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Polimeros
Polimeros
Grupo: 1RV1
Introducción………………………………………………………………1
• Polimerización y estructura…………………………………………3
• Termoplásticos………………………………………………………7
• Termoestables………………………………………………………10
• Elastómeros…………………………………………………………12
• Fotoluminiscencia………………………………………………..…15
• Fotoconductividad……………………………………………….….16
• Electrocromismo……………………………………………….……16
• Propiedades eléctricas…………………………..…………………17
• Polimeros ingenieriles………………………………………………18
Puntos de fusión...............................................................................19
Estructura cristalina……………………………………………………..22
• Extrusión……………………………………………………………...25
• Inyección……………………………………………………………..26
• Soplado………………………………………………………………27
• Termoformado………………………………………………………27
• Moldeado por compresión…………………………………………28
• Moldeado por transferencia……………………………………….28
• Moldeado rotacional………………………………………………...29
• Calandrado…………………………………………………………..29
Conclusión ……………………………………………………………….30
Referencias……………………………………………………………….31
Los ingenieros siempre están trabajando con materiales, de manera cotidiana, en manufactura
y en procesamientos, y por supuesto, en el diseño y construcción de componentes o estructuras.
En este caso hablare solamente de los polímeros, aunque sabemos que el ingeniero también
trabaja con metales y cerámicos. Sabemos que los polímeros son diversos y que abarcan
materiales como lo son los plásticos, el hule, o caucho y el adhesivo, pero eso no es todo,
porque además tienen una estructura química que los convierte en polímeros, así como su
punto de fusión y estructura cristalina. Para continuar introduciremos tanto en definir qué es lo
que son (de forma más técnica), desde su clasificación y propiedades ingenieriles, hasta sus
métodos de conformado.
1
Para describir más a los polímeros, partiremos de algo fácil de entender a algo más técnico, por
lo tanto, se debe mencionar en qué clase de clasificación están los más importantes para un
ingenieril.
En palabras más técnicas un polímero es una gran molécula construida por la repetición de
pequeñas unidades químicas simples. En algunos casos la repetición es lineal, de forma
semejante a como una cadena la forman sus eslabones. En otros casos las cadenas son
ramificadas o interconectadas formando retículos tridimensionales. La unidad repetitiva del
polímero es usualmente equivalente o casi equivalente al monómero o material de partida del
que se forma el polímero. Así (jpg 1-1) la unidad repetitiva del poli (cloruro de vinilo) es -
CH2CHCL-; su monómero es el cloruro de vinilo, CH2=CHCL.
La longitud de la cadena del polímero viene especificada por el número de unidades que se
reputen en la cadena. Este se llama grado de polimerización (DP).
2
Jpg (1-1)
Polimerización y estructura.
La reacción por la cual se sintetiza un polímero a partir de sus monómeros se
denomina polimerización. Según el mecanismo por el cual se produce la reacción de
polimerización para dar lugar al polímero, ésta se clasifica como polimerización por pasos o
como polimerización en cadena. En cualquier caso, el tamaño de la cadena dependerá de
parámetros como la temperatura o el tiempo de reacción, teniendo cada cadena un tamaño
distinto y, por tanto, una masa molecular distinta, por lo que se habla de masa promedio para
el polímero.
Jpg(1-2)
3
jpg(1-3)
Los enlaces de carbono en los polímeros no son equivalentes entre sí, por eso dependiendo
del orden estereoquímica de los enlaces, un polímero puede ser: a táctico (sin orden), isotáctico
(mismo orden), o sindiotáctico (orden alternante) a esta conformación se la llama tacticidad
(esto es lo mismo que se ha visto en clase). Las propiedades de un polímero pueden verse
modificadas severamente dependiendo de su estereoquímica.
Jpg(1-4)
4
Finalmente, los extremos de los polímeros pueden ser distintos que el resto de la cadena
polimérica, sin embargo, es mucho más importante el resto de la cadena que estos extremos
debido a que la cadena es de una gran extensión comparada con los extremos.
Jpg(1-5)
5
En este apartado hay que mencionar que hay muchas clasificaciones de los polímeros, por su
origen, por su mecanismo de polimerización, según su composición química, o hasta por
el comportamiento de elevar su temperatura, debo recalcar que las clasificaciones
mencionadas no son excluyentes entre sí. Todas estas son importantes, pero esencialmente se
debe hablar de la clasificación, según su comportamiento mecánico y térmico, ya que con estas
son más fundamentales para el trabajo en la ingeniería.
jpg(2-1)
jpg(2-2).
Para tener una mejor percepción de su estructura general.
6
Termoplásticos.
Un termoplástico es un material plástico que, a temperaturas relativamente altas, se
vuelve deformable o flexible, se funde 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 polímeros termoplásticos difieren de los polímeros
termoestables o termofijos en que después de calentarse y moldearse pueden volverse a fundir
para formar otra pieza.
