POLÍMEROS
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MATERIALES DE FABRICACIÓN II
FASE I
MATERIALES POLIMÉRICOS
COMPETENCIAAnaliza y establece la estructura constitucional de los polímeros en relación con sus propiedades, para
su adecuada selección y especificación mediante nomenclatura normalizada en el campo de la ingeniería. Asimismo identifica y caracteriza los plásticos mediante pruebas en el laboratorio, con
creatividad e innovación
- 2015 -
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UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍA
PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA-ELÉCTRICAY MECATRÓNICA
DOCENTE:
ING. EMILIO CHIRE RAMÍREZ
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• Son moléculas gigantes consistentes de (al menos cinco) unidades químicas repetitivas (llamadas meros) enlazadas conjuntamente en forma de la hilera de un “rosario”. Los polímeros normalmente más de cinco monómeros y algunos pueden contener cientos o miles de monómeros en cada cadena
• Los polímeros pueden ser naturales tales como la celulosa o el DNA, o sintéticos, tales como el nylon o el polietileno
• La mayoría de polímeros son de naturaleza orgánica y están formados de moléculas de hidrocarburos
• Cada átomo de C tiene cuatro e- que participan en los enlaces (tetravalencia), cada átomo de H un electrón de enlace
¿Que es un polímero?
El término "polímero" se deriva de la antigua palabra griega πολύς (polus, que significa "muchos") y μέρος (meros, que significa "partes"), y se refiere a una molécula cuya estructura está
compuesta por varias unidades de repetición, de la que se origina una característica de alta masa molecular relativa y propiedades propias. El término fue acuñado en 1833 por el químico sueco
Jöns Jacob Berzelius
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Es una macromolécula formada por la unión de moléculas de menor tamaño que se conocen como monómeros o
simplemente meros
1 MONOMEROn n 2 DIMERO3 TRIMERO4 -20 OLIGOMEROS> 20 POLIMERO
POLIMEROS:¿Que es un polímero?
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Se define también a los polímeros como compuestos orgánicos, naturales o sintéticos de elevados pesos moleculares (de 100 000 a más 1 000 000 g/mol) constituidos por unidades estructurales (conocidos como “meros”) que se componen de C, H, O, N, F, Cl, S, P y que forman cadenas, redes o cadenas entrecruzadas unidas por enlace covalente para formar las grandes macromoléculas.
¿Que es un polímero?
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• Los polímeros se producen por la unión de cientos de miles de moléculas pequeñas denominadas monómeros que forman enormes cadenas de las formas más diversas. Algunas parecen fideos, otras tienen ramificaciones. algunas más se asemejan a las escaleras de mano y otras son como redes tridimensionales.
• Existen polímeros naturales de gran significación comercial como el algodón, formado por fibras de celulosas. La celulosa se encuentra en la madera y en los tallos de muchas plantas, y se emplean para hacer telas y papel. La seda es otro polímero natural muy apreciado y es una poliamida semejante al nylon. La lana, proteína del pelo de las ovejas, es otro ejemplo. El hule de los árboles de hevea y de los arbustos de Guayule, son también polímeros naturales importantes.
• Sin embargo, la mayor parte de los polímeros que usamos en nuestra vida diaria son materiales sintéticos con propiedades y aplicaciones variadas.
Polímeros
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Obtención• A partir de sustancias naturales
• Por síntesis a partir del petróleo, carbón o gas natural
Caucho
Polietileno de baja densidad
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POLIMEROS NATURALES
– PROTEÍNAS
Hemoglobina
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POLIMEROS NATURALES: ADN
AT
G
C
C
G
T
A
O
OH H
HHH H
CH2
N
N
N
N
O
N H
H
HNN
O
N
H
H
O
PO2
O
O
O H
HHH H
CH2
N
NN
N
NHH
NN
O
O
H3C
HPO2
O
O H
HHH H
CH2
N
N
N
N
O
N H
H
HNN
O
N
H
H
O
PO2
O
O
O H
HHH H
CH2
N
NN
N
NHH
NN
O
O
H3C
H
P O
H
H HHH
CH2
O
OH
H HHH
O
CH2
O
OH
H HHH
CH2
O
OH
H HHH
CH2
O
PO2
O
OPO2
PO2
P
OH
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CELULOSA
Hidrato de carbono
ALMIDÓN
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¡¡¡¡… La telaraña también es un
polímero natural está compuesta por dos proteínas que la
hacen elástica
…, !!!!!
Polímeros
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Elementos en polímeros
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OBTENCIÓN DE POLÍMEROS SINTÉTICOS
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HISTORIA DE LOS PLÁSTICOS: FECHAS, HECHOS Y PROTAGONISTAS
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http://atomos2008.wordpress.com/atomo/polimeros-los-atomos-unidos-por-un-buen-fin/
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COMPOSICION:
Plástico = Polímero + Aditivos
PLÁSTICOS
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PLÁSTICOS
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Clasificación de los polímeros según su comportamiento con
respecto al calor
POLÍMEROS
TERMOPLASTOS TERMOESTABLES ELASTÓMEROS
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Polímero lineal
Polímero ramificado
Polímero entrecruzado
Estructura de los polímeros
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Los termoplásticos son polímeros que pueden cumplir un ciclo de
calentamiento-fusión y enfriamiento-solidificación por acción de la temperatura repetidas veces sin sufrir alteraciones. Los principales son:
• Resinas celulósicas: obtenidas a partir de la celulosa, el material constituyente de la parte leñosa de las plantas. Pertenece a este grupo el rayón.
