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Universidad Politécnica de Tlaxcala
INGENIERÍA INDUSTRIAL
UNIDADES FUNCIONALES Y APLICACIONES DE LOS POLÍMEROS
ENSAYO:
TERMOPLÁSTICOS DE USO GENERAL (POLIETILENO, POLICLORURO DE
VINILO Y COPOLÍMEROS,
POLIPROPILENO, POLIESTIRENO, POLIACRILONITRILO, ESTIRENO-
ACRILONITRILO (SAN), ABS, POLIMETIL
METACRILATO (PMMA) Y FLUROPLASTICOS)
QUÍMICA Y TECNOLOGÍA DE LOS MATERIALES
Ing. Miguel Ángel Cuapio Rodríguez
2° CUATRIMESTRE GRUPO: B
INTEGRANTES:
Salazar Pérez Karla Donají
Huerta Pérez Dennys
Berruecos Rojas Ana Karen
Rosales Herrera Tonatiuh
Pérez Flores Guadalupe
Rivera Hernández Celeste
Piedras Cervantes Damaris
Av. Universidad Politécnica de Tlaxcala, San Pedro Xalcaltzinco,
Tepeyanco, Tlaxcala. Lunes, 23 de marzo del 2020.
Contenido Características.................................................................................................................................... 3 Estructura........................................................................................................................................... 3 Estructura amorfa.............................................................................................................................. 4 Estructura cristalina........................................................................................................................ 4 Propiedades....................................................................................................................................... 5 Ejemplos y aplicaciones...................................................................................................................... 6 Polimetilmetacrilato....................................................................................................................... 9 Las características principales del PMMA son las siguientes:................................................... 11 El PMMA se puede formular para obtener propiedades y efectos especiales:........................ 11 Los termoplásticos Los termoplásticos hacen referencia al conjunto de materiales que están formados por polímeros que se encuentran unidos mediante fuerzas intermoleculares o fuerzas de Vander Waals, formando estructuras lineales o ramificadas.
Estructura amorfa Las cadenas poliméricas adquieren una estructura liada, semejante al de un ovillo de hilos desordenados, dicha estructura amorfa es la responsable directa de las propiedades elásticas de los materiales termoplásticos. 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 termoplásticos. Si el material termoplástico dispone de una alta concentración de polímeros con estructuras amorfas, dicho material tendrá una pobre resistencia frente a cargas, pero una excelente elasticidad, si por el contrario el material termoplástico dispone de una alta concentración de polímeros con una estructura cristalina, el material será muy resistente y fuerte incluso superior a los materiales termoestables, pero con poca elasticidad aportándole la característica de fragilidad en dichos materiales.
Propiedades 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. Visco elasticidad La capacidad de un esfuerzo para provocar el deslizamiento de cadenas y la deformación plástica está 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 visco elástico 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.
Polietileno lineal de baja densidad Polietileno de peso molecular ultra-alto (Ultra High Molecular Weight Polyethylene UHMWPE). POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD: Es un polímero de cadena lineal no ramificada Producido comercialmente por primera vez en 1956-1959. Se obtiene por polimerización del etileno a presiones relativamente bajas, con catalizador alquilmetálico (catálisis de Ziegler) o un óxido metálico sobre sílice o alúmina. Es un plástico incoloro, inodoro, no tóxico, fuerte y resistente a golpes y productos químicos. Temperatura de ablandamiento es de 120º C. Resistencia química y térmica, opacidad, impermeabilidad y dureza son superiores a las del polietileno de baja densidad. Se emplea en la construcción y también para fabricar prótesis, envases, contenedores de agua y combustible, prendas textiles, papeles, etc. Productos de gran resistencia y no atacables por los agentes químicos. POLIETILENO DE ULTRA ALTO PESO MOLECULAR (UHMWPE): Ventajas de las piezas fabricadas en UHMW-PE contra las piezas de otros materiales. -Superficie de baja fricción Su bajo coeficiente de fricción se acerca al del teflón, su superficie limpia y autolubricada permite que partes móviles como bandas y cadenas se muevan fácilmente y sin desgaste prematuro o teniendo que agregar tensión excesiva sobre componentes de mucho valor. - Resistencia al desgaste Estructura molecular de UHMW-PE lo hace inherentemente superior en resistencia al desgaste por fricción. Su coeficiente es superior al Polietileno de alta densidad, Nylon y Acetal. Los recubrimientos de UHMW-PE protegen estructuras de mucho valor contra el desgaste prematuro. POLIETILENO DE ULTRA ALTO PESO MOLECULAR (UHMWPE): Resistencia al impacto Es el mejor sustituto de muchos materiales que están en contacto con sacudidas repentinas, golpes fuertes, frecuentes o constantes. Los materiales tradicionales se agrietan, se astillan o simplemente presentan fatiga. - Resistencia a la corrosión Resiste ataques químicos severos y no absorbe humedad. Excelente en ambientes cáusticos, agua salada, limpiezas a vapor. Mantiene la maquinaria en movimiento sin bloqueos causados por bordes de metales corroídos. - Se puede usar sumergido en agua (Plantas de tratamientos de aguas, procesos químicos, etc.), como también a temperaturas de -30 grados centígrados.
