POLIMEROS.Tema1.Introduccion.Generalidades.2009.2010

LOS MATERIALES PLÁSTICOS ACTUALMENTE EN NUESTRA SOCIEDAD SON,
SIN LUGAR A DUDAS, UNO DE LOS MATERIALES MÁS UTILIZADOS EN CASI
TODOS LOS SECTORES INDUSTRIALES COMO CONSECUENCIA DE LAS
BUENAS PROPIEDADES QUE POSEEN.
SU PRESENCIA PASA CASI
DESAPERCIBIDA ENTRE
NOSOTROS AL SER UNOS
MATERIALES DE USO DIARIO EN
LOS QUE APENAS
RECAPACITAMOS ACERCA DE SU
NATURALEZA.
BASTA HACER UNA REVISIÓN DE
TODOS LOS ARTÍCULOS QUE
UTILIZAMOS EN NUESTRA VIDA
COTIDIANA PARA DARNOS
CUENTA DE LAS MÚLTIPLES
APLICACIONES QUE TIENEN
ESTOS MATERIALES.
EN ALGUNAS APLICACIONES,
LOS METALES Y LA MADERA SE
SUSTITUYEN POR POLÍMEROS,
QUE TIENEN PROPIEDADES
IDÓNEAS Y SE PUEDEN
FABRICAR A BAJO COSTE.
SI SE COMPARAN POLÍMEROS COMO EL POLIETILENO Y EL NYLON
CON MATERIALES QUE UTILIZAN MÁS COMÚNMENTE LOS
INGENIEROS, DE INMEDIATO SE ENCONTRARÁN ALGUNAS
DIFERENCIAS IMPORTANTES.
1.- TIENEN RESISTENCIA MECÁNICA Y RIGIDEZ (MÓDULO ELÁSTICO)
BAJAS, 7-100 MPa Y 1-4 GPa, RESPECTIVAMENTE.
2.- SU USO, FRECUENTEMENTE, ESTÁ LIMITADO POR CONDICIONES DE
TEMPERATURA (< 150 °C).
3.- LOS ENSAYOS MECÁNICOS, POR EJEMPLO, LOS DE TRACCIÓN,
MUESTRAN QUE SE DEFORMAN CUANDO SE SOMETEN POR UN
TIEMPO A UNA CARGA, O SEA, SUS PROPIEDADES DEPENDEN DEL
TIEMPO, Y ESTA ES SU CARACTERÍSTICA MECÁNICA MÁS
SIGNIFICATIVA. LAS PROPIEDADES MECÁNICAS TAMBIÉN
DEPENDEN MARCADAMENTE DE LA TEMPERATURA.
4.- EXPANSIÓN TÉRMICA ELEVADA (30 - 200x10-6 K-1)
5.- PROBLEMAS DE DISPOSICIÓN Y RECICLADO.
1.- VERSATILIDAD.
2.- LOS MATERIALES POLIMÉRICOS, TANTO LOS PLÁSTICOS
COMO LOS CAUCHOS, SE MOLDEAN FÁCILMENTE, LO CUAL
PERMITE LA OBTENCIÓN DE FORMAS COMPLEJAS CON UN
MÍNIMO DE OPERACIONES DE FABRICACIÓN Y ACABADO
(FACILIDAD DE FABRICACIÓN, BAJA ENERGÍA PARA
MOLDEARLOS Y CONFORMARLOS).
3.- SU BAJA DENSIDAD DA COMO RESULTADO PRODUCTOS
LIGEROS (800 - 1500 kg/m3 ).
4.- SON RESISTENTES A LA CORROSIÓN Y A LOS ATAQUES
QUÍMICOS.
5.- POR LO COMÚN SON AISLANTES ELÉCTRICOS Y TÉRMICOS
(BAJA CONDUCTIVIDAD TÉRMICA).
6.- DURABLES Y TENACES
7.- LA FLEXIBILIDAD NATURAL DE LOS POLÍMEROS LOS HACE
ÚTILES. ESTO ES ESPECIALMENTE CIERTO PARA LOS
CAUCHOS.
8.- AUNQUE LOS VALORES DE LA RESISTENCIA MECÁNICA
ABSOLUTA Y DEL MÓDULO DE ELASTICIDAD DE LOS
POLÍMEROS SON BAJOS, LOS VALORES ESPECÍFICOS POR
UNIDAD DE PESO O VOLUMEN, SON CON FRECUENCIA
FAVORABLES. DE AQUÍ EL USO DE MATERIALES POLIMÉRICOS
QUE SE UTILIZAN ESPECIALMENTE EN PROYECTOS
AEROESPACIALES.
9.- LOS CAUCHOS, LOS CUALES SE USAN EN RESORTES Y
MONTAJES ABSORBENTES DE IMPACTO POR SUS CUALIDADES
DE ELASTICIDAD Y AMORTIGUAMIENTO.
10.- BAJO COSTE Y BAJO PRECIO.
