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Polímeros
Dr. Víctor Hugo Poblete PulgarUniversidad Tecnológica Metropolitana Profesor
Area Ciencia de los Materiales
Departamento de Ciencias de la Construcción
POLIMEROS
Introducción y clasificación
Estructura y propiedades
LOS POLLOS POLÍÍMEROS ESTMEROS ESTÁÁN POR N POR TODAS PARTES !!TODAS PARTES !!
La palabra polímero literalmente significa “muchas piezas”.
El hombre viene haciendo uso de los polímeros orgánicos naturales desde el comienzo de su existencia.
El nacimiento de la Ciencia y Técnica de los Altos Polímeros tiene lugar en los años veinte y a partir de la aceptación general del concepto de macromolécula, introducido por Staudinger.
Polímeros Algo de Historia
Introducción y clasificación
Química de polímeros
¿Qué es un polímero?
Tipos de polímeros
- Química Orgánica - Química de los compuestos del carbono - Química del enlace covalente
- Los polímeros - Son moléculas de gran tamaño formadas por la unión de compuestos orgánicos
(monómeros) mediante enlaces covalentes.
- De todas las especialidades de la Química Orgánica, la principal es la Química de polímeros.
Tanto por el número de Químicos Orgánicos que la desarrollan en el mundo como por ser la que exige
una formación más específica en Química Orgánica.
Química de Polímeros: Una especialidad de la Química Orgánica
Introducción y clasificación
Química de polímeros
¿Qué es un polímero?
Tipos de polímeros
¿Que es un polímero?
Es una macromolécula formada por la unión de moléculas de menor tamaño que se conocen
como monómeros.
1 MONOMEROn n 2 DIMERO3 TRIMERO4 -20 OLIGOMEROS> 20 POLIMERO
Introducción y clasificación
¿Que es un polímero?
Los oligómeros tienen pesos moleculares inferiores a 1500 y longitudes de cadena inferiores a 50 Å, son
solubles y pueden destilarse
n n 4 -20 OLIGOMEROS
Introducción y clasificación
¿Que es un polímero?
n n 20-100 POLIMERO BAJO
Introducción y clasificación
Los polímeros pueden clasificarse en:Hemicoloides- Tienen pesos moleculares entre 1500 y
5.000 y longitudes de cadena de 50 Å a 500 Å , no pueden destilarse y dan disoluciones de baja
viscosidad.
¿Que es un polímero?
n n 100-1000 MESOPOLIMERO
Introducción y clasificación
Los polímeros pueden clasificarse en:Mesocoloides- Tienen pesos moleculares entre 5.000 y 10.000 y longitudes de cadena de 500 Å a 2500 Å ,
los lineales son solubles y comienzan a mostrar propiedades de coloides.
¿Que es un polímero?
n n >1000 ALTO POLIMERO
Introducción y clasificación
Los polímeros pueden clasificarse en:Eucoloides- Tienen pesos moleculares mayores de
10.000 y longitudes de cadena mayores de 2500 Å , los lineales son algo solubles, presentan propiedades
de coloides y sus disoluciones son muy viscosas.
Introducción y clasificación
Química de polímeros
¿Qué es un polímero?
Tipos de polímeros
Tipos de polímeros: naturaleza de los monómeros
HomopolímerosTodos los monómeros que los constituyen son iguales .
CopolímerosEstán formados por 2 o más monómeros diferentes.
Introducción y clasificación
Tipos de polímeros: Copolímeros
Copolímero aleatorio: Está formado por una disposición aleatoria de dos ó más monómeros.
Introducción y clasificación
Copolímeros de injerto: Poseen una cadena principal de un solo tipo de monómero con ramas de otros monómeros.
Copolímero en bloques: Tiene bloques de monómeros del mismo tipo.
Tipos de polímeros: Estructura de la cadena
Lineal: Se repite siempre el mismo tipo de unión .
Introducción y clasificación
Ramificado:Con cadenas laterales unidas a la principal.
Entrecruzado:Si se forman enlaces entre cadenas vecinas.
Tipos de polímeros: Ramificados
Hay muchos tipos entre los que cabe destacar las estructuras: En árbol o en estrella
Introducción y clasificación
Dendrímeros: Polímeros con un alto grado de ramificación.
Tipos de polímeros: Entrecruzados
Unión directa: Si se forman directamente entre las mismas cadenas.
A través de una tercera molécula: Cuando lo hacen con un injerto
Introducción y clasificación
Aunque nos son tan fuertes como los enlaces dentro de la cadena, estos entrecruzamientos tienen un
importante efecto sobre el polímero.
Los termoestables son materiales que adquieren un estado final reticulado (entrecruzado), que hace que el material sea insoluble e incapaz de fundir otra vez.
Son polímeros lineales, que pueden ser ramificados o no. Puesto que no se encuentran entrecruzados son polímeros solubles en algunos disolventes orgánicos, son capaces de fundir y son reciclables.
