INSTITUTO TECNOLÓGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES DE LA REGIÓN CARBONÍFERA. INGENIERÍA INDUSTRIAL PROCESOS DE FABRICACIÓN POLIMEROS E CERAMICOS TIPOS Y CLASIFICACION. CATEDRÁTICO: ING. EDMUNDO MONTELONGO BERNAL. MARIO SEBASTIAN ZAVALA RIVERA 201DD560 TIPOS DE POLIMEROS.(CLASIFICACION) • Definamos los polímeros como las macromoléculas que surgen de la unión de numerosas moléculas individuales, dando lugar a largas cadenas. Desdelos tiempos de nuestros antepasados, los seres humanos han aprovechado las propiedades de diversos polímeros naturales con diversos fines, y se puede afirmar que la vida misma de todos los seres depende de la presencia de ciertos polímeros esenciales, como las proteínas o los ácidos nucleicos • Polímeros. Clasificación • Estos se los puede identificar de acuerdo con varios criterios. A continuación, se enumeran algunos de ellos: • 1) el origen: • Naturales: Son producidos por seres vivos, ya sea vegetales o animales. Ejemplos clásicos son el caucho, el agaragar, la seda, la quitina, el almidón, la celulosa, la lana. • Semisintéticos: Se obtienen mediante procesos de transformación de polímeros naturales. Por ejemplo, caucho vulcanizado, nitrocelulosa • Sintéticos: este tipo de productos tienen aleaciones del petrolio,entre ellos encontramos los plásticos, el nylon, el PVC. Algunos subgrupos importantes de polímeros sintéticos, por sus aplicaciones industriales, son los siguientes: • Polímeros estirénicos • Polímeros vinílicos halogenados • Polímeros acrílicos. • Según los elementos químicos que los componen en forma mayoritaria: • Polímeros orgánicos: contienen en su cadena principal átomos de carbono, otros componentes mayoritarios son el hidrógeno y el oxígeno. A menudo también se componen de fósforo, nitrógeno y azufre. Ejemplos: celulosa, almidón, azúcares, glucógeno, fosfolípidos, ácidos nucleicos, proteínas. • Polímeros inorgánicos: no contienen en su cadena principal carbono, sino otros elementos, como el silicio o el germanio. Ejemplos: siliconas, poliestannos, poligermanos. • De acuerdo al tamaño: • Polímeros de bajo PM (hemicoloides): 1500-5000g/mol. Longitud de cadena 50-500Å, 20-100 unidades. • Polímeros de alto PM (eucoloides): Tienen pesos moleculares mayores de 10.000 y longitudes de cadena mayores de 2500 Å, más de 1000 unidades. • De acuerdo a la naturaleza de los monómeros que los componen, tenemos: • Homopolímeros: todos los monómeros que los constituyen son iguales • Heteropolímeros o copolímeros: formados por 2 o más monómeros diferentes. • Estos últimos, a su vez, se diferencian en tres clases: • a) Copolímero aleatorio: Está formado por una disposición aleatoria de dos ó más monómeros. • b) Copolímeros de injerto: Poseen una cadena principal de un solo tipo de monómero con ramas de otros monómeros. • c) Copolímero en bloques: Tiene bloques de monómeros del mismo tipo en arreglos repetitivos • De acuerdo con su estructura, encontramos los siguientes tipos: • Polímeros lineales: Se repite siempre el mismo tipo de unión. • Polímeros ramificados: Con cadenas laterales unidas a la principal. • Polímeros entrecruzados: Se forman enlaces entre cadenas vecinas. • Según su comportamiento frente a la deformación y a las elevadas temperaturas: • Termoplásticos: Son aquellos que se ablandan al ser sometidos al calor, permiten ser moldeados y al enfriarse adquieren dureza nuevamente. Como se pueden fundir y volver a moldear, se consideran reciclables. Ejemplos: polietileno de baja densidad, polietileno de alta densidad, polietileno tereftalato (PET), polipropileno (PP), cloruro de polivinilo (PVC), policarbonato (PC), teflón. • Termoestables, termofraguantes o termorrígidos: Solamente son blandos o «plásticos» al calentarlos por primera vez. Después de enfriados, no pueden recuperarse para transformaciones posteriores. Suelen ser más frágiles que los anteriores. Ejemplos: resinas epoxi, melamina, baquelita • Según su ordenamiento molecular • Cristalinos: polietileno, nylon. • Semicristalinos: PVC. • Amorfos: poliestireno atáctico. • Cerámica tipos y clasificación. • Los cerámicos se pueden clasificar de acuerdo a diferentes criterios como su origen, su campo de aplicación, su estructura atómica, etc. los materiales cerámicos se suelen dividir en estos dos grandes grupos: • cerámicos tradicionales: normalmente, están constituidos por tres componentes básicos: arcilla, sílice y feldespato. Ejemplos de cerámicos tradicionales son los ladrillos y tejas utilizados en la industria de la construcción y las porcelanas eléctricas de uso en la industria eléctrica. • cerámicos avanzados o industriales: denominados también cerámicos finos, de ingeniería, o de alta