Polimeros

 
Polímeros
1. Introducción, generalidades.
A lo largo de cientos de años se han utilizado polímeros naturales procedentes de plantas y animales. Estos materiales incluyen madera, caucho, lana, cuero y seda. Otros polímeros naturales tales como las proteínas, los enzimas, los almidones y la celulosa tienen importancia en los procesos bioquímicos y fisiológicos de plantas y animales. Desdeprincipios del siglo XX, la moderna investigación científica ha determinado la estructura molecular de este grupo de materiales y ha desarrollado numerosos polímeros, sintetizados a partir de pequeñas moléculas orgánicas. Muchos plásticos, cauchos y materiales fibrosos son polímeros sintéticos.
Desde el fin de la Segunda Guerra Mundial, el campo de los materiales se ha visto revolucionado por lallegada de polímeros sintéticos. Las síntesis suelen ser baratas y las propiedades conseguidas comparables, y a veces superiores, a las de los análogos naturales. En algunas aplicaciones, los metales y la madera se sustituyen por polímeros, que tienen propiedades idóneas y se pueden fabricar a bajo coste.
Los materiales plásticos actualmente en nuestra sociedad son, sin lugar a dudas, uno de losmateriales más utilizados en casi todos los sectores industriales como consecuencia de las buenas propiedades que poseen.
Si se comparan polímeros como el polietileno y el nylon con materiales que son utilizados mas comúnmente por los ingenieros, de inmediato se encontraran algunas diferencias importantes. Unas pruebas simples muestran que los polímeros:
1.- Tienen resistencia mecánica y rigidez(Modulo elástico) bajas, 7-100 MPa y 1-4 GPa respectivamente. Sin embargo, tienen una buena relación resistencia peso.
2.- Su uso, frecuentemente, esta limitado por condiciones de temperatura (< 150 °C).
3.- Los ensayos mecánicos, por ejemplo, los de tracción, muestran que se deforman cuando se someten por un tiempo a una carga, o sea, sus propiedades dependen del tiempo, y esta es sucaracterística mecánica más significativa. Las propiedades mecánicas también dependen marcadamente de la temperatura.
4.- Expansión térmica elevada (30 - 200xl0-6 K-1)
5.- Problemas de disposición y reciclado.
Las características anteriores representan desventajas en comparación con los metales, la madera, los materiales cerámicos, etc. Obviamente, los polímeros también deben de poseer ventajas, ya que sonmuy utilizados e, incluso, substituyen a los materiales comunes en muchas áreas importantes. ¿Cuales son las ventajas que tienen estos materiales que provocaron una expansión tan rápida en su uso? La mayoría de estas es:
1.- Versatilidad.
2.- Los materiales poliméricos, tanto los plásticos como los cauchos, son fácilmente conformados a bajas temperaturas y bajas presiones, lo que hace que losprocesos industriales de fabricación de objetos por moldeo con plásticos se abaraten sensiblemente respecto a aquellos en los que se emplean otros materiales. Permite la obtención de formas complejas (Posibilidad de diseño de geometrías intrincadas) con un mínimo de operaciones de fabricación y acabado (facilidad de fabricación, baja energía para moldearlos y conformarlos, es decir menor energía deprocesamiento).
3.- Fácil maquinabilidad, es decir, se trabaja fácilmente con herramientas que produzcan arranque de material como fresadoras, tornos y limas.
4.- Su baja densidad da como resultado productos ligeros (800 – 1500 kg/m3), lo que los hace idóneos para piezas y componentes para la industria del transporte como en aviones, barcos, automóviles o trenes.
5.- Alto grado deinalterabilidad ante agentes químicos y elevado grado de resistencia a la corrosión, lo que los hace muy adecuados para revestimientos en industrias químicas, conducciones de fluidos, objetos a la intemperie o en ambientes corrosivos.
6.- Su conductividad térmica y eléctrica es muy baja por lo que se emplean como aislantes en la mayoría de los componentes o materiales eléctricos y como aislantes térmicos en...