Unidad 9: PolmerosDebido a sus diversas propiedades, los polmeros han reemplazado componentes metlicos en aplicaciones para automviles, aeronaves, artculos deportivos, juguetes, aparatos domsticos y equipos de oficina. Este reemplazo refleja las ventajas que tienen los polmeros en funcin de las caractersticas siguientes: Resistencia a la corrosin y a los productos qumicos. Baja conductividad elctrica y trmica. Baja densidad. Elevada relacin resistencia a peso, particularmente cuando es reforzado. Reduccin de ruido. Amplia seleccin de colores y transparencias. Facilidad de manufactura y posibilidades de diseos complejos. Costo relativamente bajo. Otros que pueden o no ser deseables, dependiendo de la aplicacin como resistencia y rigidez reducida, elevado coeficiente de dilatacin trmica, bajo rango de temperatura til, y menor estabilidad dimensional en servicio a travs del tiempo.

Estructura de los polmerosMolculas de hidrocarburos:La mayora de los polmeros son orgnicos.Las molculas orgnicas son en su mayora hidrocarburos formados por carbono e hidrogeno.Cada tomo de carbono puede formar cuatro enlaces covalentes mientras que los de hidrogeno solo forman uno. En el etileno por ejemplo, el carbono forma dobles enlaces y se dice que es una molcula insaturada, ya que cada tomo de carbono no est unido al nmero mximo de tomos especificados por su valencia. Hay casos en donde el C forma triples enlaces.Compuestos parafinicos

MetanoCH4

EtanoC2H6

PropanoC3H8

ButanoC4H10..

Se puede dar el caso de una molcula de composicin qumica determinada posea varias disposiciones atmicas posibles. Este fenmeno se denomina isomera.ButanoIsobutano

Radicales orgnicos: grupos de tomos que permanecen como una simple unidad y mantienen su identidad durante las reacciones qumicas.Alcoholes

Alcohol metlico

terester dimetlico

cidoscido actico

AldehdosFormaldehido

Hidrocarburos aromaticosFenol

Molculas de polmeros:Las molculas de los polmeros son enormes comparadas con las de los hidrocarburos por lo que se las denomina macromolculas. Dentro de cada molcula los tomos estn unidos mediante enlaces interatmicos covalentes formando largas cadenas flexibles.

Estas cadenas estn formadas por unidades monomericas que se repiten sucesivamente a lo largo de la cadena (de ah el nombre polmeros).

PolimerizacinLa polimerizacin es un proceso qumico por el que los reactivos, monmeros (compuestos de bajo peso molecular) se agrupan qumicamente entre s, dando lugar a una molcula de gran peso, llamada polmero, o bien una cadena lineal o una macromolcula tridimensional.Consta de tres etapas:1) Iniciacin: Para poder comenzar la reaccin se necesita de un radical libre. Un radical libre es un tomo, que con frecuencia est formando parte de un grupo ms grande, que tiene un electrn no apareado, el cual se puede enlazar de forma covalente con otro.El ejemplo ms sencillo es el del perxido de hidrogeno H2O2

En la polimerizacin de etileno se utilizan perxidos orgnicos:

Uno de los radicales libres formados puede reaccionar con una molcula de etileno formando un nuevo radical libre de cadena ms larga:

El radical libre acta de esta forma como un catalizador que inicia la polimerizacin del etileno.

2) Propagacin: El proceso de crecimiento de la cadena del polmero por la adicin sucesiva de unidades de monmero se denomina propagacin. El doble enlace que existe en el extremo de la unidad del monmero etileno puede ser abierto por el radical libre y enlazarse de forma covalente en la cadena.

El grado de polimerizacin es la cantidad de unidades monomericas que posee la cadena de polmero. En el etileno suele ser de 3500 a 2500

3) Terminacin: La terminacin puede ocurrir cuando se aade un radical libre al final de la cadena o cuando se combinan dos cadenas.

PolmeroUnidad monomrica

Polietileno (PE)

Cloruro de polivinilo (PVC)

Politetrafluoretileno (PTFE)

Polipropileno (PP)

Poliestileno (PS)

Forma molecular:Las cadenas de los polmeros no son estrictamente rectas. El enlace entre carbonos forma un ngulo de 109 grados y as pueden rotar y curvarse en tres dimensiones

De este modo una simple cadena molecular puede adquirir cualquier forma similar a una cuerda, con multitud de dobleces, torceduras y pliegues.Este comportamiento hace que las cadenas que conforman un polmero se entremezclen y se enreden extensamente. Muchas caractersticas se deben a esta maraa molecular.La flexibilidad rotacional depende de la estructura, si la unidad monomerica tiene algn doble enlace entre carbonos la rotacin se ve disminuida. Lo mismo ocurre cuando se reemplazan tomos por grupos atmicos. Las cadenas de poliestileno que tiene anillos bencnicos, son ms resistentes al movimiento rotacional que una cadena de polietileno.

