poli meros 1

Polímeros

Dr. Víctor Hugo Poblete PulgarUniversidad Tecnológica Metropolitana Profesor

Area Ciencia de los Materiales

Departamento de Ciencias de la Construcción

POLIMEROS

Introducción y clasificación

Estructura y propiedades

LOS POLLOS POLÍÍMEROS ESTMEROS ESTÁÁN POR N POR TODAS PARTES !!TODAS PARTES !!

La palabra polímero literalmente significa “muchas piezas”.

El hombre viene haciendo uso de los polímeros orgánicos naturales desde el comienzo de su existencia.

El nacimiento de la Ciencia y Técnica de los Altos Polímeros tiene lugar en los años veinte y a partir de la aceptación general del concepto de macromolécula, introducido por Staudinger.

Polímeros Algo de Historia

Introducción y clasificación

Química de polímeros

¿Qué es un polímero?

Tipos de polímeros

- Química Orgánica - Química de los compuestos del carbono - Química del enlace covalente

- Los polímeros - Son moléculas de gran tamaño formadas por la unión de compuestos orgánicos

(monómeros) mediante enlaces covalentes.

- De todas las especialidades de la Química Orgánica, la principal es la Química de polímeros.

Tanto por el número de Químicos Orgánicos que la desarrollan en el mundo como por ser la que exige

una formación más específica en Química Orgánica.

Química de Polímeros: Una especialidad de la Química Orgánica

Introducción y clasificación

Química de polímeros

¿Qué es un polímero?

Tipos de polímeros

¿Que es un polímero?

Es una macromolécula formada por la unión de moléculas de menor tamaño que se conocen

como monómeros.

1 MONOMEROn n 2 DIMERO3 TRIMERO4 -20 OLIGOMEROS> 20 POLIMERO

Introducción y clasificación

¿Que es un polímero?

Los oligómeros tienen pesos moleculares inferiores a 1500 y longitudes de cadena inferiores a 50 Å, son

solubles y pueden destilarse

n n 4 -20 OLIGOMEROS

Introducción y clasificación

¿Que es un polímero?

n n 20-100 POLIMERO BAJO

Introducción y clasificación

Los polímeros pueden clasificarse en:Hemicoloides- Tienen pesos moleculares entre 1500 y

5.000 y longitudes de cadena de 50 Å a 500 Å , no pueden destilarse y dan disoluciones de baja

viscosidad.

¿Que es un polímero?

n n 100-1000 MESOPOLIMERO

Introducción y clasificación

Los polímeros pueden clasificarse en:Mesocoloides- Tienen pesos moleculares entre 5.000 y 10.000 y longitudes de cadena de 500 Å a 2500 Å ,

los lineales son solubles y comienzan a mostrar propiedades de coloides.

¿Que es un polímero?

n n >1000 ALTO POLIMERO

Introducción y clasificación

Los polímeros pueden clasificarse en:Eucoloides- Tienen pesos moleculares mayores de

10.000 y longitudes de cadena mayores de 2500 Å , los lineales son algo solubles, presentan propiedades

de coloides y sus disoluciones son muy viscosas.

Introducción y clasificación

Química de polímeros

¿Qué es un polímero?

Tipos de polímeros

Tipos de polímeros: naturaleza de los monómeros

HomopolímerosTodos los monómeros que los constituyen son iguales .

CopolímerosEstán formados por 2 o más monómeros diferentes.

Introducción y clasificación

Tipos de polímeros: Copolímeros

Copolímero aleatorio: Está formado por una disposición aleatoria de dos ó más monómeros.

Introducción y clasificación

Copolímeros de injerto: Poseen una cadena principal de un solo tipo de monómero con ramas de otros monómeros.

Copolímero en bloques: Tiene bloques de monómeros del mismo tipo.

Tipos de polímeros: Estructura de la cadena

Lineal: Se repite siempre el mismo tipo de unión .

Introducción y clasificación

Ramificado:Con cadenas laterales unidas a la principal.

Entrecruzado:Si se forman enlaces entre cadenas vecinas.

Tipos de polímeros: Ramificados

Hay muchos tipos entre los que cabe destacar las estructuras: En árbol o en estrella

Introducción y clasificación

Dendrímeros: Polímeros con un alto grado de ramificación.

Tipos de polímeros: Entrecruzados

Unión directa: Si se forman directamente entre las mismas cadenas.

A través de una tercera molécula: Cuando lo hacen con un injerto

Introducción y clasificación

Aunque nos son tan fuertes como los enlaces dentro de la cadena, estos entrecruzamientos tienen un

importante efecto sobre el polímero.

Los termoestables son materiales que adquieren un estado final reticulado (entrecruzado), que hace que el material sea insoluble e incapaz de fundir otra vez.

Son polímeros lineales, que pueden ser ramificados o no. Puesto que no se encuentran entrecruzados son polímeros solubles en algunos disolventes orgánicos, son capaces de fundir y son reciclables.

