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PolímerosAlberto Rosa + Francisco González MadariagaCuerpo Académico 381_Innovación Tecnológica para el DiseñoUniversidad de Guadalajara
PolímerosIntroducción a la estructura de los
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2
?
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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
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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
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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
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6
METHANEGASCH4
H
H
H
H
C
PENTANELIQUIDC5H12
POLYETHYLENESOLIDC100H202
Incremento del peso molecular
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Polimerización1 monómero 2 polímero (cadenas macromoleculares)
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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
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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
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10
Clases de polímeros
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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
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12gure 2.18 Crystalline and amorphous structures
Tipos de estructuras
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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
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Esquema de un polímeroamorfo-linear, mostrando
los enlaces principales y losenlaces secundarios.
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Estructura semi-cristalina
Estructura amorfa
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Enlaces fuertes
Enlaces débiles (Van der Waals)
Comparación entre las estructuras de un termoplástico y un termoestable
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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)
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18
Estructuras semi-cristalinas
(b) (c)
Bandas decizalladura
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19
emblanquecimiento
rotura
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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]
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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