Presentación 7 Polimeros [Modo de compatibilidad]
Anuncio
TECNOLOGIA PARA LA FABRICACION II INDUSTRIAS I POLIMEROS POLIMEROS • Los polímeros son los mas nuevos de los tres tipos de materiales, son un compuesto que consiste en moléculas en cadenas largas, cada molécula esta hecha de unidades repetitivas que se conectan entre si. • La mayoría se basan en el carbono, por eso son consideradas sustancias orgánicas; sin embargo existen polímeros inorgánicos. • Casi todos los materiales polímeros usados en ingeniería son sintéticos con excepción del hule natural • Los polímeros se dividen en plásticos y hules PLASTICOS (1Y2) y HULES (3) 1) TERMOPLASTICOS (TP): Son sólidos a temperatura ambiente pero si se someten a altas temperaturas se convierten en un liquido viscoso, esto permite conformarlo fácilmente y pueden someterse a este proceso repetidamente sin degradarse. 2) TERMOFILOS (TS): (o termoestables) no toleran ciclos de calentamiento y enfriamiento inicialmente se ablandan, pero a temperaturas mayores se produce una reacción química que los endurece, si se realimenta se degrada por pirolisis. 3) ELASTOMEROS (E): Polímeros con extrema extensibilidad elástica, pueden alargarse hasta 10 veces y recuperar su tamaño original. • PRODUCCION: - Termoplásticos: 70% del mercado - Termófilos y elastómeros: 30% en partes similares VENTAJAS - El uso anual de polímeros excede el de los metales - Se pueden moldear partes intrincadas sin procesamiento posteriores - Baja densidad con respecto a metales y cerámicos - Buena relación de resistencia al peso - Alta resistencia a la corrosión - Baja productividad térmica y eléctrica - Costo competitivo con los metales - Menos energía en la producción - Plásticos translucidos DESVENTAJAS Baja resistencia comparada con los metales y cerámicos Limitada temperatura de servicio Degradación por la luz del sol Ciencia y tecnología de los polímeros • Los polímeros se sintetizan mediante la unión de muchas moléculas pequeñas (monómeros) para formar moléculas muy grandes (macromoléculas). • Los monómeros son moléculas simples como el etileno C2H4, se unen con enlaces covalentes formando una cadena. POLIMERIZACION • POR ADICION: En este proceso se abren los dobles enlaces entre los carbonos, esto se genera con un catalizador, para que puedan unirse a otros moléculas, las conexiones ocurren en ambos extremos de la molécula en expansión - Sintetizacion rápida • POR PASOS: se unen dos monómeros reaccionantes para formar una nueva molécula, en este proceso se produce un subproducto (típico H2O y NH3), al continuar la reacción se combinan mas moléculas de los reactivos con las que se sintetizaron. - Termoplásticos y termófilos - Sintetizacion lenta Grado de polimerización y peso molecular ESTRUCTURA 1) ESTEREORREGULARIDAD: Esta relacionado con el arreglo de los átomos - ISOTACTICO: Los grupos impares de átomos se colocan del mismo lado de la molécula, estructura fuerte y funde a temperaturas relativamente altas (175°C) - SINDIOTACTICO: Donde los grupos se alternan en lados opuestos, también es fuerte pero funde a una temperatura media (130°C) - ATACTICO: los grupos tienen una ubicación aleatoria, es suave y funde a baja temperatura (75°C) a) Isotactico, b) sindiotactico, c) atactico 2) LINEALES, RAMIFICADOS Y DE CADENA TRANSVERSAL - LINEALES: Macromoléculas con una estructura en forma de cadena, estructura característica de un termoplástico. - RAMIFICADOS: Cuando los átomos de hidrogeno son reemplazados por átomos de carbono formando ramificaciones - CADENA TRANSVERSAL: Algunos monómeros son capaces de enlazarse a monómeros adyacentes permitiendo así la adición de otras moléculas ramificadas. Característica de los elastómeros. 