TERMOPLASTICOS
Los termoplásticos representan el
70-80% del consumo total de los plásticos. Sus macromoléculas constan de
cadenas lineales o ramificadas, que mantienen su cohesión mediante fuerzas
intermoleculares. Su intensidad depende, entre otros,
del tipo y número de ramificaciones, o cadenas laterales.
El
concepto termoplástico deriva de las palabras thermos (calor, cálido) y plastos
(moldeable, dúctil), ya que los termoplásticos ven reducidas sus fuerzas
intermoleculares por efecto del calor, con lo que se vuelven moldeables.
Son compuestos que pueden ser
deformados bajo la influencia del calor y de la compresión, conservando su
nueva forma al enfriarse y dejar de actuar la acción, pero que pueden ser
nuevamente reblandecidos por el calor y vueltos a moldear. El proceso de su
moldeo es, por lo tanto, reversible.
El ciclo de reblandecimiento y
endurecimiento de los termoplásticos puede repetirse muchas veces, pero hay
varias excepciones; como por ejemplo cuando la estabilidad
química(expresada en términos de la
temperatura a la cual empieza la descomposición
química) es inferior a la cohesion entre las macromoléculas que resulta de la interacción entre las
cadenas, en cuyo caso, al calentarse, el plástico experimenta cambios químicos
antes de alcanzar el punto de reblandecimiento o de fusión. Una indicacióm más,
con raras excepciones, de que las macromoléculas son lineales o ramificadas es
su solubilidad en muchos líquidos tales como disolventes orgánicos. Este proceso afecta también a la interacción entre las
macromoléculas, ya que las moléculas del disolvente se insertan entre las
cadenas del polímero.
Este grupo comprende todas aquellas
sustancias originadas normalmente por polimerización y ciertas materias
naturales. Los plásticos típicos que se incluyen en este grupo son los
poliestirenos, polivinilos, derivados del ácido acrílico, ésteres de celulosa,
caucho y cauchos sintéticos, plásticos proteicos y los betunes y asfaltos.
CLASIFICACION
DE LOS TERMOPLASTICOS
Dentro de los termoplásticos, podemos encontrar dos grandes familias:
los termoplásticos amorfos y los parcialmente cristalinos.
TERMOPLASTICOS AMORFOS
Los plásticos cuyas cadenas
moleculares están fuertemente ramificadas, con cadenas laterales largas, no
pueden, por causa de su construcción irregulas, adoptar un estado deempaquetamiento
compacto, ni tan siquiera en alguna de sus
partes. Tales cadenas moleculares se asemejan a un ovillo de hilo, o a un trozo
de algodón en el que los filamentos se encuentran entrelazados en todas
direcciones. El plástico carece entonces de todo orden estructural y por ello
se denomina termoplástico amorfo.
Debido a que los termoplásticos amorfos
son transparentes en estado natural, no coloreado, reciben frecuentemente el nombre
de cristales sintéticos u orgánicos.
Por ejemplo, un compact disc está
hecho con un termoplástico amorfo. Gracias a que éste es transparente, el láser
puede leer por reflexión en la capa de aluminio u oro las pequeñas oquedades (bits) en el plástico, y transmitir luego
estas informaciones al reproductor de compact disc, que las transforma en
música.
TERMOPLASTICOS
PARCIALMENTE CRISTALINOS
Si las macromoléculas presentan poca
ramificacion, es decir, pocas y cortas cadenas laterales, entonces es posible
que determinadas regiones de las cadenas moleculares se ordenen y dispongan en
forma compacta unas al lado de otras. Estas regiones con elevado grado de
ordenación dentro de la molécula se denominan regiones cristalinas. Hay que
tener en cuenta, no obstante, que nunca se produce una cristalización perfecta
o completa, ya que la longitud de las cadenas lo impide, incluso durante la
polimerización, cuando se inicia el entrecruzamiento de unas con otras.
Por lo tanto, aparte de las regiones
ordenadas, siempre queda desordenada una parte de la molécula, con regiones
distante unas de otras, llamadas regiones amorfas. Los termoplásticos que
presentan tanto regiones cristalinas como amorfas reciben el nombre de
termoplásticos parcialmente cristalinos.
No son nunca transparentes, ni tan
siquiera cuando están en forma natural, no coloreada, sino que, por causa de la
dispersión de la luz en las fronteras entre regiones amorfas y cristalinas del
plástico, siempre son algo lechosos o de aspecto
turbio.
COMPORTAMIENTO
DE LOS TERMOPLASTICOS
Se entiende por cambios de estado
físico de los plásticos el hecho de que éstos modifican su forma por la acción
tanto de cargas (fuerzas) como de la temperatura. Este comportamiento permite
evidenciar las diferencias existentes entre un termoplástico parcialmente
cristalino y uno amorfo. Con ayuda de los gráficos, que se ilustran a
continuación, se explicará estos comportamientos. En ellos se representan
respectivamente la resistencia a la tracción y el alargamiento a la rotura en
función de la temperatura, la cual se halla dividida en intervalos que son de
especial significación para cada plástico concreto.
