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ARAMIDA Y POLIAMIDA

DANILSO DIAZ OSPINO

NORELA FABREGAS

UNIVERSIDAD DE LA COSTA (CUC) INGENIERIA

CIENCIA DE LOS MATERIALES BARRAQUILLA

2013

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CONTENIDO

1. Resumen Pág. 3 2. Marco teórico …. 3. Reseña histórica - poliamida Pág. 4 3.1. 1 Concepto de poliamida Pág. 5 3.1. 2 Estructura de poliamidas Pág. 6 3.1. 3 Tipos de poliamidas Pág. 9 4. Concepto de aramida Pág. 11 4.1.1 Tipos de poliamida-aramida Pág. 13 5. Conclusión Pág. 17 6. Bibliografía Pág. 18

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RESUMEN

Las poliamidas y aramidas son indispensables en gran cantidad de procesos

relevantes en la fabricación de elementos industriales como fibras-cadenas, cacos

para motos y partes de automóviles.

Estos polímeros contienen ciertas propiedades que los hacen garantes a la hora

llevar a cabo procesos como la extrusión y la colada. Procesos que permiten la

fabricación de productos semielaborados de alta demanda en el mercado

industrial.

MARCO TEÓRICO

Poliamdida, una poliamida es un tipo de polímero que contiene enlaces de tipo

amida.

Aramida, Las aramidas son un tipo de poliamidas en las que hay grupos

aromáticos formando parte de su estructura.

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BREVE RESEÑA HISTORICA

Las primeras poliamidas fueron sintetizadas por la empresa química DuPont

Corporation, por el equipo dirigido por el químico Wallace Hume Carothers, que

comenzó a trabajar en la firma en 1928.

Las poliamidas como el nailon se comenzaron a emplear como fibras sintéticas,

aunque han terminado por emplearse en la fabricación de cualquier material

plástico.

Una poliamida es un tipo de polímero que contiene enlaces de tipo amida. Las

poliamidas se pueden encontrar en la naturaleza, como la lana o la seda, y

también ser sintéticas, como el nailon o el Kevlar.

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POLIAMIDA - NYLON

Las poliamidas, o también conocidas como nylon, (PA) son polímeros semicristalinos. Se distinguen dos tipos. Poliamidas estructuradas a partir de un solo material de partida (p. ej. PA 6) y poliamidas estructuradas a partir de 2 materiales de partida (p. ej. PA 66). Las poliamidas poseen un magnífico cuadro de propiedades mecánicas, una tenacidad muy elevada y unas excelentes características de deslizamiento y resistencia al desgaste. Sus propiedades varían desde la dura y tenaz PA 66 hasta la blanda y flexible PA 12. En función del tipo de material, las poliamidas absorben diferentes cantidades de humedad, con lo cual se ven influenciadas las características mecánicas y la precisión dimensional. En la fabricación de productos semielaborados se distinguen la extrusión y la colada. Mediante proceso la colada es posible fabricar productos semielaborados de poliamida de mayores dimensiones y un grado de cristalización superior (mayor resistencia mecánica), los cuales contienen menos tensiones internas. Por el contrario, el método de extrusión permite fabricar con costes más bajos.

una resistencia mecánica, dureza, rigidez y tenacidad medias-elevadas una elevada capacidad de amortiguación mecánica buena resistencia a la fatiga excelente resistencia al desgaste buenas propiedades de deslizamiento en la mayoría de los casos, elevada absorción de humedad en la mayoría de los casos, reducida estabilidad dimensional

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ESTRUCTURA DE POLIAMIDAS

Las poliamidas son termoplásticos procesables en estado fundido cuya estructura

de la cadena principal incorpora un grupo amida. Las poliamidas son miembros de

la familia de plásticos para ingeniería y ofrecen buenas capacidades a la carga a

elevadas temperaturas, buena dureza, propiedades de pequeña fricción y buena

resistencia química.

