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Termoplasticos de Ingenieria

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by

Daniela Jimenez

on 7 March 2013

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Transcript of Termoplasticos de Ingenieria

No se tiene una definicion exacta de termoplasticos de ingenieria, puesto que no hay un plastico general que no pueda ser denominado como este. Termoplásticos de Ingeniería -Fluencia de los materiales poliméricos: Los materiales poliméricos experimentan una deformación que depende del tiempo y la temperatura al aplicarles un esfuerzo constante. Fluencia y fractura de los materiales poliméricos Bajas densidades


Bajas resistencia a la tension


Alta resistencia al impacto


Buena capacidad de aislamiento electrico


Temperaturas de uso bastante altas


Resistencia a la corrocion


Resistencia a los ataques quimicos Propiedades Generales Termoplásticos que se procesan de forma fundida, y poseen una estructura principal del grupo amida de forma repetida. Poliamidas (Nailon) Elastomeros La deformación principalmente se da de forma elástica, plástica, o las dos al mismo tiempo. Deformación y refuerzo de los
materiales plásticos Integrantes:
Laura Argüello
Wilmer Ordoñez
Carlos Marroquin
Daniela Jimenez Una de las cosas mas representativas de los termoplásticos de ingeniería son el balance entre sus propiedades, de tal manera que lo hagan totalmente apto para sus aplicaciones en el ámbito de la ingeniería. Las familias mas reconocidas como termoplasticos de ingenieria son: Poliamidas, Policarbonatos, acetales, poliesteres termoplasticos. Poseen las misma propiedades generales de un Termoplástico de ingeniería, agregando una gran capacidad de carga a muy altas temperaturas, posee buena dureza, baja resistencia a la fricción, altas resistencias a ataques químicos, baja viscosidad, flexibilidad molecular. Deformación elástica
Se da por valores de -40 y 68C por ejemplo el Polimetilmetacrilato Deformación plásticaSe da por valores de 122 y 140C por ejemplo el PMMA Transición frágil y dúctilSe da al ser calentados por una temperatura que sobrepase su temperatura de transición vítrea. Principales mecanismos atómicos y moleculares que se presentan en un material termoplástico Refuerzo de los termoplásticos 1.Refuerzo debido a la masa molecular por medio de las de polímeroLa resistencia de un material, depende de su mas molecular promedio. Se requiere la polimerización hasta cierto rango de masa para producir un sólido estable. 2.Refuerzo por incremento de la cantidad de material cristalino en un material termoplásticoLa cantidad de material cristalino dentro de un termoplástico puede afectar en gran medida su resistencia a la tensión 3.Refuerzo de los termoplásticos por la introducción de grupos atómicos pendientes sobre las cadenas principales de carbonoEl deslizamiento de la cadena durante la deformación permanente de los termoplásticos se puede hacer mas difícil mediante la introducción de grupos laterales masivos en la cadena de carbono principal 4.Refuerzo de los termoplásticos por enlace de átomos altamente polares a la cadena de carbono principalUna aumento considerable en la resistencia del polietileno se puede obtener introduciendo un átomo de cloro en cada uno de los átomos de carbono de la cadena de carbono principal para producir policloruro de vinilo. 6.Refuerzo de los termoplásticos por la introducción de anillos de fenileno en la cadena principal del polímero en combinación con otros elementos, por ejemplo, As, O, N y S en la cadena principalLa introducción de anillos de fenileno en la cadena del carbono principal. 7.Refuerzo de termoplásticos por la adición de fibra de vidrioAlgunos termoplásticos se refuerzan con fibras de vidrio. Refuerzo de plásticos termofijos Los plásticos termofijos adquieren una mayor resistencia cuando se refuerzan, ya que se crean enlaces covalentes en la estructura del material. Efecto de la temperatura sobre la resistencia de los materiales plásticos Los termoplásticos se reblandecen gradualmente a medida que aumenta la temperatura. Temperatura de transición vítrea (Tg): Se entiende que es un punto intermedio de temperatura entre el estado fundido y el estado rígido del material. Esta temperatura es de extrema importancia para el procesador, ya que permite determinar la factibilidad de emplear un polímero para ciertas aplicaciones. Por ejemplo, si tenemos un polímero con una de 100 C y otro con una de -20 C, el primero será un material rígido a temperatura ambiente, mientras que el segundo será flexible. A temperaturas por debajo de la (Tg) para termoplásticos, la velocidad de fluencia es baja debido a la movilidad restringida de la cadena molecular. A temperaturas por encima de la (Tg) estos se deforman con más facilidad por una deformación elástica que es cuando el material regresa a su forma original tras haber sido elongado o comprimido y una deformación plástica que es cuando al eliminar el esfuerzo, el polímero no regresa a su posición original. Las cadenas moleculares se deslizan una sobre otra con mayor facilidad. La adición de fibra de vidrio a materiales plásticos es un método importante para incrementar su resistencia a la fluencia y también para reforzarlos. Relajación de esfuerzos en los materiales poliméricos La relajación de esfuerzos es cuando se provoca el flujo viscoso en la estructura interna del material polimérico porque las cadenas poliméricas se deslizan lentamente entre sí debido al rompimiento y reformación de los enlaces secundarios entre las cadenas y porque las cadenas se desenredan y retroceden. La relajación de esfuerzos de los materiales poliméricos depende de la temperatura y está asociada a una energía de activación. Fractura de los materiales poliméricos Los termoplásticos se pueden fracturar en forma frágil o dúctil.


