Tema 9

POLÍMEROS
• Los polímeros se producen por la unión de cientos de miles de
moléculas pequeñas denominadas monómeros (grupos
funcionales) que forman enormes cadenas de las formas más
diversas
• La palabra polímero procede del griego: poly (muchos) y
meros-reducido a mer (parte)
• La mayor parte de los polímeros estan formados por
estructuras de carbon y por tanto se consideran compuestos
orgánicos
• Aunque existen polímeros naturales de gran valor comercial, la
mayor parte de los polímeros que usamos en nuestra vida
diaria, son materiales sintéticos con propiedades y aplicaciones
variadas
1
Tipos de polímeros: tamaño
Los oligómeros tienen pesos moleculares inferiores a 1500 y
longitudes de cadena inferiores a 50 Å, son solubles y pueden
destilarse
Los polímeros pueden clasificarse en:
Hemicoloídes: 1500-5000g/mol. Longitud de cadena 50-500Å
2

Tipos de polímeros: tamaño
Mesocoloídes- Tienen pesos moleculares entre 5.000 y 10.000 y
longitudes de cadena de 500 Å a 2500 Å
Eucoloídes- Tienen pesos moleculares mayores de 10.000 y
longitudes de cadena mayores de 2500 Å
Tipos de polímeros: Naturaleza
de los monómeros
Homopolímeros
Todos los monómeros que los constituyen son
iguales .
Copolímeros
Están formados por 2 o más monómeros diferentes.
3
4

Tipos de polímeros:
Copolímeros
Copolímero aleatorio: Está formado por una disposición
aleatoria de dos ó más monómeros.
Copolímero en bloques: Tiene bloques de monómeros
del mismo tipo.
Copolímeros de injerto: Poseen una cadena principal de un
solo tipo de monómero con ramas de otros monómeros.
Tipos de polímeros: estructura de la
cadena
Lineal: Se repite siempre el mismo tipo de unión .
Ramificado:Con cadenas laterales unidas a la principal.
Entrecruzado:Si se forman enlaces entre cadenas vecinas.
5
6

Tipos de polímeros: Ramificados
Hay muchos tipos entre los que cabe destacar las
estructuras: En árbol o en estrella
Dendrímeros: Polímeros con un alto grado de ramificación.
Un dendrímero es una macromolécula tridimensional de construcción arborescente
Tipos de polímeros: Entrecruzados
Unión directa: Si se forman directamente entre las mismas
cadenas.
A través de una tercera molécula: Cuando lo hacen con un
injerto
Aunque nos son tan fuertes como los enlaces dentro de la
cadena, estos entrecruzamientos tienen un importante efecto
sobre el polímero.
7
8

LA UNIÓN SE DENOMINA ENTRECRUZAMIENTO O ENLACE TRANVERSAL o
CRUZADO. EN GENERAL, OCURRE CUANDO LOS MONÓMEROS TIENEN
MÁS DE UN DOBLE ENLACE EN SU ESTRUCTURA, DE MODO QUE UN
DOBLE ENLACE SE UTILIZA PARA FORMAR EL ENLACE ENTRE
MONÓMEROS Y EL OTRO PARA CREAR LOS ENLACES TRANSVERSALES
Ejemplo: VULCANIZACIÓN DEL CAUCHO
9
10

POLÍMEROS
• Lo que distingue a los polímeros de los materiales constituidos por
moléculas de tamaño normal son sus propiedades mecánicas.
• En general, los polímeros tienen una excelente resistencia mecánica debido
a que las grandes cadenas poliméricas se atraen. Las fuerzas de atracción
intermoleculares dependen de la composición química del polímero y
pueden ser de varias clases
• Se define grado de polimerización al número de veces que se repite el
monómero para formar la macromolécula, en valor promedio.
grados de polimerización muy bajos → se obtienen líquidos a temperatura
ambiente (aceites sintéticos y ceras)
grados de polimerización superiores → el producto será normalmente un
sólido a temperatura ambiente, aumentando progresivamente su
temperatura de fusión, hasta llegar a tamaños donde este valor se estabiliza
y es característico de cada polímero
11
C--C
C--N
C--O
! "#$%& !' ! "()*$ %
!
154
147
143
348
308
360
C=C
C≡C
Si-O
≡
!
134
120
598
Para conseguir estabilidad térmica y
evitar que la agitación cinética
provocada por la temperatura rompa
la macromolécula
los enlaces que forman el esqueleto
de la molécula deben ser de muy
alta energía, como por ejemplo
C-C-C-, anillos bencénicos o
Si-O-Si-O.
12

Polímeros y Fuerzas
intermoleculares
• No todas las propiedades de los polímeros se derivan de la fuerza de estos
enlaces primarios
• Las fuerzas de atracción intermoleculares, mucho más débiles, pero
reversibles justifican la mayor parte de las propiedades de los polímeros.
• Al calentar el material estos enlaces se debilitan permitiendo a las
moléculas deslizarse unas sobre otras dando lugar a fenómenos de flujo en
fundido
Tipo de enlace
Van der Waals en CH4 Dipolos permanentes
Enlaces hidrógeno
Iónicos
e-
Atracción electrostática
2+
e-
Kcal / mol
2,4
3 a 5
5 a 12
mayores a 100
Polímeros y Fuerzas
intermoleculares
ee-
2+
He(1) He(2)
(FUERZAS DE DISPERSION
DE LONDON)
δ+ δ−
δ− δ+
Dipolo instantáneo Dipolo inducido
13
14

Hidrocarburo
Metano
Etano
Propano
butano
Pentano
Hexano
Heptano
Octano
Nonano
Decano
Undecano
Dodecano
Pentadecano
Eicosano
Triacontano
Polietileno
Fórmula
CH 4
C 2 H 6
C 3 H 8
C 4 H 10
C 5 H 12
C 6 H 14
C 7 H 16
C 8 H 18
C 9 H 20
C 10 H 22
C 11 H 24
C 12 H 26
C 15 H 32
C 20 H 42
C 30 H 62
C 2000 H 4002
Peso
molecular
16
30
44
58
72
86
100
114
128
142
156
170
212
283
423
28000
Densidad
gas
gas
gas
gas
0,63
0,66
0,68
0,70
0,72
0,73
0,74
0,75
0,77
0,79
0,78
0,93
T. de fusión
-182 C
-183 C
-190 C
-138 C
-130 C
-95 C
-91 C
-57 C
-52 C
-30 C
-25 C
-10 C
10 C
37 C
66 C
100 C
NYLON Las cadenas se mantienen unidas
formando fibras
(ENLACES DE HIDRÓGENO)
:X-H :X-H δ+
δ + δ− δ− La fuerza total de atracción entre las moléculas del polímero, dependería del número
de las interacciones. Como máximo, sería igual a la energía de enlace según la tabla,
multiplicada por el número de átomos de carbono en el caso del polietileno o por el
número de carbonílicos C = O en los poliésteres, etc. rara vez se alcanza este valor
máximo, porque las cadenas de los polímeros no pueden, por lo general, acomodarse 16
con la perfección que sería requerida.
15