3) COPOLIMEROS • HOMOPOLIMEROS: sus moléculas consisten en meros repetidos del mismo tipo • COPOLIMERO: consiste en unidades repetidas de dos tipos diferentes de meros Ejemplo: Etileno-Propileno -(C2H4)n(C3H6)m- • Los copolimeros pueden tener diferentes arreglos: - Alternante - Aleatorio - Bloque - injerto CRISTALINIDAD • Los polímeros pueden tener dos estructuras, amorfa y cristalina, la tendencia a cristalizar es menor que la de los metales y cerámicos. • No todos pueden formar cristales. • Conforme aumenta la cristalinidad aumenta la densidad, rigidez, resistencia, la tenacidad, resistencia al calor. • Si es transparente en estado amorfo se opaca al cristalizar Factores que determinan la capacidad de formar cristales • • • • • • Solo los polímeros lineales pueden formar cristales Los polímeros isotácticos siempre forman cristales Los sindiotácticos algunas veces Los atácticos nunca Los copolimeros rara vez, debido a su irregularidad Los enfriamientos lentos promueven la formación de cristales • Las deformaciones mecánicas como el estirado tiende a alinear la estructura e incrementar la cristalización • Los plastificantes reducen el grado de cristalinidad Comportamiento térmico • El comportamiento térmico de una estructura cristalina es diferente al de una amorfa. • Un polímero cristalino tiene temperatura de fusión Tm, donde su volumen cambia abruptamente, la expansión térmica del material fundido es mas grande que la del solido. • Durante el enfriamiento a partir del estado liquido su coeficiente de expansión térmica disminuye y sigue la misma trayectoria, por debajo de Tm la consistencia pasa de liquida a ahulada, conforme desciende alcanza un punto donde la expansión térmica se vuelve repentinamente menor, esta es la temperatura de transición vítrea Tg, el material es duro y frágil. Comportamiento en función de la temperatura ADITIVOS • Se pueden mejorar las propiedades de un polímero mediante su combinación con aditivos, estos alteran la estructura molecular o añaden una segunda fase transformándolo en un material compuesto. - Rellenadores - Agentes de encadenamiento transversal Plastificantes - Filtros de luz UV Colorantes - antioxidantes Lubricantes Retardadores de flama • RELLENADORES: son materiales sólidos que se añaden en forma fibrosa o partícula para alterar las propiedades mecánicas, fibras de algodón, aserrín, polvos celulósicos, polvos de sílice, arcilla (agentes reforzantes) • PLASTIFICANTES: Químicos que se añaden para hacerlos mas suaves y flexibles. • COLORANTES: - Pigmentos: materiales insolubles pulverizados - Tintes: químicos líquidos solubles en el polímero POLIMEROS TERMOPLASTICOS • ACETAL: (POLIOXIMETILENO) - Alta rigidez resistencia tenacidad y resistencia al desgaste - Alto punto de fusión - Compite con el latón y zinc • ACRILICOS: el mas importante es el polimetilmetacrilato (PMMA) o “plexiglás” - Excelente transparencia - Compite con el vidrio - Aplicaciones ópticas (luces de automóvil, instrumentos ópticos, ventana de avión) - Baja resistencia al rayado • CELULOCICO: (Rayón) - en forma de fibra “algodón” - en forma de lamina “celofán” - Se utiliza como material de envoltura y películas fotográficas - Se descompone antes de fundir • FLUOROPOLIMEROS: Politetrafluoroetileno (PTFE) o “Teflón” - Alta resistencia al ataque químico No le afecta el agua Buenas propiedades eléctricas Resistencia al calor Coeficiente de fricción muy bajo Se utiliza como, antiadherente, cojinetes y equipos químicos • POLIAMIDAS: (PA) “Nylon” - Los mas importantes son Nylon 6 y 6-6 de Dupont - Resistente a la abrasión - Altamente elástico - Tenaz - Auto lubricante - Buenas propiedades mecánicas - Baja fricción - Se utiliza en: alfombras, muebles, cuerdas cojinetes, engranes • “Kevlar” La razón del interés es que su resistencia es