Polimeros presentacion

UNIVESIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
MAESTRÍA EN CIENCIAS CON ORIENTACIÓN EN
MATERIALES DE CONSTRUCCION
CIENCIA E INGENIERIA DE LOS MATERIALES.
CARACTERISTICAS Y APLICACIONES
DE LOS MATERIALES POLIMÉRICOS
ALUMNO: Ing. Karlas C. Gutiérrez G
PROFESOR: Ph.D. Ismael Flores-Vivian

CONTENIDO
• INTRODUCCION
• ANTECEDENTES
• CONCEPTOS BASICOS
• CARACTERISTICAS DE LOS POLIMEROS
• CLASIFICACION
• CLASIFICACION SEGÚN SU ORIGEN
• CLASIFICACION SEGÚN SU FUNCION MECANICA Y TERMICA
• CLASIFICACION SEGÚN SU APLICACIÓN
• MATERIALES POLIMERICOS AVANZADOS
• CONCLUSION
• REFERENCIAS

INTRODUCCION
Los primeros materiales utilizados por el hombre como la madera, las fibras vegetales, el cuero, los
tendones animales, la lana, la seda y la celulosa, etc, son la base de los llamados polímeros
naturales. (Los polímeros son materiales formados por grandes cadenas da átomos de carbono de
gran longitud).
Estos primeros materiales, fueron el inicio para el desarrollo de los llamados polímeros sintéticos, que
son los formados por compuestos químicos a partir de compuestos simples, como la nitrocelulosa, el
caucho vulcanizado, plásticos, etc. Los polímeros sintéticos son usados en forma masiva en la
manufactura de: embalajes para productos alimenticios, fármacos y químicos, electrodomésticos,
herramientas, utensilios domésticos, juguetes, componentes automotrices; forman parte de una lista
muy larga de aplicaciones. También, los polímeros tienen aplicación en diversas áreas de la ciencia y
tecnología.
Ese uso tan extendido se debe al bajo costo de producción, baja densidad, tenacidad adecuada, buen
acabado superficial, durabilidad, versatilidad del sistema de producción, entre otras ventajas respecto
a los materiales metálicos o cerámicos. También, es necesario notar que muchos productos hechos
originalmente con otros materiales fueron suplantados por objetos diseñados en materiales plásticos

ANTECEDENTES
El estudio de los polímeros se inicia con las modificaciones de los polímeros
naturales. La palabra Polímero deriva del griego, exactamente de la suma de dos
elementos como son el prefijo “poli-”, que es equivalente a “muchos”, y el
sustantivo “meros”, que puede traducirse como “partes”. A Berzelius también se le
atribuyen nuevos términos empleados en química ,el término "polímero" en 1833.
Charles Goodyear, en 1839 descubrió, Descubrió
el proceso de vulcanización que actualmente,
sigue siendo utilizado en industria de cacho.
Cuando dejo caer accidentalmente un trozo de
caucho tratado con azufre en un horno caliente,
noto que se alteraron sus propiedades y el caucho
se vuelve insensible a las variaciones de
temperatura.
Marcellin Pierre Eugène Berthelot, en 1866,
Berthelot demostró que todas las clases de
compuestos orgánicos entonces conocidos
estaban formados por los siguientes
elementos: carbono, hidrógeno, oxígeno y
nitrógeno. El se dedico a la síntesis de
compuestos orgánicos.
Leo Hendrik Baekeland en
1909, Intentando resolver un
problema de síntesis química
descubrió un plástico al que
llamó baquelita, la primera de una
serie de polímeros sintéticos que
revolucionaron la economía
moderna y la vida tecnológica
iniciando la "era del plástico"
Hermann Staudinger comienza sus
investigaciones estudiando los
polímeros. En mayo de 1922 publica un
artículo en la revista Helvetica Chimica
donde define el término macromolécula
e inicia las bases de la polimerización.

ANTECEDENTES
Paul J. Flory, en 1974 le fue concedido el Premio Nobel de Química por sus
estudios, teóricos y prácticos, en la fisicoquímica de las macromoléculas. trabajó
realizado sobre la creación de los polímeros y fue el primero en esclarecer y explicar
la conexión entre las longitudes de las moléculas formadas en cadena y las
condiciones de reacción que estas determinan.
En los años 1950 el alemán Karl Ziegler y el italiano Giulio Natta , se dedicaron casi
exclusivamente a la química de los altos polímeros. desarrollaron los catalizadores de
Ziegler-Natta y obtuvieron el Premio Nobel de Química en 1963.(Catalizador,
cualquier sustancia que modifica la velocidad de una reacción química.)
Alan J.Heguer, Alan G.MacDiarmid y Hideki Shirakawa
Recibieron el Premio Nobel de Química en 2000 por su
trabajo en "polímeros conductores". Recientemente se ha
informado en la literatura química de un polímero inusual que
exhibe propiedades eléctricas. Este polímero, nitruro de
azufre polimérico, o (SN), consistía en monómeros formados
por azufre y nitrógeno
Durante la posguerra y hasta nuestros días la industria de los polímeros ha seguido avanzando a pasos agigantados
desarrollándose nuevos polímeros. Los modernos instrumentos de investigación científica han hecho posible estudiar la
estructuras moleculares de este grupo de materiales, y el desarrollo de numerosos polímeros.

