Polímeros Y Materiales Compuestos

Clase 5. Polímeros

Los polímeros son cadenas formadas por meros.
Cuando la cadena está constituida por un único mero, se denomina monómero. Por ejemplo, el etileno.

Los meros anteriormente mencionados dan lugar a cadenas de carbonos, unidos mediante enlaces covalentes. Debido a la fuerza de este enlace, en la dirección de los polímeros el material va a presentar buena resistencia. Sinembargo, como las cadenas entre sí están unidas por fuerzas de Van der Waals, si tiro en la dirección perpendicular a las cadenas se rompe.

Es importante tener en cuenta que un polímero no es lo mismo que un plástico. Todos los plásticos están constituidos por polímeros, pero no todos los polímeros son plásticos.
No todos los plásticos son iguales. Algunos son los denominados plásticos de usogeneral, como las bolsas de supermercado de la imagen anterior. Otros son los plásticos de ingeniería, por ejemplo los usados en cinturones de seguridad. Los adhesivos sintéticos unen superficies de contacto entre sólidos.
Se define rendimiento en servicio al comportamiento mecánico en presencia de esfuerzos.
Clasificación de los polímeros.
* Termoplásticos: son polímeros lineales, sinramificaciones. Cadenas unidas por enlaces débiles. Son transformables y recuperables con calor, soportan ciclos térmicos, es decir, que los calentemos y enfriemos.
Cuando calentemos el material romperemos los enlaces, y al enfriarlo se formarán enlaces nuevos.

* Termoestables: estructura fuertemente reticulada, en 3D formada por cadenas de enlaces covalentes. Son duros, resistentes, pero frágilesy poco tenaces. Por ejemplo, resina epoxi.

* Elastómeros: tienen una estructura parcialmente reticulada (casi lineales). Por ejemplo, los parches de caucho vulcanizado. Se parte de un polímero virgen y se le añade un producto en caliente. Las gomas del pelo pertenecen a esta categoría.

* Fibras: estructuras lineales con fuerzas de cohesión elevadas. Son cadenas 100% alineadas. Larelación longitud diámetro es muy pequeña.
Todos los materiales son desorganizados y requieren un tiempo para organizarse. En general los polímeros no pueden ser 100% cristalinos, luego habrá zonas que será imposible organizar. En las zonas más fáciles de organizar, sin embargo, la cristalinidad será mayor.
Si partimos de un polímero en estado líquido, su grado de orden dependerá del tiempo quedisponga para solidificar.
Como ya he mencionado, existen 3 estados de agregación:
* Amorfo
* Semicristalino
* Cristalino
Nosotros vamos a estudiar los polímeros semicristalinos y amorfos.
Tg es la temperatura de transición vítrea, que marca el paso del material de un estado gomoso, a otro estado donde el material es más duro y denso. Este tránsito está presente en materiales tantoamorfos y semicristalinos.
Tm es la temperatura a la que un polímero fundido pasa de un estado líquido viscoso a sólido microcristalino (y por tanto no se da en los polímeros amorfos, solo en los semicristalinos. Por tanto en un material tendremos rangos de temperaturas donde son rígidos, flexibles y gomosos.
* En los elastómeros Tg < Tambiente y por eso podemos estirarlos a temperaturaambiente.
* En los termoestables Tg > Tambiente, y por eso son duros a temperatura ambiente.

Plásticos
Se parte de monómeros, que sufren un proceso de polimerización y pasan a constituir largas cadenas de polímeros. Luego se añaden aditivos y así se obtienen plásticos comerciales.
Conformado
Es el procesamiento del material polimérico. Pasos del proceso.
1.Se preparan las materiasprimas
2.Se realizan procesos extrusión, moldeo…
3.Soldadura y adhesión.
Es importante tener en cuenta que los termoplásticos pueden reutilizarse como materia prima para otras piezas, mientras que en los materiales termoestables, como las resinas, no se puede revertir el proceso. Se degradan con los ciclos calentamiento-enfriamiento.
En el proceso de extrusión tomamos un polímero en estado...