• ADN

• Celulosa

• Seda

• Nailon

• Polietileno

• Según su origen • Polímeros naturales. Existen en la naturaleza muchos polímeros y las biomoléculas que

forman los seres vivos son macromoléculas poliméricas.

• Polímeros sintéticos. Muchos polímeros se obtienen industrialmente a partir de los

monómeros

• Según su mecanismo de polimerización

• Polímeros de condensación. La reacción de polimerización implica a cada paso la

formación de una molécula de baja masa molecular.

• Polímeros de adición. La polimerización no implica la liberación de ningún compuesto

de baja masa molecular. Esta polimerización se genera cuando un "catalizador", inicia la

reacción.

• Polímeros formados por reacción en cadena. Se requiere un iniciador para comenzar

la polimerización

• Polímeros formados por reacción por etapas. El peso molecular del polímero crece a

lo largo del tiempo de manera lenta.

• Polímeros orgánicos. Posee en la cadena principal átomos de carbono.

• Un termoplástico es un

plástico que, a temperatura

caliente, es plástico o

deformable, se derrite

cuando se calienta y se

endurece en un estado

vítreo cuando se enfría lo

suficiente.

• Los plásticos llamados termofijos o termoestables

son plásticos que una vez moldeados no pueden

modificar su forma, y por lo tanto no pueden ser

reciclados.

La naturaleza química de los monómeros, su masa

molecular y otras propiedades físicas, así como la

estructura que presentan, determinan diferentes

características para cada polímero.

CRISTALINIDAD Y

ESTEREOISOMERISMO EN

ALGUNOS TERMOPLASTICOS

Cuando se solidifica un termoplástico a partir del estado liquido, se forman ya sea un solido no cristalino o uno parcialmente cristalino

Algunas características estructurales de solidificación de estos materiales son:

• Solidificación de termoplásticos no cristalinos:

En ellos no hay una disminución repentina del volumen especifico a medida que la temperatura disminuye. El liquido bajo solidificación cambia a un liquido superenfriado que se encuentra en estado solido y muestra una disminución gradual del volumen especifico con la disminución dela temperatura.

• Solidificación de termoplásticos

parcialmente cristalinos

Cuando este material se solidifica y se

enfría, se presenta una repentina

disminución del volumen especifico.

Esta disminución del volumen

especifico es causada por un

empaquetamiento mas eficiente de

las cadenas de polímeros formando

regiones cristalinas.

• Estructura de los materiales termoplásticos parcialmente cristalinos

-Modelo de flecos de micelas, representa largas cadenas de polímero de aprox. 5000nm que se manifiestan sucesivamente a través de series de regiones desordenadas y ordenadas en toda la longitud de la molécula del polímero

-Modelo de cadena Plegada, muestra secciones de cadenas moleculares plegadas sobre si mismas de modo que es posible una transición de las regiones cristalinas a las regiones no cristalinas

• Imagen 10.16

Polietileno.- se cree que cristaliza con una estructura de cadena plegada con una celda ortorrómbica

La longitud de la cadena entre los pliegues es de 100 átomos de carbono y a cada capa en particular de la estructura de cadena plegada se le conoce como lamela

• Estereoisomerismo en los termoplásticos

Estereoisómeros.- Son compuestos moleculares que tienen las mismas composiciones químicas, pero diferentes arreglos estructurales

1.- Estereoisómero atáctico: El grupo colgante del polipropileno esta dispuesto aleatoriamente a cada lado de la cadena de carbono principal

2.-Estereoisómero isotáctico: El grupo metilo colgante esta siempre del mismo lado de la cadena del carbono principal

3.-Estereoisómero sindiotáctico: El punto colgante se alterna en forma rectangular de un lado a otro lado de la cadena principal

PROCESADO DE LOS

MATERIALES PLÁSTICOS

• Procesos utilizados en los

materiales termoplásticos

Generalmente los termoplásticos

se calientan hasta que se suavizan

y luego se les da una forma antes

de enfriarlos.

