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Propiedades y aplicaciones de materiales termofijados y termoplásticos, Apuntes de Materiales

Las propiedades y aplicaciones de ocho tipos de materiales termofijados (alquidos, alílicos, aminas, epoxias, fenólicos, poliestirenos, silicones y uretanos) y once tipos de materiales termoplásticos (abs, acetales, acrílicos, celulósicos, fluorocarburos, poliamidas, policarbonatos, polietilenos, polipropilenos, poliestirenos y vinilos). Se detalla su costo, densidad, ventajas, limitaciones y aplicaciones.

Tipo: Apuntes

2019/2020

Subido el 07/12/2021

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jose-casazola 🇵🇦

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MATERIALES POLÍMEROS.
MATERIALES TERMOFIJADOS:
Hay ocho categorías principales de materiales termofijados, que son: Alquidos, alílicos, aminas, epoxias, fenólicos,
poliestirenos, silicones y uretanos. A continuación se indican algunas de las propiedades y las aplicaciones típicas de esas
clases de termofijados:
Alquidos
Costo: bajo.
Densidad - 1.2 - 2.4
Ventajas:
Cura rápida, baja presión requerida, buena estabilidad dimensional, buena resistencia
térmica, buenas propiedades eléctricas.
Limitaciones:
Mala resistencia a la humedad a temperaturas elevadas.
Aplicaciones:
Dispositivos de distribución, recipientes y cubiertas o recubrimientos.
Alílicos
Costo: alto.
Gravedad específica: 1.3
Ventajas:
Excelentes propiedades dieléctricas, incluso en condiciones húmedas, estabilidad y
control dimensional, estabilidad a altas temperaturas.
Limitaciones:
El costo.
Aplicaciones:
Cúpulas, piezas para utensilios de cocina.
Aminas
Costo: bajo.
Gravedad específica: 1.5 - 2.0
Ventajas:
Duros, rígidos, químicamente resistentes a la mayoría de las substancias, excepto los
ácidos fuertes. Estabilidad térmica excelente, hasta las temperaturas de descomposición.
No imparten olor ni sabor a los alimentos y, en general, estos últimos no los ensucian. Las
melaminas resisten el medio ambiente del lavado de los platos.
Limitaciones:
Mala estabilidad dimensional. Las temperaturas altas prolongadas perjudican la
resistencia, el color y las propiedades eléctricas.
Aplicaciones:
Vajillas, piezas de utensilios de cocina, recipientes y recubrimientos.
Epoxias
Costo: alto.
Gravedad específica: 1.1 - 2.06
Ventajas:
Excelentes propiedades eléctricas, resistencia y estabilidad dimensional, baja absorción
de la humedad. Excelentes características en condiciones húmedas y capacidad para la
curación a las temperaturas y las presiones atmosféricas.
Limitaciones:
El costo. Cuando se usa como enlace para metales, su resistencia al impacto es baja;
aunque su resistencia estática de aglutinación es alta.
Aplicaciones:
Aglutinamientos, encapsulamientos y recipientes. Laminados de fibra de vidrio para
piezas estructurales y eléctricas.
Fenólicos
Costo: bajo.
Gravedad específica: 1.3 - 1.8
Ventajas:
Buenas propiedades eléctricas y mecánicas, buena moldeabilidad y estabilidad
dimensional, bajo costo y excelente resistencia térmica.
(Bakelita)
Limitaciones:
Lo atacan los ácidos fuertes y los álcalis. Sólo en colores oscuros.
Aplicaciones:
Receptáculos y enchufes eléctricos, agitadores de lavadoras, tapones de botellas.
Poliésteres
Costo: bajo.
Gravedad específica: 1.05 - 1.4
Ventajas:
Tiempos cortos de curación a bajas presiones, buena resistencia térmica, buena
resistencia a los medios ambientes atmosféricos y marinos.
(PS)
Limitaciones:
Cuando se refuerzan con fibras, debe usarse un factor elevado de seguridad, por su
posible falta de homogeneidad.
Aplicaciones:
Lanchas de fibra de vidrio, recipientes y recubrimientos, cascos de seguridad y piezas para
automóviles.
Silicones
Costo: muy alto.
Gravedad específica: 1.66 - 1.81
Ventajas:
Excelentes propiedades eléctricas, buena estabilidad térmica, químicamente inertes.
Limitaciones:
El costo y la sensibilidad al vapor.
Aplicaciones:
Laminados, franjas terminales, cápsulas y espuma aislante a altas temperaturas.
Uretanos
Costo: mediano.
Densidad: 0.024 - 0.032 gm/cm3, o 1.5 - 2.0 lb/pie3 (solo para espumas rígidas)
Ventajas:
Los materiales espumados son excelentes aisladores térmicos y acústicos y tienen muy
buenas propiedades de flotación.
(Poliuretanos)
Limitaciones:
Su resistencia a la oxidación es baja por encima de 180ºF (80ºC). La humedad es perjudicial
a altas temperaturas. Su baja conductividad térmica y sus grandes pérdidas por histéresis,
crean problemas en aplicaciones de elastómeros sólidos.
Aplicaciones:
Material espumado moldeado en losas, atomizado o moldeado en el lugar de aplicación.
Se usa para aislamientos térmicos y acústicos. Materiales flexibles que constituyen un
substituto a bajo costo del caucho. Los elastómeros no porosos pueden reemplazar al
caucho en ciertas aplicaciones, tales como las ruedas sólidas, los engranes, etc.
MATERIALES TERMOPLÁSTICOS:
Hay once categorías principales de materiales termoplásticos, que son: ABS, acetales, acrílicos, celulósicos, fluorocarburos,
poliamidas, policarbonatos, polietilenos, polipropilenos, poliestirenos y vinilos. A continuación se indican algunas de las
propiedades y las aplicaciones típicas de esas clases de termoplásticos:
ABS*
Costo: medio.
Gravedad específica: 1.04
Ventajas:
Buena resistencia y excelente tenacidad, buena resistencia a la intemperie,
propiedades aceptables de aislamiento eléctrico, buena resistencia a las distorsiones
térmicas.
Limitaciones:
Inflamables. Solubles en muchos solventes orgánicos.
Aplicaciones:
Estanterías de puertas de refrigeradores, tableros de instrumentos de automóviles.
*Se usa la designación ABS, debido a que estos plásticos son copolímeros de acrilonitrilo, butadieno y estireno (en inglés =
styrene).
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MATERIALES POLÍMEROS.