Tipos de polímeros
TERMOPLASTICOSTERMOPLASTICOS
TERMOESTABLESTERMOESTABLES
Son plásticos con una estructura celular, que contienen grandes proporciones de celdillas finas llenas de gas. Estas celdillas pueden ser cerradas o abiertas. Las propiedades físicas de los compuestos resultantes serán intermedias entre las del sólido y las del gas.
En los elastómeros o cauchos las cadenas de polímero se encuentran enrolladas y retorcidas de forma arbitraria, al azar, lo que les confiere gran flexibilidad para permitir que el material sea capaz de soportar deformaciones muy grandes.
Química de Polímeros: Una especialidad de la Química Orgánica
ELASTELASTÓÓMEROSMEROS
PLPLÁÁSTICOS ESPUMADOSSTICOS ESPUMADOS
Cadenas de carbono saturadas
Policianoacrilatos
Polipropileno
Poliisobutileno
Poliestireno
Poliacrilonitrilo
Polietileno Poli(cloruro de vinilideno)
Poli(fluoruro de vinilideno)
Poli(tetrafluoretileno)
SAN Polimetacrilato de metilo
Poli(cloruro de vinilo)
ABS Poliacetato de vinilo
Acrilicas Alcohol polivinílico
Polivinilpirrolidona
Cadenas de carbono insaturadas
PolibutadienoSBS
HIPS
Poliisopreno
Policloropreno
Polidiciclopentadieno
Fibra de Carbono
Cadenas de carbono y heteroátomos
Poliésteres Policarbonatos
Poliamidas
Poliimidas
Poliéteres
PEN
PPOResinas epoxi C-O-C
KEVLARNYLON
SPANDEXPoliuretanos
NOMEX
Poliureas
C-N-C
PET
Cadenas de heteroátomos
Polisilanos
Poligermanos
Polisiloxanos (Siliconas)
POLIMEROS INORGANICOS
Poliestannanos
Polifosfacenos
A pesar de la gran variedad en la composición y estructura que pueden presentar los distintos plásticos, hay una serie de propiedades comunes que poseen los plásticos y que los distinguen de otros materiales.
El rango de densidades de los plásticos es relativamente bajo y se extiende desde 0.9 hasta 2.3 g/cm3.
Propiedades:
MATERIAL DENSIDAD (g/cm3) CONDUCTIVIDADTERMICA (W/mK)
CONDUCTIVIDADELECTRICA (S)
Plásticos 0.9-2.3 0.15-0.5 ---PE 0.9-1.0 0.32-0.4 ---PC 1.0-1.2 ---
PVC 1.2-1.4 10-15
Acero 7.8 17.50 5.6Aluminio 2.7 211 38.5
Aire --- 0.05 ---
PROPIEDADES MECANICAS
Resistencia:
Estructura y propiedades
Tensión Compresión FlexiónTensión
Muestra de polímero
Lo
Muestra de polímeroMuestra de polímero
Le
Muestra de polímero
Lmax
PROPIEDADES MECANICAS
Resistencia:
Estructura y propiedades
Tensión Compresión FlexiónTensión
Deformación por tensión = Elongación
% Elongación elástica = Le/ Lo x 100
% Elongación final ó máxima = Lmax/ Lo x 100
LoLe
Lmax
Muestra de polímero
PROPIEDADES MECANICAS
Resistencia:
Estructura y propiedades
Tensión Compresión FlexiónTensión
Tensión = Fuerza/Area = N/cm2 = Mpa = Gpa1 megapascal = 100 N/cm2 1 gigapascal = 1000 Mpa
LoLe
Lmax
Muestra de polímero
Resistencia a la tensión = Tensión necesaria para romper la muestra
PROPIEDADES MECANICAS
Resistencia:
Estructura y propiedades
Tensión Compresión Flexión
Compresión = Fuerza/Area = N/cm2 = Mpa = Gpa
1 megapascal = 100 N/cm2 1 gigapascal = 1000 Mpa
Muestra de polímeroMuestra de polímeroMuestra de polímeroMuestra de polímeroMuestra de polímero
Resistencia a la compresión = Compresión necesaria para romper la muestra
PROPIEDADES MECANICAS
Resistencia:
Estructura y propiedades
Tensión Compresión Flexión
MuestraMuestraMuestraMuestra
Resistencia a la flexión = Flexión necesaria para romper la muestra
PROPIEDADES MECANICAS
Curvas de resistencia frente a deformación
Estructura y propiedades
Tensión
Modulo grande = Resistente a la deformación
Tensión
Elongación
Módulo tensil = pendiente de la gráfica tensión-elongación
Resistencia máxima a la tensión
A veces la forma de la gráfica no es una recta
PROPIEDADES MECANICAS
Curvas de resistencia frente a deformación
Estructura y propiedades
Tensión
Los plásticos flexibles dan curvas como esta
Tensión
Elongación
Módulo tensil inicial
PROPIEDADES MECANICAS
Curvas de resistencia frente a deformación
Estructura y propiedades
Tensión
Modulo Tensil Alto – Fibras – Plásticos rígidosModulo Tensil intermedio – Plásticos flexibles
Tensión
Elongación
Modulo Tensil Bajo - Elastómeros
Plásticos flexibles
Plásticos RígidosFibras
Elastómeros