materiales poliméricos ii sesión 06

7/25/2019 Materiales Polimricos II Sesin 06

1/60

Copyright mayo de 2016 por TECSUP

SESIN 6

:

Alberth

Rodrguez Alvarez

Ingeniero de Materiales

MATERIALES POLIM

RICOS II


2/60

- Que ventajas presentan los polmeros con respecto alos dems materiales?

- Cuntos tipos de polimerizacin hay?- Qu entiende por Homopolmero y Copolmero?

- Qu caractersticas tienen los termoplsticos?

REPASO SESIN ANTERIOR/

SABERES PREVIOS


3/60

Todos los polmeros podrnreciclarse?

Cul es la diferencia entre reciclajey polmero biodegradable?

PROBLEMATIZACIN


4/60

Diferenciar las caractersticas de cada tipo de polmero:termoplstico, termoestable y elastmero.

Identificar los mtodos de degradacin de los polmerosutilizados actualmente en la industria.

Concientizar el uso excesivo de los plsticosque sonperjudiciales para el medio ambiente.

LOGRO DE LA SESIN


5/60

Observe con atencin el siguiente video:

MOTIVACIN
https://www.youtube.com/user/PlasticosDegradables


6/60

Ques la Temperatu ra de Trans ic in

Vtrea,

Tg

?

CLASIFICACIN: TERMOPLSTICOS


7/60


Qusucede cuando se deja un ob jeto p lstico ala intemperie en el inv ierno?


8/60


El ob jeto p lstico se romper fcilmen te, s inpresentar deform acin

Fenmeno : Tran s ic in vtrea


9/60


10/60


11/60


12/60

POLMEROS

TERMOESTABLES


13/60

Los polmeros termoestables o termofijos tienen enlaces

cruzados con fuertes enlaces covalentes.

Durante la polimerizacin, la red se completa y la forma de lapieza se fija de manera permanente, procesoirreversible.

CLASIFICACIN: TERMOESTABLES

El proceso de polimerizacin de los termoestables se lleva a cabo en 2 etapas: En la planta qumica (las molculas se polimerizan parcialmente en cadenas lineales).

En el proceso de moldeado y formado de la pieza (se completa el entrelazamientobajo calor y presin).

Si la temperatura se incrementa, el polmero termoestableempieza a degradarse y carbonizarse, ms no aencenderse.


14/60

Duros y rgidos.

Resistentes a la abrasin.

Resistentes a la termofluencia y a laformacin de arcos elctricos.


AMINOS

APLICACIONES:

Carcasas de pequeos electrodomsticos. Contratapas Asientos de inodoro


15/60

Excelentes propiedades mecnicas yelctricas.

Buena estabilidad dimensional.

Fuertes propiedades adhesivas.

Buena resistencia al calor. Buena resistencia a los productos qumicos.


EPXICOS

APLICACIONES:

Componentes elctricos que requierenresistencia mecnica y alto aislamiento.

Herramientas Troqueles Adhesivos


16/60

FENLICOS

Carcasas de telfonos. Squetes, interruptores,tomacorrientes.

Carcasas de planchaselectrodomsticas.

Rgidos (aunque frgiles).

Buena estabilidad dimensional.

Alta resistencia al calor.

Alta resistencia a la electricidad.

Alta resistencia a productos qumicos.

APLICACIONES EN COMPONENTESELCTRICOS Y ELECTRNICOS:



17/60

APLICACIONES EN COCINA:

ACCESORIOS DE OLLAS Y SARTENES

FENLICOS

UTENSILIOS

EMPUADURAS DE CUCHILLOS,TIJERAS

MANIJAS

BASE PARA LICUADORA



18/60

APLICACIONES EN JUEGOS:

FICHAS DE PKER

DADOS

FENLICOS

BOLAS DE BILLAR

PIEZAS DE AJEDREZ



19/60

FENLICOS

APLICACIONES AUTOMOTRIZ:

SEPARADOR ENCARBURADORESTAPA DE

DISTRIBUIDOR

SUPLEMENTO DE

CARBURADOR

AISLANTE ENTRE EL TUBODE ADMISIN YELCARBURADOR

ACCESORIO PARA BOMBA

DE GASOLINA



20/60

APLICACIONES MILITARES:

EMPUADURA DEARMAS DE FUEGO

FENLICOS

OJIVAS DE MISILES BALSTICOS: CONSISTE EN ACERO RECUBIERTO ENASBESTO E IMPREGNADO DE BAQUELITA.