Estructura molecular:Polmeros lineales:En un polmero lineal las unidades monomricas se unen unas a otras formando cadenas sencillas. Estas largas cadenas son flexibles y se comportan como una masa de fideos. Las cadenas de los polmeros lineales pueden unirse entre s por fuerzas de Van der Waals. Polietileno, cloruro de polivinilo, poliestireno, niln y fluorocarbonos son algunos polmeros de estructura lineal.

Polmeros ramificados:En los polmeros entrecruzados la cadena principal est conectada lateralmente con otras cadenas secundarias. Las ramas, que forman parte de la cadena molecular principal, son el resultado de las reacciones locales que ocurren durante la sntesis del polmero. La eficacia del empaquetamiento de la cadena se reduce con las ramificaciones y, por tanto, tambin disminuye la densidad del polmero

Polmeros entrecruzados:En los polmeros entrecruzados, cadenas lineales adyacentes se unen transversalmente en varias posiciones mediante enlaces covalentes. El entrecruzamiento se realiza durante la sntesis o por reacciones qumicas irreversibles que normalmente ocurren a elevada temperatura. A menudo el entrecruzamiento va acompaado por la adicin mediante enlace covalente de tomos o molculas a las cadenas. Muchos de los materiales elsticos de caucho estn entrecruzados.

Polmeros reticulados:Las unidades monomricas trifuncionales, que tienen tres enlaces covalentes activos, forman redes tridimensionales en lugar de las cadenas lineales generadas por las unidades monomricas bifuncionales. Los polmeros compuestos por unidades trifuncionales se denominan polmeros reticulados. Un polmero entrecruzado, prcticamente, se puede clasificar como polmero reticulado. Estos materiales tienen propiedades mecnicas y trmicas especficas. Los polmeros epoxi y los fenolformaldehdo pertenecen a este grupo.

Cabe aclarar que un polmero puede pertenecer a varios grupos. Un polmero lineal puede tener un nmero limitado de entrecruzamientos.

Cristalinidad de los polmeros:El estado cristalino puede existir en los materiales polimricos. El concepto es distinto al de metales cristalinos, ya que ahora el ordenamiento implica molculas y no solamente tomos.

La cristalinidad polimrica puede considerarse como el empaquetamiento de cadenas moleculares para producir una disposicin atmica ordenada.Las molculas polimricas, como consecuencia de su tamao y de su complejidad, suelen ser parcialmente cristalinas. Esto quiere decir que presentan regiones cristalinas dentro de un material amorfo.

El grado de cristalinidad puede variar desde completamente amorfo a casi completamente cristalino (95%). La densidad es mayor cuando el polmero se ordena de forma cristalina.El grado de cristalinidad depende de: La velocidad de enfriamiento: Para que las cadenas se puedan ordenar necesitan suficiente tiempo para moverse y reacomodarse. La configuracin de la cadena: La cristalizacin no est favorecida por polmeros constituidos por monmeros complicados. La cristalizacin es ms fcil en cadenas simples, como el polietileno.Cristales polimricos:En la actualidad el modelo de cristales polimricos sugiere la existencia de laminillas o placas delgadas de aproximadamente 10 nm de espesor y del orden de 10 m de espesor.

Cada laminilla est formada por cadenas que se pliegan sobre s mismas. Los dobleces de las cadenas estn en las caras de las laminillas. Cada laminilla contiene varias cadenas.La mayora de los polmeros cristalizan en lo que se denomina esferulita. Una esferulita consiste en un agregado de laminillas concntricas. Cada cristal est separado del otro por zonas amorfas.

A medida que la cristalizacin de las esferulitas se completa, los extremos de las esferas se tocan formando limites ms o menos planos. La estructura de los polimeros es parecida a la de los metales, la diferencia est en que en los metales los granos tienen una nica estructura cristalogrfica y en los polmeros una esferulita tiene varias orientaciones cristalogrficas y entre ellas material amorfo.Caractersticas mecnicas y termomecanicasComportamiento esfuerzo-deformacin

A) Comportamiento frgilB) Comportamiento similar a los metalesC) Comportamiento totalmente elastico

El mdulo de elasticidad de los polmeros vara desde 7MPa en los polmeros de alta elasticidad hasta 4x103MPa en los polmeros de baja elasticidad.La resistencia a traccin mxima es del orden de 100 MPa (en los metales es del orden de 4000 MPa).En algunos polimeros la elongacin mxima es del orden de 1000%.Estas propiedades son muy sensibles a la temperatura, velocidad de deformacion y la naturaleza del medio.Influencia de la temperatura:Un aumento en la temperatura produce:- Disminucin del mdulo elstico.- Disminucin de la resistencia a traccin.- Aumento de la ductilidad

La disminucin de la velocidad de deformacin produce los mismos efectos que el aumento de la temperatura.

