipropileno. 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.

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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.

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Propiedades de los termoplásticos. Las propiedades del material de un polímero termoplástico pueden ajustarse para satisfacer las necesidades de una aplicación específica mediante la mezcla de la resina termoplástica con otros componentes. Comportamiento Elástico. En los polímeros termoplásticos la deformación elástica es el resultado de dos mecanismos. Un esfuerzo aplicado hace que se estiren y distorsionen los enlaces covalentes de las cadenas, permitiendo que estas se alarguen elásticamente. Al eliminar el esfuerzo se recuperan de esta distorsión prácticamente de manera instantánea. Comportamiento Plástico. Los polímeros termoplásticos se deforman plásticamente cuando se excede al esfuerzo de cadencia. Sin embargo la deformación plástica no es una consecuencia de movimiento de dislocación. En lugar de eso las cadenas se estiran, se deslizan bajo la carga, causando una deformación permanente. Viscoelasticidad. La capacidad de un esfuerzo para provocar el deslizamiento de cadenas y la deformación plástica esta relacionada con el tiempo y la rapidez de deformación. Si el esfuerzo se aplica lentamente, las cadenas se deslizan fácilmente una al lado de otra; si se aplica con rapidez, no ocurre deslizamiento y el polímero se comporta de manera frágil.

Impacto. El comportamiento viscoelástico también ayuda a comprender las propiedades al impacto de los polímeros. A muy altas velocidades de deformación, como en una prueba de impacto, no hay tiempo suficiente para que las cadenas se deslicen causando deformación plástica. En estas circunstancias, los termoplásticos se comportan de manera frágil y tienen valores pobres al impacto. A bajas temperaturas en un ensayo al impacto se observa el comportamiento frágil en tanto que a temperaturas más elevadas donde las cadenas se mueven con mayor facilidad, se observa un comportamiento más dúctil. Corrosión. El ataque por una diversidad de insectos y microbios es una forma de corrosión en los polímeros. El polietileno, el propileno y el poliestireno son resistentes a este tipo de corrosión. Propiedades eléctricas. Los polímeros termoplásticos son materiales aislantes pero algunos polímeros termoplásticos complejos como el acetal poseen una conductividad térmica útil.

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Características de los termoplásticos. ·

Tiene mejor resistencia al impacto, a los solventes y a las temperaturas extremas.

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Es muy frágil.

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Son muy rígidos.

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Gran estabilidad física y mecánica.

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Muy difíciles de soldar.

Ejemplos de termoplásticos. 1.- Polietileno. Los polietilenos se presentan en dos modalidades de alta y baja densidad.

· Los polietilenos de alta densidad se hacen de tal forma que las cadenas de polímero son rectas, lo que permite que están apiñadas, produciendo un material de alta densidad. Al estar las cadenas muy juntas las fuerzas de atracción entre ellas son muy grandes y tienen menos libertad para moverse. El resultado es un plástico bastante rígido, fuerte y resistente. Se ablanda a una temperatura bastante alta (120–130ºC) y es resistente al ataque químico. Aplicaciones: Cajas, juguetes, tuberías, botellas… · Los polietilenos de baja densidad se fabrican mediante un proceso que produce en las cadenas del polímero bifurcaciones laterales. Estas bifurcaciones impiden que las cadenas se apiñen, y como consecuencia la atracción entre ellas es más débil. El plástico es más blando y más flexible que el polietileno de alta densidad. Hace falta menos energía para separar las cadenas, lo que se traduce en que se ablanda a una temperatura inferior (85ºC). Este polímero puede ser transparente u opaco y es muy buen aislante. Es el plástico que probablemente más “consumimos” nosotros. Aplicaciones: Bolsas, sacos de dormir, invernaderos… 2.- Polipropileno. Pertenece a la misma familia de plásticos que los polietilenos. Sin embargo es más resistente y más rígido que el polietileno de alta densidad. También presenta mayor resistencia al calor, ablandándose aproximadamente a 150ºC.Otra de sus características más valiosa es su capacidad de ser doblado miles de veces sin romperse. Aplicaciones: Entre otros productos se fabrican con polipropileno los cubiertos desechables, los cascos de seguridad, sillas apilables, etc. 3.- PVC. Se presenta en forma rígida o flexible. El PVC rígido es muy duradero y se usa para hacer canalones y tuberías. El PVC flexible se consigue añadiendo un producto plastificante al PVC. El producto plastificante tiene moléculas pequeñas que separan las cadenas de polímero haciendo que se atraigan con menos fuerza. Como consecuencia de esta menos atracción el polímero se vuelve más blando y flexible. 14

