materiales

UNIVERSITAT POLITÈCNICA DE CATALUNYA
Departament de Física i Enginyeria Nuclear
Grup de Propietats Elèctriques dels Materials Aïllants

ESTUDIO DEL EFECTO DE LA
CRISTALIZACIÓN FRÍA Y DEL
ENVEJECIMIENTO FÍSICO EN LAS
RELAJACIONES DE LOS POLÍMEROS
MEDIANTE LA TÉCNICA DE
CORRIENTES ESTIMULADAS
TÉRMICAMENTE

Autor: Juan Carlos Cañadas Lorenzo

Capítulo 1

1

POLÍMEROS

1.1Introducción
La palabra polímero procede de la griega polymer os, que significa "compuesto de varias
partes", y se emplea para denominar a las macromoléculas constituidas por una cadena
de unidades básicas o monómeros repetidos que forman grandes cadenas de las formas
más diversas.
Los polímeros pueden ser naturales o sintéticos, así como también orgánicos e
inorgánicos. Aunque existen polímerosnaturales de gran interés comercial, como por
ejemplo el algodón y la seda, en la actualidad la mayor parte de los polímeros
considerados más importantes son sintéticos, grupo al que pertenecen los materiales
utilizados en el presente trabajo: Poli(etilen tereftalato) PET y poli(etilen naftalato 2,6
dicarboxilato) PEN.
Las reacciones de formación de los polímeros pueden clasificarse en trestipos:
polimerización, policondensación y poliadición. En nuestro caso, los polímeros de
carácter comercial que utilizamos, se obtienen por policondensación o unión de
moléculas polifuncionales efectuándose en la reacción la eliminación de una molécula
menor, que generalmente es de agua.
En el caso particular del PET y PEN, la complejidad de la cadena da lugar a una rigidez
en su estructuramolecular que permite que los compuestos puedan presentarse con dos
tipos diferentes de estructura: la del estado amorfo y la del estado cristalino. Para
transformar el compuesto en material amorfo es necesario proceder a un enfriamiento
rápido desde el fundido, mientras que la cristalización se puede obtener por efectos

- 1-

¡.Polímeros

térmicos o por tensiones y estiramientosmecánicos desde el material amorfo o también
desde el fundido enfriando lentamente.
Esta familia de polímeros aromáticos: PET, PEN, presentan un gran potencial de cara a
satisfacer las necesidades industriales de mayor rendimiento térmico, eléctrico y
mecánico. En este capítulo se examinarán las propiedades físicas de los polímeros
particularizando a los compuestos que nos interesan.

1.2Morfología de los polímeros
Todos los materiales sólidos pueden agruparse de acuerdo a su estructura molecular en
dos tipos básicos: cristalinos y amorfos. En estructuras cristalinas, las moléculas están
dispuestas idealmente de una forma regular y ordenada, mientras que en las estructuras
amorfas no existe ningún orden reconocible. En los polímeros la larga longitud de sus
cadenas que facilita suenredo, así como, la alta viscosidad del material en estado
fundido dificultan el ordenamiento de las cadenas y permite solamente una
cristalización parcial. El esqueleto de los polímeros amorfos está formado por una
distribución de elementos que de forma repetida constituyen la cadena molecular, si
bien, sus cadenas se encuentran desordenadas y entrelazadas o enrolladas formando un
conglomeradoque suele denominarse ovillo estadístico.
Según Wunderlich [1-3], existen tres posibles distribuciones o macroconformaciones
para las moléculas en un polímero (ver figura Fig. 1.2.1). Dos de estas formaciones
están constituidas por cadenas ordenadas, son los llamados microcristales, que pueden
ser debidas al plegamiento en zig-zag de una sola cadena o a la alineación de distintas
cadenas. Latercera distribución es amorfa y está constituida por cadenas en completo
desorden. La morfología de un polímero parcialmente cristalino que denominamos
semicristalino, se compone normalmente de los tres tipos de macroconformaciones. Por
esta razón, en los polímeros existen zonas de estructura ordenada junto con otras partes
de las moléculas que se encuentran desordenadas. Esta morfología...