• Moldeo por inyección. Es uno de

los métodos de procesado mas

importantes que se usan para dar

forma a los materiales termoplásticos

La maquina moderna de moldeo por

inyección utiliza un mecanismo de

monohusillo para derretir el plástico e

inyectarlo en un molde

Principales ventajas:

-Piezas de alta calidad a alta velocidad

-Costos bajos de la mano de obra del proceso

-El proceso puede ser altamente automatizado

-Se pueden producir formas complicadas

Principales desventajas:

-El alto costo de la maquinaria impone la

necesidad de producir un gran volumen de piezas

para que su uso sea rentable

-El proceso se debe controlar cuidadosamente

para un producto de calidad

• Extrusión

Es otro de los importantes métodos de

procesados que se emplean para

producir termoplásticos.

Algunos productos manufacturados son

tuberías, varillas, películas, laminas y

formas de todo tipo, se usa también

para fabricar materiales plásticos

compuestos destinados a la producción

de formas básicas de fabricación como

pellets

• Moldeo por soplado y termoformado

En el moldeo por soplado: un cilindro o tubo

de plástico caliente, llamado parisón se

coloca entre las mordazas de un molde . El

molde se cierra para excluirlos extremos del

cilindro y se insufla en el un chorro de aire

comprimido que empuja al plástico contra las

paredes del molde

• En el termoformado: una

lamina de plástico calentada

es forzada a adaptarse a los

contornos de un molde por

medio de presión

Procesos utilizados en los

materiales termofijos

• Moldeo por compresión: Muchas

resinas termofijas, como la fenol-

formaldehido, urea-formaldehído,

melamina-formaaldehído son

moldeadas por este proceso

Ventajas:

1. -El costo inicial de estos es bajo

2. -El flujo relativamente corto del material reduce el desgaste y la abrasión de los moldes

3. -La producción de piezas grandes es mas factible

Desventajas:

1. -Es difícil obtener piezas con formas complicadas

2. -Puede ser difícil mantener los insertos dentro de los márgenes de tolerancia

3. -Es necesario cortar las rebabas de las piezas moldeadas

• Moldeo por transferencia:

Se usa también para el moldeo de

plásticos termofijos; por ejemplo,

fenólicos, ureas, melaminas y

resinas alquídicas

Ventajas:

1. -La pieza moldeada requiere

menos acabado en cuanto al

moldeo por comprensión

2. -Se puede elaborar muchas

piezas al mismo tiempo usando

un sistema de canales de

colada

• Moldeo por inyección

Con la tecnología moderna

es posible moldear algunos

compuestos termofijos

utilizando maquinas de

moldeo por inyección de

mono husillo

Estructura, procesado químico,

las propiedades y aplicaciones

• Polietileno, policloruro de vinilo, polipropileno y

poliestireno son de los mas vendidos. (5c Lb)

• Costosos: Politetrafluoroetileno (teflón)

propiedades especiales de lubricación y altas

temperaturas, cuesta entre 5 a 9 dlls Lb

• Resistencia a la tensión: son

relativamente bajas. De menos de 10,000

psi (69MPa)

• Resistencia al impacto: Varia entre 0.4 y

14 pies.Lb/pulg.

Prueba Izod con muesca

1/8 x ½ x 2 ½

pulg.

• Resistencia dieléctrica: son buenos

aislantes eléctricos. Varia entre 385 y

1775 V/mil

• Temperatura máxima de uso es

relativamente baja y varia entre 130 a

300º F (54 a 149ºC)

• Material termoplástico translucido,

entre transparente y blancuzco.

• Baja Densidad (LDPE)

• Alta Densidad (HDPE)

• Polietileno lineal de baja densidad

(LLDPE)

• LDPE Estructura de cadena ramificada

que reduce su resistencia (Las fuerzas

intermoleculares), su grado de

cristalinidad y su densidad.

• HDPE Tiene muchas ramificaciones

pequeñas en las cadenas principales.

• El material plástico mas ampliamente usado

• Bajo costo

• Dureza a temp. ambiente y bajas temp.

