POLÍMEROS TERMOESTABLESMateriales de Ingeniería

Grupo I. 2013-01

ÍNDICE

Pág.

1. Introducción…………………………………………………………….……….……….2

2. Objetivo General……………………………………………………….……….……….2

3. Objetivo Específico…………………………………………………….……….……….2

4. Alcance………………………………………………………………….……….……….2

5. Palabras Claves…………………………………………………….……………….…..3

6. Polímero………………………………………………………………………………….3

7. Plásticos………………………………………………………………………………….4

8. ¿De dónde provienen los Plásticos?........................................................................4

9. Los Plásticos a partir del Petróleo……………………………...……………………..5

10. Materiales Poliméricos Termoestables………….……………………………………5

11. Clasificación de los Materiales Termoestables………………………………………6

11.1. Resinas Fenólicas………………………………………………………………6

11.1.1. Aplicaciones……………………………………………………………7

11.2. Resinas Ureicas…………………………………………………………………9

11.2.1. Aplicaciones…………………………………………………………….9

11.3. Resinas de Melamina…………..………………………………………………9

11.3.1. Aplicaciones……………………………………………………………10

11.4. Resinas de Poliéster…………………………………………………………..10

11.4.1. Aplicaciones……………………………………………………………10

11.5. Resinas Epoxicas………………………………………………………………11

11.5.1. Aplicaciones…………………………………………………….……..12

12. Otros Termoestables…………………………………………………..……………….13

13. Bibliografías……………………………………………………………...………………14

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1. Introducción

Los polímeros termoestables son materiales derivados de recursos naturales como el

petróleo; material con determinantes propiedades y características físicas, químicas,

mecánicas y tecnológicas que le permiten ser tenidos en cuenta para muchas actividades

y situaciones en el desarrollo humano, teniendo en cuenta sus ventajas y desventajas en

determinada actividad en comparación con otros materiales.

En el presente documento se dará a conocer todo lo concerniente a éstos, para ello se

hará hincapié en temas puntuales, desde su procedencia u obtención, pasando por su

tratamiento y/o fabricación, conocer y citar algunos dechados y sus aplicaciones.

2. Objetivo General.

Dar a conocer las principales persuasiones de los materiales termoestables de polímeros,

detallando cada temática, para obtener la mayor asimilación posible.

3. Objetivo Específico.

Ahondar en determinantes argumentos concretos para el conocimiento de los mismos,

tales como:

Definición

Elaboración

Aplicaciones

4. Alcance.

Se pretende que el presente documento tenga una trascendencia para grupos de

ingeniería, licenciatura, técnicos, tecnólogos e interesados ajustables, que se encuentren

dentro del rango de aplicabilidad y conocimiento de materiales de ingeniería.

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5. Palabras Claves.

TERMOESTABLE, TERMOFRAGUANTES, TERMORÍGIDO: Un material es de

esta índole es aquel que no deja alterar con facilidad por la acción del calor.

RETICULAR: Que tiene forma de redecilla o de red.

POLIMERIZACIÓN: Proceso químico por el cual mediante el calor, la luz o un

catalizador se unen varias moléculas de un compuesto para formar una cadena de

múltiples eslabones de estas y obtener una macromolécula.

POLI CONDENSACIÓN: es un proceso de polimerización donde distintas

sustancias reaccionan para crear uno o más monómeros, los cuales se unirán

entre sí para formar un dímero, que por reacción con otros monómeros o dímeros

(o trímeros, o tetrámeros...) dará a lugar el correspondiente polímero.

RESINA: Sustancia sólida o de consistencia viscosa y pegajosa que fluye de

ciertas plantas. Es soluble en alcohol y se utiliza en la fabricación de plásticos,

gomas y lacas

COMPUESTO: Que consta de varios elementos o partes.

MOLÉCULA: Conjunto de átomos iguales o diferentes, unidos por enlaces

químicos, que constituyen la mínima porción de una sustancia que puede

separarse sin alterar sus propiedades.

6. Polímero.

Macromolécula formada por polimerización de moléculas elementales

(monómero). Los polímeros se caracterizan por estar constituidos por una unidad

fundamental, el monómero, que puede repetirse miles y millones de veces.