• Polietilenos y derivados: Emplean como materia prima el etileno obtenido
del craqueo del petróleo que, tratado posteriormente, permite obtener diferentes monómeros como acetato de vinilo, alcohol vinílico, cloruro de vinilo, etc. Pertenecen a este grupo el PVC, el poliestireno, el metacrilato, etc.
• Derivados de las proteínas: Pertenecen a este grupo el nailon y el perlón,
obtenidos a partir de las diamidas. • Derivados del caucho: Son ejemplo de este grupo los llamados
comercialmente pliofilmes, clorhidratos de caucho obtenidos adicionando ácido clorhídrico a los polímeros de caucho.
Polímeros termoplastos
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Polímeros termoplastos
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• Los plásticos termoestables son materiales que una vez que han sufrido el proceso de calentamiento-fusión y formación-solidificación, se convierten en materiales rígidos que no vuelven a fundirse.
• Generalmente para su obtención se parte de un aldehído.
• Polímeros del fenol: Son plásticos duros, insolubles e infusibles pero, si durante su fabricación se emplea un exceso de fenol, se obtienen termoplásticos: resinas epoxi, resinas melamínicas y Baquelita.
• Aminoplásticos: Polímeros de urea y derivados. Pertenece a este grupo la melamina.
• Poliésteres: Resinas procedentes de la esterificación de polialcoholes, que suelen emplearse en barnices. Si el ácido no está en exceso, se obtienen termoplásticos.
Polímeros termoestables
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Formación de un polímero termofijo o termoestable
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• Los elastómeros se caracterizan por su elevada elasticidad y la capacidad de estiramiento y rebote, recuperando su forma primitiva una vez que se retira la fuerza que los deformaba.
• Comprenden los cauchos naturales y sintéticos; entre estos últimos se encuentran el neopreno y el polibutadieno.
• Los elastómeros son materiales de moléculas grandes las cuales después de ser deformadas a temperatura ambiente, recobran en mayor medida su tamaño y geometría al ser liberada la fuerza que los deformó.
Elastómeros o cauchos
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Elastómeros
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Moléculas de hidrocarburos saturados (enlace simple)
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Moléculas de hidrocarburos insaturados (enlaces dobles y triples)
Las moléculas insaturadas son más reactivas
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IsómerosSon moléculas que contienen el mismo número de
átomos pero en diferentes arreglos. Un ejemplo es el butano y el isobutano
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Moléculas de hidrocarburos
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¿Plásticos = Polímeros?
Mero del PTFE
Polímero: PTFE
Átomos de Cloro
Átomos de Carbono
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(1)Polimerización por adición
(2)Polimerización por condensación
Polimerización
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• Existen diversos procesos para unir moléculas pequeñas
con otras para formar moléculas grandes. Su
clasificación se basa en el mecanismo por el cual se
unen estructuras monómeras o en las condiciones
experimentales de reacción.
• Mecanismos de polimerización: La
polimerización puede efectuarse por distintos
métodos: polimerización por adición y polimerización por
condensación
Procesos de polimerización
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Química de las moléculas poliméricas
• El Etileno (C2H4) es un gas a temperatura y presión ambiental
• El etileno es trasformado a polietileno (sólido) por formación de un mero activo a través de una reacción con un iniciador o radical catalítico (R·)
• (·) denota un electrón sin parear (sitio activo)
Polimerización por adición
1. Reacción de inicio:
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2. Rápida propagación, aproximadamente 1000 meros en 1 a 10 ms:
3. Terminación, cuando dos cadenas activas se encuentran o cuando la cadena activa se reúne con otro grupo iniciador u otras especies con enlaces activos
![Page 49: POLÍMEROS](https://reader036.fdocuments.co/reader036/viewer/2022081506/563dba18550346aa9aa2a45a/html5/thumbnails/49.jpg)
Polimerización del poliestireno
![Page 50: POLÍMEROS](https://reader036.fdocuments.co/reader036/viewer/2022081506/563dba18550346aa9aa2a45a/html5/thumbnails/50.jpg)
POLÍMEROS DE ADICIÓN
![Page 51: POLÍMEROS](https://reader036.fdocuments.co/reader036/viewer/2022081506/563dba18550346aa9aa2a45a/html5/thumbnails/51.jpg)
POLÍMEROS DE ADICIÓN
![Page 52: POLÍMEROS](https://reader036.fdocuments.co/reader036/viewer/2022081506/563dba18550346aa9aa2a45a/html5/thumbnails/52.jpg)
POLÍMEROS DE ADICIÓN
![Page 53: POLÍMEROS](https://reader036.fdocuments.co/reader036/viewer/2022081506/563dba18550346aa9aa2a45a/html5/thumbnails/53.jpg)
Química de las moléculas poliméricas
Politetrafluoroetileno (PTFE) - Teflón
Unidad mérica ó mero
![Page 54: POLÍMEROS](https://reader036.fdocuments.co/reader036/viewer/2022081506/563dba18550346aa9aa2a45a/html5/thumbnails/54.jpg)