• Flexibilidad en temperaturas menores a -73ºC

• Resistencia a la corrosión

• Propiedades aislantes

• Carácter inodoro e insípido

• Baja transmisión agua-vapor

• Recipientes, aislantes eléctricos, tubos

hechos de productos químicos, enseres

domésticos y botellas moldeadas por

soplado, películas de polietileno.

Es un plástico sintético que se usa

ampliamente y que tiene el segundo

tonelaje de ventas mas grande del mundo.

• Material amorfo que no recristaliza.

• Grandes fuerzas de cohesión entre las

cadenas de los polímeros.

• Reduce la flexibilidad de las cadenas

• Temperatura media de deformación,

buenas propiedades eléctricas y alta

resistencia a los disolventes

• Resistencia química y al fuego

• Plastificantes: imparten flexibilidad a los

materiales polímeros.

• Estabilizadores térmicos: para evitar la

degradación térmica durante el procesado y

porque ayudan a prolongar la vida de

producto terminado.

• Lubricantes: ayuda que los compuestos de

PVC fluya durante el procesado y evitan la

adhesión a las superficies metálicas.

• Rellenos: se añaden principalmente para

disminuir el costo de los compuestos de

PVC.

• Pigmentos: orgánicos e inorgánicos se

usan en los compuestos para darle color,

opacidad y resistencia a la intemperie.

• Policloruro de vinilo rígido: por si solo es difícil de procesar y baja resistencia al impacto.

Aplicaciones: Industria de la construcción y para conductos de cables eléctricos

• Policloruro de vinilo plastificado: Suavidad, flexibilidad y extensibilidad

Aplicaciones: Caucho, los textiles y el papel. En tapicería de muebles y automóviles, impermeables para lluvia. Industria del transporte, aplicaciones domésticos.

Es uno de los de menor costo ya que

puede ser sintetizado a partir de materias

primas petroquímicas de bajo costo

usando un catalizador de tipo Ziegler.

• Mas resistente pero menos flexible

• Someter a temperaturas de 120ºC sin

sufrir deformación

• Resistencia química a la humedad y el

calor

• Baja densidad buena dureza superficial

• Notable flexibilidad

• Componentes de aparatos

electrodomésticos, empaques, materiales

de laboratorio y frascos de diversos tipos.

• Industria automotriz: ventiladores de

automóviles y ductos de calefacción,

recubrimientos de acumuladores

• Bolsas, envolturas, tapas y recipientes

(lustre, brillo)

• Incoloro, inodoro e insípido que es

relativamente frágil a menos que sea

modificado.

• Anillo felineno produce una config.

voluminosa rígida para hacer que el polímero

sea muy inflexible

• Rigidez, claridad reluciente y facilidad para

ser procesado

• Frágil

• Copolimerización con el elastómero de

polibutadieno

• Interiores de automóviles, carcasas de

aparatos electrodomésticos, cuadrantes,

perillas y enseres domésticos.

• Tipo acrilico se usa en forma de

fibras

• Repulsión eléctrica mutua, cadenas

moleculares forzada a formar estructuras

extendidas rígidas (varillas)

• Resistencia ala tensión, humedad

• y disolventes.

• Forma de fibra en la lana, suéteres y

cobertores.

Miembro familia de estireno.

• Las resinas de SAN son copolimeros de

estireno y acrilonitrilo.

• Mayor resistencia quimica, temp.

deformaciòn altas, mayor dureza

• Rigidos y duros, brillo y transparencia del

poliestireno

• Lentes de instrumentos automotrices,

paneles de apoyo con carga de vidrio,

recipientes de licuadoras y batidoras,

jeringas medicas, enseres domésticos

como vasos y tazas.

• Siglas de los tres monómeros para

producirlo Acrilonitrilo, Butadieno y

estireno

• El acrilonitrilo provee resistencia térmica y

química, y dureza

• Butadieno resistencia al impacto

• Estireno imparte brillo superficial, rigidez

y facilidad de procesado.

• La estructura se considera como

combinación de un copolimero brillante

junto con dominios de caucho.

• En tuberías y accesorios, de desagüe y

ventilación para edificios.