Mecanismo de deformacin de polmeros semicristalinos

Cuando se aplica un esfuerzo, en la primera etapa las laminillas se deslizan unas con respecto a otras extendiendo la regin amorfa. En la segunda etapa las laminillas se alinean en la direccin del esfuerzo. Si el esfuerzo contina las laminillas se separan en segmentos de bloques cristalinos permaneciendo unidos por las cadenas. En la etapa final los bloques y las cadenas de unin se orientan en la direccin del esfuerzo por lo que se dice que un esfuerzo de deformacin produce una estructura orientada.Cualquier impedimento al mecanismo anterior resulta en un aumento en la resistencia. Un ejemplo es un aumento en el entrecruzamiento, que se logra mediante irradiacin.La resistencia depende de los enlaces dbiles de Van der Waals. El grado de cristalinidad influye en la resistencia ya que en un material ms cristalino los enlaces secundarios son mucho ms numerosos.Una manera de aumentar la resistencia es la predeformacin, un proceso anlogo a la acritud en los metales.Deformacin macroscpica:

Fusin y fenmeno de transicin vtrea

En los materiales cristalinos hay un cambio en el volumen especfico a la temperatura de fusin Tm. Los materiales completamente amorfos presentan una variacin continua del volumen especifico al fundir, pero al enfriar la pendiente de la curva experimenta un ligero cambio cuando alcanza la temperatura de transicin vtrea Tg, por debajo de Tg el material se considera un slido amorfo y por encima un slido elstico y luego un lquido muy viscoso. Los polmeros semicristalinos tienen un comportamiento intermedio presentando un punto de fusin y una temperatura de transicin vtrea.La temperatura de fusin disminuye al aumentar el nmero de ramificaciones ya que estas dificultan los enlaces de Van der Waals. Al aumentar el peso molecular, es decir la longitud de las cadenas, la temperatura de fusin aumenta debido a que hay menor cantidad de colas en las cadenas para que vibren con la temperatura y rompan los enlaces secundarios.La flexibilidad de las cadenas influye en la temperatura de transicin vtrea. Cuando mayor sea la dificultad para rotar, mayor va a ser la temperatura de transicin.

Polmeros termoplsticos y termoestablesLos polmeros termoplsticos se ablandan al calentarse, a veces funden, y se endurecen al enfriarse en procesos que son totalmente reversibles. Se conforman mediante calor y presin. A nivel microscpico al aumentar la temperatura, aumentan las vibraciones en las cadenas y se debilitan los enlaces de Van der Walls. La mayora de los polmeros lineales son termoplsticos.Los polmeros termoplsticos son blandos y dctiles.Al aumentar excesivamente la temperatura se produce la degradacin ya que se rompen los enlaces covalentes.Los polmeros termoestables se endurecen al calentarse. Al iniciar el tratamiento se produce un entrecruzamiento covalente entre cadenas contiguas que dificultan el movimiento vibratorio debido a la temperatura.Una temperatura excesivamente alta causa la ruptura de los enlaces y degrada totalmente el polmero. Son ms resistente, frgiles, y tienen mayor estabilidad dimensional que los termoplsticos.No se pueden reciclar.ViscoelasticidadUn polmero amorfo se comporta como un vidrio a baja temperatura, como un slido gomoelastico a temperaturas intermedias (por encima de la T de transicin vtrea) y como un fluido viscoso a temperaturas elevadas

Deformacin de elastmerosUn elastmero es un tipo de polmero que puede experimentar grandes deformaciones y recuperar elsticamente su forma original.

El mdulo de elasticidad de estos materiales es muy pequeo y varia con la deformacin por lo que la grfica no es lineal.

A) En ausencia de esfuerzos los elastmeros son amorfos y estn compuestos de cadenas moleculares muy torsionadas, dobladas y plegadas.B) La deformacin elstica causada por una esfuerzo de traccin origina un enderezamiento, desplegado y alargamiento de las cadenas en la direccin del mismo. Cuando se elimina el esfuerzo las cadenas recuperan la configuracin original.

Un polmero es elastmero si cumple con los criterios: Cristalizar con dificultad, pues los elastmeros son amorfos Las rotaciones entre las cadenas deben ser libres para facilitar la respuesta al esfuerzo Para retrasar el comportamiento plstico se necesitan entrecruzamientos entre las cadenas ya que impiden el deslizamiento entre ellas. Los elastmeros deben estar por encima de la temperatura de transicin vtrea ya que por debajo de esta se fragiliza.