Iónomeros
un ionómero es un polímero que contiene un ión
Es un copolímero. Está formado por unidades repetitivas no iónicas y pequeñas
cantidades de unidades repetitivas conteniendo iones (< 15% )
Iónomeros
Poli(etileno-co-ácido metacrilico)
Las atracciones iónicas que se manifiestan, ejercen una gran influencia en las
propiedades del polímero.
calor
El polímero adquiere las propiedades de un elastómero y la facilidad de
procesado de un termoplástico. Estos ionómeros son conocidos a veces
con el nombre de elastómeros termoplásticos
Aplicación: Membranas selectivas de iones
17
18

Tipos de polímeros
PLÁSTICOS
Plásticos.- Son polímeros que, bajo condiciones apropiadas de presión
y temperatura, pueden ser modelados.
Al contrario de los elastómeros, los plásticos tienen una rigidez superior
y carecen de elasticidad reversible.
Termoplásticos.- Se ablandan con el calor y se endurecen
enfriándolos. (largas moléculas lineales o ramificadas unidas entre sí sólo por
enlaces secundarios )
Todos los plásticos son polímeros, pero no todos los polímeros son
plásticos.
Tipos de polímeros
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NO PLASTICOS
Elastómeros.- Ante una deformación, vuelven a la forma original
cuando cesa la fuerza que la provoca. Tienen una estructura
entrecruzada débil (La macromolécula, que originalmente era un
termoplástico tiene que tener puntos reactivos donde puedan realizarse
estos anclajes). Este tipo de estructura es la causa de la memoria del
elastómero. Como promedio se entrecruzan alrededor de 1 cada 100
moléculas .
Los cauchos natural y sintético son los ejemplos más comunes de
elastómeros.
No elastómeros. Cuando el número medio de entrecruzamientos
aumenta hasta 1 cada 30 moléculas, el material se convierte en más
rígido y quebradizo.
Un ejemplo de entrecruzamiento con este fin es la vulcanización del
caucho para endurecerlo.
19
20

Síntesis de Polímeros
• Los polímeros provienen mayoritariamente del petróleo
(mezcla de hidrocarburos). Un 4% de la producción anual
de petróleo se convierte en plásticos, después de un
proceso de cracking y reforming se tienen moléculas
simples o monómeros como etileno, benceno, etc.
TIPOS DE POLIMERIZACIÓN
POLIMERIZACIÓN POR ADICIÓN
POLIMERIZACIÓN POR CONDENSACIÓN
CRECIMIENTO DE CADENA
CRECIMIENTO EN ETAPAS
Polimerización por adición
El polímero se sintetiza por adición de un monómero insaturado a una
cadena en crecimiento. En este tipo de polimerización no se generan
productos secundarios.
El monómero será una molécula con doble enlace C=X o con anillo aromático
estable químicamente, normalmente es gas o líquido volátil a temperatura 22
ambiente.
MONÓMERO
2 O MÁS MONÓMEROS
HOMOPÓLÍMERO
COPOLÍMERO
21

Polimerización por adición
LA PRIMERA REACCIÓN DE ADICIÓN IMPLICA LA ACTIVACIÓN QUÍMICA
EXTERNA DE LAS MOLÉCULAS QUE LAS INDUCE A COMBINARSE EN UNA
REACCIÓN EN CADENA
• Iniciación.
• Propagación
• Terminación
INICIACIÓN VÍA RADICALES LIBRES
2,2-azoisobutirilnitrilo
Cloruro de benzoilo
Los radicales libres manteniendo la neutralidad eléctrica capturan electrones
compartidos para lo que fijan un monómero, transfiriendo su inestabilidad al extremo
siguiente de la cadena.
CRECIMIENTO O PROPAGACIÓN
La etapa de crecimiento es muy rápida, el reactor contiene mayoritariamente iniciador,
monómero y polímero acabado. La concentración de iniciador y su velocidad de
descomposición en función de la temperatura controlan la velocidad global 24 de la
polimerización y afectan inversamente a la longitud promedio de la cadena.
23

La etapa de crecimiento se repite sucesivamente hasta que por recombinación de los
dos extremos en crecimiento o por un fenómeno de transferencia al iniciador radicalico
este se desactiva
TERMINACIÓN POR ACOPLAMIENTO
Los dos electrones desapareados se unirán para formar un par y se
establecerá un nuevo enlace químico que unirá las respectivas cadenas
TERMINACIÓN POR DESPROPORCIÓN
El electrón desapareado de una de las cadenas se une a un electrón del enlace C-H del
átomo de carbono vecino al otro carbono radical. El carbono terminal de la primera
cadena cumple el octeto, mientras que la segunda cadena forma un doble enlace
términal.
25
26

TRANSFERENCIA DE CADENA AL POLÍMERO
A veces, el electrón desapareado en el extremo de la cadena se aparea con un electrón
de un enlace C-H de otra cadena polimérica. Esto deja un electrón desapareado en
medio de la cadena que no puede formar un doble enlace terminal, pero sí puede
reaccionar con una molécula de monómero, del mismo modo que lo hace el fragmento
de iniciador
Por tratarse de un proceso aleatorio no todas las cadenas tienen la misma longitud
final, tampoco es controlable el modo de unión del polímero cabeza-cabeza 27 o
cabeza-cola lo que afecta a la regularidad estructural y a su propiedades
Establecer las condiciones de polimerización y un iniciador adecuado no es sencillo, la
polimerización es fuertemente exotérmica lo que dificulta su control.
EJEMPLO: PRODUCCIÓN DE POLIETILENO
200-2000ºC POLIETILENO RAMIFICADO (BAJA DENSIDAD LDPE )
28

Establecer las condiciones de polimerización y un iniciador adecuado no es sencillo, la
polimerización es fuertemente exotérmica lo que dificulta su control.
EJEMPLO: PRODUCCIÓN DE POLIETILENO
ZIEGLER-NATTA POLIETILENO LINEAL (ALTA DENSIDAD HDPE )
Polimerización por adición
LA SEGUNDA FORMA EN QUE SE PRODUCE UNA REACCIÓN DE
POLIMERIZACIÓN POR ADICIÓN ES MEDIANTE UNA TRANSPOSICIÓN DE
LOS ÁTOMOS DENTRO DE AMBAS MOLÉCULAS REACCIONANTES
(POLIURETANOS).
29
30

Polyurethanes are the most well known polymers used to make foams. If
you're sitting on a padded chair right now, the cushion is more than likely
made of a polyurethane foam. Polyurethanes are more than foam.
Much more than foam!
Polyurethanes are the single most versatile family of polymers there is.
Polyurethanes can be elastomers, and they can be paints. They can be
fibers, and they can be adhesives. They just pop up everywhere. A
wonderfully bizarre polyurethane is spandex.
Of course, polyurethanes are called polyurethanes because in their
backbones they have a urethane linkage.
31
32