Tipos de polímeros

TERMOPLASTICOSTERMOPLASTICOS

TERMOESTABLESTERMOESTABLES

Son plásticos con una estructura celular, que contienen grandes proporciones de celdillas finas llenas de gas. Estas celdillas pueden ser cerradas o abiertas. Las propiedades físicas de los compuestos resultantes serán intermedias entre las del sólido y las del gas.

En los elastómeros o cauchos las cadenas de polímero se encuentran enrolladas y retorcidas de forma arbitraria, al azar, lo que les confiere gran flexibilidad para permitir que el material sea capaz de soportar deformaciones muy grandes.

Química de Polímeros: Una especialidad de la Química Orgánica

ELASTELASTÓÓMEROSMEROS

PLPLÁÁSTICOS ESPUMADOSSTICOS ESPUMADOS

Cadenas de carbono saturadas

Policianoacrilatos

Polipropileno

Poliisobutileno

Poliestireno

Poliacrilonitrilo

Polietileno Poli(cloruro de vinilideno)

Poli(fluoruro de vinilideno)

Poli(tetrafluoretileno)

SAN Polimetacrilato de metilo

Poli(cloruro de vinilo)

ABS Poliacetato de vinilo

Acrilicas Alcohol polivinílico

Polivinilpirrolidona

Cadenas de carbono insaturadas

PolibutadienoSBS

HIPS

Poliisopreno

Policloropreno

Polidiciclopentadieno

Fibra de Carbono

Cadenas de carbono y heteroátomos

Poliésteres Policarbonatos

Poliamidas

Poliimidas

Poliéteres

PEN

PPOResinas epoxi C-O-C

KEVLARNYLON

SPANDEXPoliuretanos

NOMEX

Poliureas

C-N-C

PET

Cadenas de heteroátomos

Polisilanos

Poligermanos

Polisiloxanos (Siliconas)

POLIMEROS INORGANICOS

Poliestannanos

Polifosfacenos

A pesar de la gran variedad en la composición y estructura que pueden presentar los distintos plásticos, hay una serie de propiedades comunes que poseen los plásticos y que los distinguen de otros materiales.

El rango de densidades de los plásticos es relativamente bajo y se extiende desde 0.9 hasta 2.3 g/cm3.

Propiedades:

MATERIAL DENSIDAD (g/cm3) CONDUCTIVIDADTERMICA (W/mK)

CONDUCTIVIDADELECTRICA (S)

Plásticos 0.9-2.3 0.15-0.5 ---PE 0.9-1.0 0.32-0.4 ---PC 1.0-1.2 ---

PVC 1.2-1.4 10-15

Acero 7.8 17.50 5.6Aluminio 2.7 211 38.5

Aire --- 0.05 ---

PROPIEDADES MECANICAS

Resistencia:

Estructura y propiedades

Tensión Compresión FlexiónTensión

Muestra de polímero

Lo

Muestra de polímeroMuestra de polímero

Le

Muestra de polímero

Lmax

PROPIEDADES MECANICAS

Resistencia:

Estructura y propiedades

Tensión Compresión FlexiónTensión

Deformación por tensión = Elongación

% Elongación elástica = Le/ Lo x 100

% Elongación final ó máxima = Lmax/ Lo x 100

LoLe

Lmax

Muestra de polímero

PROPIEDADES MECANICAS

Resistencia:

Estructura y propiedades

Tensión Compresión FlexiónTensión

Tensión = Fuerza/Area = N/cm2 = Mpa = Gpa1 megapascal = 100 N/cm2 1 gigapascal = 1000 Mpa

LoLe

Lmax

Muestra de polímero

Resistencia a la tensión = Tensión necesaria para romper la muestra

PROPIEDADES MECANICAS

Resistencia:

Estructura y propiedades

Tensión Compresión Flexión

Compresión = Fuerza/Area = N/cm2 = Mpa = Gpa

1 megapascal = 100 N/cm2 1 gigapascal = 1000 Mpa

Muestra de polímeroMuestra de polímeroMuestra de polímeroMuestra de polímeroMuestra de polímero

Resistencia a la compresión = Compresión necesaria para romper la muestra

PROPIEDADES MECANICAS

Resistencia:

Estructura y propiedades

Tensión Compresión Flexión

MuestraMuestraMuestraMuestra

Resistencia a la flexión = Flexión necesaria para romper la muestra

PROPIEDADES MECANICAS

Curvas de resistencia frente a deformación

Estructura y propiedades

Tensión

Modulo grande = Resistente a la deformación

Tensión

Elongación

Módulo tensil = pendiente de la gráfica tensión-elongación

Resistencia máxima a la tensión

A veces la forma de la gráfica no es una recta

PROPIEDADES MECANICAS

Curvas de resistencia frente a deformación

Estructura y propiedades

Tensión

Los plásticos flexibles dan curvas como esta

Tensión

Elongación

Módulo tensil inicial

PROPIEDADES MECANICAS

Curvas de resistencia frente a deformación

Estructura y propiedades

Tensión

Modulo Tensil Alto – Fibras – Plásticos rígidosModulo Tensil intermedio – Plásticos flexibles

Tensión

Elongación

Modulo Tensil Bajo - Elastómeros

Plásticos flexibles

Plásticos RígidosFibras

Elastómeros