Si la fractura ocurre por debajo de la temperatura de transición vítrea, su forma de fractura será frágil.


Si la fractura ocurre por encima de la temperatura de transición vítrea, su forma de fractura será dúctil.


La temperatura puede afectar en alto grado la forma de fractura de los termoplásticos, y la velocidad de deformación también es un factor importante en el compartimiento de fractura de los termoplásticos.


La velocidad de deformación lenta permite la realineación de la cadena molecular. los materiales poliméricos con aspecto de vidrio, como el PMMA, son más resistentes que los vidrios inorgánicos.


La energía adicional requerida para que los termoplásticos con aspecto de vidrio se fracturen es mas alta debido a que se forman grietas.


Un grieta en un termoplástico con apariencia de vidrio se forma en una región de alto esfuerzo del material y consiste en una alineación de cadenas moleculares combinada con alta densidad de huecos dispersos.


Si el esfuerzo es bastante intenso se forma un resquebrajamiento a través de la grieta. Fractura frágil de materiales poliméricos: Por arriba de la temperatura de transición vítrea, los termoplásticos pueden presentar deformación plástica antes de la fractura.


Durante la deformación plástica las cadenas lineales moleculares se desenredan y se deslizan unas sobre otras y se alinean en dirección a al esfuerzo aplicado.


Con el tiempo cuando el esfuerzo sobre las cadenas se vuelve demasiado alto las cadenas moleculares se rompen y se presenta la fractura del material Fractura ductil: El Media-TIC, un edificio con una fachada basada en materiales plásticos. Un nuevo elemento constructivo compuesto por finas láminas de plástico y cámaras de aire. Grietas Resquebrajamiento Proceso Quimico y reacciones de polimerizacion El nailon se nbtiene por medio de una reaccion de crecimiento por etapas, donde se sintetizan por medio de diacido y diaminas. El nailon 6,6 se produce gracias a una reaccion de polimerizacion entre la hexametilendiamina y el acido adipico procuciendo finalmente Polihexametilendiamina. Estructura y Propiedades Son materiales polimerico altamente cristalinos, gracias a su estructura simetrica regular de las cadenas principales. La alta resistencia, sus altas temperauras de deformacion y su buena resistencia a los ataque quimicos se deben al enlace de hidrogen que se forma entre las cadenas moleculares, ya que el enlace amida hace posible un enlace NHO. Procesamiento La mayoria de los nailons se procesan comunmente por el moldeo por inyeccion, o extrusion. La inyeccion consiste en inyectar el polimero en estado fundido dentro de un molde cerrado a presión y frío, por medio de un orificio pequeño llamado compuerta. En ese molde el material se solidifica, comenzando a cristalizarce en polímeros semicristalinos. La extrusion consiste aplicar una fuerza ejercida por un husillo, sobre el polimero de tal manera que es es forzado a pasar a través de una boquilla, girando concéntricamente dentro del cañon, con una separación milimétrica entre ambos elementos. 5.Refuerzo de los termoplásticos por la introducción de átomos de oxígeno y nitrógeno en la cadena de carbono principalIntroduciendo un enlace éter en la cadena de carbono principal, se aumenta la rigidez de los termoplásticos. Resinas amínicas (ureas y melaninas)Las resinas amínicas son materiales termofijos formados por la reacción controlada de formaldehído con diversos compuestos que contienen el grupo amina NH2Urea-formaldehídoMelamina-formaldehído Son materiales poliméricos cuyas dimensiones pueden cambiar en gran medida cuando se someten a esfuerzos y cuando retornan a sus dimensiones originales al cesar la fuerza deformante.