POLIETILENO DE ULTRA ALTO PESO MOLECULAR (UHMWPE): Contacto con los alimentos Cumple con las regulaciones de la FDA, para usarse en proceso de productos alimenticios y farmacéuticos. - Fácil de maquinar, se reducen los tiempos muertos por reposición de partes de equipo al ser fabricadas en este material. Se trabaja tan fácil como la madera. - Por sus características de absorber impacto se consigue tener una maquinaria más silenciosa. Dieléctrico. Es ideal para piezas que van en equipos eléctricos o electromecánicos. POLICLORURO DE VINILO: Por consumo segundo lugar mundial, detrás del PE. La versatilidad del PVC lo coloca en posición inigualable frente a los demás materiales utilizados tradicionalmente para suplir las diferentes necesidades de la construcción. Sensible al calor. Resistencia química y a la llama. Posibilidad de mezcla con aditivos. Estructura y propiedades Átomo de Cl: de gran tamaño producto amorfo y no recristalizable. Grandes fuerzas de cohesión entre cadenas. Reduce flexibilidad. Pocas aplicaciones sin aditivos. Plastificantes. PRIMARIOS; Son los compuestos de estaño sales de bario zinc o de bario calcio zinc y jabones y sales de plomo. Ftalatos y Fosfatos SECUNDARIOS: Adipatos, sebacatos, azelatos, Trimelitatos y Poliesteres. Aceites epoxidados y fosfitos de dodecil fenilo. EXTENDERS: parafinas cloradas y Aceites epoxidados Estabilizadores al calor. POLIPROPILENO: Termoplástico semicristalino y blanco semiopaco. Se produce polimerizando propileno en presencia de un catalizador estereoespecífico. Múltiples aplicaciones Inerte, totalmente reciclable, su incineración tiene bajo efecto contaminante, y su tecnología de producción es la de menor impacto ambiental. Demanda anual estimada de 40 millones de toneladas. Sus incrementos anuales de consumo han sido próximos al 10% durante las últimas décadas, confirmando su grado de aceptación en los mercados. Propiedades Baja densidad Alta dureza y resistente a la abrasión Alta rigidez Buena resistencia al calor Excelente resistencia química Excelente versatilidad Por la excelente relación entre sus prestaciones y su precio, el polipropileno ha sustituido gradualmente a materiales como el vidrio, los metales o la madera, así como polímeros de amplio uso general (ABS y PVC). POLIESTIRENO: Transparente, inodoro, insípido, relativamente frágil. Hay modificados con cauchos. Fácil de teñir Resistente a rayos X Resistente a aceites Estructura y propiedades. Anillo
Compite en cuanto a aplicaciones con otros plásticos como el policarbonato (PC) o el poliestireno (PS), pero el acrílico se destaca frente a otros plásticos transparentes en cuanto a resistencia a la intemperie, transparencia y resistencia al rayado. Por estas cualidades es utilizado en la industria del automóvil como el faro del coche, iluminación, cosméticos, espectáculos, construcción y óptica, entre muchas otras. En el mundo de la medicina se utiliza la resina de polimetilmetacrilato para la fabricación de prótesis óseas y dentales y como aditivo en polvo en la formulación de muchas de las pastillas que podemos tomar por vía oral. En este caso actúa como retardante a la acción del medicamento para que esta sea progresiva. En gránulos el acrílico es un material higroscópico, razón por la cual es necesario secarlo antes de procesarlo. Se distingue el metacrilato como nombre común para las planchas o placas de polimetilmetacrilato, siendo el nombre químico mucho más genérico a todo tipo de elemento (no sólo placas) formado con este material (resinas, pastas, gránulos, adhesivos, emulsiones...). El PMMA es un polímero termoplástico altamente transparente que se obtiene de la polimerización del monómero metilmetacrilato. Debido a su transparencia, estética y resistencia a los rasguños, el PMMA se pude considerar como una alternativa ligera al cristal. A veces, también se le llama cristal acrílico. Se puede usar el PMMA como alternativa al policarbonato (PC) si se necesita mayor transparencia, resistencia UV o a los rasguños y si las altas propiedades contra impactos no son cruciales para la aplicación. La Rohm and Haas Company fabricó el PMMA por primera vez en 1933. Las marcas principales de PMMA son Altuglas, Plexiglas y Diakon.
Las características principales del PMMA son las siguientes: Propiedades ópticas excepcionales. Transparencia y acabado brillante. Rigidez y estabilidad dimensional. Dureza y resistencia a los rasguños. Excelente resistencia a los rayos del sol (radiación ultravioleta) y al envejecimiento por las condiciones meteorológicas. El PMMA se puede formular para obtener propiedades y efectos especiales: Impacto modificado. Apto para estar en contacto con los alimentos. Apto para aplicaciones médicas. Transparente UV. Resistencia química mejorada. Resistente a la esterilización gamma. Superficie mate y delustrada. Las propiedades antes mencionadas permiten al PMMA ser el polímero preferido de muchas aplicaciones en los sectores de la automoción, la iluminación, la construcción, la cosmética y la medicina. Además, el PMMA se puede polimerizar en forma sólida esférica (beads) o polímeros esféricos de metacrilato. En función de las composiciones, tamaños, Tg y pesos moleculares, las esferas de PMMA se pueden usar en diferentes aplicaciones: Agente mate para compuestos termoplásticos, Agente espesante para procesos de moldes de metilmetacrilato, Aditivo para sistemas de capa en diferentes efectos decorativos