• Partes automotrices

• Puerta e interiores de refrigerador,

maquinas de oficina, cajas cubiertas de

computadoras.

• Termoplastico transparente duro y rigido.

Se conoce comercialmente como

Plexiglas o Lucite es el mas iportante del

grupo termoplasticos acrilicos.

• Rígido y relativamente fuerte.

• Estructura completamente amorfa con alta

transparencia ala luz.

• Buena resistencia química al medio

ambiente.

• Se usan en ventanillas de aviones y

barcos, tragaluces, alumbrado exterior y

anuncios publicitarios.

• Estos materiales son plásticos o polímeros

hechos a partir de monómeros que

contienen uno o varios átomos de flúor.

Es un polímero cristalino de alta densidad,

resistencia excepcional ala sustancias

químicas y es insoluble en compuesto

orgánicos. Resistencia al impacto alta

pero resistencia ala tensión bajas. Es

resbaloso y ceroso al tacto.

Aplicaciones:

Tuberías resistentes a sustancias químicas

y partes de bombas, aislantes en

cablas.es de altas temperaturas.

Material menos cristalino y

mas moldeable tiene un punto

de fusión bajo.

• Aplicaciones

Se usan en equipos de procesado químico y

en aplicaciones eléctricas

Para la ingeniería se consideran termoplásticos que tengan un balance de

propiedades especialmente útil para este uso.

La siguiente familia se ha seleccionado como termoplásticos de ingeniería:

-Poliamidas (nailon).

-Policarbonatos.

-Resinas de fenileno basado en oxido.

-Acetales.

-Poliésteres termoplásticos.

-Polisulfona.

-Sulfuro de polifenileno.

-Polieterimida.

Ventajas

Las bajas densidades

de estos materiales.

Desventajas

Sus resistencias a la

tensión son relativamente

bajas y varían de 8000

a12000 psi.

POLIAMIDAS

Las poliamidas o nailon se pueden procesar fundidos y en su

estructura de la cadena incluye un grupo amida en forma

repetida.

Propiedades

-Capacidad de carga superior a temperaturas elevadas.

-Buena dureza.

-Baja resistencia a la fricción.

-Buena resistencia a las sustancias químicas.

Estructura

Son polímeros altamente cristalinos a causa de la estructura

simétrica regular de sus cadenas.

Su alta resistencia se debe en parte al enlace de hidrogeno

que se forma entre las cadenas moleculares.

Aplicaciones

Se utilizan en casi todas las industrias algunos ejemplos son:

-Engranajes

-Velocímetros

-Paletas de ventilador de motor

-Aislantes de alambre para conexiones

-Monturas de antena

POLICARBONATO

Poseen características especiales de alto desempeño, como la alta

resistencia, dureza y estabilidad dimensional.

Son fabricados en EUA por General Electric bajo el nombre comercial de

Lexan.

Estructura

Esta compuesto por los dos grupos fenilo y los dos grupos metilo, unidos al

mismo átomo de carbono forman una estructura molecular muy rigida.

Sus resistencias al impacto son muy altas al igual que a grandes

temperaturas.

Aplicaciones

Escudos protectores, cascos, componentes de avión, hélices de barco, caja y

lentes de semáforo, etc..

RESINAS DE FENILENO A

BASE DE OXIDO

Se realiza a partir de un proceso patentado para el acoplamiento

oxidativo de monomeros fenolicos que tiene el nombre

comercial de Noryl.

Es un material polimérico con alta rigidez, resistencia, resistencia a a

sustancias químicas en muchos ambientes, estabilidad dimensional,

temperatura de deformación por calor, baja absorción de agua,

buenas propiedades dieléctricas y magnificas propiedades al

impacto.

Ejemplos: Conectores eléctricos, sintonizadores de TV, tableros de

auto, etc.

ACETALES Estos termoplásticos se utilizan por su alto rendimiento y se encuentran

entre los mas resistentes y rígidos. Al igual que su estabilidad

dimensional y bajo coeficiente de fricción.

Existen dos tipos un homopolimero y un copolimero.