OTRAS APLICACIONES:

Material de unin para conservaraglutinados los granos abrasivos enlos esmeriles.

Botones.



21/60

Buenas propiedades mecnicas, qumicas y elctricas.

Por lo general, estn reforzados con fibra de vidrio.

Estn disponibles como resinas de colada.


POLISTERES TERMOESTABLES

APLICACIONES:

Barcos. Carroceras de automvil. Piscinas.


22/60

Buenas propiedades mecnicas. Tenacidad muy elevada. Excelentes caractersticas de deslizamiento y resistencia al

desgaste. Sus propiedades varan desde la dura y tenaz PA 66 hasta la

blanda y flexible PA 12.

En funcin del tipo de material, las poliamidas absorbendiferentes cantidades de humedad, con lo cual se veninfluenciadas las caractersticas mecnicas y la precisindimensional.


POLIAMIDAS

APLICACIONES:

Engranajes, cojinetes, ruedas dentadas. Chaleco antibala (Kevlar 29) Industria textil (nylon)


23/60

Buenas propiedades mecnicas, fsicas y elctricas a T elevadas.

Buena resistencia a la termofluencia.

Baja friccin y desgaste.

Tienen la caracterstica de no fusin de un polmero termoestable, pero la

estructura de un termoplstico.


POLIIMIDAS

APLICACIONES:

Componentes de bombas (cojinetes, sellos, asientos de vlvulas, anillos deretencin y anillos de pistn)

Conectores elctricos para su uso a altas temperaturas Piezas aeroespaciales Estructuras con alta resistencia al impacto Equipos deportivos


24/60

TERMOPLSTICOS TERMOESTABLES

Tienen temperatura de transicin vtrea, Tg. NO tienen una temperatura de transicin vtreaclaramente definida.

La resistencia y la dureza son afectados por la T y

la velocidad de deformacin.

Debido a la naturaleza de sus cadenas, la

resistencia y la dureza no se ven afectados por la T

y la velocidad de deformacin.

Propiedades mecnicas, trmicas y qumicas no tan

buenas.

Mejores propiedades mecnicas, trmicas y

qumicas.

Baja resistencia elctrica. Mejor resistencia elctrica.

Al incrementar la temperatura, empieza a

encenderse hasta ser un fluido viscoso que puede

reblandecerse, moldear, solidificar y volverse a

fundir nuevamente.

Al incrementar la temperatura, se degrada y

carboniza, ms no a encenderse.

DIFERENCIAS


25/60

ELASTMEROS


26/60

La estructura de las molculas es altamenteensortijada cuando se estira, pero vuelve a su formanatural cuando se retira la carga.

CLASIFICACIN: ELASTMEROS

Los elastmeros poseen unabaja temperatura detransicin vtrea.

Tienen la capacidad de tolerar grandesdeformaciones elsticas sin ruptura.

Son blandos y tienen bajo mdulo de elasticidad.

Resistencia a los productos qumicos y al calor.

Utilizado para: Proteger contra la corrosin yabrasin, aislamiento elctrico, aislamiento contrachoques y vibracin.


27/60

La base para fabricar el hule natural es el ltex, una savia lechosa obtenida de unrbol tropical.


HULE O CAUCHO NATURAL

APLICACIONES:

Neumticos. Sellos. Acoplamientos y montajes de motor.

CARACTERSTICAS:

Posee buena resistencia a la

abrasin, a la fatiga y la alta friccin. Baja resistencia al aceite, al calor, al

ozono, y a la luz solar.


