Tema 3: materiales poliméricos (2013)

Apunte Español
Universidad Universidad Politécnica de Cataluña (UPC)
Grado Ingeniería en Tecnologías Industriales - 2º curso
Asignatura Materiales I
Año del apunte 2013
Páginas 5
Fecha de subida 18/05/2014
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TEMA 3: INTRODUCCIÓN A LOS MATERIALES POLIMÉRICOS Plástico = polímero + aditivos Para mejorar o dar propiedades Polímero: material compuesto por macromoléculas que se forman por secuencias repetitivas de moléculas pequeñas/ agrupaciones de átomos simples.
-  ρ : por su  peso Versatilidad: amplia gama de propiedades T ara fluir como líquido mucho más  que metales Proviene del 6 % del petróleo y caña de azúcar (poco, siendo probado por la biomedicina) Materiales poliméricos: plásticos, pinturas y recubrimientos, adhesivos, textiles, gomas, cauchos, resinas endurecibles (ámbar, baquelita, melanita, ebonita), ADN, ARN, proteínas, polisacáridos… Macromoléculas - -  masa molecular ≈ 500 000 g/mol Unidad repetitiva: aquello que se repite (formada por 1 o + monómeros) Monómero: cada una de las especies de las moléculas de masa molecular baja que intervienen Funcionalidad del monómero (A): o Número de monómeros que se pueden unir a otro monómero o Mínimo de funcionalidad = 2  movilidad o Debida a la rotación de enlaces C-C o Grado de flexibilidad depende del (tamaño + rigidez) de la unidad repetitiva Se obtienen por Polimerización: 1.- Polimerización por reacción en cadena/ adición Ej: Polietileno (PE) Unidad repetitiva: lo que queda del monómero cuando reacciona - Vinílico: por lo menos es necesario un doble enlace 7 2.- Polimerización por reacción en etapas/ policondensación Ej: Poliamidas (PA, Nylon) - Si no saco el agua la reacción puede volver para atrás. Imp: secarlos bien Homopolímeros: o 1 monómero  adición o 2 cómeros  por pasos - Copolímeros: o 2 o 3 monómeros  adición o 3 o 4 cómeros  por pasos Copolímeros: polímeros que sintetizan con por lo menos 2 monómeros - Tendré unidades repetitivas de los 2 monómeros Ej: Copolímero etileno-propileno - Tipos de copolímeros o Al azar (random) o Alternado o En bloque o Por injerto (graft) 8 Arquitectura molecular (homopolímeros) - Lineal: volumen + compacto  ρ (HDPE) Ramificada (LPDE) Reticulada/entrecruzada o Cadenas largas unidas ÷ sí por puentes de enlaces covalentes o Menos facilidad de movimiento de cadena que la lineal o Sólido + rígido que la lineal  + facilidad para la deformación elástica Cuanto + larga la cadena - + fácil que se enrede (menos deslizamiento de cadenas) Mejores propiedades mecánicas NO existen metales/cerámicos semicristalinos!!! Sólo polímeros Aspectos físico-químicos - Las longitudes de la cadena determinará las propiedades mecánicas del material  longitud…  probabilidad de enredos Organización de las cadenas en estado sólido 1.
2.
- Amorfo: No hay orden Tal cual estaba se solidificó Cristalino: Con el tiempo se empieza a doblar sobre sí misma Patrón de repetición Esferulitas: agregados de lamelas en forma radial formando estructuras esféricas. (en metales=granos) Solo en polímeros podemos hablar de semi-cristalinos con % de cristalinidad.
9 Si empieza un calentamiento, la zona amorfa será la primera en moverse a Tg Los polímeros NUNCA son cristalinos Cualquier parte que esté por debajo de Tg = sólido vítreo/ sólido 10 Clasificación de materiales poliméricos - - Naturales o Biopolímeros: proteínas, ADN o Textiles: lana,seda o Resinas endurecibles:ámbar Sintéticos: o Elastómeros o Termoestables o Termoplásticos Termoplásticos Elastómeros Termoestables Lineal / ramificada Entrecruzada (ligeramente) Entrecruzada Amorfos o semicristalinos en estado sólido Amorfo en estado sólido Máxima T de servicio - Amorfo: Tg - Semicrist: Tf Tg < a T ambiente (-40oC) Poco deformable por T ( T de servicio) - Amorfo: Tg (120-250) FRÁGIL  FLÉXIBLE MUY FLEXIBLE MUY RÍGIDO -  FRÁGIL No fluye como líquido Fluidez muy limitada Reciclaje limitado Reciclaje limitado Reciclables Formación de los entrecruzamientos Cadenas presentan puntos reactivos (2x enlaces) Promueve el entrecruzamiento con (calor, sustancia reactiva) y se forman enlaces covalentes Entrecruzamientos en elastómeros - Muy pocos pero le impiden fluir por sí mismo Las cadenas no pueden fluir ÷ ellas por los puentes 11 ...