Gracias a su estabilidad dimensional y por soportar cargas a largo plazo

se pueden usar en partes de precisión como engranajes cojinetes y

levas. Además, las características de bajo desgaste y fricción lo hacen

útil para partes en movimiento.

POLIESTERES

TERMOPLASTICOS • Existen dos importantes poliésteres y son

tereftalato de polibutileno(PBT) y el tereftalato de polietileno(PET).

• Este se usa ampliamente en películas para envoltura de alimentos y como fibras para ropa, alfombras y cuerdas.

• Su costo es relativamente bajo.

• Tiene buena resistencia.

• Baja absorción de humedad.

• Propiedades como aislante eléctrico.

SULFURO DE POLIFENILENO

• Se caracterizan por su notable resistencia química.

• Tiene buenas propiedades mecánicas y de rigidez a temperaturas elevadas.

• El PPS se produjo por primera vez en 1973 por Phillips Chemical Co. Como Ryton.

• Es un material polímero rígido y fuerte.

• Tiene un alto grado de cristalización.

• Se utilizan en sistemas de control de emisiones por ser impermeables a los efectos corrosivos.

POLIETERIMIDA

• Es uno de los mas recientes termoplásticos.

• Fue presentado en 1982 por General Electric, bajo la marca Ultem.

• Tiene alta resistencia térmica, resistencia a la fluencia y alta rigidez.

• Tiene buenas propiedades de aislamiento eléctrico.

• Se utiliza en el área eléctrica ,automotriz , aeroespacial y de

especialidades.

Ventajas de los termofijos

• Alta estabilidad térmica

• Alta rigidez

• Alta estabilidad dimensional

• Resistencia a la fluencia y a la

deformación bajo carga

• Ligeros

• Propiedades dieléctricas y ditérmicas

Elastómeros (Cauchos)

Son materiales poliméricos cuyas dimensiones pueden cambiar a gran

medida cuando se someten a un esfuerzo. Principales propiedades: son

baja resistencia a la tensión y alargamiento extremadamente largo

•Caucho Natural

-Se produce comercialmente a partir de látex del árbol Hevea brasilensis.

-Su producción comienza al recolectar el látex que después se lleva a un

centro de procesamiento se diluye se comprime y forman una especie de

laminas las cuales se dejan secar mediante corrientes de aire.

-Es principalmente cis,1-4 poliisopreno mezclado con pequeñas

cantidades de proteínas, lípidos sales inorgánicas entre otros

compuestos.

Vulcanización • La vulcanización es un proceso mediante el cual se

calienta el caucho crudo en presencia de azufre, con el

fin de volverlo más duro y resistente al frío. El resultado

final es que las moléculas elásticas de caucho quedan

unidas entre sí a una mayor o menor extensión. Esto

forma un caucho más estable, duro, con mayor

durabilidad, más resistente al ataque químico y sin

perder la elasticidad natural.

• Charles Goodyear en 1893 fue el que descubrió este

proceso.

Aplicaciones de Caucho Natural

Neumáticos

Reparación (vulcanización)

Cableado

Impermeables y

aislantes

Tapones cubiertas

Cauchos Sintéticos

• Representaron cerca del 70 por ciento del suministro total mundial

de caucho en 1980.

• Caucho estireno-butadieno: es el caucho sintético de mas

importancia, mas elasticidad que el caucho natural a un costo mas

bajo, mas tenaz y resistente.

• Caucho de nitrilo: proporciona buena resistencia a aceites y

disolventes mejora la resistencia de abrasión y calor pero se reduce

la flexibilidad molecular tiene un costo mas alto.

Caucho estireno-butadieno Caucho de nitrilo

Cuerdas de neumáticos

Mangueras de combustible,

Aceites y disolventes

• Policloropreno (neopreno): este tipo de cauchos en su

doble enlace tiene un átomo de cloro con el cual

aumenta su resistencia cuando se sometido a oxigeno,

ozono, calor, luz . Tiene buena resistencia al

combustible y aceite, pero flexibilidad pobre y su costo

es mas alto.

