Propietats i Comportament dels Materials: Termoplàstics, Metalls i Polímers

1. Per què els termoplàstics són tan modelables?

Són modelables perquè estan formats per llargues cadenes de carboni que presenten forces de Van der Waals entre elles; són polímers d’alt pes molecular. En augmentar la temperatura, aquestes forces es debiliten, la calor penetra entre les cadenes tornant el plàstic modelable.

L’estructura amorfa és la responsable directa de les propietats elàstiques dels materials termoplàstics.

2. Per què els termoplàstics fonen?

Perquè la calor pot penetrar per les cadenes de l'estructura, fins a arribar a fondre's.

3. Per què es carbonitza un termoestable?

L'estructura dels polímers termoestables forma una xarxa tridimensional amb forts enllaços covalents, fent la funció d'una macromolècula. En elevar la temperatura, les cadenes es compacten fent el polímer més resistent; no s'estova per acció de la calor, es manté dur i rígid fins al punt de degradar-se.

4. Per què els elastòmers s'estoven?

Són polímers amorfs que es troben per sobre de la seva temperatura de transició vítrea, per això tenen una gran capacitat de deformació.

5. Per què els materials ceràmics són bons aïllants tèrmics i conductors de l'electricitat?

Això és degut al fet que tenen enllaços iònics i covalents molt forts.

6. Què li passa al vidre en refredar-se a altes temperatures? Com es podria evitar o corregir?

Pateix un xoc tèrmic. El vidre, en fer un refredament ràpid, origina tensions internes i fissures, produïdes per la diferència de temperatura entre l’exterior i l’interior de la superfície del vidre.

Es pot evitar mitjançant:

• a) Un tractament tèrmic de recuit, amb l’objectiu de disminuir les tensions.
• b) Escalfar fins al punt de recuit i refredar lentament a temperatura ambient.
• c) Refredar la peça a una velocitat lenta per evitar les tensions.

7. Per què quan un polímer baixa la Tg és un sòlid dur?

Perquè en disminuir la temperatura, el polímer es contreu, les cadenes es mouen menys i hi ha més atracció entre elles. Els buits entre les molècules són més petits, els àtoms no tenen lloc per girar, i el material es torna rígid.

• Escalfament: sòlid vitri passa a sòlid tou.
• Refredament: sòlid tou passa a sòlid dur.

8. Per què creus que un aliatge d'acer de mitjana concentració de carboni fon abans que un de baixa concentració?

Teoria:

• Mitjana concentració: 0.3% i 0.8% de Carboni (C)
• Baixa concentració: Menys de 0.3% de Carboni (C)

Els aliatges de mitjana concentració admeten tractaments tèrmics perquè contenen més percentatge de carboni.

Els aliatges de baixa concentració no admeten tractaments tèrmics, però poden endurir-se per acritud.

9. Per què els elastòmers només s'inflen?

Perquè tenen una estructura poc reticulada. La calor pot penetrar, però no pot arribar a dissoldre's, només pot estovar i inflar. No té espai per dissoldre's, la calor vol escapar-se però no pot.

10. Per què els termoestables són insolubles?

Perquè l'estructura és reticulada.

11. Un polímer lineal origina un material flexible i tou. Per què?

Perquè la cadena és lineal, no té ramificacions que li impedeixin doblegar-se.

12. De què depèn que la Tg sigui alta o baixa? Per què?

Depèn de la facilitat amb què es mouen les cadenes.

Si es mouen amb facilitat, la Tg serà baixa perquè té ramificacions molt curtes o és lineal.

Com més enredada està la cadena, més puja la Tg.

13. Un polímer semicristal·lí tindrà Tg? Per què?

Dependrà de les zones amorfes i cristal·lines que tingui el polímer.

L'estructura amorfa és desordenada i irregular.

14. Com té lloc la Tg?

Les cadenes polimèriques abandonen l'estructura cristal·lina i es transformen en un líquid desordenat, donant lloc a la Tg.

15. Per què el grafit queda en forma nodular en deformar-se quan parlem de fosa de cor negre?

La fosa de cor negre o americana s’obté per recuit de la fosa blanca a una temperatura entre 800 i 900ºC. Això es deu a la descomposició de la cementita a grafit, que queda en forma nodular, la qual cosa permet que es pugui deformar per la seva excel·lent mal·leabilitat.