Materiales de matrices polimericas
Páginas: 13 (3083 palabras)
Publicado: 15 de diciembre de 2009
Matrices poliméricas
Las matrices poliméricas, en general, son compuestos orgánicos de elevado peso molecular, producto de reacciones de polimerización por adición o condensación de diferentes compuestos de base. La longitud de la cadena de átomos que constituye cada uno de los polímeros determina una propiedad básica polimérica conocida como peso molecular y puede alcanzar varios cientos deunidades de longitud. Cuando el peso molecular aumenta, las propiedades mecánicas (como la tensión máxima a la tracción y tenacidad) mejoran.
Sin embargo, el aumento de las propiedades mecánicas es menos acusado cuanto mayor es el peso molecular, y además la facilidad de procesar un polímero disminuye rápidamente debido a que el punto de fusión y la viscosidad de éste aumentan.
Lasmacromoléculas se pueden unir entre sí por fuerzas de diversa intensidad. Cuando estas fuerzas son de baja intensidad, podrán ser superadas con un simple calentamiento dando lugar al plástico fundido. Los polímeros con estas características reciben el nombre de termoplásticos y se pueden fundir o plastificar con un incremento de temperatura. Cuando las fuerzas de unión de estos filamentos entre sí son tanintensas que llegan a igualar a las de construcción de ellos mismos, se romperán antes de separarse, lo que implica que al incrementar la temperatura no podrán cambiar de estado sólido a líquido, denominándose a estos polímeros termoendurecibles o termoestables. Hay un tercer tipo de polímeros denominados elastómeros que no se tratará en este análisis debido a su comportamiento totalmente distintoal de los otros dos.
En el caso de los termoestables, las uniones entre cadenas se crean por reacciones químicas de reticulación, también denominado curado. Estas reticulaciones pueden unir muchas cadenas poliméricas en una única red tridimensional. Cuando el curado se completa, se produce un aumento del peso molecular de una forma drástica, hasta un valor prácticamente imposible de medir. Porotro lado, las propiedades térmicas como el punto de fusión y la temperatura de transición vítrea (Tg), dejan de tener sentido, ya que el polímero se degrada antes de alcanzar cualquiera de estas temperaturas.
En cambio, los termoplásticos no reticulan así y se ha de llegar a un compromiso entre el peso molecular y la procesabilidad para poder obtener unas propiedades térmicas y mecánicasaceptables. Aún así, tienen una ventaja frente a los termoestables, una vez que se funden se les puede dar forma fácilmente y, por lo tanto, en función del tipo de matriz empleada, variarán las características del material compuesto final.
Las tensiones de contracción generadas durante el proceso de polimerización, que es una reacción exotérmica, y las tensiones térmicas provocadas por lasdiferencias entre el coeficiente de expansión de la matriz y el refuerzo, pueden afectar a las microtensiones propias de los materiales compuestos. Las tensiones provocadas por la contracción del polímero pueden ser suficientes para producir microfisuras durante el proceso de reticulación.
Uno de los factores críticos en las prestaciones de todas las matrices poliméricas es la máxima temperatura a la quepueden ser utilizadas en condiciones de servicio. Este valor normalmente viene caracterizado por la temperatura de transición vítrea o por la temperatura de distorsión térmica (HDT).
Las resinas termoplásticas pueden ser amorfas o parcialmente cristalinas. Estas últimas suelen tener HDT superiores y mayor resistencia a los solventes. Las resinas termoestables son amorfas y difieren bastante ensus Tg y en la resistencia al ataque por disolventes. Se puede realizar una clasificación de las matrices termoestables, en función de la temperatura de utilización, como se muestra en la siguiente tabla:
Clasificación de las resinas termoestables en función de la temperatura de utilización.
[pic]
Las resinas precursoras de las matrices termoestables, pueden sufrir diferentes...
Las matrices poliméricas, en general, son compuestos orgánicos de elevado peso molecular, producto de reacciones de polimerización por adición o condensación de diferentes compuestos de base. La longitud de la cadena de átomos que constituye cada uno de los polímeros determina una propiedad básica polimérica conocida como peso molecular y puede alcanzar varios cientos deunidades de longitud. Cuando el peso molecular aumenta, las propiedades mecánicas (como la tensión máxima a la tracción y tenacidad) mejoran.
Sin embargo, el aumento de las propiedades mecánicas es menos acusado cuanto mayor es el peso molecular, y además la facilidad de procesar un polímero disminuye rápidamente debido a que el punto de fusión y la viscosidad de éste aumentan.
Lasmacromoléculas se pueden unir entre sí por fuerzas de diversa intensidad. Cuando estas fuerzas son de baja intensidad, podrán ser superadas con un simple calentamiento dando lugar al plástico fundido. Los polímeros con estas características reciben el nombre de termoplásticos y se pueden fundir o plastificar con un incremento de temperatura. Cuando las fuerzas de unión de estos filamentos entre sí son tanintensas que llegan a igualar a las de construcción de ellos mismos, se romperán antes de separarse, lo que implica que al incrementar la temperatura no podrán cambiar de estado sólido a líquido, denominándose a estos polímeros termoendurecibles o termoestables. Hay un tercer tipo de polímeros denominados elastómeros que no se tratará en este análisis debido a su comportamiento totalmente distintoal de los otros dos.
En el caso de los termoestables, las uniones entre cadenas se crean por reacciones químicas de reticulación, también denominado curado. Estas reticulaciones pueden unir muchas cadenas poliméricas en una única red tridimensional. Cuando el curado se completa, se produce un aumento del peso molecular de una forma drástica, hasta un valor prácticamente imposible de medir. Porotro lado, las propiedades térmicas como el punto de fusión y la temperatura de transición vítrea (Tg), dejan de tener sentido, ya que el polímero se degrada antes de alcanzar cualquiera de estas temperaturas.
En cambio, los termoplásticos no reticulan así y se ha de llegar a un compromiso entre el peso molecular y la procesabilidad para poder obtener unas propiedades térmicas y mecánicasaceptables. Aún así, tienen una ventaja frente a los termoestables, una vez que se funden se les puede dar forma fácilmente y, por lo tanto, en función del tipo de matriz empleada, variarán las características del material compuesto final.
Las tensiones de contracción generadas durante el proceso de polimerización, que es una reacción exotérmica, y las tensiones térmicas provocadas por lasdiferencias entre el coeficiente de expansión de la matriz y el refuerzo, pueden afectar a las microtensiones propias de los materiales compuestos. Las tensiones provocadas por la contracción del polímero pueden ser suficientes para producir microfisuras durante el proceso de reticulación.
Uno de los factores críticos en las prestaciones de todas las matrices poliméricas es la máxima temperatura a la quepueden ser utilizadas en condiciones de servicio. Este valor normalmente viene caracterizado por la temperatura de transición vítrea o por la temperatura de distorsión térmica (HDT).
Las resinas termoplásticas pueden ser amorfas o parcialmente cristalinas. Estas últimas suelen tener HDT superiores y mayor resistencia a los solventes. Las resinas termoestables son amorfas y difieren bastante ensus Tg y en la resistencia al ataque por disolventes. Se puede realizar una clasificación de las matrices termoestables, en función de la temperatura de utilización, como se muestra en la siguiente tabla:
Clasificación de las resinas termoestables en función de la temperatura de utilización.
[pic]
Las resinas precursoras de las matrices termoestables, pueden sufrir diferentes...
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