Polimerización por adición
UN TERCER CAMINO ES POR APERTURA DE ANILLO EN LA QUE UNA
MOLÉCULA COMPUESTA DE UN ANILLO DE ÁTOMOS SE ABRE Y SE ENLAZA A
OTRA MOLÉCULA QUE TAMBIÉN SE ABRE POR ACCIÓN DE UN CATALIZADOR
(NYLON 6). RING OPENING POLYMERIZATION de ε-caprolactama
EN LOS TRES MÉTODOS SE CONSERVA LA CARACTERÍSTICA PROPIA DE UNA
REACCIÓN DE POLIMERIZACIÓN POR ADICIÓN QUE NO HAY PRODUCTOS
SECUNDARIOS NI PÉRDIDAS DE ÁTOMOS DE LAS MOLÉCULAS 33
REACCIONANTES.
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34

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Polimerización por condensación
• En este proceso la unión química de dos moléculas
distintas en proporción estequiométrica se consigue
mediante la formación de una molécula secundaria
• El producto secundario residual se extrae
inmediatamente del polímero para evitar la inhibición del
proceso o la aparición de impurezas en los productos
finales.
• Al comparar este método con el de adición hay que
señalar la ausencia de iniciador, la práctica desaparición
de monómeros al iniciarse la polimerización,
generándose dímeros, trímeros, etc. y que el final del
crecimiento se
monofuncionales.
consigue al añadir moléculas 36
35

EN LA OBTENCIÓN DEL NYLON 6,6 A PARTIR DE CLORURO DE ADIPOILO Y
HEXAMETILENDIAMINA, CADA ÁTOMO DE CLORO DEL CLORURO DE
ADIPOILO JUNTAMENTE CON UNO DE LOS ÁTOMOS DE HIDRÓGENO DE LA
AMINA, SON EXPULSADOS COMO HCl GASEOSO.
Polimerización por Crecimiento de
cadenas
Un iniciador reacciona con una molécula del monómero para dar un intermedio
que vuelve a reaccionar sucesivamente con moléculas del monómero para dar
nuevos intermedios. Las cadenas crecen (no se unen)
37
38

Polimerización por Crecimiento por
etapas
Las unidades del monómero tienen grupos funcionales que pueden reaccionar
entre sí, las reacciones son más lentas y el crecimiento es a saltos en lugar de
unidad a unidad. Oligomeros de distintos tamaños se unen entre si.
39
40

Estos tetrámeros y pentámeros pueden reaccionar para formar olígomeros aún
más grandes. Y así crecer hasta que los olígomeros sean lo suficientemente
41
grandes como para transformarse en polímeros.
Síntesis de Polímeros
POLIMERIZACIÓN POR ADICIÓN
POLIMERIZACIÓN POR CONDENSACIÓN
CRECIMIENTO DE CADENA
CRECIMIENTO EN ETAPAS
CRECIMIENTO DE CADENA
CRECIMIENTO EN ETAPAS
42

Crecimiento por etapas
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# &% $*
LAS POLIMERIZACIONES PUEDEN PRODUCIRSE POR CRECIMIENTO EN
ETAPAS O CRECIMIENTO DE CADENA Y QUE PUEDEN SER POR
CONDENSACIÓN O POR ADICIÓN.
Crecimiento por etapas
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43
44

Crecimiento por etapas
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Crecimiento por etapas
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45
46

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Crecimiento por etapas
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51
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53
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Características estructurales y
propiedades fundamentales de los
polímeros
PESO MOLECULAR
Peso molecular medio de las moléculas de diferente tamaño que mezcladas constituyen
el polímero. Se expresa como un PM medio numérico o como un PM medio ponderal
El PM medio numérico M n Es el peso total de todas las moléculas poliméricas
contenidas en una muestra, dividido por el número total de moléculas poliméricas en
dicha muestra
= =
x i = fracción numérica de las moléculas de peso molecular medio M i
n i = número de moléculas de peso molecular medio M i
N T = número total de moléculas
=
55
56

El PM medio ponderal o peso molecular promedio M p (M w ) se basa en el
peso de las fracciones de cada especie o tamaño de moléculas presentes en el
polímero. Está basado en el hecho de que una molécula más grande contiene
más de la masa total de la muestra polimérica que las moléculas pequeñas
= =
f i = fracción ponderal de las moléculas de peso molecular medio M i
p i = peso de las moléculas de peso molecular medio M i
P T = peso total del polímero
Es la suma de los productos de cada peso molecular por su abundancia en tanto
por uno.
=
población promedio de
las cuatro ciudades
¿Cuál es la población de la ciudad donde viven el promedio de habitantes de las
cuatro ciudades?
la fracción de
habitantes que viven
en Memphis es
LA MAYORÍA DE LA
POBLACIÓN VIVE EN
MEMPHIS
57
96,75% de la población
vive en Memphis
58

Con este cálculo, podemos decir que el promedio de habitantes vive en una ciudad de
aproximadamente 677.600
El grado de polimerización GP se refiere al número de moléculas de monómero que
se combinan para formar una sola molécula de polímero. Por tanto, en términos del
polímero el GP se estima dividiendo el PM medio numérico entre el peso del
monómero.
=
EJEMPLO: En la tabla de la figura se muestra el número de cadenas de polímero con
sus respectivos intervalos de peso molecular, que se forman durante la polimerización
de politetrafluoroetileno
59
60

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COLUMNA 5 2 5
COLUMNA 5 1×4 5
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5
5
5
5
PM monómero 100g/mol
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×
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×
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5
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5
5
5
5
5
5
5
6
6
6 / 4 / ×
2
;6

Peso Molecular Promedio en Viscosidad, M v
El peso molecular también puede calcularse a partir de la viscosidad de una solución
polimérica. Las moléculas poliméricas más grandes forman una solución más viscosa
que las moléculas pequeñas.
El peso molecular obtenido por medición de la viscosidad, es distinto al peso molecular
promedio en número o en peso. Pero se acerca más al promedio en peso que al
promedio en número
DISTRIBUCIÓN DE PESOS MOLECULARES
La distribución de pesos moleculares (DPM) de las moléculas se refiere al
histograma de los pesos o tamaños de las moléculas del polímero
Si el polímero se compone de cadenas muy próximas al peso y a la longitud
media entonces la DPM es estrecha, si el polímero está constituido por una
gama más ancha de peso y longitudes entonces la DPM es ancha.
En general los polímeros con estrechas DPM tienen mejores propiedades
mecánicas y se tratan con más facilidad y mejor control
DISTRIBUCIÓN DE PESOS MOLECULARES
63
64

¡No existe una sola molécula con el peso molecular promedio en toda la
65
muestra!
Tipos de polímeros
• Los polímeros se clasifican en polímeros PLÁSTICOS Y NO
PLÁSTICOS (GOMAS)
• OTRA CLASIFICACIÓN
1. Thermoplastic polymers (Termoplásticos TP)
2. Thermosetting polymers (Termofijos TS)
3. Elastomers (Elastomeros)
Donde (1) y (2) son plásticos (3) no plásticos
66

