Propiedades viscoelasticas

PROPIEDADES VISCOELASTICAS

La viscoelasticidad de polímeros es el estudio de las propiedades mecánicas de los polímeros, que son materiales que presentan viscoelasticidad. Un material viscoelástico es un material que presenta tanto propiedades viscosas como elásticas. Es por ello que a los polímeros termoplásticos se les llama de forma común simplemente plástico.
La elongación en estosmateriales depende no sólo de la tensión sino que depende del tiempo que ésta es aplicada. Mientras se aplica una tensión constante, la elongación incrementa lentamente, alcanzando un valor máximo de forma exponencial. La base de la explicación de este fenómeno obedece a fricciones internas en el material.

Cuando un material viscoelastico es sometido a una deformación una porción de la energía dedeformación es almacenada, mientras que el resto es perdida en forma de flujo.

Cuando la fuerza responsable por la deformación es removida la energía elástica almacenada se completamente. Las propiedades viscoelasticas de los polímeros pueden ser medidas mediante un experimento mecánico dinámico sometiendo al material a una deformación sinusoidal. El modulo de almacenamiento o elasticidad G' y elmodulo de perdida o fluencia G'' pueden ser calculados a partir de la resistencia exhibida por el material.

El modulo elástico o de almacenamiento es una medida de la dureza del material. Tan δ = G'' / G' es una medida de la perdida de energía a través del flujo y la energía almacenada. Cualitativamente se puede decir que G' es una medida de la cantidad de fuerza necesaria para obtener delmaterial una dada deformación. En pocas palabras se puede decir que cuanto mayor es G' mas duro es el material y mayor es la energía necesaria para deformarlo.
Si luego la fuerza responsable por la deformación es removida el material recupera casi totalmente su configuración original, lo cual significa que el material es elástico y que poca es la energía que se pierde debido a la fluencia del mismo.En este caso Tan δ es chica. Por otro lado aquellos materiales con valores grandes de Tan δ muestran una considerable perdida de energía por fluencia reteniendo la geometría del estado deformado.
En general las propiedades viscoelasticas de los polímeros dependen de la temperatura y de la frecuencia de la deformación.
Por lo tanto las propiedades viscoelasticas son frecuentemente determinadascomo una función de la temperatura a una dada frecuencia o viceversa. En un experimento a frecuencia constante, en el régimen de temperatura donde el polímero es vidrioso G' es alto y G'' o Tan δ son bajos. Cuando la temperatura se va incrementando G' disminuye marcadamente y Tan δ o G'' aumentan, indicando que el polímero se acerca a la región de transición vítrea, la cual se alcanza cuando Tan δtiene el máximo valor. La temperatura a la cual Tan δ alcanza el máximo es bien conocida como la Temperatura de Transición Vítrea Tg del polímero. A medida que la temperatura continua creciendo G' sigue disminuyendo pero a una velocidad menor.
Este régimen es conocido como la región de estado gomoso. Dependiendo de la estructura molecular del polímero Tan δ usualmente alcanza un mínimo y luegocomienza a incrementarse lentamente. Para polímeros que carecen de entrecruzamiento G' comienza a descender rápidamente a medida que la temperatura aumenta. Para polímeros que presentan entrecruzamiento G' y Tan δ permanecen relativamente constante. La magnitud de G' a temperaturas altas se conoce como el modulo de equilibrio y es un reflejo del grado de entrecruzamiento del polímero. En la figurase puede observar el efecto de la concentración volumétrica de pigmentos sobre el módulo de elasticidad de una pintura.

Se tienen tres pinturas, formuladas a Concentraciones volumétricas de pigmento que varían entre 40% y 70 % utilizando un látex estireno acrílico de tamaño de partícula de 0.2 micrones, 50 % de sólidos y una temperatura de transición vítrea de 15 ° C. Aquí se puede observar...