Polímeros termoplásticos
Los polímeros
termoplásticos pueden calentarse desde el estado sólido hasta el estado liquido
viscoso, y al enfriarse vuelven a adoptar el estado sólido, es decir, no sufren
un cambio químico.
A temperatura
ambiente posen las siguientes características:
Menor rigidez,
el módulo elástico es dos o tres veces más bajo; la resistencia a la tensión es
mas baja, un 10% aprox.; dureza muy baja; ductilidad mas alta en promedio, con
un rango muy amplio de valores, desde una elongación del 1% para el poliestireno,
hasta 500% o mas para el propileno, densidades más bajas, coeficiente de expansión
térmica muy altos, de 5 a 10 veces; temperatura de fusión muy bajas; conductividad
eléctrica prácticamente nulos y conductividad térmica muy baja.
Cristalinidad y estereoisomería de termoplásticos.
Cuando solidifican los
termoplásticos desde el estado líquido pueden formar un sólido no cristalino o un sólido cristalino. Si repasamos la
solidificación y enfriamiento lento de termoplásticos no cristalinos o
semicristalinos se produce, como se observa en la figura 15.5, un descenso del
volumen especifico con la disminución de temperatura que presenta un cambio de
pendiente a una temperatura característica del material que recibe el nombre
de temperatura de transición
vítrea, Tg, por encima de la cual el polímero presenta un comportamiento
viscoso (gomoso, elástico), y por debajo un comportamiento de vidrio
quebradizo.
Esta
rápida disminución se debe al empaquetamiento de las cadenas poliméricas en las
regiones cristalinas del material, ya que la estructura del material está
compuesta por regiones cristalinas inmersas en una matriz amorfa de líquido
subenfriado, que por debajo de Tg pasa al estado vítreo, quedando la
estructura formada por regiones cristalinas inmersas en una matriz amorfa
vítrea.
Aunque la
forma exacta en la que las moléculas de polímeros se ordenan en estructuras
cristalinas no está perfectamente conocida, sí que se conocen perfectamente
diferentes distribuciones estructurales para polímeros de idéntica composición
química. Si tomamos como ejemplo el polipropileno, pueden existir tres formas
estereoisómeras diferente.
Ejemplo:
Ejemplo:
Tereftalato de polietileno (PET)
Carga rotura (MPa):
55-72
Alarg. (%): 50-300
Módulo de elasticidad (GPa)
:2.8-4.1
Densidad (Mg/m3)
:1.36
Temp. def. por calor a 455 kPa:
38
Aplicaciones: Fibras,
películas fotográficas, cintas audio, recipientes para bebidas y comidas
precocinadas.
Polímeros termoestables
Los polímeros termoestables son polímeros infusibles
e insolubles. La razón de tal comportamiento estriba en que las cadenas de
estos materiales forman una red tridimensional espacial, entrelazándose con
fuertes enlaces equivalentes. La
estructura así formada es un conglomerado de cadenas entrelazadas dando la
apariencia y funcionando como una macromolécula, que, al elevarse la
temperatura de ésta, simplemente las cadenas se compactan más, haciendo al
polímero más resistente hasta el punto en que se degrada.
Las
macromoléculas son moléculas que tienen una masa molecular elevada, formadas
por un gran número de átomos. Generalmente se pueden describir como la
repetición de una o unas pocas unidades mínimas o monómeros, formando los
polímeros.
Química de
los polímeros termoestables
El proceso
de polimerización se suele dar en dos etapas: en la primera se produce la
polimerización parcial, formando cadenas lineales, mientras que en la segunda
el proceso se completa entrelazando las moléculas aplicando calor y presión
durante el proceso. La primera etapa se suele llevar a cabo en la planta
química, mientras que la segunda se realiza en la planta de fabricación de la
pieza terminada. También pueden obtenerse plásticos termoestables a partir de
dos resinas líquidas, produciéndose la reacción de entrelazamiento de las
cadenas al ser mezcladas (comúnmente con un catalizador y un acelerante).
La
reacción de curado es irreversible, de forma que el plástico resultante no
puede ser reciclado, ya que si se incrementa la temperatura el polímero
no funde, sino que alcanza su temperatura de degradación. Por establecer
un símil por todos conocido, es como cocer un huevo; si volvemos a elevar la
temperatura una vez cocido y enfriado, el huevo no sufre ninguna
transformación, y si elevamos la temperatura demasiado el huevo se quema.
Características
Los
plásticos termoestables poseen algunas propiedades ventajosas respecto a
los termoplásticos. Por ejemplo, mejor resistencia
al impacto, a los solventes, a la permeación de gases y a las temperaturas
extremas. Entre las desventajas se encuentran, generalmente, la dificultad de
procesamiento, la necesidad del curado, el carácter quebradizo del material
(frágil) y el no presentar reforzamiento al someterlo a tensión.
No hay comentarios.:
Publicar un comentario