n MONÓMEROS POLÍMERO reacción de polimerización POLÍMERO = MACROMOLÉCULA MACROMOLÉCULA = POLÍMERO Polímeros naturales sintéticos (Gp:) Polímeros de adición (Gp:) Polímeros de condensación
1. Polímeros de adición y condensación
Polímeros de condensación POE PVC Poliamida Poliéster Polímeros de adición 1. Polímeros de adición y condensación
Polímeros de adición más frecuentes 1. Polímeros de adición y condensación
1. Polímeros de adición y condensación Polímeros de condensación más frecuentes
2.1.1. Tipo de átomos Los átomos polares aumentan las fuerzas de cohesión Las fuerzas intermoleculares son responsables de la cohesión entre cadenas: (tipo London, puentes de hidrógenos, polares) (Gp:) H (Gp:) H (Gp:) C (Gp:) H (Gp:) H (Gp:) C (Gp:) Polietileno (PE)
A mayor cohesión, mayor T fusión o reblandecimiento, mayor rigidez (Gp:) H (Gp:) H (Gp:) C (Gp:) O (Gp:) Polioximetileno (Gp:) (POM o acetal)
(Gp:) C (Gp:) O (Gp:) H (Gp:) H (Gp:) H (Gp:) H (Gp:) H (Gp:) H (Gp:) H (Gp:) H (Gp:) H (Gp:) C (Gp:) C (Gp:) C (Gp:) C (Gp:) H (Gp:) H (Gp:) H (Gp:) H (Gp:) H (Gp:) H (Gp:) H (Gp:) H (Gp:) C (Gp:) C (Gp:) C (Gp:) C (Gp:) H (Gp:) H (Gp:) H (Gp:) H (Gp:) C (Gp:) C (Gp:) C (Gp:) O (Gp:) N (Gp:) H (Gp:) N (Gp:) Poliamida (PA)
2.1.1. Tipo de átomos Los sustituyentes voluminosos producen cadenas rígidas A mayor volumen de átomos os sustituyentes, mayor rigidez y T de fusión o reblandecimiento (Gp:) H (Gp:) H (Gp:) C (Gp:) H (Gp:) H (Gp:) C (Gp:) Polietileno (PE)
Los impedimentos estéricos provocan rigidez de las cadenas
Tipo de uniones entre monómeros: Pueden condicionar la estabilidad térmica y la elasticidad de la cadena -Uniones cabeza-cabeza y cola-cola -Adiciones sobre otro doble enlace 2.1.2. Tipo de uniones
-peso molecular medio en número, Mn -peso molecular medio en peso, Mw -índice de polidispersidad, Mw/Mn 2.1.3. Peso molecular
2.1.4. Copolímeros ABS SAN HIPS
2.1.5. Ramificaciones y entrecruzamiento -polímero lineal -polímero lineal con ramificación de cadena corta -polímero lineal con ramificación de cadena larga -polímero entrecruzado
2.1.5. Ramificaciones y entrecruzamiento -polímeros lineales con o sin ramificaciones -polímeros entrecruzados TERMOPLÁSTICOS TERMOESTABLES Funden, son soluble y reciclables No funden, son insoluble y no reciclables. Se procesan a partir de termoendurecibles
2.1.6. Configuración Configuración: Es la ordenación de los sustituyentes entorno a un átomo particular
2.2.1. Estado amorfo y estado cristalino Los polímeros en estado sólido pueden ser amorfos (a), semicristalinos (b) y ocasionalmente cristalinos, dependiendo principalmente de su estructura química
2.2.2. Temperatura de transición vítrea y temperatura de fusión Los polímeros amorfos NO son capaces de cristalizar, permanecen desordenados en estado sólido. Presentan temperatura de transición vítrea, Tg. Todas las sustancias tienden a cristalizar cuando se enfrían desde estado líquido. Los polímeros “cristalinos” SI lo hacen a la temperatura de cristalización. También presentan Tg. Por debajo de la Tg los materiales se comportan como vidrios (son rígidos, frágiles y transparentes).