Alargamiento a la rotura y
resistencia a la tracción
Si se tira de una probeta de plástico
con una fuerza constantemente en aumento, se puede constatar dos tipos de
efectos:
Resistencia a la tracción
La probeta resiste una determinada
fuerza máxima de tracción. Se llama resistencia a la tracción al esfuerzo
realizado cuando se aplica la fuerza máxima. Esta magnitud nos da idea de la
resistencia del plástico.
Alargamiento
En el ensayo de tracción se observa
también que la probeta de plástico se alarga, se distiende. El alargamiento al
que se produce la rotura de la probeta recibe el nombre de alargamiento a la
rotura. De esta magnitud puede deducirse la tenacidad del plástico.
Influencia de la temperatura
Estos valores son dependientes de la
temperatura a la cual se determinan.
COMPORTAMIENTO
DE TERMOPLASTICOS AMORFOS
A temperatura ambiente, el plástico
es un material duro. Las macromoléculas se sujetan unas a otras mediante
fuerzas intermoleculares, y no pueden apenas movere. Si se aumenta la
temperatura, la movilidad de estas macromoléculas crece, así como su elasticidad y tenacidad. En cambio, la resistencia del material disminuye.
Al superar la temperatura de transición vítrea (TG), las
fuerzas intermoleculares se vuelven tan pequeñas que las macromoléculas pueden
deslizarse unas sobre otras cuando actúa una fuerza exterior. La resistencia
cae considerablemente, mientras que el alargamiento aumenta bruscamente. En
este intervalo de temperaturas el plástico se encuentra en un estado
termoelástico, parecido al del caucho.
Si sigue aumentando la temperatura,
las fuerzas intermoleculares llegan a desaparecer. El plástico pasa de manera
continua desde el estado termoelástico al estado fundido. Esta transición se
caracteriza por el intervalo de temperaturas de fusión (TF). No se
trata, en este caso, de una temperatura concreta.
En caso de que continúe el
calentamiento del plástico, llega a producirse, en algún momento, la
descomposición de su estructura
química.Este límite queda definido por la
temperatura de descomposición (Tz).
Ejemplo de termoplástico
amorfo: PVC rígido
(PVC-U). En la figura están representados los diversos estados del material en
función de la temperatura.
La temperatura de uso del PVC rígido
se encuentra entre los -10 °C y los 50 °C, aproximadamente. Superados
los 150 °C, este material pasa al estado termoplástico.
La temperatura máxima dee uso del
termoplástico amorfo PC, con el que se fabrican los compact disc, es de unos
135 °C. Gracias a ello, un compact disc colocado sobre el salpicadero de
un automóvil, que por exposición al sol puede calentarse hasta 80 °C, todavía
permanece en perfectas condiciones de uso.
COMPORTAMIENTO
DE TERMOPLASTICOS PARCIALMENTE CRISTALINOS
En este tipo de termoplásticos,
existen dos tipos de zonas. Por un lado, las zonas cristalinas, en las que las
moléculas se hallan estrechamente empaquetadas, y por otro, las zonas amorfas,
en las que las moléculas se encuentran más distantes unas de otras. Las fuerzas
intermoleculares que aglutinan las zonas cristalinas son considerablemente más
intensas que las de las zonas amorfas. El margen de temperaturas en el que las
regiones amorfas del plástico llegan al estado termoplástico viene representado
por el intervalo de temperaturas de fluencia (TF); el de las
regiones cristalinas, por la temperatura de fusión de las cristalitas (TK).
Para mayor informacion consultar "Fundamentos de la cinecia de la
ingeniera de los materiales".
Cambios de estado de un termoplástico
parcialmente cristalino
Por debajo de la temperatura de
transición vítrea (TG), todas las regiones del plástico se
encuentran congeladas, por lo que éste resulta muy duro y frágil. Dentro de
este intervalo de temperaturas, el plástico no es útil para aplicaciones
prácticas.
Cuando se supera TG, las
primeras moléculas en empezar a moverse son las de las regiones amorfas, ya que
en ellas las fuerzas intermoleculares no son tan intensas como en las regiones
cristalinas, que permanecen congeladas. En los plásticos parcialmente
cristalinos más comunes, esta temperatura se encuentra por debajo de la
temperatura ambiente. El plástico posee ahora tenacidad y resistencia.