7
Las propiedades de los materiales termoplásticos son:
Módulo
Densid Temp.
Carga de
Alarg. ad def. por
Polímero Estructura rotura elasticid 3 Aplicaciones
(%) (Mg/m calor a
(MPa) ad
) 455 kPa
(GPa)
Polietileno
Embalaje, aislantes
(PE) 8-21 50-800 0.1-0.28 0.92 42
eléctricos, artículos del
Baja densidad 21-38 15-130 0.4-1.20 0.96 85
hogar, botellas
Alta densidad
Tuberías, válvulas,
revestimientos de
Policloruro de suelos, aislantes
34-62 2-100 2.1-4.10 1.40 -
vinilo (PVC) eléctricos,
revestimientos de
automóviles
Tanques, embalaje,
Polipropileno
28-41 10-700 1.1-1.5 0.90 115 fibras para ropa y
(PP)
sobrenvolturas
Embalaje y espumas
aislantes,
Poliestireno revestimientos de
22-55 1-60 2.6-3.1 1.06 82
(PS) automóviles,
electrodomésticos y
utensilios de cocina
Policloruro de
Embalaje, tuberías,
vinilideno 24-34 160-240 0.3-0.55 1.15 60
chubasqueros
(PVPS)
Fibras textiles,
Poliacrilonitrilo precursor de fibras de
62 3-4 3.5-4.0 1.15 78
(PAN) carbono, embalaje de
alimentos
Acristalamiento de
vehículos, lentes de
Polimetil- contacto, iluminación
metacrilato 41-82 2-5 2.4-3.1 1.22 93 exterior, señales
(PMMA) publicitarias, pantallas
de seguridad, gafas
protectoras.
Aislante eléctrico,
Policlorurotri-
31-41 80-250 1.0-2.1 2.15 125 componente de
fluoretileno
válvulas, juntas.
Cierres, juntas,
válvulas, anillos de
Politetrafluor-
14-48 100-400 0.41-0.55 2.17 120 estancamiento,
etileno (PTFE)
recubrimientos
antiadherentes.
Cojinetes, engranajes,
Polioximetilen
bolígrafos, fijación de
o (Acetales) 65-83 25-75 3.6 1.42 165
cañerías, aletas de
(POM)
ventiladores.
Cojinetes, engranajes,
fibras, textil,
Poliamida
componentes de
(PA) 76-83 60-300 2.8-3.4 1.14 245
automóviles y
(Nylon)
componentes
eléctricos.
Fibras, películas
Ftalato de
fotográficas, cintas
polietileno,
55-72 50-300 2.8-4.1 1.36 38 audio, recipientes para
poliéster
bebidas y comidas
(PET)
precocinadas.
Componentes y
herramientas
Policarbonato
62-76 110-130 2.1-2.8 1.2 138 eléctricas domésticas,
(PC)
lentes, material
antivandálico.
Textiles (rayón),
embalaje (celofán),
adhesivos,
Celulosa 14-55 5-50 1.4-1.7 1.30 67
recubrimientos,
películas fotográficas,
gafas de seguridad.
Adhesivos, circuitos
Poliimidas (PI) 76-117 8-10 2.1 1.39 320 impresos, fibras para
equipos aerospaciales.
Termoestables.
Estos polímeros presentan una estructura del tipo reticular a base de uniones covalentes, con
entrelazamiento transversal de cadenas producido por el calor o por una combinación de calor
y presión durante la reacción de polimerización.
A menudo, los polímeros termoestables se obtienen en forma de dos resinas liquidas. Una
contiene los agentes de curado, endurecedores y plastificantes, los otros materiales de relleno
y/o reforzantes que pueden ser orgánicos o inorgánicos.
10
En general, las ventajas de los plásticos termoestables para aplicaciones en ingeniería son:
2 - Alta rigidez.
5 - Peso ligero.
Módulo
Densi
Carga Ala de
dad
Polímero Estructura rotura rg. elastici Aplicaciones
(Mg/m
(MPa) (%) dad 3)
(GPa)
Adhesivos,
Fenólicos 34-62 0-2 2.8-9.0 1.27 revestimientos,
laminados.
Melamina
Adhesivos,
almacenamiento de
Aminas 34-69 0-1 6.9-11.0 1.50 alimentos,
moldeados
Urea eléctricos.
Moldeados
eléctricos,
laminados
Poliésteres 41-90 0-3 2.1-4.5 1.28 decorativos,
matrices para
refuerzo con fibra
de vidrio.
Adhesivos,
moldeados
Epoxis 28-103 0-6 2.8-3.4 1.25 eléctricos, matriz
para laminados
aeronáuticos.
Fibras,
Uretanos 34-68 3-6 1.30 revestimientos,
espumas, aislantes.