Fractura de polmerosLa resistencia a la rotura es mucho menor que la de materiales cermicos y metlicos.Por regla general los polmeros termoestables presentan fractura frgil. La formacin de grietas en la regin donde las tensiones son mximas se debe a la rotura de los enlaces covalentes de las estructuras reticuladas y entrecruzadas.Los polmeros termoplsticos presentan fractura ductil y frgil y muchos experimentan la transicin ductil-fragil. La baja temperatura, la alta velocidad de deformacin, la presencia de entallas agudas, el incremento del espesor de las muestras y las modificaciones de la estructura polimrica son factores que favorecen la fractura frgil.Los termoplsticos vtreos son frgiles a baja temperatura pero se convierten en dctiles al aumentar la temperatura y aproximarse a la de transicin vtrea. Un fenmeno asociado a la fractura de algunos polmeros termoplsticos vtreos es la microfisuracin. Las microfisuras constituyen una regin tensionada asociada a fisuras, grietas, partculas de impurezas y heterogeneidades moleculares. Normalmente esta regin se propaga perpendicularmente al eje del esfuerzo de traccin. Asociadas a las microfisuras existen regiones de deformacin permanente localizada que conducen a la formacin de fibrillas (regiones con cadenas moleculares orientadas) y pequeos poros dispersos e interconectados.Las microfisuras, a diferencias de las grietas, son capaces de soportar cargas transversales a la direccin de su propagacin. Las cargas soportadas sern menores que las de un material sin microfisuras o sin grietas. Si se aplica un esfuerzo de traccin suficiente, a lo largo de las microfisuras se forman grietas por rotura de la estructura fibrilar y ensanchamiento de los huecos. A continuacin la grieta se extiende por su extremo.Grieta en un termoplstico vidriado

Resistencia al impactoLa resistencia al impacto de los polmeros se determina mediante ensayos Izod o Charpy. Como los metales, los polmeros presentan rotura dctil o frgil cuando se someten al impacto de una carga, dependiendo de la temperatura, de la velocidad de deformacin y del modo de aplicar la carga. Tanto los polmeros cristalinos como los amorfos son frgiles a baja temperatura y tienen relativamente poca resistencia al impacto. Sin embargo, estos materiales experimentan transicin dctil-frgil en un estrecho intervalo de temperaturas. Desde luego, la resistencia al impacto decrece gradualmente a altas temperaturas, cuando el polmero empieza a reblandecerse. Las dos caractersticas relacionadas con el impacto ms solicitadas son elevada resistencia al impacto a temperatura ambiente y una temperatura de transicin frgil-dctil a temperatura inferior a la ambiental.FatigaAl igual que los metales los polmeros pueden experimentar fallas por fatiga al solicitarse a esfuerzos cclicos menores al lmite elstico.Como puede esperarse este lmite es mucho menor al de los metales y algunos polmeros directamente no presentan lmite de fatiga.

Aditivos de los polmerosSe pueden introducir sustancias algenas denominadas aditivos, a un polmero para mejorar sus propiedades y aumentar su utilidad.RellenosLos materiales de relleno se adicionan a los polmeros para incrementar las resistencias a la traccin, a la compresin y a la abrasin, la tenacidad, la estabilidad dimensional y trmica, y otras propiedades. Como relleno se utiliza aserrn, slice, arena, vidrio, arcilla, talco, caliza e incluso polmeros sintticos, todos ellos finamente pulverizados. Los tamaos de las partculas van de 10 nm a dimensiones microscpicas. El costo del producto final disminuye porque estos materiales baratos sustituyen una parte del volumen de los polmeros ms caros.

PlastificantesLa flexibilidad, la ductilidad y la tenacidad de los polmeros pueden mejorarse con la ayuda de los aditivos llamados plastificantes. Su presencia tambin reduce la dureza y la fragilidad. Los plastificantes suelen tener baja presin de vapor y bajo peso molecular. Las diminutas molculas de los plastificantes ocupan posiciones entre las grandes cadenas polimricas, incrementando la distancia entre cadenas y reduciendo los enlaces secundarios intermoleculares. Generalmente se utilizan plastificantes en la elaboracin de polmeros frgiles a temperatura ambiente ya que disminuyen la temperatura de transicin vtrea y de este modo los polmeros se pueden utilizar a temperatura ambiente en aplicaciones que requieren algn grado de flexibilidad y de ductilidad. Estas aplicacionesi ncluyen lminas delgadas o pelculas, tubos, impermeables y cortinas.

EstabilizanesAlgunos materiales polimricos, en condiciones ambientales normales, se deterioran rpidamente, generalmente en trminos de integridad mecnica. Este deterioro suele ser resultado de la exposicin a la luz, en particular a la radiacin ultravioleta, y tambin a la oxidacin. La radiacin ultravioleta interacciona con los enlaces covalentes y puede romper algunos de ellos a lo largo de la cadena molecular; esto puede generar tambin un entrecruzamiento de cadenas. El deterioro por oxidacin es consecuencia de la interaccin qumica entre tomos de oxgeno y molculas polimricas. Los aditivos que contrarrestan este proceso de deterioro son los estabilizantes.

ColorantesLos colorantes dan un color especfico al polmero. Se pueden adicionar como tintes o pigmentos. Los tintes actan como disolventes y se incorporan a la estructura molecular del polmero. Los pigmentos son como material de relleno que no se disuelven, sino que permanecen como fases separadas; generalmente son partculas de pequeo tamao, transparentes y con ndice de refraccin prximo al polmero base. Otros aditivos dan opacidad y color al polmero.