Con el aumento progresivo de
temperatura, la movilidad de las cadenas moleculares de las regiones amorfas
crece cada vez más. En las regiones cristalinas, las moléculas empiezan
lentamente a agitarse. Muy pronto se llega a la temperatura de fluencia (TF),
en la que las fuerzas intermoleculares de las regiones amorfas quedan
totalmente contrarrestadas. Un aumento ulterior de la temperatura nos acercaa
la temperatura de fusión de las cristalitas (TK). Por encima de la
temperatura de fusión de las cristalitas, las fuerzas de enlace son demasiado
débiles para impedir el deslizamiento y el desplazamiento de las cadenas
moleculares incluso en las regiones cristalinas. Todo el plástico empieza a
fundirse. Si siguiéramos calentando, al alcanzarse la temperatura de
descomposición TZ el plástico se destruiría.
Un ejemplo de plástico parcialmente
cristalino es el polietileno de baja densidad (PE-LD).
Polietileno
Éste es el termoplástico más usado en nuestra sociedad. Los productos hechos
de polietileno van desde materiales de construcción y aislantes eléctricos
hasta material de empaque. Es barato y puede moldearse a casi cualquier forma,
extruírse para hacer fibras o soplarse para formar películas delgadas. Según la
tecnología que se emplee se pueden obtener dos tipos de polietileno
Polietileno de Baja Densidad. Dependiendo del catalizador, este polímero
se fabrica de dos maneras: a alta presión o a baja presión. En el primer caso
se emplean los llamados iniciadores de radicales libres como catalizadores de
polimerización del etileno. El producto obtenido es el polietileno de baja
densidad ramificado;
Cuando se polimeriza el etileno a baja presión se emplean catalizadores
tipo Ziegler Natta y se usa el buteno-1 como comonómero. De esta forma es como
se obtiene el propileno de baja densidad lineal, que posee características muy
particulares, como poder hacer películas más delgadas y resistentes.
Polietileno de alta densidad (HDPE). Cuando se polimeriza el etileno a
baja presión y en presencia de catalizadores ZieglerNatta, se obtiene el
polietileno de alta densidad (HDPE). La principal diferencia es la
flexibilidad, debido a las numerosas ramificaciones de la cadena polimérica a
diferencia de la rigidez del HDPE.
Se emplea para hacer recipientes moldeados por soplado, como las
botellas y los caños plásticos(flexibles, fuertes y resistentes a la
corrosión).
El polietileno en fibras muy finas en forma de red sirve para hacer
cubiertas de libros y carpetas, tapices para muros, etiquetas y batas
plásticas.
Elastómeros.
Puedo representarte la estructura de un elastómero del siguiente
modo:
Las cadenas están unidas entre sí mediante enlaces químicos verdaderos y
no meras interacciones estéricas como en el caso de los polímeros
termoplásticos. Un elastómero debe poseer, para ser aplicado, una temperatura
de transición vítrea inferior a la ambiente (contrariamente a los
termoplásticos). Es decir, la interacción estérica de las cadenas no debe estar
presente y el único vínculo de unión entre estas cadenas debe ser suministrado
por los puentes.
Esta estructura peculiar es la que proporciona elasticidad al material.
Las cadenas pueden ser deformadas ante un esfuerzo externo pero tenderán a
volver a su estado inicial por acción de los cross-linkers. En los polímeros
termoplásticos, al no existir estas uniones entre cadenas por encima de Tg el
comportamiento es más bien plástico o viscoso. Polímeros termoestables o
termosets.
Los polimeros elastomeros son aquellos polímeros que muestran un
comportamiento elástico, es decir, se deforman al someterlos a una fuerza pero
recuperan su forma inicial al suprimir la fuerza.
Tipos y nomenclatura:
Existen muchas clasificaciones posibles de los numerosos tipos de
elastómeros. En primer lugar se indica la clasificación más extendida, según la
composición química, con su nomenclatura (norma ISO 1629). A continuación se
presenta la clasificación según las propiedades a alta temperatura.