• -Propiedades: este caucho se vende “crudo” para

utilizarlo se puede mezclar con sustancias químicas,

cargas y soportes dependiendo del uso para el cual se

quiera emplear. Después sigue la vulcanización este

proceso depende mas de los óxidos metálicos que se le

van agregando, con esto el caucho obtiene propiedades

eléctricas y mecánicas se obtiene la goma y negro de

humo

Aplicaciones

Recubrimiento de

alambre

Cinturones industiales o

Bandas de transporte

Empaques para

Cualquier clase de vehículo

Juntas de

pavimento

Aparatos de

apoyo para

puentes

• Cauchos de silicona: los polímeros de silicona se basan

en silicio y oxigeno, su ventaja es que se pueden usar a

un amplio rango de temperaturas.

• Aplicaciones: selladores juntas aislamiento eléctrico,

cables de encendido, cubiertas para bujías.

Cauchos Resistenci

a a la

tensión

Elongación

%

Densidad

(g/cm^3)

Temperatur

a

Operación

n ºC

Natural 2.5-3.5 750-850 .93 -50 a 82

Butadieno 0.2-3.5 400-600 .94 -50 a 82

Nitrilo 0.5-0.9 450-700 1 -50 a 120

Neopreno 3-4 800-900 1.25 -40 a 115

Silicona 0-6-1.3 100-500 1.1-1.6 -115 a 315

Deformación de los materiales plásticos

• La deformación de los materiales termoplásticos pueden

ser:

- Plástica

- Elástica

• - De ambos tipos

Refuerzos de los termoplásticos •Para reforzar un termoplástico se debe considerar lo siguiente

1.La masa molecular promedio.

2.El grado de cristalización.

3.Efecto de los grupos laterales masivos y átomos altamente polares

sobre las cadenas principales.

4.Efecto de los átomos de oxigeno nitrógeno y azufre.

5.Efecto de los anillos de Fenilo.

6.Adición de refuerzos de fibra de vidrio.

Efecto de la temperatura

sobre la resistencia de los

materiales • Una característica de los termoplásticos es que se

reblandecen gradualmente a medida que aumenta la

temperatura, lo que pasa es que los enlaces de las

cadenas secundarias se vuelven mas débiles

• En general los plásticos termofijos son mas estables a

altas temperaturas que los termoplásticos.

Fluencia de los materiales

polimericos • Los materiales sometidos a cargas

pueden deformarse.

• La magnitud del incremento aplicado

aumenta de acuerdo al esfuerzo aplicado

y a la temperatura.

• La temperatura a la cual tiene lugar

deformacion plastica de un material

polimerico es tambien factor importante

para la velocidad de fluencia.

Fluencia de los materiales

polimericos • A temperaturas por debajo de la

temperatura de transcion vitrea para

termoplasticos la velocidad de fluencia es

relativamente baja debido a la movilidad

restringida de la cadena molecular.

• Por arriba de sus temperaturas de

transicion vitrae los termoplasticas se

deforman con mas facilidad

Relajacion de esfuerzos en los

materiales polimericos • La relajacion polimerica de esfuerzos de

un material sometido a deformacion

constante da por resultado una

disminucion del esfuerzo con el tiempo

• La causas de relajacion de esfuerzos es la

que se provoca por el flujo viscos en la

estructura interna del material

• La relajacion de esfuerzos depende por

tanto de la temperaturs

Fractura de los materiales

polimericos • La fracura de los materiales polimericos

puede considerarse como fragil y ductil

• En general se considera que los plasticos

termofijos no reforzados se fracturan

principalmente en forma fragil

• Por otra parte los termoplasticos puenden

fracturarse en forma fragil o ductil

Polimeros en aplicaciones

biomedicas • Los polimeros son utilizados

principalmente en tratamiento patologico,

de caracter cardiovascular oftalmolofic ci y

ortopedico

• Aunque los polimeros son inferiores a los

metales y a las ceramicas en terminos de

propiedades de resistencia , poseen

caracteristicas muy atractivas en

aplicaciones biomedicas.

Aplicaciones cardiovasculares

Aplicaciones oftalmicas

Sistemas de administracion de

medicamentos