Unidad química repetitiva. Hay muchos tipos de poliamidas, y la unidad repetitiva

es diferente para cada tipo. Todos ellos, sin embargo, tienen en común el enlace

amida:

Procesado químico y reacciones de polimerización. Algunos tipos de poliamidas

se obtienen por una polimerización por etapas de un ácido orgánico dibásico con

una diamina. El nylon 6.6, que es el más importante de la familia del nylon, se

produce por una reacción de polimerización entre la hexametilendiamina y el

ácido. La unidad estructura química repetitiva para el nylon 6,6 es:

Otros nylons comercialmente importantes, a partir del mismo tipo de reacción, son

los nylon 6.9, 6.10 y 6.12 obtenidos a partir de la hexametilendiamina y los ácidos

acelaico (9 carbonos), sebácico (10 carbonos), o dodecanedioico (12 carbonos),

respectivamente.

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Las poliamidas también pueden producirse por la polimerización de compuestos

cíclicos que contienen tanto el ácido orgánico como los grupos amina. Por

ejemplo, el nylon 6 puede ser polimerizado a partir de E-caprolactama(6carbonos),

como se muestra a continuación:

Estructura y propiedades. Las poliamidas son materiales altamente cristalinos

debido a la estructura simétrica regular de sus cadenas poliméricas principales. La

alta cristalizabilidad de las poliamidas es aparente por el hecho de que bajo

condiciones de solidificación controlada pueden producirse esferulítias.

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TIPOS DE POLIAMIDAS

TECAMID 6 (PA6)

La poliamida 6 (PA 6) - TECAMID 6 – es la poliamida extruida más común y ofrece una mezcla equilibrada de todas las propiedades de este grupo de materiales. Este material presenta unas buenas propiedades de amortiguación y resistencia al impacto, así como una buena tenacidad a temperaturas bajas. Tiene una buena resistencia a la abrasión, en especial a materiales con superficies rugosas. Comparado con la poliamida colada PA 6G – TECAST - , el PA 6 tiene una mayor absorción de humedad, resiste menos al desgaste y su estabilidad dimensional es ligeramente inferior.

Buenas propiedades mecánicas Alta resistencia al impacto Buenas propiedades de amortiguamiento Buenas propiedades de deslizamiento

TECAST (PA6 G)

Las poliamidas coladas o cast nylon (PA6 G) - TECAST - son polímeros de una mayor cristalinidad molecular. Los productos semielaborados de colada se conforman mediante un proceso de colada sin presión, mediante el cual la materia prima Caprolactam se polimeriza mediante una reacción química controlada.

Con la ayuda de aditivos como aceites, lubricantes sólidos o estabilizadores térmicos, las características típicas de la poliamida colada puede ajustarse específicamente para cada caso pudiendo abrir un amplio abanico de posibles aplicaciones.

muy pocas tensiones internas alto grado de cristalinidad alta tenacidad buena resistencia a la abrasión buenas propiedades de amortiguamiento fácil de mecanizar muchos formatos y dimensiones

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TECARIM (PA6 G)

TECARIM es el nombre comercial de Ensinger para la gama de productos de copolímeros con la poliamida 6 como base. Se trata de un plástico tenaz y con alta resistencia mecánica que se produce a partir de la reaction injection moulding Nyrim. Este método es ideal cuando el número de piezas es elevado y cuando el espesor de las paredes es demasiado grande para fabricarlas mediante la inyección. Presenta los siguientes beneficios:

Una tenacidad y rigidez moderadas Capacidad para ajustar la dureza del material Elevadísima resistencia al impacto, también por debajo de -40ºC Buena resistencia a la abrasión y al desgaste Alta absorción de energía y golpes No presenta fractura frágil bajo presión o impactos No presenta puntos de colada en la pieza Se pueden efectuar grandes variaciones de espesores en la pieza No hay problema para la inserción de materiales de refuerzo No tiene tensiones internas Piezas de 0.5 kg hasta 18 kg Posibilidad de fabricar componentes complejos

TECAMID 66 (PA66)

La poliamida (PA 66) - TECAMID 66 – tiene una buena rigidez, dureza, resistencia a la abrasión y estabilidad térmica. Comparando con las del PA 6, el PA66 presenta algunas ventajas. Sin embargo, aunque tiene propiedades mecánicas similares a la poliamida colada, el PA66 tiene una mayor absorción de la humedad.

Buenas propiedades mecánicas Alta resistencia al impacto Buenas propiedades de amortiguamiento Buenas resistencia a la abrasión

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TECAMID 12 (PA12)

La poliamida 12 (PA 12) - TECAMID 12 – es un polímero cristalino con una gran tenacidad y una buena resistencia química. De entre todas las poliamidas se caracteriza por tener la menor absorción de agua y humedad. También presenta una buena resistencia al impacto.