CONCEPTOS BASICOS
POLIMEROS: Son materiales formados por moléculas que pueden ser de tamaño normal o
gigante. Se producen por la unión de miles de moléculas pequeñas denominadas
monómeros que forman cadenas enormes de formas diversas denominadas
macromoléculas unidas por enlaces interatómicos o covalentes.
Ejemplo:
Se puede definir como Macromoléculas
compuestas por una o varias unidades
químicas llamadas monómeros que se
repiten formando cadenas de enlaces
generalmente covalentes.

CARACTERISTICAS DE LOS POLIMEROS
• SON MATERIALES LIGEROS O DE BAJA DENSIDAD
• RESISTENTE A LA CORROSION Y A DIFERENTES AGENTES
QUIMICOS.
• AISLANTES ELECTRICOS.
• BAJA RESISTENSIA A LA TENSION.
• COMPATIBLES CON EL TEJIDO HUMANO.
• DEGRADACION FRENTE A LOS RAYOS UV.
• ALGUNOS SON DIFICILES DE RECICLAR.
• NO SON ADECUADOS PARA APLICACIONES A ALTAS
TEMPERATURA. desventaja de los materiales plásticos está en relación a la pérdida de
características mecánicas y geométricas con la temperatura. Sin embargo, ya se dispone de
materiales que resisten sin problemas temperaturas relativamente elevadas (superiores a los
260 °C).

CLASIFICACIÓN DE LOS POLIMEROS
POLIMEROS
NATURALES SINTETICOS SEMISINTETICOS
PLASTICOS FIBRAS ADHESIVOS RECUBRIMIENTOS ESPUMAS
SEGÚN SU APLICACION
SEGÚN SU ORIGEN
TERMOPLASTICOS
TERMOESTABLES
ELASTOMEROS
SEGÚN SU FUNCION
MECANICA Y
TERMICA

CLASIFICACIÓN SEGÚN SU ORIGEN
POLIMEROS NATURALES: Son los polímeros de origen natural los
derivados de plantas y animales por ejemplo celulosas, almidones,
proteínas, caucho natural, acido nucleico, aminoácidos etc.
POLIMEROS SINTETICOS: Son los polímeros obtenidos
industrialmente (por procesos de polimerización controlados
por el hombre) a partir de monómeros y por vía puramente
sintética a partir de sustancias de bajo peso molecular como
caucho, platico y material de fibra.
POLIMEROS SEMISINTETICOS: Se obtienen por la transformación de
polímeros naturales por ejemplo: caucho vulcanizado, nitrocelulosa,
sin que se destruya su macromolécula, como la seda artificial se
obtiene de la celulosa

CLASIFICACIÓN SEGÚN SU COMPORTAMIENTO
MECANICO Y TERMICO
TERMOPLASTICO: Son componentes
de largas cadenas producidas al unir
moléculas pequeñas o monómeros que
se comportan de manera plástica y
dúctil. Al ser calentados a temperaturas
elevadas se ablandan y se rompen. Se
pueden reciclar por tener facilidad para
ser fundidos, tiene estructura regular y
organizada.
TERMOESTABLES:
Están compuestos por largas
cadenas de moléculas con fuertes
enlaces cruzados, son tan fuertes
que no se rompen cuando se
calientan. Son muy resistentes pero
frágiles, no tienen una temperatura
de fusión fija, son difíciles de
reprocesarlos una vez formados.
ELASTÒMEROS:
Tienen una estructura intermedia en
la cual se permite que ocurran una
ligera formación de enlaces cruzados
entre las cadenas. Los elastómeros
tiene la capacidad de estirarse lo que
le confiere estos materiales una gran
elasticidad.

CLASIFICACIÓN SEGÚN SU APLICACION
PLASTICOS:
Son polímeros que se deforman reversiblemente tienen cierta rigidez bajo carga y se utilizan en
aplicaciones de uso general, polietileno, polipropileno, epoxi, policloruro de vinilo, poliésteres,
algunos son mu rígidos y quebradizos y otros son flexibles. Los materiales plásticos pueden ser
termoplásticos o termoendurecibles, para ser clasificados como plásticos deben fabricarse por
debajo de la temperatura de transición vítrea y por debajo de su temperatura de fusión. Las
propiedades y características de la mayoría de los plásticos son estas:
• Fáciles de trabajar y moldear.
• tienen un bajo coste de producción.
• poseen baja densidad.
• suelen ser impermeables.
• buenos aislantes eléctricos.
• aceptables aislantes acústicos.
• buenos aislantes térmicos, aunque la mayoría no resisten temperaturas muy elevadas,
• resistentes a la corrosión y a muchos factores químicos;
algunos no son biodegradables ni fáciles de reciclar y, si se queman, son muy contaminante.