IgnifugosLa mayora de los polmeros, en estado puro son inflamables, a excepcin de los que contienen elevada proporcin de cloruros y/o fluoruros. La resistencia a la inflamabilidad de los polmeros combustibles aumenta adicionando aditivos denominados ignfugos (retardadores de llama). Estos aditivos funcionan interfiriendo el proceso de combustin mediante una fase gaseosa o iniciando una reaccin qumica que enfra la regin de combustin y cesa el fuego.

Tipos de polmerosPlsticosEs la categora ms grande de polmeros, incluyendo el polietileno, polipropileno, cloruro de polivinilo, poliestileno, fluorocarbonos, epoxis, fenlicos y polisteres. Tienen una amplia variedad de combinaciones de porpiedades, algunos son muy duros y frgiles mientras que otros son flexibles y puedne presentar una gran deformacion antes de romper.Los plsticos pueden tener cualquier grado de cristalinidad y todas las estructuras y configuraciones moleculares. Suelen dividirse tambin en termoplsticos y termoestables.Algunos poseen propiedades especiales, por ejemplo cuando se necesita que sean transparencntes se usa el poestileno y el polimetacrilato de metilo amorfos. Los fluorocarbonos tienen bajo coeficiente de friccion y son extremadamente resistentes a los ataques qumicos incluso a elevadas temperaturas.Tcnicas de conformacinTcnicas de conformacin de polmeros termoestables

Extrusin: Un mecanismo de tornillo fuerza el termoplstico caliente a travs de una boquilla para producir formas slidas, pelculas, hojas, tubos, y aun bolsas plsticas.

Moldeo por soplado: Un globo caliente de polmero, llamado preforma, es introducido en un molde y mediante gas a presin se expande contra las paredes. Se usa para producir botellas, recipientes y formas huecas.

Moldeo por inyeccin: Se calienta a un termoplstico para poder hacerlo fluir dentro de un molde cerrado mediante la aplicacin de presin.

Conformado al vaco: Se colocan laminas termoplsticas calientes dentro de un molde o patrn conectado a un sistema de vaco que pega la hoja sobre el molde

Calandrado: En una calandra se vierte plstico fundido entre un grupo de rodillos con una pequea abertura. Los rodillos generan una pequea pelcula de polmero.

Hilado: El polmero es forzado a pasar a travs de una boquilla con muchos agujeros pequeos.

ElastmerosHay varios tipos de elastmeros, el ms comn es el caucho natural. El SBR es el que se utiliza en neumticos reforzado con negro de humo que le confiere una mayor resistencia a traccin, torsin y dureza.Hay elastmeros de silicona con un alto grado de flexibilidad a baja temperatura siendo estables hasta 250 C.El proceso de conformacin se denomina vulcanizado.Vulcanizado:El vulcanizado crea los entrecruzamientos en la estructura molecular necesarios para que su comportamiento sea el deseado. Consiste en una reaccin qumica no reversible que se lleva a cabo a alta temperatura. En la mayora de las reacciones de vulcanizacin se aade azufre al futuro elastmero caliente, los tomos de azufre unen cadenas vecinas formando enlaces entrecruzados.

El caucho sin vulcanizar es blando y pegajoso. Con la vulcanizacin aumenta el modulo de elasticidad, la resistencia a traccin y la resistencia a la degradacin por oxidacin.Aumentando la cantidad de azufre se endurece el caucho y se reduce su elasticidad ya que la cantidad de azufre regula la cantidad de enlaces entrecruzados.

FibrasLos polmeros fibrosos son capaces de experimentar trefilado dando largos hilos con una relacin de longituddimetro de 100:1. La mayora de los polmeros fibrosos se usan en la industria textil para tricotar gneros de punto o tejer telas. En servicio, las fibras estn sujetas a gran nmero de deformaciones mecnicas: traccin, torsin, cizalladura y abrasin. Por lo tanto deben tener elevada resistencia a la traccin (a lo largo de un amplio intervalo de temperaturas), un alto mdulo de elasticidad y resistencia a la abrasin. Estas propiedades estn regidas por la composicin qumica de la cadena del polmero y por el proceso de trefilado. El peso molecular de los materiales fibrosos debe ser relativamente elevado. Adems, teniendo en cuenta que la resistencia a la traccin aumenta con el grado de cristalinidad, la estructura y la configuracin de las cadenas deben permitir la produccin de polmeros altamente cristalinos; esto significa que se necesitan cadenas lineales y no ramificadas, simtricas y con unidades monomricas repitindose regularmente. Adems, las fibras deben presentar estabilidad qumica frente a la mayora de los ambientes, incluyendo cidos, bases, lejas, disolventes de lavado en seco y luz solar. Deben ser no inflamables y secarse fcilmente.Conformacin de fibrasEl hilado es el proceso de conversin del material polimrico en bruto en fibras. El material a hilar primero se calienta hasta que forma un lquido relativamente viscoso. A continuacin se bombea a travs de una placa llamada hilera, que contiene gran nmero de pequeos orificios. El material fundido que pasa a travs de los orificios forma fibras simples y solidifican casi inmediatamente en contacto con el aire. La resistencia mecnica de las fibras mejora mediante el tratamiento de acabado denominado trefilado. El trefilado es simplemente el alargamiento mecnico de la fibra en direccin del eje. Durante este proceso las cadenas moleculares se orientan en la direccin del trefilado, de modo que se mejoran la resistencia a la traccin, el mdulo de elasticidad y la tenacidad. Aunque la resistencia mecnica de una fibra trefilada aumenta en la direccin axial, tambin es verdad que esta resistencia disminuye en la direccin transversal o radial. Sin embargo, esta diferencia de resistencias no es crtica, ya que las fibras normalmente estn tensionadas a lo largo del eje.

