n MONÓMEROS POLÍMERO
reacción de
polimerización
POLÍMERO = MACROMOLÉCULA
MACROMOLÉCULA = POLÍMERO
Polímeros
naturales
sintéticos
(Gp:) Polímeros de adición
(Gp:) Polímeros de condensación
1. Polímeros de adición y condensación
Polímeros de condensación
POE
PVC
Poliamida
Poliéster
Polímeros de adición
1. Polímeros de adición y condensación
Polímeros de adición más frecuentes
1. Polímeros de adición y condensación
1. Polímeros de adición y condensación
Polímeros de condensación más frecuentes
2.1.1. Tipo de átomos
Los átomos polares aumentan las fuerzas de cohesión
Las fuerzas intermoleculares son responsables de la cohesión entre cadenas: (tipo London, puentes de hidrógenos, polares)
(Gp:) H
(Gp:) H
(Gp:) C
(Gp:) H
(Gp:) H
(Gp:) C
(Gp:) Polietileno (PE)
A mayor cohesión, mayor T fusión o reblandecimiento, mayor rigidez
(Gp:) H
(Gp:) H
(Gp:) C
(Gp:) O
(Gp:) Polioximetileno
(Gp:) (POM o acetal)
(Gp:) C
(Gp:) O
(Gp:) H
(Gp:) H
(Gp:) H
(Gp:) H
(Gp:) H
(Gp:) H
(Gp:) H
(Gp:) H
(Gp:) H
(Gp:) C
(Gp:) C
(Gp:) C
(Gp:) C
(Gp:) H
(Gp:) H
(Gp:) H
(Gp:) H
(Gp:) H
(Gp:) H
(Gp:) H
(Gp:) H
(Gp:) C
(Gp:) C
(Gp:) C
(Gp:) C
(Gp:) H
(Gp:) H
(Gp:) H
(Gp:) H
(Gp:) C
(Gp:) C
(Gp:) C
(Gp:) O
(Gp:) N
(Gp:) H
(Gp:) N
(Gp:) Poliamida (PA)
2.1.1. Tipo de átomos
Los sustituyentes voluminosos producen cadenas rígidas
A mayor volumen de átomos os sustituyentes, mayor rigidez y T de fusión o reblandecimiento
(Gp:) H
(Gp:) H
(Gp:) C
(Gp:) H
(Gp:) H
(Gp:) C
(Gp:) Polietileno (PE)
Los impedimentos estéricos provocan rigidez de las cadenas
Tipo de uniones entre monómeros:
Pueden condicionar la estabilidad térmica y la elasticidad de la cadena
-Uniones cabeza-cabeza y cola-cola
-Adiciones sobre otro doble enlace
2.1.2. Tipo de uniones
-peso molecular medio en número, Mn
-peso molecular medio en peso, Mw
-índice de polidispersidad, Mw/Mn
2.1.3. Peso molecular
2.1.4. Copolímeros
ABS
SAN
HIPS
2.1.5. Ramificaciones y entrecruzamiento
-polímero lineal
-polímero lineal con ramificación de cadena corta
-polímero lineal con ramificación de cadena larga
-polímero entrecruzado
2.1.5. Ramificaciones y entrecruzamiento
-polímeros lineales con o sin ramificaciones
-polímeros entrecruzados
TERMOPLÁSTICOS
TERMOESTABLES
Funden, son soluble y reciclables
No funden, son insoluble y no reciclables. Se procesan a partir de termoendurecibles
2.1.6. Configuración
Configuración: Es la ordenación de los sustituyentes entorno a un átomo particular
2.2.1. Estado amorfo y estado cristalino
Los polímeros en estado sólido pueden ser amorfos (a), semicristalinos (b) y ocasionalmente cristalinos, dependiendo principalmente de su estructura química
2.2.2. Temperatura de transición vítrea y temperatura de fusión
Los polímeros amorfos NO son capaces de cristalizar, permanecen desordenados en estado sólido. Presentan temperatura de transición vítrea, Tg.
Todas las sustancias tienden a cristalizar cuando se enfrían desde estado líquido.
Los polímeros “cristalinos” SI lo hacen a la temperatura de cristalización. También presentan Tg.
Por debajo de la Tg los materiales se comportan como vidrios (son rígidos, frágiles y transparentes).
2.2.2. Temperatura de transición vítrea y temperatura de fusión
2.2.3. Relación entre cristalinidad y comportamiento durante el procesado
(Gp:) Procesado
(Gp:) Polímeros cristalinos
(Gp:) Polímeros amorfos
(Gp:) P. Térmicas
(Gp:) Funden; a Tm la estructura colapsa y fluye
(Gp:) Reblandecen gradualmente por encima de Tg
(Gp:) Contracción
(Gp:) Al pasar de amorfo a cristalino (fundido a sólido) sufre una fuerte contracción (1.5 a 3.0%)
(Gp:) Prácticamente no contrae pues se mantiene amorfo en estado sólido
3. Propiedades comunes de los polímeros
Propiedades ópticas
Resistencia química
Densidad
Conductividad térmica
Conductividad eléctrica
4. Comportamiento viscoelástico
Respuesta Elástica Pura
Sólido de Hooke
?s = G?