igual al acero pero con un 20% del peso • POLICARBONATO (PC): - Excelentes propiedades mecánicas Resistente al calor Transparente Resistente al fuego Se utiliza en partes moldeadas Cascos de seguridad Impulsores de bombas Y como barniz • POLIESTERES: Tereftalato de polietileno TPE - Buena recuperación a las deformaciones Se utiliza en envases Películas fotográficas Cintas magnéticas Fibras para muebles Fibras para ropa • POLIETILENO (PE): Es el mas consumido de todos los plásticos - Bajo costo Pasividad química Fácil procesado Se utiliza como hojas y películas Aislamiento para alambres y cables Botellas tubos • POLIPROPILENO (PP): - Fácil moldeo por inyección - Alta relación de resistencia a peso - Punto de fusión alto • POLIESTIRENO (PS): - Se utiliza generalmente en forma de espuma Transparente Fácil de colorear Moldeable Se degrada a altas temperaturas Se disuelve en ciertos solventes Frágil • CLORURO DE POLIVINILO (PVC): - Buena relación con plastificantes, esto genera PVC rígido y flexible Inestable al calor y luz Altos cuidados en la producción debido a su naturaleza cancerígena Se utiliza en sistemas de agua y drenaje Aislamientos En películas y hojas Empaques Juguetes pisos POLIMEROS TERMOFILOS O TERMOESTABLES • AMINORRESINAS: - adhesivos para aglomerados y madera contrachapada - Recubrimientos (formica) • EPOXICOS: - Resistencia Adhesión Resistencia al calor y a químicos Se usa como: Recubrimientos superficiales Pisos Reforzador de fibras como las de vidrio Adhesivos Transistores Tarjetas de circuitos • FENOLICOS: fenol formaldehido o “bakelita” - Material de moldeado - Buena estabilidad térmica y química - Se utiliza como aislante térmico • POLIESTERES: - Se utiliza para fabricar pieza de gran tamaño Tubos Tanques Cascos de botes Carrocerías Paneles • POLIURETANOS: - Su mayor aplicación es en espumes - Espumas rígidas como relleno de tableros y paredes de refrigeradores - Pinturas y barnices • SILICONES: (Polímeros inorgánico, su estructura se basa en silicio) - Repele el agua - Resistente al calor - Se utiliza en: - Como fluido para lubricantes y ceras - Como resinas para pintura y recubrimientos - Como solido para moldeo de tarjetas de circuitos POLIMEROS ELASTOMEROS • HULE NATURAL (HN): (Vulcanizado) Se extrae el látex (Poliisopreno) de un árbol (hevea brasilensis) y de el se extrae el hule - Se utiliza como, cubiertas de llantas Suelas Forros sellos hevea brasilensis LATEX • HULE SINTETICO: (hule butadieno) - Cubiertas para llantas • HULE BUTILICO: - Cámaras de llantas - Artículos deportivos • HULE CLOROPENO: “Neopreno” - Buenas propiedades mecánicas Resistente al clima, ozono, calor y a la llama Mangueras para químicos Transportadores de banda • HULE ISOPRENO: - Industria automotriz Llantas Calzado Bandas transportadoras • HULE NITRILO: - Buena resistencia mecánica Resistencia a la abrasión Resistencia a la gasolina y al agua Mangueras Sellos calzado • POLIURETANO: - moldeado por inyección Expandido: Espumas colchones Muebles No expandido: Calzados Parachoques • SILICONES: - Empaques Sellos Aislamiento prótesis MOLDES DE INYECCION • Fases de la inyeccion Elementos del molde de inyección Recepción y distribución de la masa plástica Inyección en el plano y perpendicular el plano de partición Cono de entrada Bebedero o Mazarota cónicos Configuraciones correcta y defectuosa Extracción de la mazarota Canales de entrada y distribución Mazarota cónica o de barra Orificio de colada con precámara Boquillas sin mazarota Moldes de tres placas Entrada de colada de varios pisos Temperatura del material y del molde Salida de aire de los moldes Desmolde de piezas Retroceso del eyector Molde de piezas roscadas Desmolde manual Elementos guía de centrado en los moldes Picos de inyección