4.- Acrílicos. Probablemente el acrílico más conocido es el metacrilato también conocido como plexiglás. El metacrilato puede tener una transparencia parecida a la del cristal o ser opaco. Las dos formas se pueden teñir con pigmentos de color. Sin embargo se puede agrietar y se raya con facilidad. Se le puede dar forma, doblar y torcer cuando se calienta a temperaturas entre 165 y 175ºC. En frío es muy frágil y hay que tener cuidado para evitar que se agriete cuando se corta o se taladra.

POLIMEROS TERMOFIJOS Difieren a los termoplásticos ya que no tolera ciclos repetitivos de calentamiento; con el calentamiento fluyen para ser moldeados pero la reacción química hace que se endurezca y se fije su froma. Los polímeros termofijos a diferencia de los termoplásticos no son reutilizables, puesto que éllos presentan una estructura en forma de redes rígidas o fijas tridimensionales pues la forman cadenas de moléculas con fuertes enlaces cruzados.

Características: Debido a la estructura molecular y composición química diferente a los termoplásticos: - Más rígidos en modulo de elasticidad dos o tres veces mas grande - Son frágiles sin ductilidad. - Menos solubles en los solventes comunes - Capaces de funcionar a temperaturas más altas - No pueden ser refundidos.

Sistema de formación: - Sistema de activación: por temperatura se funde en molde. - Sistema activado cataliticamente: se añade una pequeña cantidad de catalizador líquido y lo cambia a una forma sólida. 15

- Sistema activada por mezcla: el mejor ejemplo son las epóxicas. Polímeros termofijos importantes:

- Aminoresinas: para recubrimiento de madera (fórmica) - Epóxicos: por mezclado de dos sustancias químicas que forman un polímero duro. - Fenólicos: tarjeras de circuitos impresos. - Poliesteres: se utiliza para tubos, tanques, cascos de botes, etc. - Poliuretanos: pertenecen a la gran familia de los polímeros y se presentan en termoplásticos , termofijos y elastómeros. - Silicones: se encuentran en los elastómeros y termofijos.

Poliester

Poliuretanos Los poliuretanos pueden ser de dos tipos: flexibles o rígidos, dependiendo del poliol usado. Los poliuretanos flexibles son obtenidos cuando el di-isocianato se hace reaccionar con di glicol, triglicol, poli glicol, o una mezcla de éstos. Los poliuretanos rígidos se consiguen utilizando trioles obtenidos a partir del glicerol y el óxido de propileno o de igual manera se podría utilizar el etileno. Es más recomendable utilizar el propileno que el etileno, porque le propina mayor resistencia a la humedad. El poliuretano flexible se utiliza mayormente en la industria mueble y de transporte. Este principalmente se emplean para hacer colchones y para acolchonar muebles, mas que todo en la parte automovilística. La mayor parte de las defensas delanteras y traseras de los automóviles se hacen actualmente de uretano elastomérico moldeado. El proceso para fabricar uretano moldeable se llama RIM (del inglés reaction injection molding) y se usa para volantes, defensas y tableros para instrumentos. Los poliuretanos elastoméricos son duros, resistentes a la abrasión, a los aceites y a la oxidación. 16