Química de las moléculas poliméricas
Unidad mérica ó mero
Cloruro de polivinilo (PVC)
![Page 55: POLÍMEROS](https://reader036.fdocuments.co/reader036/viewer/2022081506/563dba18550346aa9aa2a45a/html5/thumbnails/55.jpg)
Química de las moléculas poliméricas
Unidad mérica ó mero
Polipropileno (PP)
![Page 56: POLÍMEROS](https://reader036.fdocuments.co/reader036/viewer/2022081506/563dba18550346aa9aa2a45a/html5/thumbnails/56.jpg)
Química de las moléculas poliméricas• Cuando todos los meros de la cadena son iguales, la molécula es
llamada homopolímero• Cuando hay más de un mero presente en la cadena, la molécula es un
copolímero• Los meros que tienen 2 enlaces activos para unirse con otros meros
son llamados bifuncionales• Los que tienen 3 enlaces activos para unirse con otros meros son
llamados trifuncionales. Ellos forman moléculas tridimensionales en sus estructuras
Polietileno (Bifuncional) Fenol-formaldehído (Trifuncional)
![Page 57: POLÍMEROS](https://reader036.fdocuments.co/reader036/viewer/2022081506/563dba18550346aa9aa2a45a/html5/thumbnails/57.jpg)
Polimerización por condensación
Etilenglicol Ácido Adípico
![Page 58: POLÍMEROS](https://reader036.fdocuments.co/reader036/viewer/2022081506/563dba18550346aa9aa2a45a/html5/thumbnails/58.jpg)
Polimerización por condensación de la baquelita
SEA
![Page 59: POLÍMEROS](https://reader036.fdocuments.co/reader036/viewer/2022081506/563dba18550346aa9aa2a45a/html5/thumbnails/59.jpg)
Proceso de producción del
PET
Polimerización:Industrialmente, se puede partir de dos productos intermedios
distintos:TPA: ácido tereftálico
DMT: dimetiltereftalato
![Page 60: POLÍMEROS](https://reader036.fdocuments.co/reader036/viewer/2022081506/563dba18550346aa9aa2a45a/html5/thumbnails/60.jpg)
Polimerización por condensación del Nylon 6,6
![Page 61: POLÍMEROS](https://reader036.fdocuments.co/reader036/viewer/2022081506/563dba18550346aa9aa2a45a/html5/thumbnails/61.jpg)
![Page 62: POLÍMEROS](https://reader036.fdocuments.co/reader036/viewer/2022081506/563dba18550346aa9aa2a45a/html5/thumbnails/62.jpg)
![Page 63: POLÍMEROS](https://reader036.fdocuments.co/reader036/viewer/2022081506/563dba18550346aa9aa2a45a/html5/thumbnails/63.jpg)
![Page 64: POLÍMEROS](https://reader036.fdocuments.co/reader036/viewer/2022081506/563dba18550346aa9aa2a45a/html5/thumbnails/64.jpg)
POLÍMEROS DE CONDENSACIÓN
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POLÍMEROS DE CONDENSACIÓN
![Page 66: POLÍMEROS](https://reader036.fdocuments.co/reader036/viewer/2022081506/563dba18550346aa9aa2a45a/html5/thumbnails/66.jpg)
POLÍMEROS DE CONDENSACIÓN
![Page 67: POLÍMEROS](https://reader036.fdocuments.co/reader036/viewer/2022081506/563dba18550346aa9aa2a45a/html5/thumbnails/67.jpg)
CARACTERÍSTICAS DE LAS MOLÉCULAS POLIMÉRICAS
![Page 68: POLÍMEROS](https://reader036.fdocuments.co/reader036/viewer/2022081506/563dba18550346aa9aa2a45a/html5/thumbnails/68.jpg)
![Page 69: POLÍMEROS](https://reader036.fdocuments.co/reader036/viewer/2022081506/563dba18550346aa9aa2a45a/html5/thumbnails/69.jpg)
![Page 70: POLÍMEROS](https://reader036.fdocuments.co/reader036/viewer/2022081506/563dba18550346aa9aa2a45a/html5/thumbnails/70.jpg)
Características Moleculares
Química (composición unidad monomérica)
Tamaño
(Peso Molecular)
Forma (cadena
plegada, doblada, etc.)
Estructura
ESQUEMA DE LA CLASIFICACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS DE LAS MOLÉCULAS
POLIMÉRICAS
Resumen: Tamaño – Forma - Estructura
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Estructura
Lineal Ramificada Entrecruzada Reticulada
Estados Isoméricos
Estereoisómeros Isómeros geométricos
Isotáctico Sindiotáctico Atáctico Cis Trans
ESQUEMA DE LA CLASIFICACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS DE LAS MOLÉCULAS
POLIMÉRICAS
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Peso Molecular
• El peso molecular final (longitud de la cadena) es controlado por las etapas de polimerización: velocidad de iniciación, propagación y terminación
• La formación de macromoléculas durante influye en la distribución de la longitud de cadenas y pesos moleculares
• Las temperaturas de fusión/ablandamiento se incrementan con el peso molecular (hasta ~ 100000 g/mol)
• A temperatura ambiente, las cadenas cortas poliméricas (~100 g/mol) son líquidos o gases, los polímeros con longitudes intermedias (~ 1000g/mol) son sólidos cerosos y los polímeros con pesos moleculares de 104 – 107 g/mol) son sólidos compactos
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El Grado de polimerización ( n ) indica cuantas unidades repetitivas se encuentran en un polímero, se suele indicar este número con una n al final de los corchetes que indican la unidad monomérica.No es posible indicar en la fórmula toda la cadena ya que la unidad se repite y n puede alcanzar valores del orden de miles, ejemplo:
El peso Molecular de un polímero depende de su grado de polimerización de acuerdo con:
Peso Molecularpolímero = ( n ) ( Peso molecularmonomero )
El grado promedio de polimerización es generalmente utilizado, ya que los polímeros generalmente no presentan un grado constante sino que tienen una distribución de pesos moleculares y consecuentemente de grados de polimerización.