Clasificación según su composición química:
* Grupo R (del inglés Rubber) - la cadena principal se compone de
carbono e hidrógeno y contiene dobles enlaces
o Caucho natural (NR)
o Poliisopreno (IR, forma artificial del caucho natural)
o Polibutadieno
o Caucho estireno-butadieno (SBR)
o Caucho butilo (IIR)
o Caucho nitrilo (NBR)
o Neopreno (CR)
* Grupo M (del inglés Methylene) - su cadena principal sólo contiene
átomos de carbono e hidrógeno y está saturada (no dobles enlaces)
o Caucho etileno-propileno (EPM)
o Caucho etileno-propileno-dieno (EPDM)
o Caucho etileno-acetato de vinilo (EVM)
o Caucho fluorado (FKM)
o Caucho acrílico (ACM)
o Polietileno clorado (CM)
o Polietileno clorosulfurado (CSM)
* Grupo N - contiene átomos de nitrógeno en la cadena principal
o "Pebax", copolímero de poliamida y poliéter
* Grupo O - contiene átomos de oxígeno en la cadena principal
o Caucho de epiclorohidrina (ECO)
* Grupo Q - contiene grupos siloxano en la cadena principal
o Caucho de silicona (MQ)
* Grupo U - contiene átomos de nitrógeno, oxígeno y carbono en la cadena
principal
o Elastómeros de poliuretano (AU y EU)
* Grupo T - contiene átomos de azufre en la cadena principal
o Caucho de polisulfuro o "Thiokol"
Prefijos:
* X indica presencia de grupos carboxilo (por ejemplo, XNBR)
* C y B indican cauchos halogenados (por ejemplo, CIIIR y BIIR)
* H indica caucho hidrogenado (por ejemplo, HNBR)
* S, normalmente minúscula, indica polímero obtenido mediante un proceso
en solución (por ejemplo, sSBR)
* E ó EM, normalmente en minúsculas, indican polímero obtenido mediante
un proceso en emulsión (por ejemplo, eSBR)
* OE indica un polímero al que se ha añadido aceite (por ejemplo,
OE-SBR)
* Y suele indicar propiedades termoplásticas
Clasificación según su comportamiento a alta temperatura:
Elastómeros termoestables:
Al calentarlos no cambian de forma y siguen siendo sólidos hasta que,
por encima de una cierta temperatura, se degradan. La mayoría de los
elastómeros pertenecen a este grupo.
Elastómeros termoplásticos:
Al elevar la temperatura se vuelven blandos y moldeables. Sus
propiedades no cambian si se funden y se moldean varias veces. Este tipo de
materiales es relativamente reciente, el primero fue sintetizado en 1959.
Familias principales:
* Estirénicos (SBCs)
o Estireno-butadieno-estireno (SBS) de alto y bajo contenido en
estireno
o Estireno-etileno-butadieno (SEBS)
o Estireno-isopreno (SIS)
* Olefínicos (TPOs)
* Vulcanizados termoplásticos (TPVs)
* De poliuretano (TPUs)
* Copoliésteres (COPEs)
* Copoliamidas (COPAs)
en conclusion:los polimeros elastomeros son:
"elastomeros"
es una elegante palabra que significa simplemente "caucho".
Entre los polímeros que son elastómeros se encuentran el poliisopreno o caucho
natural, el polibutadieno, el poliisobutileno, y los poliuretanos. La
particularidad que destaca a los elastómeros es su facilidad para rebotar. Pero
decir "que rebotan" es poco preciso. Seamos más específicos. Lo
particular de los elastómeros es que pueden ser estirados hasta muchas veces su
propia longitud, para luego recuperar su forma original sin una deformación
permanente.
polimeros termoestables:
Los polímeros termoestables, termofraguantes o termorígidos son aquellos
que solamente son blandos o "plásticos" al calentarlos por primera
vez. Después de enfriados no pueden recuperarse para transformaciones
posteriores.
Esto se debe a su estructura molecular, de forma reticular
tridimensional. En otras palabras, constituyen una red con enlaces
transversales.La formación de estos enlaces es activada por el grado de calor,
el tipo y cantidad de catalizadores y la proporción de formaldehído en el
preparado base. Esta característica puede verse en los esquemas de las fórmulas
químicas que aquí se exponen.
Material compacto y duro
Fusión dificultosa (la temperatura los afecta muy poco)
Insoluble para la mayoría de los solventes
Crecimiento molecular en proporción geométrica frente a la
Reacción de polimerización (generalmente es una
Policondensación).
Clasificación de los materiales termoestables:
* Resinas fenólicas
* Resinas ureicas
* Resinas de melamina
* Resinas de poliéster
* Resinas epoxídicas
https://www.google.com.co/search?q=cuadro+comparativo+entre+termoplasticos+y+termoestables&biw=1366&bih=667&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ei=5wgmVImiKM7hsASR_4GoDQ&ved=0CAYQ_AUoAQ#tbm=isch&q=termopl%C3%A1sticos+termoestables+y+elast%C3%B3meros&facrc=_&imgdii=_&imgrc=zCNgANEN-1KHfM%253A%3BvGrdChnn8PqJfM%3Bhttp%253A%252F%252F4.bp.blogspot.com%252F-TLO1bITJUW4%252FUQvZQIWsnuI%252FAAAAAAAAAV8%252FxZbSF66EmX0%252Fs640%252FImagen%252B4.gif%3Bhttp%253A%252F%252Fdiarioabcv.blogspot.com%252F2014%252F02%252Felastomeros-termplasticos.html%3B495%3B303
BIBLIOGRAFIA
http://es.wikiversity.org/wiki/Termopl%C3%A1sticos
http://es.wikiversity.org/wiki/Termopl%C3%A1sticos