Otros usos de los poliuretanos incluyen aparatos domésticos, bajo alfombras, laminados textiles, recubrimientos, calzado, empaques, juguetes y fibras. El enorme uso del poliuretano rígido para la industria de la construcción y como aislante industrial se debe a su propiedad aislante, su resistencia en relación al peso y su resistencia al fuego. Se usa como aislante de tanques, recipientes, tuberías y aparatos domésticos como refrigeradores y congeladores. Urea, resinas y melamina La urea se produce con amoníaco y bióxido de carbono. Cuando reacciona con el formaldehído forma polímeros llamados resinas urea-formaldehido. La melamina está constituida por tres moléculas de urea formando un heterociclo aromático que puede reaccionar con el formaldehido dando la resina melamina-formaldehído. Tanto la urea-formaldehído como la melamina-formaldehído tienen propiedades generales muy similares, aunque existe mucha diferencia en sus aplicaciones. A ambas resinas se les conoce como aminorresinas. Los artículos hechos con aminorresinas son claros como el agua, fuertes y duros, pero se pueden romper. Tienen buenas propiedades eléctricas. Las aminorresinas se usan principalmente como adhesivos para hacer madera aglomerada y triplay, usados en la construcción residencial y fabricación de muebles. Los compuestos amino-moldeados son rígidos y duros y se usan en productos tales como gabinetes para radio y botones. Las resinas melamina-formaldehído se emplean en la fabricación de vajillas y productos laminados que sirven para cubrir muebles de cocina, mesas, escritorios. Resinas fenólicas La reacción entre el fenol y el formaldehído tiene como resultado las resinas fenólicas o fenoplast. Existen dos tipos de resinas fenólicas: los resols y el novolac. Los resols se obtienen cuando se usa un catalizador básico en la polimerización. El producto tiene uniones cruzadas entre las cadenas que permiten redes tridimensionales termofijas. El novolac se hace usando catalizadores ácidos. Las cadenas no tienen uniones cruzadas por lo que el producto es permanentemente soluble y fundible. Las propiedades más importantes de los termofijos fenólicos son su dureza, su rigidez y su resistencia a los ácidos. Tienen excelentes propiedades aislantes y se pueden usar continuamente hasta temperaturas de 150 °C. Los compuestos moldeables se usan para producir controles, manijas y aparatos. Las resinas fenólicas se usan para hacer pegamentos, adhesivos, material aislante, laminados para edificios, muebles, tableros y partes de automóviles. Estas resinas son las más baratas y las más fáciles de moldear. Existen muchas formulaciones con varios refuerzos y aditivos. Los refuerzos pueden ser aserrín de madera, aceites y fibra de vidrio. 17

Resinas epóxicas Casi todas las resinas epóxicas comerciales se hacen a partir del bisfenol A (obtenido a partir del fenol y la acetona), y la epiclorhidrina (producida a partir del alcohol alílico). Sus propiedades más importantes son: alta resistencia a temperaturas hasta de 500°C, elevada adherencia a superficies metálicas y excelente resistencia a los productos químicos. Las resinas epóxicas se usan principalmente en recubrimientos de latas, tambores, superficies de acabado de aparatos y como adhesivo. Resinas poliéster Estas resinas se hacen principalmente a partir de los anhidridos maleico y ftálico con propilenglicol y uniones cruzadas con estireno. El uso de estas resinas con refuerzo de fibra de vidrio ha reemplazado a materiales muy diversos como pueden ser: termoplásticos de alta resistencia, madera, acero al carbón, vidrio y acrílico, lámina, cemento, yeso. Las resinas de poliéster saturado se usan en las lacas para barcos, en pinturas para aviones y en las suelas de zapatos. Existen también las llamadas resinas de poliéster insaturado que se usan principalmente en aplicaciones de ingeniería.

ADITIVOS Y RELLENOS Son los materiales que se incluyen en la formulación de los polímeros para modificar y mejorar sus propiedades físicas, mecánicas y de proceso. La mayor parte de los polímeros contienen aditivos, que les proporcionan características especiales. TIPOS DE ADITIVOS Y RELLENOS Y SUS EFECTOS.

RELLENOS: •

Pueden ser inorgánicos, orgánicos, minerales, naturales o sintéticos.

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Se agregan para varios fines. Uno de los ejemplos más conocidos es la adición de negro de humo al caucho, para conseguir la resistencia mecánica y al desgaste de las cubiertas de automóvil.

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Es más común su uso en las resinas termofraguables (melaminas o fenólicas), aunque también se emplean en algunos termoplásticos.

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Dilatadores o extensores: Son rellenos que se agregan en cantidades grandes, y permiten que se produzcan grandes volúmenes de material polimérico con muy poca resina, reduciendo así 18

el costo. Debido a que las propiedades de un plástico dilatado suelen disminuir, su uso se limita a las aplicaciones menos críticas. Ejemplos: carbonato cálcico, sílice y arcilla son extensores de uso frecuente.

PLASTIFICANTES: •

Pequeñas moléculas o cadenas de bajo peso molecular.

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Reducen la temperatura de transición vítrea, aumentando la flexibilidad y elasticidad de los plásticos, así como su flujo en condiciones de fusión (lubricación interna).Cuanto mayor es su proporción, mayor es la flexibilidad que se consigue. Sin los plastificantes sería imposible fabricar láminas, tubos, películas y otras formas flexibles.

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No están unidos químicamente al plástico, sino que actúan como lubricante interno, reduciendo las fuerzas de Van der Waals entre las cadenas de polímero y separándolas para impedir que se entrelacen.