MATERIALES TERMOFIJADOS:

Hay ocho categorías principales de materiales termofijados, que son: Alquidos, alílicos, aminas, epoxias, fenólicos,

poliestirenos, silicones y uretanos. A continuación se indican algunas de las propiedades y las aplicaciones típicas de esas

clases de termofijados:

Alquidos Costo:^ bajo.^ Densidad^ -^ 1.2^ -^ 2.

Ventajas: Cura rápida, baja presión requerida, buena estabilidad dimensional, buena resistencia térmica, buenas propiedades eléctricas. Limitaciones: Mala resistencia a la humedad a temperaturas elevadas. Aplicaciones: Dispositivos de distribución, recipientes y cubiertas o recubrimientos.

Alílicos Costo:^ alto.^ Gravedad específica: 1.

Ventajas: Excelentes propiedades dieléctricas, incluso en condiciones húmedas, estabilidad y control dimensional, estabilidad a altas temperaturas. Limitaciones: El costo. Aplicaciones: Cúpulas, piezas para utensilios de cocina.

Aminas Costo:^ bajo.^ Gravedad específica: 1.5^ -^ 2.

Ventajas: Duros, rígidos, químicamente resistentes a la mayoría de las substancias, excepto los ácidos fuertes. Estabilidad térmica excelente, hasta las temperaturas de descomposición. No imparten olor ni sabor a los alimentos y, en general, estos últimos no los ensucian. Las melaminas resisten el medio ambiente del lavado de los platos. Limitaciones: Mala estabilidad dimensional. Las temperaturas altas prolongadas perjudican la resistencia, el color y las propiedades eléctricas. Aplicaciones: Vajillas, piezas de utensilios de cocina, recipientes y recubrimientos.

Epoxias Costo:^ alto.^ Gravedad específica: 1.1^ -^ 2.

Ventajas: Excelentes propiedades eléctricas, resistencia y estabilidad dimensional, baja absorción de la humedad. Excelentes características en condiciones húmedas y capacidad para la curación a las temperaturas y las presiones atmosféricas. Limitaciones: El costo. Cuando se usa como enlace para metales, su resistencia al impacto es baja; aunque su resistencia estática de aglutinación es alta. Aplicaciones: Aglutinamientos, encapsulamientos y recipientes. Laminados de fibra de vidrio para piezas estructurales y eléctricas.