Respuesta Viscosa Pura
Fluido de Newton
? = ??
Muelle
Pistón
COMPORTAMIENTO VISCOELÁSTICO
5. Comportamiento reológico de polímeros fundidos y en disolución
5.1. Viscosidad de cizalla
La viscosidad es sinónimo de fricciones internas y de resistencia al flujo
El valor de la viscosidad depende mucho de la dirección en la que se aplica el esfuerzo, generalmente nos referiremos a la viscosidad de cizalla y no a la viscosidad extensional
(Gp:) ? = ??
Experimento de Newton
? = F/A (Pa)
g = dx/dy (ad)
g = d(dx/dy)dt (s-1)
4. Comportamiento viscoelástico
5. Comportamiento reológico de polímeros fundidos y en disolución
5.3. Fluidos Newtonianos y no Newtonianos
Variación de la viscosidad con la velocidad de cizalla
Variación de la viscosidad con el tiempo de aplicación del esfuerzo
5. 3. Fluidos Newtonianos y no Newtonianos
Variación de la viscosidad con la temperatura
Variación de la viscosidad con la presión
5. 4. Curvas de flujo
Curvas de flujo
Ley de potencias
h8
h0
Parámetros:
n= índice de comportamiento al flujo
n = 1 Newtoniano
n < 1 Pseudoplástico
n > 1 Dilatante
n
5. 5. Relación entre estructura y comportamiento reológico
Efecto del peso molecular sobre ho
MMc a=3.5
Valores de Mc
PE 3800
PMMA 27500
PS 36000
Entrelazamientos y enmarañamientos
5. 5. Relación entre estructura y comportamiento reológico
(Gp:) Efecto del peso molecular sobre gc
(Gp:) .
(Gp:) Efecto de la distribución de pesos moleculares sobre gc
(Gp:) .
6. Propiedades mecánicas
En todas sus aplicaciones los plásticos sufren algún tipo de carga
Las propiedades mecánicas de los plásticos dependen de:
Estructura y composición del plástico
Condiciones de procesado
Temperatura de uso
Tipo de esfuerzo aplicado
Tiempo de aplicación del esfuerzo
Ensayos a corto plazo: tracción, flexión, compresión, impacto
Ensayos a largo plazo: fluencia y relajación de esfuerzos
Tema 1. Estructura y propiedades.
6. Propiedades mecánicas
ENSAYOS A CORTO PLAZO
Límite de proporcionalidad
Límite elástico o punto de fluencia
Punto de rotura
Plástico rígido o blando (módulo de Young)
Plástico tenaz o frágil (área total)
Plástico resistente (esfuerzo a la rotura)
6.1. Ensayos de tracción
Ensayos de tracción
PET 220ºC
PMMA
Resistencia que opone un material sometido a una fuerza que tiende a estirarlo
Efecto de la temperatura
Efecto de la velocidad a que se realiza el ensayo
Ensayos de flexión
Resistencia que opone un material sometido a una fuerza en su eje longitudinal que tiende a flexionarlo
Resistencia que opone un material sometido a una fuerza que tiende comprimirlo
Ensayos de compresión
6.2. Ensayos de flexión
6.3. Ensayos de compresión
6.4. Ensayos de impacto
Ensayos de impacto tipo péndulo
6.4. Ensayos de impacto
Ensayos de impacto tipo dardo
Ensayos de impacto instrumentados
Material dúctil
Material frágil
6.4. Ensayos de impacto
ENSAYOS A LARGO PLAZO
Consisten es aplicar una carga fija al material y determinar la deformación en función del tiempo
Ensayos de fluencia
6.5. Ensayos de fluencia
(Gp:) q
(Gp:) q
(Gp:) q
t=to
t=t3
t=t2
t=t1
DL3
DL2
DL1
ENSAYOS A LARGO PLAZO
Ensayos de fluencia
6.5. Ensayos de fluencia
Consisten es aplicar una deformación fija al material y determinar el esfuerzo que es necesario aplicar para mantener la deformación en función del tiempo
Ensayos de relajación de esfuerzos
6.6. Ensayos de relajación de esfuerzos
(Gp:) q2
q3
t=to
t=t3
t=t2
t=t1
(Gp:) q1
DL
DL
DL
Ensayos de relajación de esfuerzos
6.6. Ensayos de relajación de esfuerzos