2.2.2. Temperatura de transición vítrea y temperatura de fusión
2.2.3. Relación entre cristalinidad y comportamiento durante el procesado (Gp:) Procesado
(Gp:) Polímeros cristalinos
(Gp:) Polímeros amorfos
(Gp:) P. Térmicas
(Gp:) Funden; a Tm la estructura colapsa y fluye (Gp:) Reblandecen gradualmente por encima de Tg (Gp:) Contracción
(Gp:) Al pasar de amorfo a cristalino (fundido a sólido) sufre una fuerte contracción (1.5 a 3.0%) (Gp:) Prácticamente no contrae pues se mantiene amorfo en estado sólido
3. Propiedades comunes de los polímeros Propiedades ópticas Resistencia química Densidad Conductividad térmica Conductividad eléctrica
4. Comportamiento viscoelástico Respuesta Elástica Pura
Sólido de Hooke ?s = G? Respuesta Viscosa Pura
Fluido de Newton ? = ?? Muelle Pistón COMPORTAMIENTO VISCOELÁSTICO
5. Comportamiento reológico de polímeros fundidos y en disolución 5.1. Viscosidad de cizalla La viscosidad es sinónimo de fricciones internas y de resistencia al flujo
El valor de la viscosidad depende mucho de la dirección en la que se aplica el esfuerzo, generalmente nos referiremos a la viscosidad de cizalla y no a la viscosidad extensional
(Gp:) ? = ??
Experimento de Newton ? = F/A (Pa) g = dx/dy (ad) g = d(dx/dy)dt (s-1)
4. Comportamiento viscoelástico 5. Comportamiento reológico de polímeros fundidos y en disolución
5.3. Fluidos Newtonianos y no Newtonianos Variación de la viscosidad con la velocidad de cizalla Variación de la viscosidad con el tiempo de aplicación del esfuerzo
5. 3. Fluidos Newtonianos y no Newtonianos Variación de la viscosidad con la temperatura Variación de la viscosidad con la presión
5. 4. Curvas de flujo Curvas de flujo Ley de potencias h8 h0 Parámetros: n= índice de comportamiento al flujo n = 1 Newtoniano n < 1 Pseudoplástico n > 1 Dilatante n
5. 5. Relación entre estructura y comportamiento reológico Efecto del peso molecular sobre ho MMc a=3.5 Valores de Mc PE 3800 PMMA 27500 PS 36000 Entrelazamientos y enmarañamientos
5. 5. Relación entre estructura y comportamiento reológico (Gp:) Efecto del peso molecular sobre gc (Gp:) .
(Gp:) Efecto de la distribución de pesos moleculares sobre gc (Gp:) .
6. Propiedades mecánicas En todas sus aplicaciones los plásticos sufren algún tipo de carga Las propiedades mecánicas de los plásticos dependen de:
Estructura y composición del plástico
Condiciones de procesado
Temperatura de uso
Tipo de esfuerzo aplicado
Tiempo de aplicación del esfuerzo
Ensayos a corto plazo: tracción, flexión, compresión, impacto Ensayos a largo plazo: fluencia y relajación de esfuerzos
Tema 1. Estructura y propiedades. 6. Propiedades mecánicas ENSAYOS A CORTO PLAZO Límite de proporcionalidad Límite elástico o punto de fluencia Punto de rotura Plástico rígido o blando (módulo de Young) Plástico tenaz o frágil (área total) Plástico resistente (esfuerzo a la rotura)
6.1. Ensayos de tracción Ensayos de tracción PET 220ºC PMMA Resistencia que opone un material sometido a una fuerza que tiende a estirarlo Efecto de la temperatura Efecto de la velocidad a que se realiza el ensayo
Ensayos de flexión Resistencia que opone un material sometido a una fuerza en su eje longitudinal que tiende a flexionarlo Resistencia que opone un material sometido a una fuerza que tiende comprimirlo Ensayos de compresión 6.2. Ensayos de flexión 6.3. Ensayos de compresión
6.4. Ensayos de impacto Ensayos de impacto tipo péndulo
6.4. Ensayos de impacto Ensayos de impacto tipo dardo
Ensayos de impacto instrumentados Material dúctil Material frágil 6.4. Ensayos de impacto
ENSAYOS A LARGO PLAZO Consisten es aplicar una carga fija al material y determinar la deformación en función del tiempo Ensayos de fluencia 6.5. Ensayos de fluencia (Gp:) q
(Gp:) q
(Gp:) q
t=to t=t3 t=t2 t=t1 DL3 DL2 DL1
ENSAYOS A LARGO PLAZO Ensayos de fluencia 6.5. Ensayos de fluencia
Consisten es aplicar una deformación fija al material y determinar el esfuerzo que es necesario aplicar para mantener la deformación en función del tiempo Ensayos de relajación de esfuerzos 6.6. Ensayos de relajación de esfuerzos (Gp:) q2
q3 t=to t=t3 t=t2 t=t1 (Gp:) q1
DL DL DL
Ensayos de relajación de esfuerzos 6.6. Ensayos de relajación de esfuerzos