Otras aplicaciones de los polimeros

RecubrimientosLos recubrimientos se colocan en la superficie de algn material con el objeto de: Proteger el material de algn medio corrosivo Mejorar la apariencia Aislar elctricamenteMuchos de los componentes recubridores son polmeros de origen orgnico. Se clasifican en pinturas, barnices, esmaltes, lacas y goma laca.

AdhesivosUn adhesivo es una sustancia utilzada para unir las superficies de dos materiales solidos con una elevada resistencia a la cizallardura con alguna fuerza de origen electroltica. Sirven como adhesivos los polimeros termoplsticos, las resinas termoestables, los compuestos elastomericos y los adhesivos naturales. Pueden unir varios tipos de materiales pero su inconveniente es que mantienen su integridad mecnica solo a bajas temperaturas.

PelculasLos materiales polimricos han encontrado gran variedad de aplicaciones en forma de pelculas delgadas; se utilizan como bolsas, como productos textiles, etc. La baja densidad, el alto grado de flexibilidad, las elevadas resistencias a la traccin y a la torsin, la resistencia al ataque por la humedad y por reactivos qumicos y la baja permeabilidad a algunos gases, especialmente al vapor de agua, son las caractersticas ms importantes del material producido y utilizado como pelculas. Algunos de stos son: el polietileno, el celofn y el acetato de celulosa.

EspumasLos materiales plsticos muy porosos se producen en un proceso denominado espumacin. Los materiales termoplsticos y termoestables se pueden expandir introduciendo en el bao un agente que se descompone a elevada temperatura generando gas. Las burbujas de gas se almacenan en la masa fluida y permanecen como poros al enfriar; la masa fluida se convierte en una estructura esponjosa. Los polmeros expandidos ms corrientes son: polimetano, caucho, poliestireno y cloruro de polivinilo. Las espumas se usan como cojinetes en automviles y muebles, en el embalaje y aislamiento trmico.

PinturasDefiniciones:PinturasSe define genricamente como un compuesto coloreado de consistencia pastosa o liquida cuya funcin es la de ser aplicado sobre una superficie para modificarla con el propsito de protegerla y embellecerla.La pintura, segn la norma IRAM, es una dispersin homognea compuesta por uno o varios pigmentos con un vehculo que se utiliza para cubrir y/o proteger los objetos con una pelcula de color.

BarnicesSe definen como compuestos lquidos transparentes, completamente incoloros o ambarinos que se aplican sobre una superficie para protegerla sin ocultar el sustrato. En trminos simples se puede decir que son productos que bsicamente pueden tener los mismos componentes que una pintura, excepto que no son pigmentados u opacos. Son productos que secan por doble mecanismo, es decir que en la primera etapa secan por evaporacin de solventes y luego por oxidacin de las dobles y triples ligaduras de las cadenas de los cidos grasos que contienen los aceites.Un barniz es, segn la norma IRAM, un preparado, sin pigmentos, que extendido en capas delgadas permite obtener pelculas lisas, brillantes, traslucidas y de cierta elasticidad.

LacasSon compuestos lquidos que pueden o no estar coloreados, cuya caracterstica distintiva, es la de tener un secado mucho ms rpido que los barnices y tener una pelcula ms dura y apta para un eventual pulido y lustrado. Adems las lacas en su mayora son productos de aplicacin a soplete, se pueden adems definir como productos termoplsticos, es decir que pueden ablandarse con calor y como su secado es fsico y no qumico, solo eliminan los solventes en que estn disueltas las resinas y son solubles toda su vida en los solventes verdaderos.

Composicin y componentes:

Pintura

Componentes voltiles o solventes

Componentes solidos Ligantes o vehculo

Pigmentos

Cargas o pigmentos inertes

Aditivos

SolventesEstos constituyen la parte voltil de las pinturas, su funcin bsica es la de disolver la sustancia ligante y ajustar la viscosidad (consistencia) para permitir la aplicacin de las pinturas, durante el proceso y despus desde el film evaporan y no forman parte de la pelcula seca o revestimiento. Hay orgnicos e inorgnicos. Los orgnicos que son derivados del gas del petrleo, a su vez los podemos clasificar por su composicin qumica en hidrocarburos alifticos, aromticos, terpnicos y naftnicos. Solventes oxigenados, alcoholes, estonias, glicoles y steres. Por ltimo y clasificados como otros solventes: los clonados y nitratos. Por su funcin a su vez se los puede clasificar en solventes verdaderos, solventes latentes y diluyentes. Los inorgnicos son bsicamente dos: el agua y el dixido de carbono supercrtico.