Fenólicos Costo:^ bajo.^ Gravedad específica: 1.3^ -^ 1.

Ventajas: Buenas propiedades eléctricas y mecánicas, buena moldeabilidad y estabilidad dimensional, bajo costo y excelente resistencia térmica.

(Bakelita) Limitaciones:^ Lo^ atacan los ácidos fuertes y los álcalis. Sólo en colores oscuros.

Aplicaciones: Receptáculos y enchufes eléctricos, agitadores de lavadoras, tapones de botellas.

Poliésteres Costo:^ bajo.^ Gravedad específica: 1.05^ -^ 1.

Ventajas: Tiempos cortos de curación a bajas presiones, buena resistencia térmica, buena resistencia a los medios ambientes atmosféricos y marinos. (PS) Limitaciones: Cuando se refuerzan con fibras, debe usarse un factor elevado de seguridad, por su posible falta de homogeneidad. Aplicaciones: Lanchas de fibra de vidrio, recipientes y recubrimientos, cascos de seguridad y piezas para automóviles.

Silicones Costo: muy^ alto.^ Gravedad específica: 1.66^ -^ 1.

Ventajas: Excelentes propiedades eléctricas, buena estabilidad térmica, químicamente inertes. Limitaciones: El costo y la sensibilidad al vapor. Aplicaciones: Laminados, franjas terminales, cápsulas y espuma aislante a altas temperaturas.

Uretanos Costo: mediano.^ Densidad:^ 0.024^ -^ 0.032 gm/cm^3 , o 1.5^ -^ 2.0 lb/pie^3 (solo para espumas rígidas)

Ventajas: Los materiales espumados son excelentes aisladores térmicos y acústicos y tienen muy buenas propiedades de flotación.

(Poliuretanos) Limitaciones:^ Su^ resistencia a la oxidación es baja por encima de 180ºF (80ºC). La humedad es perjudicial

a altas temperaturas. Su baja conductividad térmica y sus grandes pérdidas por histéresis, crean problemas en aplicaciones de elastómeros sólidos. Aplicaciones: Material espumado moldeado en losas, atomizado o moldeado en el lugar de aplicación. Se usa para aislamientos térmicos y acústicos. Materiales flexibles que constituyen un substituto a bajo costo del caucho. Los elastómeros no porosos pueden reemplazar al caucho en ciertas aplicaciones, tales como las ruedas sólidas, los engranes, etc.

MATERIALES TERMOPLÁSTICOS:

Hay once categorías principales de materiales termoplásticos, que son: ABS, acetales, acrílicos, celulósicos, fluorocarburos,

poliamidas, policarbonatos, polietilenos, polipropilenos, poliestirenos y vinilos. A continuación se indican algunas de las

propiedades y las aplicaciones típicas de esas clases de termoplásticos:

ABS* Costo:^ medio.^ Gravedad específica:^ 1.

Ventajas: Buena resistencia y excelente tenacidad, buena resistencia a la intemperie, propiedades aceptables de aislamiento eléctrico, buena resistencia a las distorsiones térmicas. Limitaciones: Inflamables. Solubles en muchos solventes orgánicos. Aplicaciones: Estanterías de puertas de refrigeradores, tableros de instrumentos de automóviles. *Se usa la designación ABS, debido a que estos plásticos son copolímeros de acrilonitrilo, butadieno y estireno (en inglés = styrene).

Acetales Costo:^ medio.^ Gravedad^ específica: 1.

Ventajas: Resistencia y rigidez elevadas, vida de fatiga y estabilidad dimensional excelentes, resistencia a solventes organicos y a sales inorgánicas no oxidantes, bajo coeficiente de fricción. Limitaciones: Mala resistencia a la intemperie, resistencia a las irradiaciones, baja resistencia a las quemaduras. Aplicaciones: Cojinetes, engranes, tubos y accesorios, carburadores.

Acrílicos Costo:^ medio.^ Gravedad específica: 1.1^ -^ 1.

(Metacrilato)

Ventajas: Excelente transmisión de la luz, resistencia a la intemperie, baja absorción de agua, buena resistencia. Limitaciones: Propiedades mecánicas generalmente bajas, baja resistencia al desgaste por fricción, temperatura baja de ablandamiento. Aplicaciones: Lentes, letreros al aire libre, componentes decorativos metalizados, ventanillas de aviones.