Menor absorción de agua Muy buena resistencia al impacto Buena resistencia química Muy buena resistencia al agrietamiento Buenas propiedades de deslizamiento

TECAMID 46 (PA46)

La poliamida 46 (PA 46) - TECAMID 46 – es un termoplástico semicristalino con una elevada estabilidad dimensional térmica. A altas temperaturas, este material ofrece unas ventajas considerables respecto a las otras poliamidas en cuanto propiedades mecánicas, resistencia al fisuras y a la fatigas. Por lo que este material es perfecto para aplicaciones en que se exija fricción y desgaste a altas temperaturas.

Alta estabilidad dimensional térmica Alta rigidez y resistencia mecánica, incluso a temperaturas elevadas Buena resistencia a las fisuras Buena resistencia química

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POLIAMIDA – ARAMIDA

Las aramidas son un tipo de poliamidas en las que hay grupos aromáticos

formando parte de su estructura. Por ejemplo, se obtienen fibras muy resistentes a

la tracción como el Kevlar, o fibras también muy resistentes al fuego, como el

Nomex, ambas comercializadas por DuPont.

Por lo general hay 2 modelos de aramida: Meta Aramida y Para Aramida.

Metaramida poseen excelente estabilidad térmica, llama retardance, aislamiento

eléctrico, estabilidad química, resistencia a la radiación Para-aramida poseen muy

alta resistencia.

FIBRA META-ARAMIDA

Color: Blanco natural

Soluciones tejidas

Fibra meta-aramida puede normalmente trabaja en 206'C para largo plazo. No de

encendido, no de fusión o goteo.

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FILAMENTO META-ARAMIDA

El filamento es continuo líneas de fibra. El filamento es ms fuerte y tiene menor

fricción comparar con hilados.

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TIPOS DE POLIAMIDA- ARAMIDA

KEVLAR

El Kevlar o poliparafenileno tereftalamida es una poliamida sintetizada por primera

vez en 1965 por la química Stephanie Kwolek, quien trabajaba para DuPont. La

obtención de las fibras de Kevlar fue complicada, destacando el aporte de Herbert

Blades, que solucionó el problema de qué disolvente emplear para el procesado.

Finalmente, DuPont empezó a comercializarlo en 1972. Es muy resistente y su

mecanización resulta muy difícil.

La síntesis de este polímero se lleva a cabo en solución N-metil-pirrolidona y

cloruro de calcio, a través de una polimerización por pasos a partir de la p-

fenilendiamina y el dicloruro del ácido tereftálico o cloruro de tereftaloílo. La

reacción se lleva a cabo a temperaturas bajas debido a su gran exotermicidad.

Posteriormente el polímero se hace precipitar y se disuelve en ácido sulfúrico

concentrado en el cual Kevlar (y otras poliarilamidas) forma una solución cristalina

que se emplea para precipitar o coagular las fibras a la vez que se estiran

mediante un sistema de hilado.

Esencialmente hay dos tipos de fibras de Kevlar: Kevlar 29 y Kevlar 49.

El Kevlar 29 es la fibra tal y como se obtiene de su fabricación. Se usa típicamente como refuerzo en tiras por sus buenas propiedades mecánicas, o para tejidos. Entre sus aplicaciones está la fabricación de cables, ropa resistente (de protección) o chalecos antibalas.

APLICACIONES

El Kevlar 49 se emplea cuando las fibras se van a embeber en una resina para formar un material compuesto. Las fibras de Kevlar 49 están tratadas superficialmente para favorecer la unión con la resina. El Kevlar 49 se emplea como equipamiento para deportes extremos, para altavoces y para la industria aeronáutica, aviones y satélites de comunicaciones y cascos para motos.

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CARACTERÍSTICAS:

Lineal por tener conformación solo trans el enlace amida-facilita

cristalinidad y formación y formación de largas fibras.