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Son de especial importancia para el PVC, ya que tiene una Tª de transición vítrea muy por encima de la temperatura ambiente.

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Los más usados: ftalatos, epóxicos, fosfatos…

ESTABILIZADORES: -Impiden o retardan el deterioro del polímero debido a efectos del entorno o de la radiación UV. A. Estabilizadores térmicos: Impiden la degradación de las resinas durante su tratamiento, cuando la masa fundida se somete a Tª altas, o alargan la duración de los productos finales que los contien PVC gran consumidor (estabilizadores líquidos de Ba y Zn), ya que es muy propenso a degradarse durante el tratamiento (eliminación de átomos de hidróg y cloro en forma ácido clorhídrico, haciendo frágil al polímero).

B. Antioxidantes: Protegen contra el deterioro por oxidación provocada por calor, luz y mecanismos inducidos químicamente. El deterioro se manifiesta como fragilización, inestabilidad de flujo de la masa fundida, pérdida de propiedades de tensión y cambio de color. -Mecanismos preventivos principales para el control del deterioro: (1) absorción o filtración de la luz UV, (2) desactivación de los iones metálicos y (3) descomposición de los hidroperóxidos en productos que no son radicales.

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C. Absorbedores de luz (UV): Estabilizan el color y prolongan la duración del producto. -Prácticamente todos los plásticos se degradan de diversas formas al exponerse a la luz solar; las más comunes son el cambio de color y la pérdida de propiedades físicas. -Los polímeros particularmente susceptibles a este tipo de degradación son las poliolefinas, el poliestireno, el PVC, el ABS, los poliésteres y los poliuretanos. -El más eficaz es el color negro, ya sea en forma de negro de humo, de pintura negra o de un tinte negro. Sin embargo no siempre se puede emplear, porlo que se recurre a diversos productos químicos (benzofenonas, benzotriazoles y fotoestabilizadores de aminas impedidas).

AGENTES ANTIESTÁTICOS: Los agentes antiestáticos, también llamados desestatizadores, se utilizan para reducir la acumulación de cargas electrostáticas en la superficie de los plásticos debido a su inherente mala conductividad eléctrica. Atraen la humedad para aumentar la conductividad superficial y así se reduce la posibilidad de que se produzca una chispa o descarga. Ejemplo: Los trajes espaciales de los astronautas contienen agentes antiestáticos para evitar las descargas eléctricas que pueden dañar los componentes electrónicos de los transbordadores espaciales. Los polímeros más susceptibles de acumulación de carga son nailons, acrílicos… Los agentes antiestáticos más comunes son compuestos cuaternarios de amonio, ésteres fosfóricos y ésteres de polietilenglicol.

AGENTES DE ACOPLAMIENTO: Los agentes de acoplamiento mejoran la adhesión del plástico a los materiales de relleno inorgánicos, como las fibras de vidrio. Para ello se utilizan silanos y titannatos.

RETARDANTES DE FLAMA: Los retardantes de flama reducen la inflamabilidad de los plásticos. Aíslan el plástico, crean una reacción endotérmica enfriadora, recubren el plástico para eliminar el oxígeno o influyen negativamente sobre la combustión.

20

Pueden ser inorgánicos (Alúmina trihidratada, óxido de antimonio o borato de zinc) u orgánicos (ésteres fosfóricos y compuestos halogenados). El más utilizado es la ATH y es muy eficaz en termofijos y en ciertos termoplásticos.

AGENTES INSUFLANTES: Los agentes insuflantes se utilizan solos o en combinación con otras sustancias para crear una estructura celular (espuma) en una masa plástica. Hay gran variedad de productos y técnicas pero el formulador está limitado a agentes químicos que descomponen o reaccionan por influencia del calor para formar un gas. Pueden ser sales simples (bicarbonato de sodio o amonio) o agentes liberadores de nitrógeno (azodicarbonamida, sulfonil-hidracidas…) Son los más usados

LUBRICANTES: Los lubricantes facilitan la elaboración de las resinas y mejoran la apariencia del producto final. Deben ser compatibles con las resinas a las que se agregan, no afectar adversamente a las propiedades del producto y combinarse fácilmente. Hay 5 tipos de lubricantes: estearatos metálicos, amidas y ésteres de ácidos grasos, ácidos grasos, ceras hidrocarbonadas y polietilenos de bajo peso molecular.