Ligantes o vehiculoSon los verdaderos formadores de pelcula ya que aglutinan a los pigmentos y son los responsables de adherir al sustrato y propiedades como brillo, dureza, flexibilidad y resistencia qumica. Se pueden clasificar en sintticos o naturales, aunque puede haber combinaciones de ambos.Entre los naturales podemos citar la resinas colofoniadammar, goma lacacaseina, asfaltos y breas, aceites vegetales. Entre los sintticos incluimos a los alquidicos gliceroftlicos, ureas y melaminas acrlicos, vinlicos, a base de caucho sinttico clorado etc., poliesteres, siliconas, epoxiesuretnicas, fenlicas, etc. En general las resinas naturales mencionadas son relativamente econmicas y fcilmente solubles, pero por su bajo peso molecular y estructura qumica producen pelculas de pobre performance y escasa resistencia qumica, mecnica y a la intemperie.

PigmentosSon partculas slidas discretas, capaces de impartir color y poder cubritivo suspendidas en una sustancia ligante, para la preparacin de tintas, pinturas o plsticos, en la cual son relativamente insolubles. Cuando aplicados en una pelcula mantienen inalterable su forma, insolubilidad y estructura, sin teir el sustrato como lo hara por ejemplo una anilina. Se pueden dividir en dos grandes grupos: orgnicos e inorgnicos.

Pigmentos inertesSe utilizan para abaratar el costo de la pintura ya que son extremadamente baratos y su inclusin no afecta e incluso a veces mejora el desempeo de la pintura. Suelen ser carbonato de calcio, caolines hidratados, etc.

AditivosSon productos que se adicionan en pequeas cantidades y agregan muchas propiedades. Se los clasifica segn su funcin:-Secantes-Antipiel: Evitan la formacin de piel en el envase cuando se almacena-Humectantes-emulsionantes: en pinturas al agua mejoran la estabilidad en el envase-Dispersantes: Mejoran la dispersin del pigmento en pinturas al agua-Nivelantes: Evitan la cascara de naranja (cuando la pintura no queda lisa)-Espesantes asociativos-Inorgnicos-Espesantes: Para evitar el chorreo-Antisedimentantes: Evitan asentamiento duro-Antiespumantes: Evitan el excesivo ingreso de burbujas durante la elaboracin y tambin cuando se aplican con rodillo.-Retardadores de fuego-Plastificantes: Evitan que la pelcula de pintura se agriete -Biosidas, bactericidas, fungicidas, alguicidas-Coalescentes: Permiten que se forme la pelcula a bajas temperaturas-Anticongelantes

Clasificacin de pinturas segn el ligante

Pinturas al aceiteEl ligante est constituido por un aceite secante (de lino), refinado y generalmente tratado por calentamiento (espesado o polimerizado). Son resistentes a la intemperie pero de secado lento por lo que es necesaria la incorporacin de secantes. Son de poco uso en la actualidad.

Pinturas oleorresinosasLos pigmentos estn dispersos en un barniz que se obtiene por tratamiento trmico conjunto de un aceite secante y una resina de caractersticas adecuadas. La resina puede ser natural o sintetica. Secan mucho ms rpido que las al aceite y son aconsejadas para medios muy agresivos.

Esmaltes alquidicosEl ligante es una resina alquidica. Buena durabilidad al exterior, son de secado rpido y compatibles con otras resinas.

Pinturas fenlicasEl ligante es de resinas fenlicas. Buena resistencia al exterior pero tiene menos brillo.

Pinturas bituminosasSon formuladas con betunes asfalticos con cortes de alquitran. Son de color negro y poco resistentes a la accin de la intemperie pero muy resistentes al agua y reactivos qumicos.

Pinturas de caucho cloradoEl ligante es una resina de caucho clorado, con un plastificante adecuado. Son muy resistentes al agua, a los agentes qumicos y a la intemperie, secan muy rpidamente.

Pinturas vinlicasSon las formuladas con copolmeros de cloruro-acetato de polivinilo y se caracterizan por su buena resistencia al agua, a los agentes qumicos diluidos y a la intemperie. Este tipo de pintura incluye tanto fondos anticorrosivos como pintura de terminacin. Secan al aire muy rpidamente lo que hace muy difcil el pintado con pincel o rodillo de grandes superficies; es este caso se aconseja el pintado a soplete.