Celulósicos* Costo:^ medio.^ Gravedad específica: 1.1^ -^ 1.

Ventajas: Muy buena tenacidad, buenas propiedades ópticas y resistencia a la intemperie, buena moldeabilidad, resistencia a las llamas. Limitaciones: Resistencia bastante baja. Aplicaciones: Películas para embalaje y fotografía, juguetes, repuestos para plumas, protecciones para los tubos de TV, letreros al aire libre. *Hay cuatro derivados de la celulosa común, que forman esta clase de plásticos; acetato de celulosa, etilcelulosa, propionato de celulosa y acetato butirato de celulosa.

Fluorocarburos Costo: muy alto.^ Gravedad específica: 2.1^ -^ 2.

Ventajas: Muy inertes químicamente, extraordinariamente estables a temperaturas elevadas, tenaces, con bajo coeficiente de fricción y buenas propiedades dieléctricas. Limitaciones: El costo; malas propiedades mecánicas y fabricación mediante técnicas de concreción y conformación posterior. Aplicaciones: Cojinetes, sellos anticorrosivos, tubos y accesorios resistentes a la corrosión y piezas electrónicas para altas temperaturas.

Poliamidas Costo: alto.^ Gravedad específica: 1.0^ -^ 1.

Ventajas: Resistencia y rigidez elevadas, buena tenacidad, alta resistencia al desgaste por fricción.

(Nylon) Limitaciones:^ Absorben^ líquidos^ polares,^ incluyendo^ el^ agua,^ lo^ cual^ va^ acompañado^ por

hinchamientos y ablandamientos. Lo atacan algunos ácidos orgánicos fuertes y ácidos inorgánicos concentrados. Aplicaciones: Cojinetes, engranes, cabezas de martillos, tubos, depósitos de combustible.

Policarbonatos Costo: medio.^ Gravedad específica: 1.

Ventajas: Alta resistencia, buena estabilidad dimensional, ductilidad y tenacidad, excelente aislamiento eléctrico, transparencia y baja absorción de agua. Limitaciones: Los atacan los solventes orgánicos y su resistencia química no es muy buena. Aplicaciones: Cascos de protección, cojinetes, cajas para instrumentos, bases para películas fotográficas.

Polietilenos Costo: bajo.^ Gravedad específica: 0.92^ -^ 0.

Ventajas: Resistencia química y propiedades de aislamiento eléctrico excelentes, tenaces y con un coeficiente de fricción bastante bajo. (Politetrafluoroetileno = PTFE = Teflón) Limitaciones: Baja resistencia, poca rigidez, mala resistencia a rayos ultravioleta y a la intemperie; inflamables. Aplicaciones: Botellas flexibles, recipientes, tubos, embalajes, láminas para la construcción de edificios.

Polipropilenos Costo: bajo.^ Gravedad^ específica: 0.

Ventajas: Propiedades bien equilibradas, buena resistencia a las distorsiones térmicas e inertes químicamente a bajo costo, absorción de agua insignificante, resistencia a la fatiga y aislamiento eléctrico excelentes. Limitaciones: Frágiles a bajas temperaturas, inflamables; mala resistencia a rayos ultravioleta y a la intemperie. Aplicaciones: Gabinetes de radio y televisión, embalajes, tubos.

Poliestirenos Costo: bajo.^ Gravedad específica: 1.

Ventajas: Propiedades eléctricas excelentes, buena estabilidad dimensional y térmica, buenas propiedades ópticas para tableros internos de conmutación, bajo costo. (Poliestireno Expandido = EPS = Limitaciones: Se degradan al exponerse a los rayos ultravioleta, mala resistencia a muchos solventes orgánicos. “hielo seco”) Aplicaciones: Gabinetes de radio, piezas de aparatos eléctricos, juguetes, tableros internos de conmutación.

Vinilos Costo: bajo.^ Gravedad específica:^ 1.35^ -^ 2.

Ventajas: Excelente resistencia química y a la intemperie, buenas propiedades eléctricas, resistencia al desgaste por fricción, capacidad de amortiguamiento y buena absorción del sonido, resistencia a las llamas.

(PVC = Poli Vinil

Cloruro)

Limitaciones: Sensibilidad a la degradación térmica. Los plastificantes tienden a reaccionar con los materiales adyacentes y la recuperación no es buena. Aplicaciones: Aislamiento de cables eléctricos, baldosas, adhesivos, tubos.