tecnología porque proporcionan alta resistencia a temperaturas extremadamente altas, bajo peso, alta dureza y alta resistencia a la corrosión. Se emplean para componentes para turbinas, para automóviles, para usos aeroespaciales, intercambiadores de calor, prótesis, herramientas de corte, etc. Están constituidas por compuestos puros o casi puros, tales como el óxido de aluminio, carburo de silicio , o nitruro de silicio • Algunos tipos de materiales cerámicos. • Materiales cerámicos impermeables o finos: en los que se someten a temperaturas suficientemente altas como para vitrificar completamente la arena de cuarzo. Así, se obtienen productos impermeables y más duros. Los más importantes son: • Gres cerámico común: obtenido a partir de arcillas ordinarias, sometidas a temperaturas de unos 1.300 °C. Es muy empleado en pavimentos y paredes. • Gres cerámico fino: Obtenido a partir de arcillas conteniendo óxidos metálicos a las que se le añade un fundente (feldespato) para bajar el punto de fusión. Más tarde se introducen en un horno a unos 1.300 °C. Cuando esta a punto de finalizar la cocción, se impregnan los objetos de sal marina que reacciona con la arcilla formando una fina capa de silicoalunminato alcalino vitrificado que confiere al gres su vidriado característico. Se emplea para vajillas, azulejos • Propiedades generales de los materiales cerámicos • Comparados con los metales y plásticos son duros, no combustibles y no oxidables. • Su gran dureza los hace un material ampliamente utilizado como abrasivo y como puntas cortantes de herramientas. • Gran resistencia a altas temperaturas, con gran poder de aislamiento térmico y, también, eléctrico. • Gran resistencia a la corrosión y a los efectos de la erosión que causan los agentes atmosféricos. • Alta resistencia a casi todos los agentes químicos. • Una característica fundamental es que pueden fabricarse en formas con dimensiones determinadas • Los materiales cerámicos son generalmente frágiles o vidriosos. Casi siempre se fracturan ante esfuerzos de tensión y presentan poca elasticidad • Materiales cerámicos porosos o gruesos. No han sufrido vitrificación, es decir, no se llega a fundir el cuarzo con la arena debido a que la temperatura del horno es baja. Su fractura (al romperse) es terrosa, siendo totalmente permeables a los gases, líquidos y grasas. Los más importantes: • Arcilla cocida: de color rojiza debido al óxido de hierro de las arcillas empleadas. La temperatura de cocción es de unos 800ºC. A veces, la pieza se recubre con esmalte de color blanco (óxido de estaño) y se denomina loza estannífera. Con ella se fabrican: baldosas, ladrillos, tejas, jarrones, cazuelas, etc • Cristalinos Las cerámicas cristalinas son todas aquellas que se obtienen a patir del fuego y de múltiples procesos, como el de la sinterización, la cual consiste en compactar los polvos producidos para dar formar a un sólido final. Sus estructuras son ordenadas, ya sea que se traten de cristales iónicos o de redes tridimensionales de enlaces covalentes. • No cristalinos Las cerámicas no cristalinas son todas aquellas de apariencia vítrea, por lo que se tratan de vidrios. En términos generales, se obtienen mediante la solidificación y enfriamiento de los sólidos fundidos que se mezclan para dar lugar al material cerámico. Sus estructuras son desordenadas, amorfas. • Aplicaciones de este material. • Existen numerosos productos cerámicos de uso especializado o casero: • Ladrillos, tuberías, tejas, suelos de apartamentos. • Radiadores de gas, revestimiento de hornos. • Utensilios de cocina: cuchillos, azulejos, vajillas. • Medicina • Las cerámicas, específicamente los óxidos de titanio y circonio, pueden utilizarse como biomateriales en la suplantación de piezas dentales y huesos. Mecanizado Algunos materiales cerámicos son extraordinariamente duros, por lo que se destinan para fabricar taladros y herramientas de corte, con los cuales se mecanizan, cortan y moldean metales u otros sólidos. Asimismo, suelen ser materiales abrasivos, con los cuales se pulen diversas superficies. • Motores eléctricos Los motores eléctricos están compuestos de imanes hechos a base de cerámica ferrita. • Aislantes • Al ser malos conductores del calor o la electricidad, se utilizan como aislantes por ejemplo en contenedores alimenticios para mantenerlos calientes por mayor tiempo, o en transformadores y generadores eléctricos para controlar los altos voltajes. • Ejemplos de materiales cerámicos • Por ultimo mencionare varios ejemplos de materiales cerámicos, siendo modernos la mayoría de ellos: • -Al2O3, alúmina • -Si3N4, nitruro de silicio • -TiN, nitruro de titanio • -Grafito • -Diamante • -SiO2, sílice
