PolímerosAlberto Rosa + Francisco González MadariagaCuerpo Académico 381_Innovación Tecnológica para el DiseñoUniversidad de Guadalajara

PolímerosIntroducción a la estructura de los

2

?

Fecha

Imp

ort

anci

a re

lati

va

Metales

Polímeros y elastómeros

Cerámicos yvítreos

Compuestos

Oro

CobreBronce

Hierro

Acero

Aleaciones de acero

Aleaciones ligeras

Super aleaciones

TitanioZirconia

etc

Metales cristalinosAl-Li

Aceros de fase dualAceros microaleados

Nuevas super aleaciones

Lento desarrollo:Mejora en la calidad,

control y procesamientoMaderaPielesFibras

Adhesivos

Caucho

Bakelita

Nylon

PE PCPMMA

PSPP

Acrílicos

Epóxis

Poliesteres

Pollímeros de alto módulo

Pollímeros de alta

temperatura

Papel

GFRPCFRP

Kevlar-FRP

Compuestos Metal-matriz

Compuestos Cerámicos

Piedra

Cerámica

Vidrio

Cemento

Refractarios

Cemento portland

Sílica fundida

Pyro-cerámicaCerámica de ingeniería

MaterialTimeline

From pre-historic times to the present National Academy of Engineering (US) and‘Lightness: The Inevitable Renaissance of Minimum Energy Structures’Ed van Hinte & Adriaan Beukers010 Uitgeverij, 1998

Source:

70 — INGREDIENTS NO. 2 INGREDIENTS NO. 2 — 71

Línea de tiempo de

uso de los materiales

De la prehistoria al presente

Metales

Madera

Otros naturales

Cerámicos

Vidrio

Plásticos

Composites

Importancia relativa

Fuente: Academia Nacional de Ingeniería (US)

Traducción: Alberto Rosa Sierra, CA_381, UdeG

Herramientas

de piedra

Terracota

Arcilla

Primeros textiles

Herramientas

de pedernal

Anzuelos

de hueso

Grasa

animal

Cobre

Latón

Oro

Loza de barro

500,000 AC 5000 AC 1000 AC 0 1000 1500

Carpintería

Concreto

Seda

Níquel

Bronce

Aceites

vegetales

Papiro

Cáñamo

Vidrio Hierro

Hule natural

Ladrillo

Chapa

Acero Carbón

Vidrio soplado

Pergamino

Plomo

Papel

Imanes

Porcelana

Mercurio

PetróleoLoza de China Yeso

Platino

Tungsteno

Molibdeno

1975 20001950192519001800

Grafito

Magnesio

Zirconia

Aluminio

TriplayCemento

Portland

Electromagnetos

Caucho vulcanizado

Plástico

sintético

Titanio

Baquelita

Fibra

sintética

Acero

inoxidable

Vidrio de

borosilicato

Caucho sintético

Poliestireno (PS)

Polietileno (PE)

Poliamida (PA)

Fibra de Vidrio

Super-aleaciones

basadas en Níquel

Poliesteres (PE)

PET

Acrílico

Aramidas

Siliconas

HDPE

Triplay

curvado

Plástico biodegradable

Plástico de

almidón (PLA)

Transistor molecular

Piel sintética

Nanotecnología

Imanes de tierras raras

SuperconductoresPoliuretano (PU)

Polipropileno

ABS

Aleaciones de

metales amorfos

Aleación NiTi

Vidrio flotado

Fibra de Ca

Cristal

de Silicio

Envase y embalaje (40%)Construcción (22%)

Transportes (14%)

Artículos deportivos (5%)

Artículos electrónicos (7%)

Mobiliario (3%)

Aplicaciones médicas (1%)

Varios (8%)

Principales sectores de aplicación de polímeros

6

METHANEGASCH4

H

H

H

H

C

PENTANELIQUIDC5H12

POLYETHYLENESOLIDC100H202

Incremento del peso molecular

Polimerización1 monómero 2 polímero (cadenas macromoleculares)