REFORZANTES: Los reforzantes mejoran la resistencia y la rigidez de los polímeros al introducir filamentos de vidrio, polímeros o carbono.

COLORANTES: Los colorantes deben impartir colores sólidos a la luz, la temperatura, la humedad, los productos químicos…pero sin reducir otras propiedades deseables como el flujo durante el tratamiento, resistencia al microagrietamiento, y la resistencia al impacto. Pueden ser: Pigmentos: Son los más usados. Son partículas finamente molidas (como el óxido de titanio) que quedan uniformemente dispersasen el polímero. Pueden ser orgánicos e inorgánicos. Tintes: Se utilizan menos que los pigmentos ya que imparten colores con menor solidez y con tendencia a sangrar y migrar en el sistema plástico. Negros de humo: Se utilizan como colorantes para proteger los plásticos de la degradación térmica y por UV y como fibra de refuerzo. Existen colorantes especiales como los metálicos, los fluorescentes, los fosforescentes y las coloraciones nacaradas. 21

EJEMPLOS DE RELLENOS COMUNES Y SUS USOS. En la tabla15-11 se muestran algunos ejemplos de rellenos o refuerzos comunes y sus principales usos.

PROPIEDADES DE LOS POLIMEROSOS Las

propiedades

físicas

de

los

polímeros

dependen

de

su

estructura

molecular.

Densidad, densidad relativa y densidad aparente La densidad (simbolizada con la letra griega rho: ρ) es la masa (m) por unidad de volumen (V). La unidad del SI para la densidad es kilogramos por metro cúbico, si bien habitualmente se expresa en gramos por centímetro cúbico. ρ = m_ 22

V

La densidad relativa se define como la relación entre las masas de un volumen determinado de material y de un volumen equivalente de agua a 23 ºC (densidad del agua 1 g / cm 3). El resultado es adimensional, es decir, sin unidades.

ρ relativa = ρ _ ρH2O

La densidad aparente es el cociente entre la masa de un determinado material sólido (ya sea granulado, polvo, espumado) por unidad de volumen. Es decir cuanto ocupará dicho material considerando el volumen real debido a su morfología. Es útil para el diseño de tolvas y tanques de almacenaje y fines de logística (diseño de galpones para estiba de material, containers, etc.).

Gran parte de los polímeros tienen una densidad entre 0,9 y 1,3 los fluoroplásticos tienen en general una densidad alrededor de 2.

Tabla de densidades de varios polímeros Material

Densidad

Acetal

1,42

Acrilonitrilo estireno

1,07

Acrilonitrilo butadieno estireno

1,05

Copolímero estireno butadieno

1,03

Celulosa acetato

1,25/1,35

Celulosa acetato butirato

1,15/1,25

Celulosa acetato propinato

1,20

Celulosa nitrato

1,40

Celulosa metil

1,36

Celulosa etil

1,13 23

Celulosa bencil

1,20

Poliamida 6

1,15

Poliamida 6-6

1,13

Poliamida 6-10

1,08

Poliamida 11

1,05

Poliamida 12

1,01

Poliimidas

1,50

Polibutadieno

0,91

Policarbonato

1,20

Polietileno

0,94

Polipropileno

0,90

Poliestireno

1,06

Polimetacrilato de metilo

1,18

Polimetacrilato de etilo

1,11

Poliacrilonitrilo

1,18

Polisulfonas

1,24

Poliuretano

1,17/1,20

Polivinil acetal

1.10/1,25

Polivinil formal

1,20/1,40

Polivinilbutiral

1,10/1,20

Polialcohol vinílico

1,21/1,32

Polivinil carbazol

1,20

Polivinil metil éter

1,05

Polivinil etil éter

0,97

Polivinil propil éter

0,95 24

Polivinil butil éter

0,93

Poliacetato de vinilo

1,18

Policloruro de vinilo

1,40

Policloruro de vinilideno

1,70

Politetrafluoretileno

2,20

Politrifluormonocloro etil

2,11

Resina poliéster

1,12

Resina epoxi

1,10/2,40

Resina fenol formaldehído

1,27

Resina urea formaldehído

1,50

Resina caseína formaldehído

1,30/1,35

Resina melamina formaldehído

1,50

Resina de anilina

1,23

Resina de silicona

1,25/1,90

Resina de cumarona

1,10

Medición de densidad La densidad puede obtenerse de forma indirecta y de forma directa. Para la obtención indirecta de la densidad, se miden la masa y el volumen por separado y posteriormente se calcula la densidad. La masa se mide habitualmente con una balanza, mientras que el volumen puede medirse determinando la forma del objeto y midiendo las dimensiones apropiadas o mediante el desplazamiento de un líquido, entre otros métodos. Instrumentos utilizados para medición de la densidad en sólidos:

