Fabricación y aplicaciones de polímeros termoplásticos, termoestables y elastómeros

PREGUNTA 8.5 ¿Cómo se fabrica un polímero termoplástico?

Cita un par de ejemplos y sus aplicaciones respectivas. - Los termoplásticos se fabrican adicionando (polimerizando) monómeros para alcanzar largas cadenas, siendo muchos de ellos la repetición de una cadena unidad varias veces.

Termoplásticos de uso más frecuente:

• Polietileno: Tuberías, planchas, botes, vasos, aislantes eléctricos, bolsas.
• Polipropileno: Las mismas que el PE pero más resistente a la luz solar.
• Politetrafluoroetileno PTFE: Cojinetes, cierres estancos, recubrimientos antiadherentes.
• Poliestireno: Objetos moldeados de bajo coste. Tenaz si está aleado con butadieno (HIPS). Protección de objetos como poliestireno expandido.
• PVC: Piezas estructurales. Plastificado para obtener cuero artificial, tejidos, etc.
• Polimetilmetacrilato PMMA: Transparente. Laminado para hojas de ventanas, parabrisas.
• Nilón 66: Tejidos, cuerdas, etc.

PREGUNTA 8.6 ¿Cómo se fabrica un polímero termoestable o resina?

¿Por qué no se pueden deformar en caliente? Cita un par de ejemplos y sus aplicaciones respectivas.

Se obtienen por mezcla de dos componentes: el endurecedor o catalizador y la resina, que al reaccionar endurecen tanto a temperatura ambiente como después de un calentamiento. Si se calientan, inicialmente se rompen las uniones entre las moléculas de la misma cadena (por lo que disminuye el módulo elástico del polímero) pero las uniones entre las cadenas evitan la fusión o la formación de un líquido viscoso, por lo cual estos polímeros no se pueden deformar en caliente, pues se transformarían en gomas o se descompondrían si el calentamiento es más severo.

Aplicaciones:

• Epoxis: Fibras, adhesivos.
• Poliéster: Fibras, laminados (más barato que las resinas epoxi).
• Fenolformaldehído: Baquelita, formica.

PREGUNTA 8.7 ¿Qué son los Elastómeros? y ¿Cuáles son sus características?

Cita un par de ejemplos y sus aplicaciones respectivas.

También llamados gomas, son polímeros casi lineales con algunas uniones ocasionales entre cadenas. Estas uniones son las que aseguran una 'memoria de forma' (el material recupera su forma después de cesar la carga aplicada) a temperatura ambiente, por cuanto a esta temperatura las uniones entre moléculas de la cadena están fundidas.

Ejemplos:

• Polisopreno: Corcho natural.
• Polibutadieno: Gomas, ruedas.
• Policloropreno (NEOPRENO): Anillo de cierre resistentes al aceite.

PREGUNTA 8.8 Cita tres ejemplos de polímeros naturales y sus aplicaciones respectivas

Celulosa: Estructura de las plantas.

Lignina: Componente de las plantas.

Proteínas: Gelatinas, madera, lana.

PREGUNTA 8.9 ¿Qué consideraciones tener en cuenta en las tablas de datos de polímeros (prontuarios) a la hora de utilizarlas?

¿Por qué? ¿A qué temperatura y tiempo se suelen dar los datos en las tablas de datos?

Los valores reflejados en las tablas de datos son siempre considerados como aproximados y es preciso acudir en cada caso a los valores dados por el fabricante o los obtenidos en el laboratorio. El hecho de que los polímeros contengan una amplia gama de longitudes moleculares justifica parcialmente que pequeños cambios en su fabricación modifiquen estas longitudes y con ello sus propiedades finales. Los datos suelen darse a 20 ºC y 100 segundos.

PREGUNTA 8.10 ¿De qué son función o de qué dependen las propiedades mecánicas de los materiales?

Las propiedades de los materiales son función del enlace atómico del material.

PREGUNTA 8.11 Tipos de enlaces atómicos presentes en los polímeros y donde se presentan dentro de los polímeros.

¿Qué ocurre con ellos a la temperatura de transición vítrea?

Los enlaces covalentes forman una larga cadena. Los enlaces secundarios (Vander Waals, puentes de hidrógeno) de gran fragilidad se presentan entre las cadenas. A la temperatura de transición vítrea T (la cual siempre es superior a la temperatura ambiente), estas uniones secundarias desaparecen quedando solo los enlaces tipo covalente.

PREGUNTA 8.12 ¿Cuál es el orden de magnitud del módulo de elasticidad de muchos polímeros a temperaturas inferiores a la de transición vítrea Tg?

Muchos de los polímeros presentan, a temperaturas inferiores a T, un módulo de elasticidad próximo a los 3 GPa.

PREGUNTA 8.13 ¿Qué interrelación existe entre tiempo de carga y módulo elástico en polímeros?

Justifícalo. ¿Qué orden de magnitud tiene el módulo elástico si lo comparamos para 100 segundos frente a 1000 horas?

A mayor tiempo de carga, menor módulo elástico. Bajo carga, las uniones secundarias fluyen y el módulo de elasticidad cae, reflejándose en las tablas de datos los valores del módulo elástico que corresponden a tiempos de carga de cien segundos a temperatura ambiente (20 °C). Para tiempos de carga de mil horas, el módulo elástico puede caer una tercera parte del que presentaba para estos cien segundos.