Termoplásticos (TP)
• Sólidos a temperatura ambiente y líquidos viscosos
cuando se calientan a solo cientos de grados
• Esta característica los convierte en polímeros fácil y
económicamente moldeables
• Pueden calentarse y enfriarse repetidos ciclos sin
sufrir degradación o modificación de sus propiedades.
Termofijos (TS)
• No toleran el calentamiento y enfriamiento
en ciclos repetidos
– Cuando se calientan inicialmente se ablandan y
pueden molderase
– A elevadas temperaturas se produce una
reacción química de entrecruzamiento que los
endurece y los convierte en sólidos sin la
capacidad de fundir.
– Si se calientan nuevamente sufren degradación
67
68

Elastomeros
Ante una deformación, vuelven a la forma
original cuando cesa la fuerza que la provoca
• Algúnos elastómeros pueden estirarse un
factor de 10 y recuperar completamente su
forma original
• Sus propiedades son muy diferentes de los
termofijos, aunque presentan una estructura
similar y diferente a los termoplásticos.
Market Shares
• Los termoplásticos son los polímeros más
importantes desde un punto de vista
comerical. Constituyen el 70% de la
producción de los polímeros sintéticos
• Los termofijos y elastomeros comparten el
30% del mercado, aunque dominan los
termofijos
• El uso y producción de polímeros en la
actualidad supera a los metales
69
70

• Thermoplastics:
Ejemplos
– Polyethylene, polyvinylchloride,
polypropylene, polystyrene, and nylon
• Thermosets:
– Phenolics, epoxies, and certain polyesters
• Elastomers:
– Natural rubber (vulcanized)
– Synthetic rubbers, which exceed the
tonnage of natural rubber
Polímeros lineales, ramificados
y entrecruzados
• Linear structure – chain-like structure
– Characteristic of thermoplastic polymers
LOS POLÍMEROS LINEALES SON AQUELLOS EN LAS QUE LOS MONÓMEROS SE
ALINEAN FORMANDO CADENAS LARGAS SIN RAMIFICACIONES.
EL TÉRMINO LINEAL NO SIGNIFICA QUE LAS MOLÉCULAS SEAN RECTAS,
RÍGIDAS E INFLEXIBLES. ESTAS MOLÉCULAS PUEDEN ENROSCARSE,
TORCERSE O PLEGARSE SOBRE SI MISMAS GENERANDO ESTRUCTURAS 72
COMPLEJAS
71

Polímeros lineales, ramificados
y entrecruzados
• Branched structure – chain-like but with side
branches
– Also found in thermoplastic polymers
UNA CADENA LINEAL PRESENTA DIVERSAS RAMIFICACIONES O
PROYECCIONES.
Polímeros lineales, ramificados
y entrecruzados
• Cross-linked structure
– Loosely cross-linked, as in an elastomer
– Tightly cross-linked, as in a thermoset
elastómero termofijo
73
74

Polímeros lineales, ramificados y
entrecruzados
• las moléculas lineales son capaces de
empaquetarse más densamente y deslizarse unos
sobre otros con más facilidad que las moléculas
ramificadas debido a la ausencia de impedimentos
estéricos.
• las moléculas lineales tienen mayor resistencia a la
tensión, más rigidez y mayores temperaturas de
reblandecimiento.
• Las moléculas ramificadas por el contrario, tienen
más huecos y son menos densas, más flexibles y
más permeables a los gases y disolventes
Influencia de las cadenas en las
propiedades de los polímeros
• La presencia de cadenas incrementa el grado de
“enredo” entre las moléculas.
• El polímero
– Es más duro en estado sólido
– Es más viscoso en estado fundido a una temperatura dada
75
76

Influencia del entrecruzamiento en
las propiedades de los polímeros
• Los termofijos presentan un elevado grado de
entrecruzamiento, mientras que en los
elastómeros es grado es inferior.
• Termofijos son duros y quebradizos, los
elastomeros elásticos y resistentes.
• El entrecruzamiento convierte al polímero en
químicamente resistente
– La reacción química que provoca el entrecruzamiento es
irreversible
– La estructura del polímero sufre un cambio permanente. Si
77
se calienta se degrada o se calcina pero no funde.
Polímeros lineales y ramificados
Diferencias entre un polímero (macromolécula) y
una molécula pequeña
• Enredo de cadena
• Adición de fuerzas intermoleculares
• Escala de tiempo del movimiento: (los
polímeros se mueven más lentamente que las
moléculas pequeñas).
78

Polímeros lineales y ramificados
• Enredo de cadena
Polímeros cristalinos y amorfos
• las moléculas lineales se empaquetan y se alinean mucho más
fácilmente que las moléculas ramificadas o con enlaces
cruzados.
• la estructura lineal se empaqueta y las moléculas se alinean en
un patrón regular, esta alineación crea orden y presenta
difracción, una característica de las estructuras cristalinas.
79
80

Polímeros cristalinos y amorfos
• las moléculas ramificadas y con enlaces cruzados no generan
patrones regulares y, por tanto, los polímeros son no cristalinos
o amorfos.
• los polímeros amorfos no tienen puntos de fusión, sino
temperaturas de transición vítrea Tg, intervalos en los que se
reblandecen poco a poco a medida que aumenta la
temperatura .
Polímeros alineados extendidos
polietileno de peso molecular ultraalto,
y las aramidas como el Kevlar y el
Nomex
81
82

Aún los polímeros más cristalinos no son totalmente cristalinos
83
84

Algunos Polímeros Altamente
Cristalinos:
Polipropileno
Poliestireno sindiotáctico
Nylon
Kevlar y Nomex
Policetonas
Algunos Polímeros Altamente
Amorfos:
Poli(metil metacrilato)
Poliestireno Atáctico
Policarbonato
Poliisopreno
Polibutadieno
• A medida que aumenta la cristalinidad en un
polímero:
– Aumenta la densidad
– Aumenta la rígidez, resistencia y dureza
– La resistencia al calor
– Si el polímero es transparente en estado amorfo, se
85
convierte en un sólido opaco cuando cristaliza
Low Density vs. High Density
Polyethylene
Polyethylene type
Degree of
crystallinity
Specific gravity
Modulus of elasticity
Melting temperature
Low density
55%
0.92
140 MPa
(20,000 lb/in 2 )
115°C
(239°F)
High density
92%
0.96
700 MPa
(100,000 lb/in 2 )
135°C
(275°F)
86

Cristalinidad y estructura
polimérica
La estructura de un polímero afecta en gran medida a la cristalinidad. Si es
regular y ordenada, el polímero se empaquetará fácilmente en forma de cristales
CRISTALINO AMORFO
Tipos de polímeros: Estereoregularidad
ISOTÁCTICO: Es una disposición donde todos los
sustituyentes están en el mismo lado de la cadena.
87
CRISTALINO
88

Tipos de polímeros: Estereoregularidad
SINDIOTÁCTICO: Los grupos están
alternadamente a un lado u otro de la cadena
Tipos de polímeros: Estereoregularidad
CRISTALINO
ATÁCTICO: Los grupos están aleatoriamente a un
lado u otro de la cadena
89
AMORFO
90

Cristalinidad y Fuerzas
intermoleculares
Las fuerzas intermoleculares pueden ser de gran ayuda para un polímero que
quiera formar cristales
91
92