Grado de Polimerización (n ó GP)
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Grado de Polimerización (n ó GP)
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Ejemplo:
Peso de la unidad monomérica del poliestireno = suma de las masas atómicas de todos los átomos que la componen = (nº de carbonos x masa atómica del carbono) + (nº de hidrógenos x masa atómica del hidrógeno) = (8 x 12,01) + (8 x 1,01) = 104,16 g/mol.
Por lo tanto, el grado de polimerización promedio en peso de una muestra de PS cuyo peso molecular es = 54 106 g/mol, será:
n = 54 106 / 104,16 = 521,04.
Grado de Polimerización (n ó GP) de homopolímeros
n = Peso molecular del polímero Peso molecular del mero
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Grado de Polimerización (n ó GP) de copolímeros
ncopolímero = Peso molecular del polímero M
M = Σ fi Mi
fi = fracción molar de meros que tienen el peso molecular Mi
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Grado de Polimerización (n ó GP) de polímeros lineales producidos
por condensación
ncondensación = Peso molecular del polímero
M
M = Σ fi Mi - Mproducto secundario
fi = fracción molar de meros que tienen el peso molecular Mi
Si la cadena polimérica se forma por condensación, el peso molecular del producto secundario debe restarse del mero
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Forma molecular• El ángulo entre los átomos individuales de carbono es de ~ 109°.
Los átomos de carbono forman un patrón en zigzag en la molécula polimérica
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• Más aun, mientras mantienen el ángulo de 109° entre los enlaces de la cadena éstos pueden rotar alrededor de un solo enlace C-C (los dobles y triples enlaces son muy rígidos)
Forma molecular
El átomo de C puede hallarse en cualquier punto del círculo discontínuo y formar siempre un ángulo de aproximadamente 109° con el enlace de los otros dos átomos, Los segmentos de cadena rectos y torcidos se generan cuando
los átomos del esqueleto se sitúan como se aprecia en la figura
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Forma molecular
• Algunos polímeros consisten en un gran número de largas cadenas de moléculas que pueden doblarse, enrollarse y plegarse de modo parecido al “espagueti”. Estos numerosos pliegues son producidos por las rotaciones de los enlaces
• Muchas características importantes de los polímeros se deben a esta maraña molecular, como por ejemplo la gran elasticidad del caucho
• Las propiedades mecánicas y térmicas de los polímeros son función de la capacidad de los segmentos de las cadenas para rotar en respuesta al esfuerzo aplicado o a las vibraciones térmicas
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Las características físicas de un polímero no solo dependen del peso molecular y de la forma, sino que también dependen de las diferencias en la estructura de las cadenas moleculares
1. Polímeros lineales:
Las cadenas de los polímeros lineales se unen entre sí por fuerzas de Van der Waals, por ejemplo el PE, PVC, PP entre otros
Estructura Molecular
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Estructura Molecular2. Polímeros ramificados:
Su cadena principal está conectada lateralmente con otras cadenas secundarias. La eficacia de empaquetamiento de la cadena se reduce con las ramificaciones y, por tanto, también disminuye la densidad del polímero
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Estructura Molecular
3. Polímeros entrecruzados:
Las cadenas lineales adyacentes se unen transversalmente mediante enlaces covalentes. A menudo el entrecruzamiento va acompañado por la adición mediante enlace covalente de átomos o moléculas a las cadenas. Muchos cauchos o hules tienen esta estructura
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Ejemplo de polímeros entrecruzados: vulcanización de un elastómero
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Estructura Molecular
4. Polímeros reticulados:
Los reticulados 3D están formados por meros trifuncionales (tres enlaces covalentes). Ejemplos: los polímeros epóxicos y los fenol-formaldehídos
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Configuraciones MolecularesIsomerismo:
Los compuestos hidrocarburos con una misma composición pueden tener diferentes configuraciones atómicas. Las propiedades físicas pueden depender del estado isomérico (por ejemplo, la temperatura del butano normal es -0,5 °C y del isobutano es -12,3 °C)
Dos tipos de isomerismo son posibles: estereoisomerismo e isomerismo geométrico
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Configuraciones Moleculares
Estereoisomerismo:
Los átomos son enlazados en el mismo orden, pero con diferente disposición espacial
1. Configuración isotáctica: Todos los grupos R están en el mismo lado de la cadena
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Configuraciones Moleculares
2. Configuración sindiotáctica: Los grupos R alternan las posiciones de la cadena
3. Configuración atácticas: Las posiciones de los grupos R son completamente aleatorias
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Isomería geométrica:
Consideremos dos átomos de carbono enlazados por un doble enlace en una cadena. El átomo H o el radical R enlazados a éstos dos átomos pueden estar del mismo lado de la cadena (estructura cis) o en lados opuestos de la cadena (estructura trans)
Configuraciones Moleculares
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Las formas isotácticas y sindiotácticas, dada su gran regularidad, tienden a adquirir en estado sólido una disposición espacial
ordenada, semicristalina, que confiere al material unas propiedades físicas excepcionales. La forma atáctica, en cambio, no tiene ningún
tipo de cristalinidad.