Poseen elevado peso molecular, excelente elasticidad y resistencia, capacidad

para formar fibras, etc. Algunos polímeros de condensación de origen natural son

glúcidos como el glucógeno, almidón y celulosa, cuyas unidades fundamentales

son restos de glucosa; las fibras son polímeros de condensación sintéticos. El

etileno y el propileno, obtenidos en el craqueo del petróleo, forman, con gran

facilidad, polímeros de adición sintéticos de múltiples aplicaciones.

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7. Plástico.

Materiales sintéticos obtenidos mediante fenómenos de polimerización o multiplicación

semi-natural de los átomos de carbono en las largas cadenas moleculares de compuestos

orgánicos derivados del petróleo y otras sustancias naturales.

La palabra plástico se usó originalmente como adjetivo para denotar un escaso grado de

movilidad y facilidad para adquirir cierta forma, sentido que se conserva en el

término plasticidad.

8. ¿De dónde provienen los plásticos?

De sustancias naturales tales como:

El petróleo.

El gas natural

El carbón mineral.

La celulosa.

El árbol de caucho, etc.

Las moléculas de éstos habitualmente contienen carbono (C) e hidrógeno (H) y muchas

veces nitrógeno (N), oxigeno (O), azufre (S), etc.

9. Los plásticos a partir del petróleo.

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10. Materiales Poliméricos Termoestables.

Los polímeros termoestables, termofraguantes o termorígidos Son materiales artificiales

procedidos de la química orgánica y están creados por moléculas de grandes cadenas,

denominadas monómeros, las cuales están unidas químicamente por enlaces covalentes

e iónicos, Son materiales reticulados en todas direcciones, es decir, sus macromoléculas

se entrecruzan formando una red de malla cerrada. Su estructura reticulada se consigue

por reacción química (curado) durante el proceso de transformación de la pieza. Sin

embargo requieren procesos de fabricación muy lentos debido a que la reacción de

polimerización tiene lugar durante la transformación y, además, presentan unos acabados

pobres en comparación con la mayoría de los termoplásticos.

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PETRÓLEO 100 %

Aceites Diesel y de calefacción 70 % Gasolinas

20%

Productos Químicos

Básicos 7%

Plásticos 4%

Poliestireno (PS)

Polietileno (PE) Policloruro de vinilo

(PVC)

Polipropileno (PP)

Poliamidas (PA) Poliester (PU)

Espumas de Poliuretano (PUR)

Otros productos químicos 3 %

Carburantes13 %

Otros10%

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Estos polímeros solamente son blandos o "plásticos" al calentarlos por primera vez.

Después de enfriados no pueden recuperarse para transformaciones posteriores. Esto se

debe a su estructura molecular, de forma reticular tridimensional. En otras palabras, como

se había dicho anteriormente constituyen una red con enlaces transversales (cerrada). La

formación de estos enlaces es activada por el grado de calor, el tipo y cantidad de

catalizadores y la proporción de formaldehido en el preparado base.

Se comportan de forma muy diferente a los termoplásticos. Al enardecerlos por primera

vez el polímero se ablanda y se le puede dar forma bajo presión. Sin embargo, debido al

calor, comienza una reacción química en la que las moléculas se enlazan

permanentemente. Esta reacción se conoce con el nombre de degradación. Como

consecuencia el polímero se hace rígido permanentemente y si se calienta no se

ablandará sino que se destruirá.

11. Clasificación de los materiales termoestables:

11.1. Resinas Fenólicas.

11.2. Resinas Ureicas.

11.3. Resinas de Melamina.

11.4. Resinas de Poliéster.

11.5. Resinas Epoxídicas.

11.1. Resinas Fenólicas.

Nombre común: Bakelitas.

Fue el primer plástico que se fabricó

artificialmente a partir de productos químicos.

Se le llamo así por el hombre que la fabricó por

primera vez (Leo Baekeland).

Es un plástico duro y frágil, de un color oscuro y

brillante. Se forman por policondensación de los fenoles (ácido fénico o fenol) y el

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formaldehido o formol. Este último es el estabilizador de la reacción. Su proporción en la

solución determina si el material final es termoplástico o termoestable.

Este plástico termoestable, resiste el calor sin ablandarse, pero hasta una cierta

temperatura, porque a temperaturas muy altas se descompone quedando carbonizado.

La baquelita es un buen aislante térmico y eléctrico, de ahí sus utilidades y aplicaciones

en accesorios eléctricos, para hacer mangos de cazos y sartenes, mandos de cocina,

mangos para soldadores, etc.