28/60

Entre los principales tenemos: butilo, estireno butadieno, polibutadieno


HULE O CAUCHO SINTTICO

APLICACIONES:

CARACTERSTICAS:

En comparacin con el hule natural tienen:

Mejor resistencia al calor, a la gasolina,a productos qumicos.

Mayor rango de temperaturas tiles.

Neumticos. Amortiguadores. Cinturones. Sellos.


29/60

Excelentes propiedades elctricas enun amplio rango de humedad y

temperatura Resistencia a los productos qumicos y

al calor.


SILICONAS

APLICACIONES:

Componentes elctricos que requierenresistencia a altas temperaturas

Juntas de hornos. Sellos. Barras para sellar.

Tienen el ms alto rango de temperaturas tiles (hasta 315C) entre los elastmeros.

CARACTERSTICAS:


30/60


POLIURETANO

APLICACIONES:

CARACTERSTICAS:

Sellos. Juntas de puertas. Amortiguadores.

Inyectado en automviles y buses.

Alta resistencia, rigidez y dureza.

Excepcional resistencia a la abrasin,al corte y a la rasgadura.


31/60

ADITIVOS EN LOSPOLMEROS


32/60

ADITIVOS EN LOS POLMEROS

PLASTIFICANTES:

Imparten flexibilidad y blandura mediante la reduccin de su Tg. El uso ms comnes en el PVC.

COLORANTES:

La variacin de colores se obtiene mediante la adicin de colorantes, tintes(orgnicos) o pigmentos (inorgnicos).

RELLENOS:Son de bajo costo, y se usa para reducir el costo de los polmeros. Mejoran laresistencia mecnica, dureza, tenacidad, resistencia a la abrasin o la rigidez. Losrellenos son de Harina de Slice, mica, vidrio, asbesto, aserrn, arcilla.

RETARDANTES DE FLAMA:

La inflamabilidad de un polmero puede mejorar mediante compuestos de Cloro,Bromo y Fsforo.

OTROS:

Debido al dao causado por la exposicin a los rayos UV y al oxgeno del aire, sepuede proteger con negro de carbn (holln) u antioxidantes (para elevadas T).


33/60

DEGRADACIN

DE MATERIALESPOLIMRICOS


34/60

DEGRADACIN DE POLMEROS

Son p rocesos ir reversib les que p roducen camb ios en el po lmerorelacionados con la prdida de sus estructura qumica, de tal formaque las propiedades fsicas del material se deterioran.

Si la extensin de la degradacin evoluciona a lo largo el tiempo

puede producirse laro tu ra del mater ial

.

POLMERO PROCESOIRREVERSIBLE

DETERIOROPROPIEDADES

ROTURA

AGENTESAMBIENTALES


35/60

AGENTES AMBIENTALES

El ms importante es el Oxgeno. Todos los materiales, incluidos lospolmeros, reaccionan con el oxgeno fundamentalmente a altastemperaturas (T

amb

-125C): TERMOXIDACIN O AUTOXIDACIN.

Procesos enzimticos, los que se conocen como:BIODEGRADACIN.


AGENTES QUMICOS:


36/60

AGENTES AMBIENTALES

La accin de la temperatura provoca: DEGRADACIN TRMICA .

La accin de la radiacin ultravioleta da lugar a:FOTODEGRADACIN.

La energa que absorbe un polmero al someterlo a la accin deesfuerzos y los cambios que como consecuencia de ella se leconoce como DEGRADACIN MECNICA .


AGENTES ENERGTICOS:


37/60

DEGRADACIN AUTOXIDATIVA

Por qu las hojas de papel se oxidan con el

tiempo?


38/60

DEGRADACIN AUTOXIDATIVA

Por qu las hojas de papel se oxidan con el

tiempo?

El principal componente del papel es la celulosa, y dentro de staexiste una gran cantidad de una sustancia oscura que se llamal ign ina, que por contacto con el oxgeno del aire convierte el papelblanco en amarillo, debido a un proceso de oxidacin.