Isotáctica
Sindiotáctica
Atáctica
Tacticidad del Polipropileno
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Para comprender toda esta charla sobre cristales y sólidos amorfos, volvamos a casa. ¿A casa? ¿Por qué? Porque así usted podrá ver el cajón donde guarda sus medias. Algunas personas son muy prolijas y ordenadas. Cuando guardan sus medias, las pliegan y las apilan con gran dedicación. Así:
A otros en realidad no les interesa en absoluto lo prolijo que pueda verse su cajón de medias. Esas personas simplemente arrojan sus medias en el cajón, formando un gran montículo totalmente enredado. De modo que su cajón se ve así:
Los polímeros son como las medias. A veces se encuentran dispuestos de modo perfectamente ordenado, como el cajón de la foto de arriba. Cuando estamos en este caso, decimos que el polímero es cristalino. En otras ocasiones, no existe un ordenamiento y las cadenas poliméricas forman una masa completamente enredada, como las medias de la foto de abajo. Cuando esto sucede, decimos que el polímero es amorfo.
Polímeros amorfos y polímeros cristalinos
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Polímero de estructura amorfa
Polímero de estructura cristalina
Cristalinidad de los
polímeros
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Cristalinidad de los polímeros
Las disposiciones de los átomos en
los cristales poliméricos es
más compleja que en los metales y cerámicos (las
celdas unitarias son típicamente
grandes y complejas)
CELDA UNITARIA DE POLIETILENO
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Cristalinidad de los polímeros
Las moléculas poliméricas son frecuentemente
parcialmente cristalinas
(semicristalinas), con regiones
cristalinas dispersadas
dentro de material amorfo
Región de alta cristalinidad
Región amorfa
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Cristalinidad de los polímeros
El grado de cristalinidad está determinado por:
• Velocidad de enfriamiento durante la solidificación: tiempo necesario para que las cadenas se muevan y alineen dentro de la estructura cristalina
• Complejidad del mero: la cristalinización es menor en estructuras complejas, los polímeros simples, tales como el PE cristalizan más fácilmente
• Configuración de la cadena: los polímeros lineales cristalizan más fácilmente, las ramas interfieren la cristalización, los polímeros ramificados son casi completamente amorfos y los polímero entrecruzados pueden ser cristalinos y amorfos
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• Isomerismo: isotácticos y sindiotácticos cristalizan relativamente más fácilmente debido a que la regularidad de las posiciones de los grupos laterales contribuye al proceso de ordenaciónde las cadenas contiguas. El atáctico dificulta la cristalinización
• Copolimerismo: los copolímeros alternos y en bloque siempre presentan cristalinización. Los copolímeros libres y con injertos normalmente son amorfos
Cristalinidad de los polímeros
Más cristalilinidad: más alta densidad, mayor resistencia y más alta resistencia a la disolución y al ablandamiento
térmico
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Cristales poliméricos
Laminillas cristalinas delgadas crecen desde soluciones, cada laminilla está formada por cadenas que se pliegan una y otra vez sobre sí mismas; los dobleces de las cadenas se encuentran en las caras de la laminilla: modelo de cadenas plegables
POLIETILENO
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Cristales poliméricos
El promedio de la longitud de la cadena es más grande que el espesor de de la cristalita o micela
Estructura de cadenas plegadas para una cristalita polimérica laminar:
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Cristales poliméricos• La mayoría de polímeros en bruto que cristalizan a partir de un líquido
forman esferulitas• Las esferulitas son agregados de cristalitas laminares de
aproximadamente 10 nm de espesor, separadas por material amorfo. Éstos agregados tiene forma aproximadamente esférica
Fotomicrografía de la estructura esferulíticadel PE
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![Page 109: POLÍMEROS](https://reader036.fdocuments.co/reader036/viewer/2022081506/563dba18550346aa9aa2a45a/html5/thumbnails/109.jpg)
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Cristalinidad de los polímeros
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POLÍMEROS COMERCIALES
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Nylon Poliuretano
Polietileno Cloruro de polivinilo
Polipropileno Poliestireno
Principales polímeros comerciales
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Poliestireno
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Poliestireno expandido
La abreviatura EPS deriva del
inglés Expanded PolyStyrene. Este
material es conocido también como Teknopor o Corcho Blanco.
La estructura de este material esencialmente consiste en aire ocluido dentro de una estructura celular conformada por el poliestireno.
Aproximadamente un 98% del volumen del material es aire y únicamente un 2% materia sólida (poliestireno), siendo el aire en reposo es un
excelente aislante térmico.
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.
Polietilentereftalato (PET)
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Hay una nueva clase de poliestireno, llamada poliestireno sindiotáctico, es diferente porque los grupos fenilo de la cadena polimérica están unidos alternativamente a ambos lados de la misma. El poliestireno "normal" o poliestireno atáctico no conserva ningún orden con respecto al lado de la cadena donde están unidos los grupos fenilos.