25

Picnómetros

Balanza hidrostática

Balanza hidrostática electrónica Fluencia a la tracción Cuando un contrapeso suspendido de una muestra de ensayo provoca un cambio en la forma de la muestra durante un período de tiempo, la deformación se denomina fluencia. Si la fluencia se produce a temperatura ambiente, se denomina flujo en frío. Los resultados de la prueba de fluencia a la tracción registran la deformación en milímetros. La fluencia y el flujo en frío son propiedades muy importantes que se deben considerar cuando se diseñan recipientes, tuberías y vigas, en los que la carga es constante (presión o esfuerzo)

Equipo para la medición de presión interna en caños

26

Los ensayos se realizan llenando las muestras a ensayar según las normas, con agua a presión, durante un tiempo determinado, a la temperatura requerida para simular uso continuo durante determinado cantidad de tiempo.

Viscosidad La característica que describe la resistencia interna de un líquido para fluir se denomina viscosidad. Cuanto más lento fluye el líquido, mayor es su viscosidad. Las unidades son Pa.s (pascales x segundos) o poises. La viscosidad es un factor importante en el transporte de resinas, la inyección de plásticos en estado líquido y la obtención de dimensiones críticas en la extrusión. La viscosidad de un polímero puede ser determinada con el uso de viscosímetros capilares mediante disolución del mismo en un disolvente, que se basan en el tiempo que tarda un fluido a través de un tubo capilar. Existen varios modelos de viscosímetros capilares, siendo unos de los más utilizados el viscosímetro de Ubbelohde.

Viscosímetro capilar También existen viscosímetros rotacionales, que se basan en medir la resistencia de rotar de un cilindro sumergido en el fluido.

Viscosímetro rotacional Debido a que los polímeros no son fluidos newtonianos debemos hablar de viscosidad relativa o intrínseca. 27

La viscosidad relativa, ηr, de una disolución se define como el cociente entre la viscosidad de la disolución, η, y la viscosidad del disolvente puro, η0, a la misma temperatura. Es una magnitud adimensional. La viscosidad intrínseca, [η], de una disolución polimérica está definida por:

Donde es la concentración de polímero en disolución, en unidades de g/dL.

La viscosidad intrínseca de una disolución polimérica está empíricamente relacionada con la masa molecular promedio del polímero mediante la ecuación:

Donde [η] viene dada en dL/g, Mv es el promedio viscoso de la masa molecular del polímero en g/mol, Mº = 1 g/mol, y K y a son parámetros que dependen del disolvente, de la temperatura y del tipo de polímero.

Contracción al moldeo Como se ha expresado en Coeficiente de dilatación lineal, los materiales sufren una dilatación al calentarse y una contracción al enfriarse. Por lo que será útil conocer este índice para la confección de moldes de inyección o boquillas de extrusión debido a que deberán ser de mayor tamaño que el de la pieza que se desea obtener para que la misma se adapte a los requerimiento de dimensiones requeridos al solidificarse y enfriarse. Las unidades utilizadas pueden ser mm / mm o también se pueden expresar en porcentajes.

Solubilidad La solubilidad de un polímero varía en función de su estructura química y del peso molecular, siendo más fácilmente solubles las fracciones de bajo peso molecular. Por lo tanto no es extraño que durante un proceso de disolución se disuelvan las fracciones más ligeras del polímero, quedando insolubles las de alto peso molecular. Solubilidad de algunos polímeros en diferentes solventes Solubilidad

28

H.C. H.C. H.C. Alcoho Cetona Estere Agua Éteres Halogenado Atifátíco Aromático l s s s s s