8

C

H

C

H

H

C

H

C

H

H

C C

H

C

H

HH

H

HH HH

C C

H

H

H

H

C C

H

H

H

H Hn · =̂

Ethylene Polyethylene (HDPE)

n

C

H

9

64 Chapter 4 Stiffness and weight: density and elastic moduli

– C – C – C – C – C – C – C – C –H

–

H

–

H–

H

–H

–

H

–

H

–H

–

H

–

H

–

H

–

H

–

H

–

H

–

H

–

H

–

– C – C – C – C – C – C – C – C –F F F

–

F

–

–

F

–

–

F

–

F

–

F

–

F

–

F

–

F

–

F

–

F

–

F

–

F

–

F

–

– C – C – C – C – C – C – C – C –H

–

H

–

H

–

Cl

–

H

–

H

–

Cl

–

H

–

H

–

H

–

H

–

Cl

–

H

–

H

–

Cl

–

H

–

CH3CH3

– C – C – C – C – C – C – C – C –H

–

H

–

H

–

H–

H

– –

H

––

C6H5

– C – C – C – C – C – C – C – C –H

–

H

–

H

–

H

–

H

–

H

–

H

–

H

–

H

––

–H

–

H

–

H

––

–

C6H5

C6H5

CH3 CH3H

–

H

–

H

–

H

– –H

–H

––

C6H5

Polyethylene, PE

Polypropylene, PP

Polystyrene, PS

Polyvinyl chloride, PVC

Polytetrafluoroethylene, PTFE

Figure 4.16 Five common polymers, showing the chemical make-up. The strongcarbon–carbon bonds are shown in red.

Strong covalent bond

Weak hydrogenbond

Strong covalent bond

Strong covalentcross-link

(b)

(a)

Figure 4.17 (a) Polymer chains have strong covalent ‘backbones’, but bond to each otheronly with weak hydrogen bonds unless they become cross-linked. (b) Cross-linksbond the chains tightly together. The strong carbon–carbon bonds are shown assolid red lines.

Ch04-H8391 1/17/07 10:46 AM Page 64

10

Clases de polímeros

11

– A A B A B B B A B B A A A B – Random copolymer

– A A A A A A A B B B A A A B B B B B – Block or sequence copolymer

– A A A A A A A A A A A A A – Graft copolymerB B BB B BB B B

B BBB

Morfología

12gure 2.18 Crystalline and amorphous structures

Tipos de estructuras

13

Side groups

Chainbranching

Crystallineregion

Amorphousregion

Región amorfa

Ramificación de cadena

Región cristalina

Grupos

PP de baja densidad, mostrandolas regiones amorfas y las cristalinas

PE de alta densidad, mostrandolas regiones amorfas y las cristalinas

14

Esquema de un polímeroamorfo-linear, mostrando

los enlaces principales y losenlaces secundarios.

Estructura semi-cristalina

Estructura amorfa

Enlaces fuertes

Enlaces débiles (Van der Waals)

Comparación entre las estructuras de un termoplástico y un termoestable

17

Arquitectura de la estructura cristalina del PE

C

H

C

H

H

C

H

C

H

H

C C

H

C

H

HH

H

HH H

Polyethylene (HDPE)

18

Estructuras semi-cristalinas

(b) (c)

Bandas decizalladura

19

emblanquecimiento

rotura

20

gure 4.2 Schematic illustration of a normal stress craze

zone [4.3]

a) Undisturbed amorphous structure

b) Highly aligned molecular structure

c) Incipient crack

gure 4.3 Model-based simulation of the irreversible

deformation of semi-crystalline lamellar

structures [4.2]

21

gure 4.4 Terms, characteristic values, and designations in stress-strain curves as defined in

ISO 10 350 [4.4]

a) Brittle materials

b) Tough materials having a yield point

d) Tough materials without a yield point

Y

X

Z

RELATIVE STRENGTH

Anisotropía de la madera