Algunos de los compuestos fenólicos son:

Compuestos de uso general: a estos materiales se les incorpora como carga

harina de madera con el objetivo de incrementar la resistencia al impacto y

abaratar el coste.

Compuestos de alta resistencia al impacto: estos materiales llevan como carga

celulosa junto a fibra de vidrio. Pueden alcanzar valores de resistencia al impacto

relativamente elevadas dentro de su categoría.

Compuestos aislantes de la electricidad: se trata de materiales cargados con

mica para aumentar su resistencia eléctrica.

Compuestos resistentes al calor: este tipo de materiales se carga con

sustancias arcillosas para aumentar su resistencia a altas temperaturas.

11.1.1. Aplicaciones

Las principales aplicaciones de las resinas fenólicas se encuentran en sistemas de relés

telefónicos, interruptores eléctricos, conectores, etc.

Estos son algunos tipos de bakelita:

BAKELITA (A) o RESOL BAKELITA (B) o RESITOL BAKELITA (C) o RESITA

La reacción se detiene antes Se detiene a temperatura Se obtiene calentando el

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de los 50°C intermedia entre la A y la C. resitol a 180 - 200°C

Puede ser líquida, viscosa o

sólidaSólida y desmenuzable Dura y estable

Soluble en:

Alcoholes

Fenol

Acetona

Glicerina

Insoluble para la gran mayoría

de los solventes conocidos.

Totalmente insoluble.

Sólo es atacada por el ácido

sulfúrico concentrado y los

álcalis hirviendo.

Se utiliza en disolución como

barniz aislante.

Al calor se vuelve

termoplástica.

No higroscópica, ni

inflamable.

Es la bakelita más usada.

Para la mayoría de sus usos

se la "carga" o refuerza.

Es el estado intermedio.

También tiene algunas

aplicaciones como barniz, pero

en condiciones de

temperaturas ambiente.

Resiste temperaturas de

300°C y tiene buena

resistencia al choque.

Poca elasticidad y

flexibilidad.

Otras Resinas Fenólicas Con Distintos Aldehídos

1. Resinas solubles y fusibles

2. Resinas insolubles e infusibles

3. Resinas solubles en aceites secantes

Se presentan como productos laminados, en piezas moldeadas y como productos de

impregnación.

11.2. Resinas Ureicas.

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Se obtienen por policondensación de la urea con el formaldehido.

Propiedades y características generales:

Similares a las bakelitas

Pueden colorearse

Ventajas: resistencia muy elevada a las corrientes de fuga superficiales

Desventajas: Menor resistencia a la humedad, Menor estabilidad dimensional.

Aplicaciones:

Paneles aislantes

Adhesivos

11.3. Resinas De Melamina

Es un polímero incoloro, que se puede teñir con pigmentos de color. Es más dura que la

baquelita, no tiene sabor ni olor y es buen aislante térmico y eléctrico.

Se usa para la fabricación de vajillas irrompibles, tiradores de puertas, encimeras de

cocinas....etc.

Se forman por policondensación de la fenilamina y del formol.

Características y propiedades generales:

Color rojizo o castaño.

Alto punto de reblandecimiento

Escasa fluidez

Insolubles a los disolventes comunes

Resistencia a los álcalis

Poco factor de pérdidas a alta frecuencia

Excelentes: Resistencia al aislamiento

Rigidez dieléctrica

Aplicaciones:

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Debido a la importancia del escaso factor de pérdidas a alta frecuencia, estas resinas son

muy utilizadas en el campo de las comunicaciones, como material para los equipos de

radiofonía, componentes de televisores, etc.

11.4. Resinas de poliéster.

Tiene forma de resina y debe mezclarse con

un producto llamado endurecedor.

Solidifica y forma un plástico rígido, duro y

frágil. Para darle más resistencia se refuerza

con una capa de fibra de vidrio.

Se obtienen por poliesterificación de

poliácidos con polialcoholes.

Ácido tereftálico, Glicerina, Pentaeritrita, Acido maleico.

Características.

Elevada rigidez dieléctrica

Buena resistencia a las corrientes de fuga superficiales

Buena resistencia a la humedad

Buena resistencia a los disolventes

Buena resistencia al arco eléctrico

Excelente estabilidad dimensional

Arden con dificultad y con un humo muy negro

Aplicaciones.

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Recubrimientos de fibra de vidrio (aviones, embarcaciones, piscinas…) y como placas

transparentes para cubiertas y tejados.