Temperatura de transición vítrea
frente a punto de fusión
LA FUSIÓN ES ALGO QUE LE OCURRE A LOS POLÍMEROS CRISTALINOS,
MIENTRAS QUE LA TRANSICIÓN VÍTREA OCURRE SÓLO EN LOS POLÍMEROS EN
EL ESTADO AMORFO
UN POLÍMERO A MENUDO TENDRÁ DOMINIOS TANTO CRISTALINOS COMO
AMORFOS, DE MODO QUE LA MUESTRA EXHIBIRÁ UN PUNTO DE FUSIÓN Y UNA
Tg. PERO LAS CADENAS QUE FUNDEN NO SON LAS MISMAS CADENAS QUE
EXPERIMENTAN TRANSICIÓN VÍTREA.
Cuando se calienta un polímero cristalino a velocidad constante, la temperatura
aumentará a velocidad constante. La cantidad de calor requerida para
incrementar un grado Celsius la temperatura de un gramo de polímero, se
denomina capacidad calorífica
Sin embargo, la temperatura seguirá aumentando hasta que el polímero llegue a
su punto de fusión y se mantendrá constante hasta que todo el polímero haya
fundido completamente.
Calor latente de fusión: Toda la energía que se suministre a un polímero cristalino
en su punto de fusión, se utilizará en la fusión y no en un aumento de la
temperatura
Transición de primer orden: cambio en calor latente + capacidad calorífica
93
94

Cuando se calienta un polímero amorfo la temperatura se eleva a una velocidad
determinada por la capacidad calorífica del polímero, pero cuando se alcanza la
Tg la temperatura sigue aumentando, no se detiene. No hay calor latente de
transición vítrea
Transición de segundo orden: cambio en la capacidad calorífica
Temperatura de transición !" #"$%& &% vítrea
frente a punto de fusión
Velocidad de enfriamiento y morfología.
Enfriamiento lento proporciona una cantidad mayor de cristalización.
Un ritmo rápido produce materiales muy amorfos
&#

&#
$&#
La Tg depende de la
velocidad de enfriamiento.
Se obtienen valores más
altos de Tg con enfriamientos
más rápidos.
Temperatura de transición vítrea
frente a punto de fusión
FACTORES QUE INFLUYEN EN EL VALOR DE Tg
Factores que afectan la movilidad de una cadena polimérica.
FLEXIBILIDAD DE LA CADENA PRINCIPAL
Cuanto más flexible sea la cadena principal, mayor será el movimiento del
polímero y más baja será su Tg
Tg = -127ºC
Tg = >500ºC
97
98

GRUPOS PENDIENTES: ANCLAS Y ANZUELOS
Los grupos pendientes ejercen un gran efecto en la movilidad de la cadena.
Incluso un grupo pequeño puede actuar como un anzuelo que atrapa cualquier
molécula cercana cuando la cadena polimérica intenta moverse como un
tirabuzón. Los grupos pendientes también pueden atraparse entre sí cuando las
cadenas tratan de deslizarse una sobre otra
GRUPOS PENDIENTES: Espacio Suficiente
los grupos voluminosos también pueden disminuir la Tg. Debido a su presencia,
existe un límite para el empaquetamiento de las cadenas poliméricas. Cuanto
más alejadas se encuentren unas de otras, se podrán mover con mayor
facilidad. Esto disminuye la Tg, del mismo modo que un plastificante
99
100

!" #"$%& &%
FACTORES QUE INFLUYEN EN EL VALOR DE Tg
Plastificantes
- Actúan aumentando el volumen libre
- Disminuyen la Tg
Cuando se evaporan el material se vuelve más rígido y
quebradizo
- Olor a nuevo es es la evaporación de plastificantes
Añadiendo una pequeña cantidad de plastificante al
PVC puede bajar su Tg desde 83ºC a -40ºC. Esta
adición convierte al PVC en un material blando, flexible
a temperatura ambiente.
- Ensayos de resistencia de materiales
Tipos de polímeros.
Termoplásticos
Los termoplásticos se componen de moléculas lineales largas (que pueden tener o
no cadenas laterales). Al calentarse las cadenas individuales se deslizan y
provocan un flujo plástico. Por tanto, se pueden derretir y moldear por
calentamiento y enfriamiento, lo que permite reciclar este tipo de materiales
TERMOPLÁSTICOS COMERCIALES TERMOPLÁSTICOS DE INGENIERIA
• Poliolefinas
• Estirenos
• Vinilicos
• Acrilicios
• Celulosicos
• Fluoroplásticos
• poliamidas (nylon)
• poliamida-imida, l
• poliarilatos, l
• Policarbonatos
• poliesteres termoplásticos
• Polieterimida
• Policetonas
• poli(óxido de fenileno)
• poli(sulfuro de fenileno)
• polímeros de sulfona.
101
102

POLIOLEFINAS
• polietileno (PE)
• polipropileno.
• Polibutadieno
• Polimetilpenteno
• Acetato de vinilo-etileno
• ionómeros.
• PE de ultrabaja o baja densidad 0,080-0,915
g/cc
• PE de baja densidad 0,910-0,925 g/cc (LDPE)
• PE de media densidad 0,926-0,940 g/cc o PE
lineal de baja densidad (LLDPE)
• PE de alta densidad 0,941-0,925 g/cc (HDPE)
• PE de densidad ultraalta (UHMWPE)
- ? - ($6$ &#
HDPE - Polietileno de alta densidad
Peso molecular: entre 200.000 y 500.000
- Tubos de plástico
- Botellas
- $ % '
Rígido y duro
UHMWPE – Polietileno de peso molecular ultra alto
Peso molecular: mayor de 500.000
103
- Fibras para chalecos antibala
- Barras para sustituir al hielo en pistas de
patinaje
104

#'$(% $) $*
@$%/'%
Polipropileno
2 2 2
# % '# % #
- Plásticos
- Fibras
- Envases lavables en lavaplatos
Isotáctico
Atactico
Elastomérico
- Alfombras de exterior (piscinas , minigolf…)
(Hidrofobo – no absorbe agua)
ISOTÁCTICO - El más utilizado
Reblandecimiento ≅ 160ºC
#'$(% $) $*
@$%/'%
- Elastómero (Goma como el caucho)
2
2 2 2
# % '# % #
ATACTICO – Menos utilizado
2
Polipropileno
2
- Cristalino y más denso
ELASTOMERICO – Elastómero termoplástico
2
Copolímero en bloques isotáctios y atácticos
-Los bloques isotácticos mantienen unidos
grupos de cadenas dándole mayor resistencia
(sin entrecruzamiento)
2
2
Isotáctico
Atactico
Elastomérico
105
106

polipropileno.
Uses:thermoplastics, fibers, thermoplastic
elastomersMonomer:propylenePolymerization:Zieglar-
Natta polymerization, metallocene catalysis
polymerizationMorphology:highly crystalline (isotactic),
highly amorphous (atactic)Melting temperature:174 oC
(100% isotactic)Glass transition temperature:-17 oC
Poliestireno
#'$(% $) $*
&$ '
Amorfo
- Plástico resistente - Barato y muy común
- Carcasas de radios, ordenadores, juguetes,
contenedores, pequeño electrodoméstico, envases etc.
- Espuma de poliestireno para envases (Con freón y calor)
- Gránulos ó pelets de espuma para recipientes
- Vasos aislantes de bebidas calientes
- Envases semirrígidos transparentes para huevos
Poliestireno sindiotáctico es cristalino funde a 270ºC y
se obtiene por polimerización catalizada por
108
metalocenos Más caro y resistente
107