Material

S N I O

SI NO SI

NO

SI NO

SI NO SI NO

X

Acrilonitrilo estireno

X

X

X

X

X

X

Acrilonitrilo butadieno estireno

X

X

X

X

X

X

X

Copolímero estireno butadieno

X

X

X

X

X

X

Celulosa acetato

X

X

X

X

X

X

X

X

Celulosa butirato

acetato

X

X

X

X

X

X

X

X

Celulosa propinato

acetato

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X X

X

X

X

S N I O

X

Celulosa metil

X

NO

Acetal

Celulosa nitrato

X

SI

X

X

X

Celulosa etil

X

X

X

X

X

X

Celulosa bencil

X

X

X

X

X

X

Poliamida 6

X

X

X

X

X

X

X

X

Poliamida 6-6

X

X

X

X

X

X

X

X

Poliamida 6-10

X

X

X

X

X

X

X

X

Poliamida 1 1

X

X

X

X

X

X

X

X

Poliamida 12

X

X

X

X

X

X

X

Poliimidas

X

X

X

X

X

X

X

X

Polibutadieno

X

X

X

X

X

X

X

Policarbonato

X

X

X

X

29

X

X

Polietileno

X

X

X

X

X

X

X

X

Polipropileno

X

X

X

X

X

X

X

X

Poliestireno

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

Poliacrilo nitrito

X

X

X

X

Polisulfonas

X

X

X

X

Poliuretano

X

X

Polivinil acetal

X

X

X

X

X

Polivinil formal

X

X

X

X

X

Polivinil butiral

X

X

X

X

X

Polimetacrilato metilo

de

Pollmetacrilato etilo

de

Polialcohol vinílico

X

Polivinil carbazol X

Polivinil etil éter

X

X X

Polivinil metil éter

X

X X

X

X

Polivinil propil éter

X

X X

X

X X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

Policloruro de vinilo

X

X

X

X

X

Policloruro vinilideno

X

X

X

X

X

Politetrafluoretileno

X

X

X

X

X

Politrifluormonoclor o etil

X

X

X

X

Resina poliéster

X

X

X

Resina epoxi

X

X

X

X

fenol

X

X

Poliacetato de vinilo

Resina formaldehído

X

X

X X

X

X

Polivinil butil éter

de

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

30

X

X

X

X X

Resina formaldehído

urea

X

X

X

X

X

X

X

X

Resina caseína formaldehído

X

X

X

X

X

X

X

X

Resina melamina formaldehído

X

X

X

X

X

X

X

X

Resina de anilina

X

X

X

X

X

X

X

X

Resina de silicona

X

X

X

X

X

X

X

X

Resina de cumarona

X

X

X

X

X

X

Resistencia a la inflamabilidad Dependiendo de su composición los polímeros se comportan de forma distinta al aplicárseles una fuente de ignición. Pudiendo destacarse: facilidad de ignición, autoextinción de la llama, color de la llama, desprendimiento de algún olor, la presencia de humos, etc. Esta propiedad es muy útil conocer, por ejemplo, en los plásticos utilizados en recubrimiento de cables.

Por otra parte, el valor de la conductividad térmica de los plásticos es sumamente pequeño. Los metales, por ejemplo, presentan conductividades térmicas 2000 veces mayores que los plásticos; 31

esto se debe a la ausencia de electrones libres en el material plástico. La baja conductividad térmica resulta un inconveniente durante la transformación de los plásticos. El calor necesario para transformar los plásticos se absorbe de manera muy lenta y la eliminación del calor durante la etapa de enfriamiento resulta igualmente costosa. Sin embargo, en muchas aplicaciones de los plásticos, la baja conductividad térmica se convierte en una ventaja, pues permite el empleo de estos materiales como aislantes térmicos. Las propiedades químicas de los polímeros se manifiestan a través de la afinidad que tengan los elementos constitutivos del polímero con el medio al cual están expuestos.Todos los átomos de los polímeros están combinados, sin embargo existe el riesgo de la disolución , la cual hace que los elementos se separen del polímero, y debido a esto no deben ser expuestos a solventes (acetona, alcohol, etc.).



Son permeables a muchos fluido



La exposición a la radiación solar puede hacer que el material se averíe, pierda pigmento, se fracture y se rompa según la cantidad de calor



No son afectados por el fenómeno de corrosión; los elementos ya están oxidados naturalmente.



No reaccionan con ácidos.



Fenómeno en el cual los elementos combinados tienen una mayor afinidad con algún elemento del medio que lo rodea, que con los elementos del mismo polímero.



Fenómeno en el cual fluidos, líquidos y gases, puedan pasar a través de los intersticios de los polímeros.



Infrarrojo (Gran longitud de onda) y Ultravioleta (Baja longitud de onda).