Poliestireno (PP)
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Producción de poliestireno expandido
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• El polietileno es probablemente el polímero que más se ve en la vida diaria. Es el plástico más popular del mundo. Éste es el polímero que hace las bolsas de almacén, los frascos de champú, los juguetes de los niños, e incluso chalecos a prueba de balas. Por ser un material tan versátil, tiene una estructura muy simple, la más simple de todos los polímeros comerciales.
• Una molécula del polietileno no es nada más que una cadena larga de átomos de carbono, con dos átomos de hidrógeno unidos a cada átomo de carbono.
Polietileno (PE)
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A veces algunos de los carbonos, en lugar de tener hidrógenos unidos a ellos, tienen asociadas largas cadenas de polietileno. Esto se llama polietileno ramificado, o de baja densidad, o LDPE. Cuando no hay ramificación, se llama polietileno lineal, o HDPE. El polietileno lineal es mucho más fuerte que el polietileno ramificado, pero el polietileno ramificado es más barato y más fácil de hacer
Polietileno (PE)
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Representación bidimensional de la estructura del polietileno sólido
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Representación tridimensional de la estructura del polietileno sólido
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Polietileno• El polietileno de alta densidad (PAD):
– Es un sólido rígido translúcido – Se ablanda por calentamiento y puede ser moldeado como películas
delgadas y envases– A temperatura ambiente no se deforma ni estira con facilidad. Se
vuelve quebradizo a -80 °C. – Es insoluble en agua y en la mayoría de los solventes orgánicos.
• El polietileno de baja densidad (PBD):
– Es un sólido blando translúcido– Se deforma completamente por calentamiento. Sus films se estiran
fácilmente, por lo que se usan comúnmente para envoltorios (de comida, por ejemplo).
– Es insoluble en agua, pero se ablanda e hincha en presencia de solventes hidrocarbonados
– También se vuelve quebradizo a -80 ° C
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Polietileno
![Page 124: POLÍMEROS](https://reader036.fdocuments.co/reader036/viewer/2022081506/563dba18550346aa9aa2a45a/html5/thumbnails/124.jpg)
Los poliésteres tienen cadenas hidrocarbonadas que contienen uniones éster, de ahí su nombre.
Los poliésteres son los polímeros, en forma de fibras, que fueron utilizados en los años '70 para confeccionar toda esa ropa maravillosa que se usaba en las confiterías bailables, de la clase que usted ve a la derecha. Pero desde entonces, las naciones del mundo se han esforzado por desarrollar aplicaciones más provechosas para los poliesteres, como esas formidables botellas plásticas irrompibles que contienen su gaseosa favorita
Poliésteres
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Politetrafluoroetileno (PTFE)
![Page 126: POLÍMEROS](https://reader036.fdocuments.co/reader036/viewer/2022081506/563dba18550346aa9aa2a45a/html5/thumbnails/126.jpg)
El flúor es un elemento muy extraño. Cuando forma parte de una molécula, no le agrada estar alrededor de otras moléculas, incluso cuando éstas contengan átomos de flúor. Menos aún cuando se trata de otras clases de moléculas.
De modo que una molécula de PTFE, estando tan repleta de átomos de flúor como está, quisiera estar lo más alejada posible de otras moléculas. Por esta razón, las moléculas en la superficie de un trozo de PTFE rechazarán cualquier cosa que intente acercárseles. Esta es la razón por la cual nada se pega al PTFE.
Debido a esta propiedad, usando sartenes de PTFE usted puede freír cosas sin grasa o manteca. Esto significa menos grasas y colesterol y un corazón más sano
Politetrafluoroetileno (PTFE)
El enlace entre el átomo de flúor y el átomo de carbono es realmente, realmente fuerte. ¡Ese enlace es casi a prueba de balas! Es tan estable que nada reacciona con
él. Incluso cuando se calienta tanto como una sartén, ¡ni siquiera el oxígeno reacciona con él¡
![Page 127: POLÍMEROS](https://reader036.fdocuments.co/reader036/viewer/2022081506/563dba18550346aa9aa2a45a/html5/thumbnails/127.jpg)
Politetrafluoroetileno (PTFE)
Los átomos de flúor del PTFE prefieren sus propios tipos de átomos, mientras que repelen cualquier otro tipo de molécula, tal como esta molécula de agua, por ejemplo
![Page 128: POLÍMEROS](https://reader036.fdocuments.co/reader036/viewer/2022081506/563dba18550346aa9aa2a45a/html5/thumbnails/128.jpg)
Polimetilmetacrilato (PMMA) - Plexiglas
Cuando se trata de hacer ventanas, el PMMA tiene otra ventaja con respecto al vidrio: es más transparente. Cuando las ventanas de vidrio se hacen demasiado gruesas, llega a ser dificultoso ver a través. Pero las ventanas de PMMA se pueden hacer tan gruesas como de 33 centímetros y siguen siendo perfectamente transparentes
El PMMA también se encuentra en la pintura. El cuadro que está a su derecha, fue pintado con pinturas acrílicas. Las pinturas de "latex" acrílico contienen a menudo una suspensión de PMMA en agua.