COPOLÍMERO:
ESTIRENO/BUTADIENO
Plásticos vinílicos
LOS MÁS DESTACADOS DE LA FAMILIA SON: EL CLORURO DE
POLIVINILO (PVC), EL PVC CLORADO Y EL CLORURO DE
POLIVINILIDENO (VCD)
'
#'$(% $) $*
' '
&$ '
% $ % % ' 6%/# ! ' /
-Tuberías agua y desagües
-Depósitos, marcos ventanas
-Cortinas de ducha
-Tejidos vinílicos
'
'
#'$(% $) $*
&$ '
- Plástico de envolver alimentos
PVC
' ' ' '
VCD
109
110

PVDF Poli(fluoruro de vinilideno)
A
Resistencia térmica y eléctrica
Resistencia a la luz ultravioleta
Resistente a reactivos químicos
Piezoeléctrico
- Aislantes de cables eléctricos
- Recipientes para productos químicos
- Mezclado con polimetacrilato de metilo lo hace más duradero a
la UV
- Membrana vibratoria de altavoces piezoeléctricos de agudos 111 (CF2 muy polar se orienta en el campo eléctrico).
A A
#'$(% $) $*
&$ '
PTFE Poli(tetrafluoretileno)
#'$(% $) $*
&$ '
Resistente al fuego y al agua
Resistente a reactivos químicos
- Protesis medicas (Válvulas corazón)
- Recubrimientos (Para Química)
- Cinta para fontaneria
- Recubrimientos de sartenes antiadherentes
- Alfombras y telas resistentes a las manchas
A
A
A
A
TEFLON
A
A
112

Poliacrilatos
Termoplásticos de ingeniería
ESTOS MATERIALES PRESENTAN PROPIEDADES QUE LES PERMITEN
COMPETIR CON LOS METALES, EN TANTO QUE LOS TERMOPLÁSTICOS
COMERCIALES COMPITEN CON EL VIDRIO, EL PAPEL Y LA MADERA
RESINAS EPOXI
Poliéteres
2
2
Monómero
Prepolímero con n variable entre 0 y 30
Los prepolímeros son plásticos que pueden fundirse
2
2
Para pegamentos usualmente n = 0
2
2
113
114

- ?
Poliéteres
B
# (# *(% # '%
Los prepolímeros se entrecruzan con otro derivado
bifuncional nucleofílico como las diaminas
- Pegamentos de dos componentes
- Recubrimientos, reforzar y rellenos granitos etc.
- Composites con diferentes materiales SCRIMP
- ?
#'$5#C$&# &% 6% $'% #7
% (#"'4 $ # &% ' / 8 ,
2
2
Poliéteres
5 7
($
#(# %
La mezcla de poliestireno de alto impacto (HIPS)
con poli(óxido de fenileno) (PPO) es el Noryl
2
2
115
116

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Poliésteres
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Policarbonatos
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Poliamidas - Alifáticas
!'#
-$ ($ 0 4 $&# &$ #C='$ #
!'# :
$ '$ #
- Medias y prendas análogas a las de seda
- Cerdas de cepillos de dientes
- Cuerdas y lonas
- Paracaídas
Poliamidas - Alifáticas
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6# ( &# 6$
119
120

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Poliamidas - aramidas
$ '$ #
Poliamidas - aramidas
("%&$(% # % 3 $ #
- Lineal por tener conformación solo trans el enlace amida –
Facilita cristalinidad y formación de largas fibras
- No puede adoptar la conformación cis por el
impedimento estérico de los H en orto de los fenilos
121
122

# $"# &% !'#
- Chalecos Antibala
- ?
$ '$ # 6 9 ,
#' '% % #&# '# &$ #'

# $"# &% !'#
- ?
Poliamidas - aramidas
-Buena acomodación entre cadenas – fibras muy resistentes
- Ropas antillama resistentes (Trajes de bomberos)
- Tejidos antifuego también mezclado con Kevlar
# 6'%C$ '% $"# &% !'#
Poliimidas
Fuertes y resistentes al calor, a la
combustión y a los reactivos químicos.
Sustitutos del vidrio y el acero
- Vajillas para microondas
- Piezas de coches que tengan que soportar calor intenso,
corrosivos, combustibles o golpes (parachoques).
!
- Composites, adhesivos, aislantes, antifuegos y como fibras ropa
y telas protecciones y aislantes de cables.
125
126

Poliimidas
Heterocíclicas aromáticas
Forman complejos de transferencia de carga entre cadenas
- En azul grupos aceptores de electrones
- En Rojo grupos dadores de electrones
Los complejos de transferencia de carga mantienen unidas
entre sí a las cadenas - polímeros muy fuertes
Poliimidas
Heterocíclicas aromáticas
Los complejos de transferencia de carga son tan fuertes
que a veces se intercalan grupos para hacerlas menos
rígidas y más procesables, más flexibles
2 2
Enlaces éter flexibles
Las poliimidas son antifuegos pués cuando arden
superficialmente forman una capa de carbono que extingue
el incendio (y además fácil de limpiar)
127
128

" (
' *(% # !6$
- Pinturas
Poliuretanos
- Goma espuma de asientos y sofás
- Plantillas de zapatos
Enlace uretano
- Espumas para almohadas y colchones
" (
' *(% # !6$
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$
Poliureas
Enlace Urea
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"#'$ % # > % # '# %
129
130

SPANDEX
n ≅
40
Bloque
flexible
(goma)
- Telas elásticas
Poliuretanos – copolímeros en
bloques
Con enlaces urea y uretano
Bloque rígido
- Es una fibra con propiedades de elastómero
Lycra (DuPond)
PPS Poli(sulfuro de fenileno)
' '
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Poli(fenilsulfonas)
Son tan rígidas que no tienen Tg
Descomponen cerca de 500ºC
No pueden procesarse
Solución : Bajar Tg mediante introducción de más flexibilidad
en la cadena
/ 8 2 ,
- Muy rígidos
- Tg = 190ºC
PES Poli(étersulfonas)
2 2
2 2
2 1 , -
A
- Vajillas resistentes al calor
- Instrumental médico esterilizable
133
A
134

Tipos de polímeros. Termofijos
&# &% % $
Los termofijos son resinas que experimentan un cambio químico, llamado curado,
durante su elaboración a fin de formar estructuras con enlaces transversales y
formar estructuras permanentemente insolubles e infusibles. No pueden por tanto,
someterse a procesos de reciclado.
Curado de resinas
Polibutadieno
Entrecruzamiento por Vulcanización
135
136