Pinturas poliuretanicasSon formuladas con resinas poliuretnicas y se presentan normalmente para su uso en forma de dos componentes, la base pigmentada y el catalizador, o agente de curado, que deben ser mezclados antes de la aplicacin. La pelcula tiene una resistencia muy grande, tanto al exterior como al agua y a los agentes qumicos. Pueden ser pigmentadas en los colores ms diversos y secan rpidamente

Pinturas epoxidicasEL ligante es una resina epoxi, se forman con dos componentes para producir la polimerizacin. Secan rpido pero la reaccin termina luego de unos das. No resisten la luz del sol. Algunas no tienen solvente.

Pinturas emulsionadasEl vehculo es una emulsin del ligante (polmeros o copolmeros vinil acrlicos, acrlicos, estireno acrlicos, poliuretanos, etc. ) en agua. Se diluyen en agua y al ser aplicadas posteriormente la emulsin se rompe al eliminarse el agua por secado, obtenindose as una fase continua que forma una cubierta de buena resistencia, la que no debe ser soluble en agua, si la formulacin es correcta.

Clasificacin de pinturas segn la forma de presentacin

LiquidasPueden fluir fcilmente

En pastaAlta viscosidad

En polvoSus componentes se presentan como finos polvos

Clasificacin de las pinturas segn su funcin

MasillasPresentan aspecto de pasta, formuladas principalmente para ser aplicadas a esptula, aunque en la actualidad existen formulaciones diseadas para su uso a soplete dada su practicidad. Son de un contenido de slido alto ya que su principal funcin es la de rellenar distintas imperfecciones.

EnduidosEs similar a las masillas pero con mayor fluidez. Se utiliza en mampostera por lo que debe ser altamente lijable

ImprimacionesSon las pinturas destinadas a la proteccin del acero durante el perodo de construccin de una estructura o como un fondo preparador para paredes, madera, etc. Deben tener buena resistencia a la intemperie y ser compatibles con los sistemas de pintado que se utilizarn posteriormente.

FijadoresSon productos de un alto poder penetrante (hidrosoles) cuya principal funcin es impregnar una superficie floja llegando hasta la superficie interior firme, impidiendo o evitando que la pintura a aplicar posteriormente, no adhiera en la capa floja con peligro de desprendimiento

SelladoresSirven para el tratamiento de superficies absorbentes, cuando se quiere "tapar" o "sellar" sus poros, reduciendo as la absorcin excesiva de pintura de acabado, que no solo aumenta el consumo sino que provoca defectos en el aspecto final del trabajo.

AntixidosSon pinturas constituidas por un pigmento anticorrosivo y un ligante que por diferentes mecanismos contribuyen a proteger el acero contra la corrosin.

AcabadosConstituyen la capa final y se aplican sobre las anteriores que son parte de un esquema; deben tener buena resistencia al medio agresivo (intemperie, agua o reactivos qumicos, segn el uso de la pintura). Pueden ser transparente y/o pigmentado, en cualquier color y brillo.

Clasificacin de las pinturas segn el disolvente

Base acuosaEl disolvente principal es agua, independientemente de que el ligante se encuentre en solucin, dispersin o emulsin.

Base solventeSon todas aquellas en que el disolvente est constituido por un solvente o mezcla de solventes orgnicos.

Fabricacin de pinturas1) Mezcla del pigmento con parte del vehculo: Se efecta en agitadores de alta velocidad que crean una zona de turbulencia que produce un mojado eficaz del pigmento.2) Dispersin del pigmento en el vehculo: Las partculas individuales del pigmento estn agrupadas en forma de racimos rodeados de aire y con aire en los intersticios. En la mezcla con el vehculo estos racimos se mojan, pero todava permanecen las partculas unidas entre s y, en la dispersin, terminan por separarse rodendose cada una de ellas del vehculo. Esto se realiza con molinos de rodillos.3) Adicin del resto del vehculo: Despus de la dispersin se aade el resto del vehculo ya que si no sera demasiado lquido.4) Ajustes de color5) Control de calidad6) Filtrado y envasado

Materiales aislantesEl intercambio de calor se puede producir de tres formas distintas, que generalmente se dan a la vez: Conduccin: transmisin de calor por contacto sin transferencia de materia. Conveccin: transmisin de calor por la transferencia de la propia materia portadora del calor, generalmente es aire que se desplaza. Radiacin: transmisin de energa por medio de la emisin de ondas electromagnticas.El objetivo de los materiales aislantes es el de impedir la transferencia de calor.Los materiales de aislacin aprovechan el hecho de que el aire en reposo es un buen aislante y por esta razn son porosos para poder retenerlo en su interior.Las caractersticas que un buen aislante debe poseer son: Buena resistencia mecnica; Buen comportamiento a las temperaturas de empleo; Conservacin de sus propiedades con el tiempo; Ausencia de efectos dainos sobre los materiales en contacto con el aire corrosin; Ausencia de reacciones qumicas con los materiales en contacto; Resistencia a los diferentes agentes de destruccin roedores, gusanos, etc. Para ciertas aplicaciones, inflamabilidad o auto-extinguibilidad; Aislamiento fnico, etc. Bajo coeficiente de conductividad.

23