11.5. Resinas Epoxídicas.

Se obtienen por reacción del difenilolpropano y la

epiclorhidrina. Según las cantidades en que se

adicionan los constituyentes y las condiciones

en que se efectúan las reacciones se obtienen

resinas sólidas, viscosas o líquidas.

Son característicos los grupos epóxidos, muy

reactivos, comprendidos en la molécula mientras es un material termoplástico.

Desaparecen durante el endurecimiento.

Son, en pocas palabras, termoplásticos endurecidos químicamente. Se obtienen las

propiedades características por reticulación de las moléculas epoxídicas bifuncionales

con agentes endurecedores.

1. Ácidos

Anhídrido ftálico

Anhídrido maleico

Anhídrido piromelítico

2. Alcalinos

Trietilenotetramina

Dietilenotriamina

Dicianamida. Etc.

Propiedades y características generales

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No se desprenden gases durante su endurecimiento

El material no se contrae una vez terminado el proceso de endurecimiento

Se emplean puras o diluidas con carga.

Una vez endurecidas, se adhieren a casi todos los cuerpos

Se utilizan a temperatura ambiente o algo más elevada

Buena resistencia mecánica

Buena resistencia a los agentes químicos

Aplicaciones generales.

En resinas epoxídicas, solo se pueden nombrar algunas de las aplicaciones, ya que la

lista es extensa, debido a la extrema utilidad que estos polímeros tienen en la industria,

en la electromecánica, en la vida diaria, etc. Esta nómina no pretende ser exhaustiva, sino

solo dar un pantallazo general acerca de los usos que pueden tener los epoxis.

Revestimiento e impregnación aislante (por ejemplo, en los bobinados de los

motores)

Adhesivos. Se considera que los adhesivos epoxídicos son, después de los

naturales, los más consumidos en el mundo, en cualquiera de sus formas y

aplicaciones.

Barnices aislantes

Recubrimientos varios: pantallas metálicas, elementos activos de máquinas

eléctricas, piezas de conexión eléctricas, etc.

Uno de sus usos más difundidos es la construcción con este material de

transformadores de medida para tensiones de hasta 80 kV.

Estas resinas epoxi son estudiadas por la ocupación específica que tienen y las

posibilidades que presentan:

Las resinas epoxi pueden modificarse de acuerdo al uso previsto

Mediante la adición de "cargas" o refuerzos de fibras.

12. Otros Termoestables.

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Estos polímeros son en realidad termoplásticos; cuya reacción fue controlada y conducida

en el laboratorio para que las moléculas se enlacen al final de la misma, produciendo así

un producto final termoestable.

Este es el caso del poliuretano entrelazado.

Propiedades

Altamente resistentes al desgaste

Inalterables a los agentes químicos (solventes, ácidos, etc.)

Aplicaciones:

Aislamiento térmico y eléctrico (cables, alambres, etc.)

Aislamiento sonoro.

Planchas para la construcción de carrocerías (automotores, vagones, etc.)

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13. BIBLIOGRAFÍA.

[1]. FÍSICANET – Plásticos Termoestables, Referencia bibliográfica para, Materiales

termoestables y sus aplicaciones, 01/06/2013 en:

http://www.fisicanet.com.ar/tecnicos/tecnologia/

te03_plasticos_termoestables.php#.Uat8HEBFVSk

[2]. POLÍMEROS, Referencia bibliográfica para, Materiales termoestables y sus

aplicaciones, 01/06/2013 en:

http://www.google.com.co/url?q=http://www.utp.edu.co/~publio17/temas_pdf/

polimeros.pdf&sa=U&ei=-

suoUdvKGtDU0gHXh4DACg&ved=0CB8QFjAC&sig2=kW6QKzSEP6hKVflKhDuTfQ&usg

=AFQjCNE-Bz-dFbqeLVbzCMA_Ic71zXCQOg

[3]. CARACTERÍSTICAS DE LOS TERMOESTABLES, Referencia bibliográfica para,

Materiales termoestables y sus aplicaciones, 01/06/2013 en:

http://www.google.com.co/url?q=http://www.tdx.cat/bitstream/

10803/6686/6/06Txrj6de14.pdf&sa=U&ei=-

suoUdvKGtDU0gHXh4DACg&ved=0CBoQFjAA&sig2=FAItvXtQ-

EMTZ48Uqssq9A&usg=AFQjCNEFirKQQHuPBGkQZmQoOijIbOf-Ug

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