Aglomerantes para
Furanos 21-31 0 10.9 1.75 moldeado en
arena.
Adhesivos, juntas y
Siliconas 21-28 0 8.3 1.55
cierres estancos.
Tabla (2-2)
Elastómeros.
Estos materiales se caracterizan por mostrar una gran deformación elástica cuando se les aplica
una fuerza. La deformación puede desaparecer completamente cuando se elimina el esfuerzo.
12
Jpg (2-3)
Se puede impedir la deformación plástica, pero mantener una gran deformación elástica
mediante ligaduras cruzadas o entrecruzamiento. Durante su proceso de conformación
denominado vulcanización se unen las cadenas enroscadas con átomos de azufre, empleando
calor y presión.
jpg(2-4)
13
Ejemplos de elastómeros.
Carga
de Alarg. Densidad
Polímero Estructura Aplicaciones
rotura (%) (Mg/m3)
(MPa)
Neumáticos
industriales,
Polibutadieno 24 0.94
aislamiento de
vibraciones
Tuberías,
Polibutileno 28 350 0.92 aislamientos,
revestimientos
Mangueras,
Neopreno 24 800 1.24 vainas de
cables
Butadieno-
600-
estireno 4-21 1.0 Neumáticos
2000
(BS)
Juntas,
mangueras
Butadieno-
5 400 1.0 para
acrilonitrilo
derivados del
petróleo
Tabla (2-3)
14
Los plásticos de ingeniería ofrecen infinidad de ventajas y, en muchos casos, incluso pueden
ser un sustituto eficaz de metales y cerámicas. Además, cuando se trata de aplicaciones
técnicas poco habituales, a veces la única alternativa viable son los componentes de plásticos
de ingeniería, lo que los convierte en un verdadero motor
para la innovación en todos los sectores industriales. Así
mismo estos plásticos tienen propiedades importantes para
su uso como se acaba de mencionar.
Fotoluminiscentes.
No obstante, los polímeros tienen otras características destacadas como puede ser el hecho de
que su comportamiento varía en relación con la temperatura. Cuando son sometidos a
temperaturas bajas, se vuelven más duros y adquieren características vítreas.
Son materiales que soportan muy bien la ruptura y el desgaste, así como tienen una baja
densidad, que oscila entre los 0,9 g/cm cúbico y los 1,5 g/cm cúbico. A lo largo de los años se
han realizado numerosos estudios e investigaciones en torno a los polímeros y sus aplicaciones,
ya que ofrecen resultados muy interesantes para el desarrollo industrial y para la industria
química.
jpg(3-2)
Fotoconductividad.
Una de las principales características de los polímeros industriales es que son malos
conductores de la electricidad. Es por ello por lo que resulta habitual encontrarlos en forma de
materiales aislantes en la industria eléctrica y electrónica. En el año 1974 se desarrollaron los
polímeros conductores y aún están siendo estudiadas sus aplicaciones.
Electrocromismo.
Es la propiedad que tienen los polímeros de cambiar de color cuando se les aplica una carga
eléctrica. Una ventaja de esta característica es que para que cambien de color es necesario
que se aplique energía, por ello son materiales usados muy a menudo para controlar las
cantidades de luz y de calor que pueden atravesar una ventaja inteligente. Otra aplicación de
esta propiedad se realiza en la industria automotriz, a la hora de teñir los espejos según la
cantidad de luz.
jpg(3-2)
16
Propiedades eléctricas.
jpg(3-4)
jpg(3-5)
17
Polímeros de ingeniería
Nylon (poliamida 6, PA 6)
Polilactona
Polieter
Polisiloxanos
Polianhidrido
Poliurea
Policarbonato
Polisulfonas
Poliacrilonitrilo
Acrilonitrilo Butadieno
Estireno (ABS)
Polióxido de etileno
Tabla (3-1)
18
El punto de fusión se determina como la temperatura a la que un polímero pasa del estado
cristalino al estado de flujo viscoso. A diferencia de las sustancias
de bajo peso molecular, en las que este proceso se desarrolla de
manera similar al salto, en el caso de los polímeros, la fusión se
observa en un rango de temperatura.
Polidimetilsiloxano -40
−OSi(CH3)2− -127
Polietileno 137
−CH2 CH2− -125
Polioximetileno 181
−CH2 O− -83
Polioxietileno -53 66
−CH2 CH2 O−
Polipropileno -1 176
−CH2 CH(CH3)−
Acetato de polivinilo 32
−CH2 CH(OCOCH3)−
−OCH2CH2OCO CO−
−CH2 CH −
Tabla (4-1)
21
La estructura cristalina de un polímero semi-cristalino sólido desaparece en el punto de fusión,
cuando el material experimenta un cambio de fase de sólido a líquido. En el punto de fusión,
propiedades físicas del material, como la densidad, el índice de refracción, la capacidad de calor
y la transparencia, cambian bruscamente a medida que el material se convierte en un líquido
viscoso. Los puntos de fusión se miden comúnmente usando calorimetría diferencial de barrido
(DSC). Los puntos de fusión disminuyen dramáticamente con menor cristalinidad. Los polímeros
generalmente se funden en un rango de temperatura estrecho en lugar de en un punto distinto.
