Modulo de tracción

Son macromoléculas que están formadas por la unión de moléculas monómeros, tienen
un alto peso molecular siendo está característica de los compuestos orgánicos.
Homopolímeros y Copolímeros
Los materiales que contienen una sola unidad estructural se llaman homopolímeros,
estos suelen tener menos irregularidades en los extremos de la cadena.
.
Los copolímeros contienen varias unidades estructurales, estas combinaciones de
monómeros modifican las propiedades del polímero, es decir cada clase de monómero
aporta sus propiedades al polímero.
Tipos de Polímeros según su estructura
Lineal
Se repite el mismo tipo de union
Ramificado
Tiene cadenas laterales unidas a la principal
Entrecruzado
Se forman enlaces entre cadenas vecinas
La reacción por la cual se sintetiza un polímero a partir de sus monómeros se denomina
polimerización.
El tamaño de la cadena depende de la temperatura y del tiempo de reacción, cada cadena
tiene un tamaño distinto y por lo tanto una masa molecular distinta.
La ruptura del doble enlace de una molécula hace posible que los monómeros se agrupen
formando cadenas, la fuerza de enlace entre las moléculas es pequeña por lo que su
resistencia es baja, pero sencillo de obtener.
Ruptura del
doble enlace
Polimerización por condensación
Polimerización por adición
Todos los materiales solidos pueden clasificarse de acuerdo a su estructura molecular en
cristalinos y amorfos.
Los polímeros cristalinos son de cadenas muy largas y fácilmente se enmarañan, por lo
que no podemos esperar que haya un orden perfecto, pero sin embargo hay
ordenamientos parciales llamados cristalitos.
Es decir tenemos una zona cristalina, donde las cadenas dobladas en zigzag se encuentran
alineadas, formando los cristalitos y una zona amorfa donde las cadenas se enmarañan
en un completo desorden.
Cristalitos
La porción cristalina esta en la lamella y la porción amorfa fuera de ella. La lamella crece
como los rayos de una rueda de bicicleta y como lo hace en tres dimensiones se asemeja a
una esfera, por lo que la llamamos esferulita.
Esquema de la Lamella
Distribución de la lamella en un polímero cristalino
Esferulita
de un
Polímero
cristalino
En los polímeros con altos porcentajes de zonas cristalinas, se dice que tiene una sola
fase cristalina con defectos.
En los polímeros que el grado de cristalinidad es más bajo, lo consideramos como un
sistema de dos fases, donde una es cristalina y ordenada dentro de una matriz amorfa,
y finalmente tenemos los polímeros totalmente amorfos.
Polímeros cristalizan
A partir del material fundido, suelen
tener más imperfecciones, las cadenas
se enriedan y como el medio es muy
viscoso se dificulta el ordenamiento.
A partir de una solución diluida, es posible
obtener cristales aislados, con estructuras
bien definidas, donde se distinguen lamelas,
que son cadenas dobladas muchas veces
sobre si.
También los cristalitos pueden agruparse y formar fibrillas, las cuales se producen en
los procesos de inyección o extrusión durante el proceso de estirado.
Un enfriamiento rápido puede reducir el grado de cristalinidad.
Materiales termoplásticos (termoplastos)
Todos los plásticos durante su proceso de fabricación, pasan por un estado en el que
son blandos y moldeables, razón por la cual se los llama plastos. Según su reacción
frente a la temperatura se diferencian en termoplastos y duroplastos.
Los termoplatos vuelven a su estado blando y moldeable al ser calentados. Si se
calienta el termoplasto endurecido se vuelve flexible en un intervalo bastante
pequeño, su dureza disminuye mucho y puede ser fácilmente deformable por
estiramiento, compresión, flexión,etc. A este proceso lo llamamos deformación
termoplástica. Si se vuelve a enfriar la pieza deformada, esta vuelve a su estado
sólido y estable, si calentamos el plástico a temperaturas elevadas, este se convierte
en un liquido viscoso y es posible moldearlo por compresión o inyección.
