se enfría rápidamente desde 300 °C

PROBLEMAS PLASTICOS .- Leccion 3./
HOJA 1 .
P1.- (a).-Una muestra de polietilenterftalato (PET) se enfría rápidamente desde 300 °C (A) hasta temperatura
ambiente (B) y da como resultado un material rígido y perfectamente transparente. Esquematizar el diagrama
volumen específico en función de la temperatura de este proceso y explicarlo.
Tg = 69 °C , Tm = 267 °C
(b).- La muestra de PET en el estado (B), se calienta hasta 100 °C y se mantiene a esta temperatura hasta que
se observa que la muestra adquiere una apariencia translúcida (C), entonces se enfría hasta temperatura
ambiente (B) y da como resultado un material rígido y translúcido. Explicar este proceso.
Esquematizar el diagrama volumen específico en función de la temperatura, si esta muestra en el estado (D)
se calentara hasta 300 °C.
P2.- Explicar los siguientes hechos:
(a).- El polietileno (PE) y el polipropileno (PP) obtenidos mediante catalizadores estereoespecíficos son
rígidos y translúcidos, mientras que un copolímero 65-35 de ambos, obtenido de la misma manera, es en
caucho transparente y blando.
(b).- Existe un plástico comercialmente disponible que es similar en apariencia al PE y al PP descritos en el
apartado a y que consiste en un 65 % de unidades de etileno y un 35 % de unidades de propileno. En este
plástico los dos componentes no se pueden separar por medios físicos o químicos sin degradar el polímero.
(c).- Calcular la temperatura de transición vítrea, Tg de los materiales descritos en los apartados (a) y (b) sabiendo que:
Tg (PE) = 248 K , Tg (PPISOTACTICO) = 265 K
P3.- Hacer un diagrama volumen específico frente a la temperatura y trazar esquemáticamente las curvas
correspondientes a los siguientes pares de polímeros. (Hacer un diagrama para cada par de polímeros).
(a).- Polietileno lineal con un peso molecular medio másico de 75000 g/mol; polietileno ramificado con un
peso molecular medio másico de 50000 g/mol.
(b).- Cloruro de polivinilo esferulítico con 50 % de cristalinidad y grado de polimerización 5000;
polipropileno esferulítico con 50 % de cristalinidad y grado de polimerización 10000.
(c).- Poliestireno totalmente amorfo con un grado de polimerización de 7000; polipropileno totalmente
amorfo con un grado de polimerización de 7000.
P4.- Decidir cuál de los siguientes pares de polímeros tiene mayor temperatura de fusión y decir por qué.
(a).- Polietileno ramificado con un peso atómico medio numérico de 850000 g/mol; polietileno lineal con un
peso atómico medio numérico de 850000 g/mol.
(b).- Politetrafluoretileno con una densidad de 2.14 g/cm3 y un peso molecular medio másico de 600000
g/mol; PTFE con una densidad de 2.20 g/cm3 y un peso molecular medio másico de 600000 g/mol.
(c).- Cloruro de polivinilo lineal y sindiotáctico con un peso molecular medio numérico de 500000 g/mol;
polietileno lineal con un peso molecular medio numérico de 225000 g/mol.
(d).- Polipropileno lineal y sindiotáctico con un peso molecular medio másico de 750000 g/mol; polipropileno
lineal y atáctico con un peso molecular medio másico de 500000 g/mol.
P5.- Escoger, de entre los siguientes polímeros, los más adecuados para fabricar vasos para contener café
caliente: polietileno, polipropileno, cloruro de polivinilo, poliéster PET y policarbonato. ¿Por qué?
PROBLEMAS PLASTICOS .- Leccion 3./
HOJA 2.
P6.- Representar esquemáticamente la dependencia del módulo de elasticidad de un polímero amorfo con la
temperatura de transición vítrea. Suponer que el peso molecular se mantiene constante.
P7- De los polímeros citados en la tabla siguiente, ¿cuáles son los más apropiados para utilizarse como
cubitera? ¿Por qué?
P8.- En la figura siguiente se ha representado para el PMMA el logaritmo del módulo de relajación, E R (t ) ,
frente al logaritmo tiempo a varias temperaturas. Representar gráficamente el
log[ER (10) ]
frente a la
temperatura y deducir el valor de Tg .
Figura.- Logaritmo del módulo de relajación frente al logaritmo del tiempo para el poli(metacrilato de metilo)
entre 40 y 135 ºC
P9.- La complianza de fluencia de un determinado tipo de propileno, a 35 ºC, viene dada por:
J (t ) = 1.2t 0.1 GPa-1 donde t viene expreado en segundos.
Dicho material exhibe el principio de superposición tiempo-temperatura y obedece a la ecuación de Arrhenius
con una energía de activación de ∆H = 170 kJ.mol-1. Determinar la complianza de fluencia para dicho
propileno a 40 ºC.
R.- 1.33t
0.1
GPa-1.
P10.- Se requiere conocer la complianza de fluencia a la temperatura de 300 K y a la edad de 10 años, de un
nuevo polímero que ha sido sintetizado hace un año, de tal modo que no es posible conocer datos reales de el.
Si se realiza la determinación a la temperatura de 350 K, ¿Cuánto tiempo se requerirá para conocer el valor
del parámetro deseado?. Datos: ∆H = 120 kJ.mol-1.
PROBLEMAS PLASTICOS .- Leccion 3./
HOJA 3.
P11.- Dibujar de forma aproximada la curva tensión-deformación a tracción de una probeta de poliestireno
(PS) y de polietileno (PE). Indicar cuál sería en cada punto significativo de la curva la forma de la probeta.
DATOS: PS ( Tg = 80 ºC) PE ( Tg = -30 ºC, Tm = 115 ºC)
P12.- Un material plástico cuya temperatura de fusión es Tm = 170 ºC y de transición vítrea Tg = 50 posee
un 60% de cristalinidad después de haber sido enfriado lentamente hasta temperatura ambiente (20 ºC).
(a).- ¿En qué estado de agregación se encuentra este polímero a 190 ºC, 100 ºC y 20 ºC?
(b).- Si el citado polímero se calienta a 180 ºC y luego se enfría muy rápidamente hasta 20 ºC, ¿la
cristalinidad del material será del 60 %?. Justificar la respuesta.
(c).- Si el material obtenido en el apartado anterior se mantiene a temperatura ambiente durante un año, ¿se
producirá algún cambio microestructural? ¿Por qué?.
P13.- Una barra cilíndrica de polipropileno (PP) está empotrada en el techo por uno de sus extremos, mientras
que en el otro se agrega un peso de 30 kg.
(a).- Hallar el diámetro mínimo tal que el alargamiento de la barra al cabo de un año sea como máximo de
12,5 mm si la temperatura de trabajo es de 20ºC. La longitud inicial de la barra es de 0,5 m.
(b).- Suponiendo que la barra se fabricase en las mismas dimensiones con poliestireno (PS), bajo las mismas
condiciones de carga y sin llegar a rotura, ¿la deformación que cabe esperar sería mayor o menor? Justificar la
respuesta.
DATOS: PP ( Tg = 0 ºC, Tm =140 ºC) PS ( Tg = 80 ºC), Curvas de fluencia del polipropileno (Figura 1)
Figura 1