Curado de &# resinas &% % $
Entrecruzamiento Polibutadieno por Vulcanización
Entrecruzamiento por Vulcanización
La longitud de la cadena depende de la relación entre
moles de epiclorhidrina a moles de bisfenol A
Epiclorohidrina = 2
Curado &# de &% resinas
% $
Entrecruzamiento RESINAS por EPOXI Vulcanización
Obtención de los prepolímeros
Bisfenol =1
' 2
2
137
138

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Curado &# de &% resinas % $
Entrecruzamiento RESINAS por EPOXI Vulcanización
La longitud de la cadena depende de la relación entre
moles de epiclorhidrina a moles de bisfenol A
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Obtención de los prepolímeros
' 2
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2
2
2
2
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$ 6% #' 8
Curado &# de &% resinas
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Entrecruzamiento RESINAS por EPOXI Vulcanización
Obtención de los prepolímeros
La longitud de la cadena depende de la relación entre
moles de epiclorhidrina a moles de bisfenol A
2
2
'
139
140

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0
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Curado &# de &% resinas % $
Entrecruzamiento RESINAS por EPOXI Vulcanización
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0
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2
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Curado &# de &% resinas
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Entrecruzamiento RESINAS por EPOXI Vulcanización
$ 6% #' 8
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2
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0
0
2
2
141
142

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Curado &# de &% resinas % $
Entrecruzamiento RESINAS por EPOXI Vulcanización
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2
Curado &# de &% resinas
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Entrecruzamiento RESINAS por EPOXI Vulcanización
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2
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143
144

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Curado &# de &% resinas % $
Entrecruzamiento RESINAS por EPOXI Vulcanización
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2
2
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Curado &# de &% resinas
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Entrecruzamiento RESINAS por EPOXI Vulcanización
2
2
2
2
2
2
2
2
145
146

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Curado &# de &% resinas % $
Entrecruzamiento RESINAS por EPOXI Vulcanización
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Curado &# &# de &% &% resinas
% % $
$
Entrecruzamiento RESINAS por EPOXI Vulcanización
Curado con diaminas
2
2
147
148

Curado &# &# de &% &% resinas % % $
$
RESINAS EPOXI
Curado con diaminas
Curado &# &# de &% &% resinas % % $
$
RESINAS EPOXI
Curado con diaminas
149
150

Curado &# &# de &% &% resinas % % $
$
RESINAS EPOXI
Curado con diaminas
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Curado &# &# de &% &% resinas % % $
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RESINAS EPOXI
Curado con diaminas
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151
152

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8 8
$&# 64'$ #
8 8
Curado de resinas
Poliésteres insaturados
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Curado de resinas
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Poliésteres insaturados
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8
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2
2
153
154

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Curado de resinas
Poliésteres insaturados
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Curado de resinas
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Poliésteres insaturados
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155
156

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Curado de resinas
Poliésteres insaturados
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8
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8
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Poliésteres insaturados
Composición de las resinas
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8
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Curado de resinas
8
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157
158

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Curado de resinas
Poliésteres insaturados
0
Curado de resinas
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Poliésteres insaturados
L -
159
160

8
G
8 8
8
G
8
Curado de resinas
Poliésteres insaturados
8
Curado de resinas
8 8
8
8
8
8
L -
Poliésteres insaturados
L -
161
162

G
Curado de resinas
Poliésteres insaturados
8 8
8
8
8
Curado de resinas
8
L -
Poliésteres insaturados
8 8
8
G
8
8
L -
163
164

8
Curado de resinas
Poliésteres insaturados
8 8
8
8
Curado de resinas
G
8
L -
Poliésteres insaturados
8
8
G
L -
165
166

Curado de resinas
Poliésteres insaturados
8
8 8
Curado de resinas
8
L -
Poliésteres insaturados
8
8
8 8
8
L -
8
167
168

Curado de resinas
Poliésteres insaturados
8
8
L -
8 8
Curado de resinas
Poliésteres insaturados
8
L -
8
169
170

Curado de resinas
Poliésteres insaturados
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8
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Curado de resinas
Poliésteres insaturados
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Curado de resinas
Poliésteres insaturados
A L@
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CH
CH
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Curado de resinas
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Curado de resinas
Policarbonatos
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175
176

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#'$(% $) $*
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Curado de resinas
Policarbonatos
Curado de resinas
&% &% "#'$% $'% # $ $&#
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Policarbonatos
177
178

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SILICONAS (Polisiloxanos)
2
2
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#'$(% $'6% $' $'#C #
$
! H / 5 ' &# !&%6# ( '% 7
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181
SILICONAS (Polisiloxanos)
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2
2
2
2
2
2
2
2
$
$
$
$
2
2
2
2
2
2
2
2
182
SILICONAS (Polisiloxanos)
$
$
$
$
2
2
2
2
2
2
2
2
$
$
$
$
2
2
2
2
2
2
2
2

2
2
2
2
SILICONAS (Polisiloxanos)
2
$
2
$
2
$ $
2
2
$
2
2
$
2
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2
2
2
2 $ $
$
2
2
SILICONAS (Polisiloxanos)
2
$
2
$
2
$ $
2
2
$
2
2
$
2
2
2
2 $ $
$ $
2
2
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Polisilanos
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Polifosfacenos
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Formulación de polímeros
Es el proceso por el cual los componentes de un polímero se mezclan en
estado de fusión hasta obtener una masa homogénea.
El termino general se aplica a:
1) Procedimiento de alear o mezclar polímeros
2) Uso de aditivos y rellenos
3) Adición de refuerzos → plásticos reforzados o
materiales compuestos de matriz polimérica
4) Combinación de los tratamientos anteriores
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187
188

Aleación y mezcla
ES UNA COMBINACIÓN DE POLÍMEROS MEZCLADOS POR MEDIOS MECÁNICOS
SE CONSERVAN LAS MEJORES CARACTERÍSTICAS Y SE POTENCIAN
LAS MEJORAS SE BUSCAN EN RESISTENCIA AL IMPACTO, A LA INTEMPERIE,
MEJOR COMPORTAMIENTO FRENTE A BAJAS TEMPERATURAS Y RETARDO A LA
LLAMA
ALEACIÓN: LA COMBINACIÓN DE POLÍMEROS GENERA UN PRODUCTO CON
UNA SOLA TEMPERATURA DE TRANSICIÓN VÍTREA, Y PRESENTA UN EFECTO
SINÉRGICO EN SUS PROPIEDADES
MEZCLA: LA COMBINACIÓN DE POLÍMEROS GENERA UN PRODUCTO CON
VARIAS TEMPERATURAS DE TRANSICIÓN VÍTREA. SUS PROPIEDADES SON EL
PROMEDIO DE LAS PROPIEDADES INDIVIDUALES DE LOS POLÍMEROS
Aditivos y rellenos
ESTOS MATERIALES SE INCLUYEN EN LA FORMULACIÓN DE LOS PLÁSTICOS
PARA MODIFICAR Y MEJORAR SUS PROPIEDADES
TIPOS DE ADITIVOS Y RELLENOS
RELLENOS: INORGÁNICOS, ORGÁNICOS, MINERALES O SINTÉTICOS
EN GRANDES CANTIDADES SE DENOMINAN DILATADORES (permiten la
producción de un gran volumen de plástico a partir de una pequeña cantidad
de resina)
PLASTIFICANTES: AUMENTAN LA FLEXIBILIDAD Y ELASTICIDAD DE LOS
PLÁSTICOS (No se une químicamente al plástico, sino que actúa como lubricante
interno disminuyendo las fuerzas de van der Waals)
ESTABILIZANTES TÉRMICOS: IMPIDEN LA DEGRADACIÓN DE LOS POLÍMEROS
DURANTE SU TRATAMIENTO
ANTIOXIDANTES: PROTEGEN A LOS MATERIALES DE SU DEGRADACIÓN POR
OXIDACIÓN FRENTE AL CALOR, LUZ Y MECANISMOS QUÍMICOS.
189
190