Hay muchas clase de elastomeros como por ejemplo caucho natural, cauchos de nitrilo,poliisopreno sintetico, caucho de estireno-butadiento, cauchos de nitrilo, policloropreno y siliconas Caucho natural
El caucho natural se produce comercialmente a partir del látex del árbol hevea brasiliensis, que se cultiva principalmente en malasia e Indonesia Estructura

El caucho natural es principalmente cis-1,4 piliisopeno mezclado con pequeñas cantidades de proteínas, sales inorgánicas y gran número de otros compuestos Vulcanización:
es el proceso químico por medio del cual las, moléculas del polímero se unen mediante enlaces entre cruzados.

En 1839 charles Goodyear descubrió un proceso de vulcanización para el caucho, este proceso que se incremente la resistencia a la tención del caucho natural. El uso de cargas puede reducir el costo del productor y también reforzar el material, el negro de humo se usa comúnmente para el caucho Caucho estireno-butadienoEl caucho sintético más importante y el que más ampliamente se usa es el caucho de estireno-butadieno, un polímero del butadieno-estireno,tiene aún más elasticidad que el caucho natural y la presencia de estireno en el copolimero produce un caucho más tenaz y resistente, además tiene un costo mas bajo que el caucho natural y por tanto se usa en múltiples aplicaciones del caucho Cauchos de nitriloLos cauchos de nitrilo son copolimeros de butadieno y acrilonitrilo. Los grupos de nitrilo proporcionan buena resistencia a aceites y disolventes, además de mejorar la resistencia a la abrasión y el calor.

Los cauchos de nitrilo son más costosos que los cauchos ordinarios, por tanto el uso de estos polímeros se limita a aplicaciones especiales, como mangueras de combustible y juntas en las que se requiere alta resistencia a aceites y disolvente PolicloroprenoLos cauchos de policloropreno o neopreno son similares al isopreno, excepto que el grupo metilo unido al doble enlace de carbono ha sido reemplazado por un átomo de cloro La presencia del átomo de cloro aumenta la resistencia de los dobles enlaces al ser atacados por el oxígeno, ozono, calor, luz y diversas condiciones ambientales. Los neoprenos tienen buena resistencia a los combustibles y al aceite, e incrementan su resistencia más que los cauchos ordinarios. Sin embargo tienen flexibilidad más pobre a bajas temperaturas y su costo es más alto. Cauchos de siliconaEl polímero de silicona tiene unidades de silicio y oxígenos que se repiten como se muestra en el siguiente diagrama Los polímeros de silicona que se basan en silicio y oxígeno en la cadena principal e llaman Silicones. De los múltiples elastómeros de silicona, el tipo más común es aquel que la X Y LA X’ de la unidad se repite con grupos de metilo.