MENOS LIGNINA MS LIGNINA


39/60

BIODEGRADACIN

Los polmeros naturales y sintticos (debido a sus aditivos) son

susceptibles a la degradacin por agentes biolgicos: DEGRADACINB IOLGICA O BIODEGRADACIN.

Hongos, agentes de deterioro que generan enzimas capaces deromper la cadena polimrica que luego utilizan como nutrientes.

Bacterias, microrganismos unicelulares que centran su accin

degradativa en materiales celulsicos. Insectos, actan sobre materiales sintticos, por ejemplo el

polietileno, el cual debe sufrir una degradacin previa (fotoxidacin). Otros animales provocan el deterioro de los polmeros.


40/60

Ejemplo:Degradacin dela botella de PET

BIODEGRADACIN


41/60

DEGRADACIN TRMICA

Habitualmente, al hablar de degradacin trmica se habla de pirolisis

para hacer referencia a una degradacin trmica en un ambientecontrolado (generalmente nitrgeno, sin oxgeno).

Industrialmente, el comportamiento del material frente a la temperaturaviene determinado por una serie de parmetros:

Determinar su temperatu ra dedegradacin, temperatura a lacual el material pierde el 10% dela propiedad fsica que interese.

Determinar la temperatu ra d e v ida m ed ia , temperatura a lacual el material pierde el 50% depeso a los 30 minutos de inicio.


42/60

FOTODEGRADACIN

La exposicin a la radiacin UV en presencia de oxgeno de los

materiales polimricos puede desencadenar una serie de reaccionesqumicas dando lugar a la modificacin de las propiedades mecnicas.

El proceso se puede detec tarfcilmente en los polmeros:

Forman grietas o burbujas en la superficie. Aumenta la fragilidad.

Modifica su color. Aumenta la conductividad elctrica. Disminuyen las propiedades mecnicas.


43/60

DEGRADACIN MECNICA

Consiste en la ro tu ra de en laces covalen tescomo consecuencia de la

aplicacin de una tensin en el polmero.Los polmeros deformados son ms susceptibles al ataque de agentesde degradacin.

Al aplicar la tensin, modifica la estructurainicial, las fuerzas de interaccin entre ydentro de las molculas se debilitan.

Si se sigue aumentando la tensin, aumenta

la distancia entre molculas.

Aumentos mayores producen la rotura delos enlaces qumicos.

SECUENCIA DE PROCESO:


44/60

Todos los po lmeros se degradarn

fcilmen te?


45/60

En qupensamos

cuando nos dicenMAQUETA?

LA REALIDAD DEL POLIESTIRENO

O Cundo nos dicen

fiesta o reunin?

POLIESTIRENO,TECNOPOR O

UNICEL


46/60


El poliestireno se fabrica con BENCENO, unreconocido cancergeno.Una vez convertido en estireno se le inyectagases para expandirlo en forma de espuma:POLIESTIRENO EXPANDIDO.

Platos, vasos, y accesoriosdescartables.

Empaques deelectrodomsticos.

USADOS PARA:


47/60


El poliestireno

libera sustanciastxicas al entraren contacto conlas comidas ybebidas, queamenazan lasalud.

El poliestireno, al quemarse producesustancias txicas que contaminanel aire que respiramos y daannuestro sistema respiratorio.

Al meterse al hornomicroondas producen

DIOXINAS, que alacumularse producen cncer.


48/60


El poliestireno flota en la superficie de los

ocanos y de los ros, se descompone enbolitas que parecen comida para los animales, ylos comen. Estos animales pierden capacidadpara sumergirse y se mueren de hambre.


49/60


Pero porqu lo usamos si sabemos todoesto? Porqu no usar otro material?


50/60

PORQU USAMOS POLIESTIRENO?

ES MUY HIGINICO

ESTRUCTURA LIVIANA

No se pudre o descompone,lo cual es ideal paraproductos frescos.