COMPARATIVA CARACTERÍSTICAS PLASTICOS/METALES
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS MATERIALES PLÁSTICOS
CONDUCTIVIDAD TÉRMICA DE UNA SERIE DE MATERIALES
ENERGIA REQUERIDA PARA LA FABRICACIÓN DE DIVERSOS MATERIALES (kWh/m3)
POM: Polioximetileno poliformaldehído (poliacetal)
PPO: Poli-óxido de fenileno
PA6:Polímero de 6-caprolactama
PA66:Polímero de hexametilendiamina y del ácido adípico
PET:Poli (etilenteraftalato)
PC:Policarbonato
PMMA:Poli (metracrilato de metilo)
PP:Polipropileno
ABS: Acrilonitrilo-butadieno-estireno
PVC:Poli (cloruro de vinilo)
PS:Poliestireno
HDPE:Polietileno de alta densidad,
LDPE:Polietileno de baja densidad
PUR:Poliuretano
AL PRINCIPIO LAS PROPIEDADES ESPECIALES DE LOS PLÁSTICOS Y LOS
CAUCHOS ERAN MAL INTERPRETADAS Y MUCHOS DE LOS FALLOS
EXISTENTES ERAN PORQUE LOS INGENIEROS DE DISEÑO NO CONOCÍAN
LA IMPORTANCIA (Y MUCHAS VECES, NI SIQUIERA SABÍAN DE LA
EXISTENCIA) DE LA VARIACIÓN DE LAS PROPIEDADES CON EL TIEMPO.
EN LA ACTUALIDAD, DICHAS PROPIEDADES ESTÁN BIEN DETERMINADAS
Y SE APLICAN EN EL DISEÑO DE COMPONENTES PARA TENER UN BUEN
COMPORTAMIENTO Y UNA LARGA VIDA DE SERVICIO. ADEMÁS, EN LOS
AÑOS RECIENTES SE HAN OBTENIDO MUCHOS POLÍMEROS NUEVOS DE
ALTA EFICIENCIA, LOS CUALES SUPERAN LAS DEFICIENCIAS DE LOS
PRIMEROS.
ESTOS SON LOS POLÍMEROS DE INGENIERÍA O TECNOPOLIMEROS, LOS
CUALES TIENEN PROPIEDADES FÍSICAS Y MECANICAS SUPERIORES Y
MEJOR TOLERANCIA A LA TEMPERATURA.
DESPUÉS DEL DESCUBRIMIENTO DEL PVC, DEL POLIETILENO, DE LAS
POLIAMIDAS (NYLON), DEL POLIESTIRENO, EL MEJOR CONOCIMIENTO DE
LOS MECANISMOS DE LA POLIMERIZACIÓN HA CONTRIBUIDO, EN LOS
ÚLTIMOS VEINTICINCO AÑOS, A LA CREACIÓN DE OTROS MATERIALES
PLÁSTICOS CON CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y MECÁNICAS Y DE
RESISTENCIA AL CALOR TAN ELEVADAS QUE SUSTITUYEN A LOS METALES
EN AQUELLAS UTILIZACIONES EN LAS QUE ESTOS ÚLTIMOS SE
CONSIDERABAN INSUSTITUIBLES.
ESTOS MATERIALES SON DENOMINADOS TECNOPOLÍMEROS O POLÍMEROS
PARA INGENIERÍA. PARA ALGUNOS DE ELLOS SE HA CREADO EL TÉRMINO
DE SUPERPOLÍMEROS.
TECNOPOLÍMEROS:
9POLICARBONATO
9POLIMETILPENTANO (TPX)
9RESINAS ACETALICÁS
9ÓXIDO DE POLIFENILENO
9IONÓMEROS
9POLISOFON
9POLIIMIDAS
9SULFURO DE POLIFENILENO
9POLIBUTILENTERELTALATO
EL POLICARBONATO ES CONSIDERADO UN TECNOPOLÍMERO CON
PRESTACIONES SUPERIORES A LA MEDIA Y ES UTILIZADO, ENTRE OTRAS
COSAS PARA LA PRODUCCIÓN DE LOS CASCOS ESPACIALES DE LOS
ASTRONAUTAS, LAS LENTES CORNÉALES, QUE SUBSTITUYEN LOS
ANTEOJOS, LOS ESCUDOS ANTIPROYECTILES.
ƒVirtualmente irrompible: resistencia al impacto 200 veces mayor que el vidrio y
8 veces mayor que el acrílico.
• Retardante del fuego: a temperatura muy alta, el material se funde, pero las
llamas no se dispersan.
• Excelente aislador: Por su característica alveolar este material presenta un
alto nivel thermoacústico. El policarbonato ahorra hasta el 50% de los costos de
combustible (aire acondicionado), en comparación con el vidrio simple.
• Alta transmisión de la luz: ideal para aplicaciones donde se requiere
transmisión máxima de la luz. (dependiendo su color; clear, opal ó bronce).