Aditivos y rellenos
ABSORBEDORES DE LUZ ULTRAVIOLETA: ESTABILIZAN EL COLOR Y
PROLOGAN LA DURACIÓN DEL PRODUCTO
AGENTES ANTIESTÁTICOS O DESESTATIZADORES: REDUCEN LA
ACUMULACIÓN DE CARGA ELECTROSTÁTICA EN LA SUPERFICIE DE LOS
PLÁSTICOS DADA SU MALA CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA.
AGENTES DE ACOPLAMIENTO PARA MEJORAR LA ADHESIÓN DEL PLÁSTICO A
LOS MATERIALES DE RELLENO INORGÁNICOS
RETARDANTES DE LLAMA: REDUCEN LA INFLAMABILIDAD DE LOS PLÁSTICOS
AGENTES INSUFLANTES: GENERAN UNA ESTRUCTURA CELULAR (ESPUMA)
EN UNA MASA PLÁSTICA. SE TRATA DE AGENTES QUÍMICOS QUE
DESCOMPONEN POR CALOR LIBERANDO UN GAS
LUBRICANTES: MEJORAN LA ELABORACIÓN Y APARIENCIA FINAL DEL
PRODUCTO
COLORANTES: ORIGINAN COLORES FIRMES A LA LUZ, TEMPERATURA,
HUMEDAD… SIN REDUCIR OTRAS PROPIEDADES
Materiales compuestos y plásticos
reforzados
MATERIAL COMPUESTO
O COMPOSITE
SE CLASIFICAN:
EN FUNCIÓN DEL REFUERZO: La fibra es casi siempre vidrio, pero a veces es
Kevlar, fibra de carbono, o polietileno
EN FUNCIÓN DE LA MATRIZ:
MATERIALES COMPUESTOS
191
COMBINACIÓN DE DOS O MÁS MATERIALES
CON UNA SUPERFICIE DE CONTACTO
IDENTIFICABLE ENTRE AMBOS (presentan
propiedades mecánicas muy mejoradas)
Formados por una matriz (MATERIAL MÁS ABUNDANTE) + RELLENO (FIBRA)
DE MATRIZ METÁLICA
DE MATRIZ CERÁMICA
DE MATRIZ POLIMÉRICA
PLÁSTICOS REFORZADOS
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Fibras
Un compósito común de fibra reforzada en el FiberglasTM. Su matriz se
hace por reacción de un poliéster con los dobles enlaces carbono-carbono
de su cadena y con estireno. Se vierte una mezcla del estireno y el
poliéster sobre una masa de fibras de vidrio
193
194

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Matriz
Materiales compuestos
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Propiedades de los plásticos que
se utilizan en diseño
• Densidad
Una de las ventajas de los plásticos es su baja densidad
• Absorción y transmisión de agua
Absorción es el porcentaje de aumento de peso del plástico por
absorción de agua.
transmisión es la velocidad con que el vapor de agua penetra en
un plástico
• Propiedades mecánicas
• Propiedades térmicas
• Propiedades de los plásticos reforzados y
197
materiales compuestos
PROPIEDADES MECANICAS
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Grado de tensión que puede recibir un objeto antes de que se rompa
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La elongación es un tipo de deformación. La deformación es simplemente el
cambio en la forma que experimenta cualquier cosa bajo tensión
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La elongación elástica es el porcentaje de elongación al que se puede llegar,
sin una deformación permanente de la muestra
199
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La elongación final representa cuánto puede ser estirada una muestra antes 201
de que se rompa
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Grado de fuerza ejercida sobre un objeto dividida por el área transversal del
mismo.
Resistencia a la tensión = Tensión necesaria
para romper la muestra
202

PROPIEDADES MECANICAS
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Resistencia a la compresión = Compresión
necesaria para romper la muestra
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PROPIEDADES MECANICAS
Resistencia a la flexión = Flexión necesaria para
romper la muestra
203
204

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Si queremos conocer cuánto un material resiste la deformación,
medimos el “módulo”
Curvas de resistencia frente a deformación
Tensión
Elongación
Modulo grande = Resistente a la deformación
Tensión
Módulo tensil = pendiente de la gráfica
tensión-elongación
Resistencia máxima a
la tensión
A veces la forma de la gráfica no es una recta
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PROPIEDADES MECANICAS
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A medida que la tensión se incrementa, la pendiente, es decir el módulo,
no es constante, sino que va experimentando cambios con la tensión. En
casos como éste, generalmente tomamos como módulo la pendiente
inicial (módulo N/m2 )
205
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PROPIEDADES MECANICAS
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“el área es proporcional a
resistencia por estiramiento”
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PROPIEDADES MECANICAS
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¿En qué se diferencia la dureza de la resistencia?
La resistencia nos dice cuánta fuerza es necesaria para romper una
muestra, y la dureza nos dice cuánta energía hace falta para romper
una muestra.
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210

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PROPIEDADES MECANICAS
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Los polímeros pueden ser resistentes y poco
duros
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211
212

Procesado de polímeros
Inyección.
Básicamente, el plástico se calienta por encima de su Tg y
después se somete a altas presiones para rellenar el contenido
de un molde. El plástico fundido es comprimido en el molde por
un émbolo. Se deja enfriar y luego se saca del molde en su
forma final. La ventaja del método es la velocidad; este proceso
puede ser ejecutado varias veces por segundo.
Extrusión.
Es parecido a la inyección excepto que el plástico se fuerza a
través de un troquel. Sin embargo, la desventaja de la extrusión
es que los objetos así hechos deben tener la misma sección. Ej:
los tubos de plástico.
Procesado de polímeros
Hilado.
La fabricación de fibras se llama hilado. Hay tres tipos:
Hilado de fusión: se usa para polímeros que funden fácilmente.
Hilado seco: se disuelve el polímero en una disolución que
puede ser evaporarse.
Hilado húmedo: se utiliza cuando el disolvente no puede
evaporarse y se elimina por medios químicos.
En todos los tipos de hilado usa el mismo principio, se
presiona sobre la superficie de un disco de metal que contiene
agujeros muy pequeños, llamados hiladores.
Se alcanzan velocidades de hilado de 2500 pies/minuto.
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