Pero el PMMA es aún más que un plástico y una pintura. A bajas temperaturas, los aceites lubricantes y los fluidos hidráulicos a menudo
tienden a ponerse realmente viscosos e incluso gomosos. Esto es un verdadero problema cuando usted intenta hacer funcionar maquinaria pesada en un día frío. Pero cuando se disuelve un poco de PMMA en el aceite o fluído, éstos no se vuelven viscosos con el frío y la máquina
puede funcionar hasta a -100oC, es decir, ¡asumiendo que el resto de la máquina sea capaz de soportar esas temperaturas tan bajas!
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Polimetilmetacrilato (PMMA) - Plexiglas
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Nylon 6,6 es un polímero formado por condensación de la
hexametilendiamina y el ácido adípico
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Ácido adípico
Hexametilendiamina
Nylon-6,6
Producción del Nylon-6,6
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¿Los alimentos envasados en plásticos cambian su gusto?
• “Los materiales plásticos están constituidos por un polímero o resina base (alto peso molecular e inerte respecto de los productos en contacto) y los componentes no poliméricos (bajo peso molecular y susceptibles de transferirse a dichos productos). Los componentes no poliméricos comprenden los residuos de polimerización (monómeros, oligómeros, catalizadores, solventes de polimerización, entre otros) y los aditivos (estabilizantes, antioxidantes, lubricantes, plastificantes, agentes antibloqueo, deslizantes, pigmentos, cargas, etcétera)”
• Por razones sanitarias los polímeros y aditivos utilizados en envases de alimentos deben ser los taxativamente autorizados, los fabricantes de envases y equipamientos plásticos en contacto con alimentos están obligados a aprobar sus productos ante las autoridades competentes, siendo los límites de migración total los siguientes: 8 mg/dm2 y 50mg/kg o 50 partes por millón (ppm). En los plásticos ocurre un fenómeno conocido como "migraciones“, o sea la transferencia de componentes no poliméricos desde el material plástico hacia el alimento que contiene.
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NOMENCLATURA Y DESIGNACIÓN DE
POLÍMEROS
Society of the Plastics Industry
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Diversas formas para nombrarlos:
• Fuente de preparación: Es la forma más simple y más usada para nombrar a los polímeros. Poli(nombre del monómero), Polietileno, Poli(óxido de etileno), Poli(metacrilato de metilo)
• Basada en Estructura: Se usa en los polímeros de condensación a partir de dos monómeros. Poli(estructura química), Poli(hexametilen adipamida), Poli(etilen tereftalato).
• Nombres Comerciales: Nylon 6,6, Nylon 6, Teflón,
otros.
Nomenclatura de los polímeros
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El PET está hecho de petróleo crudo, gas y aire. Un kilo de PET está compuesto por 64% de petróleo, 23% de derivados líquidos del gas natural y 13% de aire. A partir del petróleo crudo, se extrae el paraxileno y se oxida con el aire para dar ácido tereftálico. El etileno, que se obtiene a partir de derivados del gas natural, es oxidado con aire para formar etilenglicol. El PET se hace combinando el ácido tereftálico y el etilenglicol
Polietilentereftalato (PET)
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POLIETILENO
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POLIETILENOAplicaciones
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Es un polímero obtenido de dos materias primas naturales cloruro de sodio o sal común (ClNa) (57%) y petróleo o gas
natural (43%), siendo por lo tanto menos dependiente de recursos no renovables que otros plásticos.
Policloruro de vinilo - PVC
Símbolo para el cloruro de polivinilo desarrollado por la
Society of the Plastics Industry para etiquetar productos de PVC
para su reciclado
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Policloruro de polivinilo
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Polipropileno
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Poliestireno
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En este rubro se incluyen una enorme variedad de plásticos tales como: Policarbonato (PC); Poliamida (PA); ABS; SAN; EVA; Poliuretano (PU); Acrílico (PMMA), etc.Se puede desarrollar un tipo de plástico para cada aplicación específica
APLICACIONES:
Autopartes - Chips - Carcazas de computación - Teléfonos, celulares y electrodomésticos en general - Compact discs - Accesorios náuticos y deportivos - Piezas para la ingeniería aeroespacial - Artículos para medicina, farmacología y cosmetología; botellones de agua - Indumentaria - Muebles; y un sinnúmero de aplicaciones más.
Otros plásticos
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APLICACIONES DE LOS POLÍMEROS
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Los polímeros poseen muchos atractivos: Primitivamente se andaba descalzo o se protegía los pies con cuero de animales. El
cuero es un polímero natural ………
Los mismos materiales conforman estas botas de paseo incluyendo las plantillas, que son de espuma de poliuretano
Aplicaciones de los polímeros
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Los cordones de los zapatos están hechos a base de nylon y algodón. El algodón es otro polímero natural: celulosa.
También los hay revestidos con PVC el mismo plástico que suele encontrarse en los techos vinílicos de los autos y recubrimientos vinílicos.
Aplicaciones de los polímeros
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“Calzado de pato” es excelente para mantener sus pies secos en días de lluvia. Está fabricado con cauchonatural, el poliisopreno
Los calcetines no se tendrían sin polímeros como el algodón y mate- riales sintéticos como el poliéster y el nylon. Y los que llevan una banda elástica contienen otro polímero el caucho natural..