• Flexible y fácil de instalar: se curva fácilmente en arcos, no se raja o quiebra al
ser cortado, aserrado o perforado.
• Ultra liviano: 1/6 del peso del vidrio y 1/3 del peso del acrílico.
El policarbonato es un grupo de
termoplásticos fácil de trabajar, moldear y
termoformar, y son utilizados
ampliamente en la manufactura moderna.
El nombre "policarbonato" se basa en
que se trata de polímeros que presentan
grupos funcionales unidos por grupos
carbonato en una larga cadena molecular.
¾Visto desde abajo el CD presenta una espiral
con resaltes (“pits”) y llanuras (“lands”)
en aluminio reflectante
¾La espiral puede llegar a 5000 m de longitud
POLIIMIDAS/ CONSTITUYEN UN GRUPO MUY INTERESANTE
DE
POLÍMEROS INCREÍBLEMENTE FUERTES Y ASOMBROSAMENTE RESISTENTES
AL CALOR (SE MANTIENEN ESTABLES SI SE SOMETEN POR PERÍODOS MUY
LARGOS, QUE PUEDEN LLEGAR HASTA LAS CINCO MIL HORAS, A
TEMPERATURAS DEL ORDEN DE 300° C) Y A LOS AGENTES QUÍMICOS.
DICHAS CUALIDADES SON TAN NOTABLES, QUE A MENUDO ESTOS
MATERIALES HAN REEMPLAZADO AL VIDRIO Y A LOS METALES COMO EL
ACERO, EN MUCHAS APLICACIONES INDUSTRIALES EXIGENTES.
LAS POLIIMIDAS HAN SUBSTITUIDO A LOS METALES ESPECIALES EN LA
PRODUCCIÓN DE PALAS PARA TURBINAS DE AVIONES Y OTRAS PARTES DE
LOS MOTORES DE LOS AVIONES A REACCIÓN Y EN LA PRODUCCIÓN DE
PISTONES Y JUNTAS PARA AUTOMÓVILES.
Colector de admisión en plástico. La utilización del plástico permite obtener
una menor rugosidad de la pared interna del colector, con ello se obtiene una
mejor fluidez en el aire de admisión, permitiendo un llenado más fácil y
uniforme de la cámara de combustión, y un mejor rendimiento volumétrico.
Están integrados al colector; la galería de combustible también en plástico- y
el sensor de control del sistema de inyección, proporcionando las siguientes
ventajas: menor peso; mejor desempeño y menor consumo.
ESTRUCTURA DE LA INDUSTRIA DE LOS PLÁSTICOS
CN: Caucho natural
CA: Acetato de celulosa
PMMA: Polimetacrilato de metilo
PA: Poliamida
PTFE: Politetrafluoretileno
PF: Resinas fenol-formaldehido
UF: Resinas urea-formaldehido
MF: Resinas de melamina formaldehido
PUR: Poliuretano
UP: Resinas de poliester insaturado
EP: Resina epoxi
Includes Thermoplastics, Polyurethanes, Thermosets,
Elastomers, Adhesives, Coatings and Sealants and PPFibers. Not included PET-, PA- and Polyacryl-Fibers
2007:260
2007:65
EVOLUCION DE LA PRODUCCION DE PLASTICOS (MILLONES t)
World plastics production 2008
by country and region
PLÁSTICOS EN ESPAÑA
Plásticos estándar:
PP Polipropileno- LDPE Polietileno de baja densidad- HDPE Polietileno de alta
densidad- PET Polietilentereftalato- PS Poliestireno- EPS Poliestireno expandido PVC Policloruro de vinilo- EVA Etilen vinil acetato
Este tipo de termoplásticos (estándar o de gran consumo) son los más utilizados
y constituyen el 72% del consumo total de plásticos (4180800 t).
Plásticos técnicos:
PC Policarbonato- PA Poliamida - ABS/SAN Acrilonitrilo Butadieno EstirenoPMMA Polimetilmetacrilato- POM Polioximetileno
Los termoplásticos técnicos son los más usados en mercados y aplicaciones de
uso más sometido a solicitaciones especiales y constituyen con 447000 Tm el 8%
del consumo total de plásticos
Termoestables:
UF Resinas ureicas - MF Resinas de melamina- UP Poliéster insaturado –
RELQ Resinas alquídicas- PF Resinas fenólicas - EP Resinas Epoxi
Los termoestables son una familia de los plásticos con características muy
diversas y actualmente representan con 871000 Tm el 15% del consumo total de
plásticos.
Otros plásticos:
PUR Poliuretanos - PVAc Poliacetato de vinilo
Otros poliestirenos y poliésteres saturados
El grupo de Otros Plásticos supone unas cantidades anuales de consumo de
342000 Tm, lo que supone el 5% del total de plásticos.
INDUSTRIA QUÍMICA en ESPAÑA
Distribución geográfica del sector (2004)
Madrid
16%
C. Valenciana
Andalucía
7%
7%
Pais vasco
5%
Resto
17%
Cataluña
48%