Los cauchos de silicona tienen la importante ventaja de que pueden usarse en un amplio rango de temperaturas (100-250), algunas aplicaciones de los cauchos de silicona son: selladores, juntas, aislamiento eléctrico, cables de encendido y cubiertas para bujías de vehículos Plasticos Termofijos Los fenolicos estan formados por un fenol y un formaldehido los cuales dan agua como subproducto.
Son los mas importantes de la industria.

cuando se aplica calor o presion los hexa se descomponen y producen amoniaco el cual proporciona los ennlaces cruzados de metileno para formar una estructura con enlaces cruzados. 1. aserrin -> resistencia al impacto

2. celulosa minerales, fibra de vidrio -> resistencia impacto

3. minerales como la mica -> resistencia electrica

4. mireales como el asbesto -> resistentes al calor Tienen buenas propiedades electricas, son aislantes termicos, propiedades mecanizas y se moldean facil.


la temperatura debe estar entre 120 y 177c.


El peso es el 50% o 80% del moldeo.


Las cargas reducen el costo y mejoran la resistencia.


adhesivos a altas temperaturas y resistentes a la humedad Fenolicos Aplicaciones generales Resinas epoxicas Son una familia de materiales polímeros termófilos tienen baja contracción al curar, también tienen buena adhesión a otros materiales, buena resistencia química y al medio ambiente, buenas propiedades mecánicas y buenas propiedades como aislantes eléctricos Estructura
Las resinas epoxidas se caracterizan por tener dos o mas grupos epoxidos por molecula.La estructura quimica de un grupo epoxido es Propiedades: buena resistencia dialéctica buena adhesión, baja contracción durante el curado y la capacidad de conservar sus propiedades bajo diversas condiciones ambientales Aplicaciones:Se usan en una amplia variedad de recubrimientos protectores y decorativos en virtud de su buena adhesión y su buena resistencia mecánica química. Se usan principalmente en recubrimientos para pintura de automóviles y recubrimiento de cables Poliesteres insaturados Tienen dobles enlaces covalentes carbono-carbono reactivos que puede entrecruzarse para formar materiales termofijos. Propiedades
las resinas de poliésteres insaturadas son materiales de baja viscosidad que se pueden mezclar con grandes cantidades de cargas y refuerzos. los poliésteres insaturados reforzados con vidrio se usan para fabricar paneles de automóviles y autopartes, plataformas de barcos, también para tuberías, tanques y ductos donde se requiere buena resistencia a la corrosión. Aplicaciones Policarbonatos Son termoplásticos fáciles de trabajar, y moldear , son utilizados ampliamente en la manufactura moderna.

Se le da el nombre "policarbonato" basado en que se trata de polímeros que presentan grupos funcionales unidos por grupos carbonato en una larga cadena molecular. Propiedades Estructura molecular rigida
flexibilidad molecular debido a los enlaces sencillo de carbono - oxigeno
resistencia a la tension
altas temperaturas de deformacion
aislantes electricos
transparencia
son atacados por disolventes. Aplicaciones Engranajes
cascos
componentes de aviones y barcos
lentes de semaforos
aparatos domesticos. Acetales Termoplastico de ingenieria bastante rigido y resistente

bajo coeficiente de friccion , buen procesamiento.

alta resistencia termica, buena resistencia a los disolventes. Estructura Aplicaciones remplazan piezas fundidas de de zinc, bronce, y aluminio
estampadoras de acero
componentes en los sistemas de combustibles
cinturones de seguridad
engranajes Poliésteres termoplasticos dentro de los poliesteres termoplasticos se encuentran el Tereftalato de polibutileno (PTB), y el tereftalato de Polietileno (PET). EL PBT tiene en sus cadenas del polimero una unidad que se repite de mayor peso molecular. Estructura Los anillos del fenileno unido con los grupos carbonilo (C=O) de estos termoplasticos conforman unidades largas y planas en las cadenas de estos Propiedades Rigidez
Movilidad al momento de ser procesado y fundido
buena resistencia como todos los plasticos
baja absorcion de humedad
resistente a la gran mayoria de sustancias quimicas
aislantes electricos. Aplicaciones conectores, interruptores, componentes sintonizadores de tv

tableros de terminales
tableros de circuito integrado
componentes de carrocerias

el PET es utilizado como peliculas de envolturas de alimentos
fibra de ropas alfombras, etc. Bibliografia
Smith. W Fundamentos de la ciecia e ingenieria de materiales.
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