En una resina con una cristalinidad particular, variaciones en las longitudes de las cadenas
producen láminas de diferentes grosores, que se funden a temperaturas ligeramente diferentes
jpg(4-3)
22
Lo hace mediante la medición del cambio de calor
asociado con la desnaturalización térmica de la
molécula del polímero cuando se calienta a un
ritmo constante.
jpg (4-8)
23
Como puede verse en las listas de arriba, existen dos clases de poliestireno. Está el
poliestireno atáctico y el poliestireno sindiotáctico. Uno es sumamente cristalino y el otro es
sumamente amorfo.
jpg (4-7)
24
El conformado de plástico, también llamado estampado, es una técnica que crea las formas
deseadas presionando el material en un molde o matriz. Existen varios métodos de conformado
de plástico, de las cuales se debe mencionar algunas de ellas.
Extrusión.
jpg(5-2)
25
Inyección.
Jpg(5-3)
Jpg(5-4)
26
Soplado.
El proceso de conformado por soplado, al igual que en los dos casos anteriores inicia por medio
de un plastificador en forma de un tubo sin fin con el fin de generar la masa pastosa de polímero.
Posteriormente, se forma un tubo preforma llamado Parison Consecutivamente el tubo es
inflado dentro del molde, similar a un globo de aire, El
polímero inflado tendrá la forma de la cavidad que lo
contenga. El proceso es muy común principalmente
para la obtención de botellas.
termoformado.
27
Moldeado por compresión.
jpg(5-9)
28
Moldeado rotacional.
El proceso consiste en colocar dentro de un tambor una porción de plástico. El tambor puede
rotar dentro de un horno en dos ejes La fuerza centrífuga lleva al plástico en estado líquido a
cubrir todas las paredes del molde. El tambor se retira del horno y se deja enfriar generalmente
con agua atomizada. Se abre el molde y se retira la pieza hueca. Es empleado comúnmente
para piezas grandes como Tinacos o Toneles
jpg(5-11)
Calandrado.
jpg(5-12)
29
Al adentrarme mucho investigando sobre los polímeros pude conocer varios de ellos, como los
polímeros ingenieriles, que se utilizan para ser aplicados en ingeniería, así como los polímeros
que tienen propiedades y clasificación distinta, por tener un diferente comportamiento mecánico
y térmico como lo es su punto de fusión. También que es importante conocer su estructura
química, por ende, pude comprender más la polimerización. Y los métodos de conformado, que
jamás, los había conocido a fondo, me ayudaron a entender los diferentes tipos de material que
salen de eso, y las diferentes maquinas que llevan a cabo ese proceso de transformación. En
conclusión los polímeros son importantes en tanto se conozca bien con que se esta trabajando,
pues los polímeros son materiales ligeros y resistentes a la corrosión, de baja resistencia y
rigidez, y como ya mencionamos anteriormente, no son adecuados para altas temperaturas,
aun así, son relativamente económicos y fácilmente conformable en una diversidad de formas.
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https://www.quimica.es/enciclopedia/Pol%C3%ADmero.html
https://books.google.es/books?hl=es&lr=&id=Fe0FEAAAQBAJ&oi=fnd&pg=PR5&dq=polimero
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http://polimerosquimicos.blogspot.com/2008/03/tipos-de-polimerizacin-tambin-puede-ser.html
https://todoenpolimeros.com/2016/12/07/polimeros-termoplasticos/
file:///C:/Users/52228/Pictures/Unidad%2015.%20Materiales%20Polim%C3%A9ricos%20y%2
0Compuestos.html
https://www.upv.es/materiales/Fcm/Fcm15/fcm15_3.html
https://www.ingenieriaquimica.net/articulos/416-los-polimeros-y-sus-
caracteristicas#:~:text=Al%20ser%20fotoluminiscentes%20los%20pol%C3%ADmeros,un%20f
en%C3%B3meno%20%C3%B3ptico%20de%20refracci%C3%B3n.
https://www.chemieuro.com/es/catalogo-de-polimeros/polimeros-de-ingenieria/
https://www.ensingerplastics.com/es-es/semielaborados/plasticos-de-ingenieria
https://www.textoscientificos.com/polimeros/transiciones-termicas-polimeros
https://es.slideshare.net/Masson72/procesos-de-conformado-para-polimeros
https://www.keyence.com.mx/ss/products/measure-sys/machining/plasticity/about.jsp
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