mecanismos de endurecimiento de polímeros termoplásticos

MECANISMOS DE ENDURECIMIENTO DE POLÍMEROS TERMOPLÁSTICOS
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POLÍMEROS:
Los polímeros son largas cadenas de átomos de carbono unidos por enlaces covalentes. Están
rodeados por átomos de H y eventualmente por átomos de N, O, y S.
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ESTRUCTURA:
Tienen estructura semicristalina o prácticamente desordenada. Se ve caracterizada por presentar
normalmente una estructura desordenada, sin embargo, en ocasiones puede presentar una cristalinidad
intermedia.
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CLASIFICACIÓN:
Se clasifican en función de las interacciones intercadena:
- Termoplásticos: interacciones entre las cadenas más débiles ( puentes de H, Van der
Waals, dipolo-dipolo).
- Termoestables: interacciones entre las cadenas más fuertes (enlaces covalentes).
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POLÍMERO TERMOPLÁSTICO:
Los polímeros termoplásticos son aquellos cuyas largas cadenas están unidas por interacciones
débiles. Estas cadenas se pueden deslizar unas respecto de otras produciéndose la plasticidad
(deformación).
Los polímeros se deforman con la temperatura. Cada polímero tiene una temperatura vítrea
determinada por encima de la cual el polímero es plástico y por debajo de la misma es duro. La
temperatura vítrea marca el límite entre temperaturas donde el polímero puede deformarse.
T > Tg son blandos y deformables
T < Tg son duros
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MECANISMOS DE DEFORMACIÓN DE LOS MATERIALES POLIMÉRICOS:
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Deformación elástica por la extensión de los enlaces covalentes de la cadena principal
de carbono.
Deformación elástica o plástica por un enderezamiento de las cadenas principales.
Deformación plástica por deslizamiento de las cadenas principales.
MECANISMOS DE ENDURECIMIENTO:
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Endurecimiento debido a la masa molecular promedio de las cadenas del polímero.
Endurecimiento por aumento del grado de cristalinidad en un material termoplástico.
Endurecimiento de los termoplásticos mediante la introducción de grupos atómicos
como ramificaciones en las cadenas principales de carbono.
Endurecimiento mediante enlace de átomos altamente polares en la cadena principal de
carbono.
Endurecimiento mediante la introducción de átomos de oxígeno y carbono en la cadena
principal.
Endurecimiento mediante la introducción de anillos de fenileno en la cadena principal
del polímero en combinación con otros elementos como el O, N, y S en la cadena
principal.
Endurecimiento por la adición de fibras de vidrio.
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Endurecimiento debido a la masa molecular promedio de las cadenas del polímero.
La resistencia de un material termoplástico depende directamente del valor medio de las masas
de las cadenas del polímero, ya que todas las cadenas no son iguales.
Este método es poco utilizado porque existe un valor crítico de masa molecular donde el
endurecimiento ya no crece.
Endurecimiento por aumento del grado de cristalinidad en un material termoplástico.
Las cadenas moleculares se encuentran muy juntas entre sí y ordenadas por ello las fuerzas de
enlace son muy grandes y por tanto son muy resistentes.
Endurecimiento de los termoplásticos mediante la introducción de grupos atómicos como
ramificaciones en las cadenas principales de carbono.
La introducción de grupos laterales voluminosos puede hacer más difícil el deslizamiento de la
cadena durante la deformación en el polímero termoplástico. Estos grupos aumentan la rigidez y la
resistencia pero disminuyen su ductilidad.
Endurecimiento mediante enlace de átomos altamente polares en la cadena principal de
carbono.
La introducción de un átomo altamente polar, por ejemplo el Cl, sobre cada átomo de carbono de
la cadena genera un incremento de la resistencia a ser deformado ya que aumentan las fuerzas de enlace
molecular entre las cadenas del polímero.
Endurecimiento mediante la introducción de átomos de oxígeno y carbono en la cadena
principal.
Aparte de los enlaces C-C, se introducen átomos de oxígeno generándose un dipolo. El enlace se
verá reforzado por lo que habrá un aumento de la resistencia a ser deformado.
Ejemplo:
H
-C
O-
H
Endurecimiento mediante la introducción de anillos de fenileno en la cadena principal del
polímero en combinación con otros elementos como el O, N, y S en la cadena principal.
Los anillos de fenileno producen un impedimento estérico a la rotación en las cadenas
poliméricas.
Es el método más importante de endurecimiento de termoplásticos.
Ejemplo: óxido de polifenileno.
Endurecimiento por la adición de fibras de vidrio.
El contenido de vidrio óptimo es aquel que nos da la resistencia deseada, el costo total y
facilidad de procesado.
Ejemplo: Nylon y polipropileno.
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