A pesar de que los distintos plásticos presentan grandes diferencias en su composición y estructura, hay una serie de propiedades comunes a todos ellos y que los distinguen de otros materiales. Un ejemplo de alguna.. Propiedades Mecánicas de los Polímeros Reales Hemos estados hablando en forma abstracta durante bastante tiempo, de modo que ahora sería una buena idea hablar sobre los polímeros que exhiben ese tipo de comportamiento mecánico, es decir, qué polímeros son resistentes, cuáles son duros, etc. Por esa razón usted tiene un gráfico a su derecha. Compara curvas típicas tensiónestiramiento para diferentes clases de polímeros. Puede verse en la curva verde, 32

que plásticos rígidos como el poliestireno, el poli(metil metacrilato o los policarbonatos pueden soportar una gran tensión, pero no demasiada elongación antes de su ruptura. No hay una gran área bajo la curva. Decimos entonces que estos materiales son resistentes, pero no muy duros. Además, la pendiente de la recta es muy pronunciada, lo que significa que debe ejercerse una considerable fuerza para deformar un plástico rígido. (Creo que ésto es realmente lo que quiere decir "rígido", ¿no?). De modo que resulta sencillo comprobar que los plásticos rígidos tienen módulos elevados. Resumiendo, los plásticos rígidos tienden a ser resistentes, soportan la deformación, pero no suelen ser duros, es decir, son quebradizos. Los plásticos flexibles como el polietileno y el polipropileno difieren de los plásticos rígidos en el sentido que no soportan tan bien la deformación, pero tampoco tienden a la ruptura. El módulo inicial es elevado, o sea que resisten por un tiempo la deformación, pero si se ejerce demasiada tensión sobre un plástico flexible, finalmente se deformará. Usted puede comprobar esto en su casa con una bolsa plástica. Si la estira, será difícil al comienzo, pero una vez que la ha estirado lo suficiente, lo hará cada vez con mayor facilidad. Como conclusión, podemos decir que los plásticos flexibles pueden no ser tan resistentes como los rígidos, pero son mucho más duros. Es posible alterar el comportamiento tensión-estiramiento de un plástico con aditivos denominados plastificantes. Un plastificante es una molécula pequeña que hace más flexible al plástico. Por ejemplo, sin plastificantes, el poli(cloruro de vinilo), o PVC, es un plástico rígido, que se usa tal cual para cañerías de agua. Pero con plastificantes, el PVC puede ser lo suficientemente flexible como para fabricar juguetes inflables para piletas de natación. Las fibras como el KevlarTM, la fibra de carbono y el nylon tienden a exhibir curvas tensión estiramiento como la de color celeste que se ve en el gráfico de arriba. Al igual que los plásticos rígidos, son más resistentes que duras, y no se deforman demasiado bajo tensión. Pero cuando es resistencia lo que se requiere, las fibras tienen mucho que ofrecer. Son mucho más resistentes que los plásticos, aún los rígidos, y algunas fibras poliméricas como el KevlarTM, la fibra de carbono y el polietileno de peso molecular ultra-alto poseen mejor resistencia tensil que el acero. Los elastómeros como el poliisopreno, el polibutadieno y el poliisobutileno muestran un comportamiento mecánico completamente diferente al de los otros tipos de materiales. Observe la curva de color rosa en el gráfico de arriba. Los elastómeros tienen módulos muy bajos. Usted puede verlo en la suave pendiente de la recta, pero probablemente ya lo sabría de antemano. También sabría que resulta sencillo estirar o plegar un trozo de caucho. Si los elastómeros no tuvieran módulos bajos, no serían buenos elastómeros, ¿verdad? Pero para que un polímero sea un elastómero, le hace falta algo más que tener módulo bajo. El hecho de ser fácilmente estirado no le da demasiada utilidad, a menos que el material pueda volver a su tamaño y forma original una vez que el estiramiento ha terminado. Las banditas de goma no servirían de nada si sólo se estiraran y no recobraran su forma original. Obviamente, los elastómeros recobran su forma y eso los hace tan sorprendentes. No poseen sólo una elevada elongación, sino una alta elongación reversible. Más Allá de las Propiedades Tensiles OK, todo esto está muy bien, pero esta discusión acerca de tal o cual polímero que posee tal o cual propiedad mecánica, se ha focalizado principalmente en las propiedades tensiles. Cuando tratamos 33

con otras propiedades, como las de compresión o flexión, las cosas pueden ser totalmente distintas. Por ejemplo, las fibras poseen alta resistencia tensil y también buena resistencia a la flexión, pero por lo general exhiben una desastrosa resistencia a la compresión. Además tienen buena resistencia tensil sólo en la dirección de las fibras.

34