Aplicaciones de los polímeros
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Parachoques, ABS
Neumáticos: Rodaje: P(SBS), Lateral: P(isopreno), Interior:P(isobutileno), Refuerzo: Cuerdade Kevlar, Nylon-6
Limpiaparabrisas: Poliisopreno
Filtro de Aire:Papel (celulosa)
Manguera: Polibutadieno Bidón: PolietilenoAlfombra: Nylon
Algunos componentes de automóviles
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No hay mejor lugar para sumergirse en el mundo de los polímeros que unnegocio de piscinas e hidromasajes.
Antiparra: Poliisopreno, PolibutadienoCristales: Policarbonato
Pileta Natación: PVC
Bañera: Superficie, PMMA
Salvavidas:Espuma PS,Cuerdas: Nylon
JuguetesInflables:PE, PVC
Balsa: PVCEspuma PS Redes: Nylon
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Y en los deportes…
Pelota Básquet: Cuero, Poliisobutileno
Guante béisbol, cuero, Algodón, Nylon, poliéster
Pantalón ciclismo:Cop en bloque: Spandex
Pantalones: Poliéster
Pelota golf: Surlin,Ionómero/elastómero
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InteriorTapicería, alfombras, paneles, consolas, apoya brazos, protectores sol, protección maletero
OtrosRecubrimiento superficie exterior inferior, separador platos batería, protección línea combustible
ExteriorTerminaciones externas, montaje ventanas/ vidrios, cubierta techo de convertibles, protecciones parachoque, tapabarro
Cables eléctricosAislación de cables, tarugos y fijación molduras
PVC en automóviles
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Corazón artificial autosuficiente
Marcapasos
Aplicaciones de los polímeros
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Venas y Arterias Artificiales
Suturas Quirúrgicas
Aplicaciones de los polímeros
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Piel Artificial
Aplicaciones de los polímeros
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Con el tamaño de una moneda de diez centavos, las láminas de polímeros biodegradables pueden implantarse tras la intervención quirúrgica del cerebro para administrar fármacos contra el cáncer a
una velocidad controlada.
Polímeros biodegradables
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POLIMEROS CONDUCTORES
Energia eléctrica y química se transforma en energía mecánica.
PAni
Película ion-conductora
Polímeros conductores, polímeros orgánicosconjugados a través de los cuales se puedenmover los electrones de un terminal al otro.Los más comunes son polianilina (PAni) y polipirrol (PPY).
Películas ´´sandwich´´ polianilina/película ion-conductora para material de músculos de robots. El flujo de corriente hace que un terminal se expanda y el otro se contraiga. Resulta un “plegado” del ´´sandwich´´.
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Materiales Sensibles: Elastómeros Dieléctricos
Los elastómeros dieléctricos (también llamados polímeros electroconstrictivos) exhiben fuerza mecánica al ser sometidos a un campo eléctrico. Su capacidad de contracción es mayor que la de los piezocerámicos (10-30% vs. 0.1-0.3%).
Los más comunes son los basados en PMMA. Debido a su fuerza electroconstrictiva, pueden colocarse entre dos electrodos imitando la acción de músculos.
En un campo eléctrico, el elástomero se expende en el plano de los electrodos, amplificando la compresión normal debido a las cargas electrostáticas de los electrodos. Resulta un músculo con mayor fuerza y actuación.
Electrodo
Polímero electro-constrictivo
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Materiales Sensibles: Polímeros Geles
Los polímeros geles consisten en polímeros entrecruzados inflados con un solvente como agua. Tienen la propiedad de hincharse y encogerse reversiblemente (hasta 1000 veces en volumen) debido a pequeños cambios en su ambiente (pH, temperatura, campo eléctrico).
Las microfibras gel se contraen en milisegundos, mientras que los polímeros gruesos requieren de minutos para reaccionar (hasta 2 horas o aún días). Tienen alta fuerza (aproximadamente igual a la de los músculos humanos).
Los más comunes son poli(alcohol vinílico), PVA, poli(ácido acrílico), PAA, ypoliacrilonitrilo, PAN. Muchas aplicaciones potenciales (ej.,músculos artificiales,movimiento en robots, adsorvedores de químicos tóxicos), aunque actualmentetienen poca difusión comercial.
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Los plásticos son una fuente alternativa de energía
• Después de su uso, los plásticos pueden tener otra vida como fuente de combustible
Una tonelada de plásticos puede desplazar dos toneladas de carbón y quemar sin emisiones de SO2 (los plásticos no contienen azufre).
• Hay una oportunidad significante: tomar el fin de la utilidad de los plásticos y usarlos como fuente de energía.
• Esto provee una solución para los desperdicios y accede a fuentes de energía.
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CONFORMADO DE PLÁSTICOS
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• Los plásticos se han hecho una parte integral de nuestras vidas, y de hecho juegan un rol ireemplazable en las actividades diarias
Hoy en día:
Los plásticos
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Máquina moldeadora e
inyectora
Conformado de plásticos
Máquina extrusora
Máquina de conformado en
vacío
calefactor
calefactor
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COMPOSICION:
Mezclado
Plástico = Polímero + Aditivos
“COMPOUND” Compuesto de Moldeo
Los plásticos
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![Page 180: POLÍMEROS](https://reader036.fdocuments.co/reader036/viewer/2022081506/563dba18550346aa9aa2a45a/html5/thumbnails/180.jpg)
“Pellets”, Gránulos de Moldeo
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