No se humedece y tiene unagran capacidad para absorber

impactos.


51/60

La degradac in de po lmeros sern

txicos?


52/60

PORQU USAMOS POLIESTIRENO?

ES MUY HIGINICO

ESTRUCTURA LIVIANA

No se pudre o descompone,lo cual es ideal paraproductos frescos.

No se humedece y tiene unagran capacidad para absorber

impactos.


53/60

ENSAYOS

MECNICOS PARAPOLMEROS

S O


54/60

ENSAYO DE TRACCIN

Mordazas y probeta tipo halterio para ensayo

de traccin.

ENSAYO DE FLEXIN


55/60

ENSAYO DE FLEXIN

Fuerzas implicadas en el ensayo de flexin.

ENSAYO DE COMPRESIN


56/60

ENSAYO DE COMPRESIN

Mordazas y probeta para ensayo de compresin.

ENSAYO DE IMPACTO


57/60

ENSAYO DE IMPACTO

Mquina y probeta para ensayo de

impacto tipo pndulo.

Mquina y probeta para ensayo de

impacto tipo dardo.

TIPO PNDULO: TIPO DARDO:


58/60

ACTIVIDAD PRCTICA GRUPAL

1.Se tiene 2 libros con las mismas caractersticas, el primero reside en el

estante de la biblioteca por 1 ao, el segundo es guardado con varioslibros en un bal cerrado. Por qu si los dos libros tienen el mismotiempo de uso, el segundo presenta mayor degradacin autoxidativa(hojas amarillas)?

2.Por qu se prefiere usar los accesorios elctricos (interruptores,enchufes, extensiones, sockets, tomacorriente, etc) de materialTERMOESTABLES y no de TERMOPLSTICOS?

3.Qu diferencias hay entre BIODEGRADACIN y RECICLAJE?

4.Cree ud. que los plsticos biodegradables

son la solucin para combatir el impacto

medioambiental? Porqu?


59/60

Las principales diferencias entre los termoplsticos y

termoestables son:

Degradacin de polmeros: Autoxidativa, Biodegradacin,Trmica, Fotodegradacin, Mecnica.

EN CONCLUSIN:

TERMOPLSTICOS TERMOESTABLES

Tienen temperatura de transicin vtrea, Tg. NO tienen temperatura de transicin vtrea.

La resistencia y la dureza son afectados por la

T y la velocidad de deformacin.

La resistencia y la dureza no se ven afectados

por la T.

No tan buenas propiedades mecnicas,

trmicas y qumicas.

Mejores propiedades mecnicas, trmicas y

qumicas.

Al incrementar la temperatura, empieza a

encenderse hasta ser un fluido viscoso que

puede reblandecerse, moldear, solidificar y

volverse a fundir nuevamente.

Al incrementar la temperatura, se degrada y

carboniza, ms no a encenderse.


60/60

1. Askeland, D. (1998). Ciencia e Ingeniera de los Materiales (3a ed.).Mxico: Editorial International Thomson Editores.

2. Kalpakjian, S., & Schmid S. (2014). Manufactura, Ingeniera y

Tecnologa: Ingeniera y Tecnologa de Materiales (7a ed., Vol. 1).

Mxico: Pearson.3. Otero , E. (1997). Corrosin y Degradacin de Materiales. Madrid:

Sntesis.

4. Smith, W., & Hashemi, J. (2006). Fundamentos de la Ciencia e

Ingeniera de Materiales (4a ed.). Mxico: Mc Graw - Hill.

5. Plstico oxobiodegradable con tecnologa d2w. Visitado el 03 de Mayo

del 2016. https://www.youtube.com/watch?v=RQp4AITDXMk

BIBLIOGRAFA
https://www.youtube.com/watch?v=RQp4AITDXMkhttps://www.youtube.com/watch?v=RQp4AITDXMkhttps://www.youtube.com/watch?v=RQp4AITDXMk

materiales poliméricos ii sesión 06

Documents