Polimeros

PROPIEDADES DE LOS POLÍMEROS

Propiedades térmicas de los polímeros. Temperatura de transición vítrea “Tv.” (“Tg”).
Al dejarse un balde u otro objeto de plástico a la intemperie durante el invierno se puede notar que se agrieta o rompe con mayor facilidad que durante el verano; este fenómeno es conocido como transición vítrea. Esta transición es algo que sólo le ocurre a los polímeros, locual es una de las cosas que los hacen diferentes. Hay una cierta temperatura (distinta para cada polímero) llamada temperatura de transición vítrea, o Tg. Cuando el polímero es enfriado por debajo de esta temperatura, se vuelve rígido y quebradizo, igual que el vidrio. Algunos polímeros son empleados a temperaturas por encima de sus temperaturas de transición vítrea y otros por debajo. Losplásticos duros como el poliestireno y el polimetilmetacrilato, son usados por debajo de sus temperaturas de transición vítrea; es decir, en su estado vítreo. Sus Tg están muy por encima de la temperatura ambiente, ambas alrededor de los 100 °C.
Los cauchos elastómeros como el poliisopreno y el poliisobutileno, son usados por encima de sus Tg, es decir, en su estado caucho, donde son blandos yflexibles.
Este comportamiento puede ser entendido en término de los materiales vítreos, los cuales están formados típicamente por sustancias que contienen largas cadenas, retículos de átomos unidos o aquéllas que poseen una estructura molecular compleja. Normalmente tales materiales tienen una alta viscosidad (resistencia interna a la fluencia existente entre dos capas de líquido, cuando hay unmovimiento relativo de una con respecto a la otra; esta resistencia interna es el resultado de la interacción de las moléculas líquidas en movimiento) en estado líquido. Cuando ocurre un enfriamiento rápido a la temperatura en que se espera una mayor estabilidad del estado cristalino, el movimiento es demasiado lento o la geometría demasiado delicada para adquirir una conformación cristalina;por tanto la característica aleatoriamente arreglada del líquido persiste por debajo de la temperatura, a la cual la viscosidad es tan alta, que el material es considerado para ser sólido. El término vítreo se convierte en sinónimo de persistencia del estado de desequilibrio. En efecto, una vía de acceso al estado de la menor energía podría no estar habilitada.
Para ser más cuantitativa lacaracterización del fenómeno de la transición líquido-vítrea y la Tg, se nota que durante el enfriamiento de un material amorfo desde el estado líquido, no ocurre un cambio abrupto en el volumen, tal y como sucede en el caso de un material cristalino a través de su punto de enfriamiento “Te”; en lugar de eso, a la temperatura de transición vítrea Tg, hay un cambio en la pendiente de la curva devolumen específico vs. Temperatura, desplazándose desde un valor bajo en el estado vítreo hasta uno más elevado en el estado elástico por encima del rango de las temperaturas. Esta comparación, entre un material cristalino (1) y uno amorfo (2), se muestra en la figura 1. Note que las intersecciones de los dos segmentos de rectas de la curva 2 definen la cantidad de Tg.
Las mediciones del volumenespecífico mostradas aquí, hechas sobre el polímero amorfo (2), son llevadas a cabo en un dilatómetro a bajo régimen de calentamiento. En este aparato, la muestra es colocada en un bulbo de vidrio y se cubre con líquido, generalmente mercurio, de forma tal que el líquido, además de cubrirla, la rebose parcialmente y se abra paso a través de un estrecho tubo capilar de vidrio, el cual es utilizadopara que cualquier cambio relativamente pequeño que ocurra en el volumen del polímero, causado por la variación de la temperatura, produzca cambios fácilmente medibles en la altura del mercurio en el capilar.
Mientras que el método dilatométrico es el más preciso para determinar la temperatura de transición vítrea, en cambio constituye un procedimiento experimental tedioso; es por ello que...