Las propiedades de los termoplastos varían según el tipo y cantidad de plastificante
utilizado, sin el plastificante los materiales serian demasiado quebradizos.
Estos plásticos se ablanda con calor pudiéndose moldear con nuevas formas que se
conservan al enfriarse, esto se debe a que las macromoléculas están unidas por
fuerzas débiles que se rompen con el calor.
Los termoplastos pueden ser amorfos o cristalinos, la diferencia radica en que los
cristalinos cuando vuelven al estado sólido lo hacen intentando ocupar el mínimo
espacio; mientras los amorfos ocupan mayor espacio. Sin embargo no existe
termoplástico que sea 100% amorfo o cristalino, aunque la proporción mayoritaria
define la clasificación del material.
Materiales termoestables (duroplastos)
Son plásticos que mantienen su solidez y forma hasta una cierta temperatura limite
después de su primer endurecimiento.
Son moléculas fuertemente entrecruzadas en el espacio que no son deformables
plásticamente. Al calentarlos no pasan por un intervalo elástico o plástico, sino que se
descomponen directamente.
Los duroplastos mantienen su dureza y solidez casi durante todo el intervalo de
temperatura hasta su descomposición por carbonización.
Los duroplastos tiene una estructura compacta y de gran rigidez, presentan mayor
resistencia térmica, dada la compactación de las cadenas, pero a su vez la posibilidad
de rotura aumenta ya que un impacto es energía puntual que no puede absorberse ya
que la libertad de movimiento es muy baja.
El endurecimiento se puede acelerar considerablemente por calentamiento, se los
puede reforzar con fibras de vidrio o de carbono.
Los polímeros termoestables termofraguantes, son aquellos que son plásticos al
calentarlos por primera vez, después de enfriados no pueden volver a ser
transformados. Esto es debido a su estructura molécular de forma reticular
tridimensional (red de enlaces transversales) la formación de estos enlaces es
activada por el grado de calor, por el tipo y la cantidad de catalizador, como así
también de la proporción de formaldehido ( compuesto químico muy volátil) en la
preparación base.
Características:
•
•
•
•
Compacto y duro
Fusión dificultosa
Insoluble en la mayoría de los solventes
Reacción de polimerización (policondensación)
Modulo de tracción
Si queremos conocer cuánto un material resiste la deformación, se mide algo llamado
módulo. Para medir el módulo de tracción, se mide la resistencia ejercida sobre el
material, incrementándose lentamente la tensión ejercida y midiendo la elongación que
experimenta la muestra hasta que finalmente se rompe.
En el gráfico, la altura de la curva cuando la muestra se rompe, representa
la resistencia a la tracción y la pendiente representa el módulo de tracción. Si la
pendiente es pronunciada, la muestra tiene un alto módulo de tracción, lo cual
significa que es resistente a la deformación, si es suave, la muestra posee bajo
módulo de tracción y por tanto puede ser deformada con facilidad.
Pendiente=Modulo de tracción
Altura=Resistencia a la tracción
El gráfico de tensión-deformación puede darnos otra valiosa información. Si se mide el
área bajo la curva (coloreada de rojo) el número que se obtiene es la tenacidad.
La tenacidad es una medida de la energía que el material puede absorber antes de que
se rompa.
Lo importante es saber que un material puede ser resistente, pero no necesariamente
tiene que ser tenaz.
La curva en azul (1) representa la relación tensión-elongación de una muestra que es
resistente, pero no tenaz. Como puede verse, debe emplearse mucha fuerza para romperla,
pero no mucha energía, debido a que el área bajo la curva es pequeña. Asimismo, esta
muestra no se estirará demasiado antes de romperse. Los materiales de este tipo, que son
resistentes, pero no se deforman demasiado antes de la ruptura, se denominan frágiles.
Por otra parte, la curva en rojo (2) representa una muestra que es tenaz y resistente. Este
material no es tan resistente como el de la curva en azul (1), pero su área bajo la curva es
mucho mayor, por lo tanto puede absorber mucha más energía.
Por ultimo la curva (3) que no resistente ni tenaz.