Mòdul de Young, Additius i Processos de Conformació de Polímers

Conceptes Fonamentals en la Ciència dels Polímers

Mòdul Elàstic (Mòdul de Young)

El mòdul elàstic E o mòdul de Young defineix la resistència d'un material en aplicar un esforç extern en la regió de deformació elàstica (reversible). Normalment es mesura aplicant un esforç i mesurant la deformació elàstica que es produeix dins de l'interval en què el comportament és proporcional (lineal):

$$E = \frac{\sigma}{\varepsilon}$$

on el mòdul és el pendent de la recta esforç/deformació.

Additius en Polímers

Additius de Curat (Catalitzadors i Iniciadors)

Els additius de curat són els productes que actuen de catalitzadors i/o iniciadors del procés de curat (reticulació). La seva naturalesa depèn del grup funcional present en els monòmers o polímers reactius.

Requisits dels Additius

Per a utilitzar compostos com a additius, han de complir el següent:

1. Ser eficaços en la seva acció (s'han d'utilitzar en la menor quantitat possible).
2. Ser estables en les condicions del processat i d'ús del material.
3. Ser compatibles amb el material (no experimentar sagnat ni exsudat).
4. No ser tòxics ni donar olor ni sabor als materials en contacte.
5. Han de ser econòmics.

Fenòmens de Migració: Sagnat i Exsudat

• Sagnat: Consisteix en la difusió de l'additiu cap a un altre material per al qual presenta més afinitat. Es produeix una migració que contamina l'altre material.
• Exsudat: Es produeix quan l'additiu és soluble en el polímer a la temperatura de processat, però no en refredar-se. En aquest cas, en baixar la temperatura, el polímer "escop" part de l'additiu, formant gotes microscòpiques a la superfície.

Plastificants

Els plastificants són substàncies no volàtils de pes molecular >300 que presenten un gran paràmetre de solubilitat amb el polímer (es dissolen en el polímer). Actuen interposant-se entre les cadenes, augmentant el volum lliure i disminuint la interacció entre elles, fent que disminueixi la $T_g$ (temperatura de transició vítria). D'aquesta forma, els plàstics durs es transformen en mal·leables i flexibles.

Processament de Polímers

1. Extrusió

Procés continu només aplicable a termoplàstics. El polímer es posa en una tolva i passa a una zona en què es fon alhora que s'empeny a través d'una broqueta que té la forma requerida pel perfil. El perfil sortint s'ha de refredar per fixar la forma del polímer.

2. Processat per Compressió o Conformat

És un procés discontinu aplicable tant a termoplàstics com a termoestables. El polímer termoplàstic o la mescla de pre-polímer/monòmers/catalitzadors de curat es posen en un motlle que s'escalfa fins a la temperatura de fluïdesa del termoplàstic o fins a la temperatura de curat, alhora que es pressiona amb un contramotlle.

• En el cas dels termoplàstics, abans de desemmotllar cal refredar per fixar la forma.
• En el cas dels termoestables, una vegada curats, es poden desemmotllar en calent.