Insoluble en todos los disolventes

Buena acomodación entre cadenas-fibras muy resistentes

RESISTENCIA

El Kevlar posee una excepcional resistencia a la tracción, de entorno a los 3,5 GPa. El acero, por el contrario tiene una resistencia de 1,5 GPa. La excepcional resistencia del Kevlar (y de otras poliarilamidas similares) se debe a la orientación de sus cadenas moleculares, en dirección del eje de la fibra, así como a la gran cantidad de enlaces por puentes de hidrógeno entre las cadenas, entre los grupos amida (ver estructura).

ENLONGACIÓN A ROTURA

El Kevlar posee una elongación a rotura de entorno al 3,6% (Kevlar 29) y 2,4% (Kevlar 49) mientras que el acero rompe entorno al 1% de su deformación.7 Esto hace que el Kevlar sea un material más tenaz y absorba mucha mayor cantidad de energía que el acero antes de su rotura.

TENACIDAD

La tenacidad (energía absorbida antes de la rotura) del Kevlar es en torno a los 50 MJ m-3, frente a los 6 MJ m-acero.

PROPIEDADES TÉRMICAS

El Kevlar descompone a altas temperaturas (420-480 grados centígrados) manteniendo parte de sus propiedades mecánicas incluso a temperaturas cercanas a su temperatura de descomposición. El módulo elástico se reduce entorno a un 20% cuando se emplea la fibra a 180 grados centígrados durante 500 h. Estas propiedades junto con su resistencia química hacen del Kevlar un material muy utilizado en equipos de protección.

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NOMEX

Los polímeros de aramida Nomex (y otros de tipo aramida) están relacionados con

el nylon, pero tienen aromaticidad, lo que los hace más rígidos y más duraderos.

Nomex es el primer ejemplo de aramida "meta", mientras que el Kevlar es una

aramida "para". Esto hace que, a diferencia del Kevlar, el Nomex no se pueda

alinear durante la formación de filamentos y tenga una resistencia más pobre en

comparación. Sin embargo, es un excelente material polímero en cuanto a su

resistencia térmica, química y a la radiación.

CARACTERÍSTICAS

Resistencia a la mayoría de productos químicos

Protección permanente contra las llamas y el calor

Larga vida útil

Facilidad de limpieza

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APLICACIONES

Las capuchas de Nomex son pieza común en el equipo de carreras y combate de incendios. Se utiliza en la cabeza sobre la pieza facial del bombero. La capucha protege las porciones de la cabeza no protegidas por el casco y la pieza facial contra el calor intenso del fuego.

Los conductores de vehículos de carrera visten trajes fabricados en Nomex y otros materiales retardantes del fuego, igualmente guantes de Nomex, ropa interior, capuchas, medias y zapatos los protegen en caso de un fuego. La FIA y la fundación SFI proveen de especificaciones para la ropa resistente al fuego utilizada por los corredores, los estándares para trajes desde una sola capa que proveen alguna protección contra fogonazos hasta la mucho más gruesa de múltiples capas SFI-15, requerida por la National Hot Rod Association que puede proteger a un conductor hasta 30 segundos contra el calor intenso generado por el combustible nitrometano que utilizan.

Los pilotos militares visten trajes hechos de hasta un 92% de Nomex para protegerlos contra posibles fuegos en la cabina y otros accidentes. Recientemente, las tropas transportadas en vehículos terrestres también han comenzado a vestir Nomex. El resto de los materiales utilizados es Kevlar.

El Nomex también ha sido utilizado por sus cualidades acústicas únicas. El Nomex refleja el sonido de alta frecuencia e incrementa las frecuencias medias y bajas.

Otro de los usos habituales de los tejidos de Nomex son las mangas filtrantes y para ello también se fabrica hilo de Nomex para coserlas.

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CONCLUSIÓN

En cuanto a esta investigación se da por hecho la apropiación de los conceptos de

poliamida, aramida y su relación poliamida-aramida.

Se expuso de forma clara y concreta la temática contando con la división por

secciones del contenido a tratar, tomando como referencia a libros guías de

ciencia de los materiales. Conociendo entonces, todo lo concerniente a los

polímeros (poliamida-aramida), sus aplicaciones, tipos, características y sus

estructuras.

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BIBLIOGRAFIA

Fundamentos de la ciencia y la ingeniería de materiales. Smith William

Ciencia de los materiales. Askeland

Recursos web :

http://es.wikipedia.org/wiki/Nomex

http://es.wikipedia.org/wiki/Kevlar