TIPO DE MATERIAL Características de las principales aplicaciones Aplicaciones típicas
Acrilonitrilo
butadieno estireno
(ABS)
Fuerza y tenacidad sobresalientes, Resistente a la distorsión
térmica, propiedades eléctricas; Inflamables y Soluble en
algunos disolventes orgánicos.
Revestimientos para frigoríficos, césped y Jardín,
juguetes, dispositivos de seguridad vial.
Acrílicos
[Poli(metilmetacrila
to)]
Excelente transmisión de luz y Resistencia a la intemperie;
tiene buenas propiedades mecánicas.
Lentes, avión, Laminas transparente, Equipo,
para elaboración de señales al aire libre.
Fluorocarbonos
(PTFE o TFE)
Químicamente inerte en casi todos los ambientes, Excelentes
propiedades eléctricas; Bajo coeficiente de fricción; tal vez
Usado a 260 *C-500 F relativamente. Propiedades de flujo en
frío frágiles y pobres.
Sellos, anticorrosivos, químicos Tuberías y
válvulas, cojinetes, Recubrimientos anti
adhesivos, alta temperatura partes electrónicas
Policarbonatos Dimensionalmente estable; baja absorción al agua,
transparente, resistente al impacto y ductilidad; Resistencia
química no excepcional.
Cascos de seguridad, lentes, luz Globos, base
para fotografía películas.
Poliésteres
Excelentes propiedades eléctricas y costo; Pueden ser
formulados para Uso de alta temperatura; A menudo reforzado
con fibra
Cascos, barcos de fibra de vidrio, auto
Componentes del cuerpo, sillas.

TIPO DE
MATERIAL
Características de las principales aplicaciones Aplicaciones típicas
Vinil Son de bajo costo, Ordinariamente rígida, pero puede ser
flexible con plastificantes; A menudo copolimerizado;
susceptibles al calor.
Revestimientos de suelos, tubería,
electricidad, aislamiento del alambre,
manguera de jardín, Fotografías.
epóxicos Excelente combinación de mecánica Propiedades y
resistencia a la corrosión; Dimensionalmente estable;
Buena adherencia; relativamente barato; Buena
electricidad Propiedades
Molduras eléctricas, fregaderos,
Adhesivos, revestimientos protectores,
Utilizado con fibra de vidrio
Laminados.

FIBRAS:
Son polímeros elásticos pero muy poco extensibles se utilizan para confeccionar telas, se emplean en materiales
compuestos, deben tener un conjunto de propiedades físicas y químicas. Especificas para su uso. Deben tener una alta
resistencia a la tracción en un rango de temperatura relativamente amplio, alto modulo de elasticidad así como
resistencia a la abrasión. Para ser utilizada en la industria textil , La fibras deben mostrar estabilidad química a amplia
variedad de ambientes incluyendo ácidos, bases, blanqueadores, solventes y luz del sol. No deben ser inflamables y no
deben se susceptibles al secado. En las fibras la resistencia a la tracción aumenta con el grado de cristalinidad. La
comodidad en el lavado y el mantenimiento de la ropa depende térmicamente del polímero de fibras, es decir su
temperatura de fisión y de la transición vítrea. Las fibras pueden estar sometidas a variedad de propiedades mecánicas
como deformación, estiramiento, torsión, corte y abrasión. El peso molecular de los materiales de fibra debe ser
relativamente alto o el fundido será demasiado débil y se romperá durante el proceso de dibujo o estampado.

ADHESIVOS: Son sustancias utilizadas para unir la superficie de dos materiales solidos denominados
adherentes, tienen dos mecanismos de unión mecánicos y químicos. En el mecanismo mecánico hay la
penetración real del pegamento en poros superficiales y grietas. El mecanismo químico implica fuerzas
intermoleculares entre el adhesivo y el adherente cuyas fuerzas pueden ser covalentes y/ de Vander
Waals. Actualmente se utilizan adhesivos naturales como: pegamento animal, caseína, almidón y
colofonia. Otros adhesivos de origen sintético son poliuretanos y polisiloxanos (siliconas). La elección del
adhesivo a utilizar depende de algunos factores:
1. El material a unir y su porosidad.
2. Las propiedades adhesivas requeridas.(enlace temporal o permanente)
3. Máximas y mínimas temperaturas de exposición.
4. Condiciones de procesamiento.

JUNTAS ADHESIVAS: Los nuevos adhesivos diseñados son las juntas adhesivas se encuentran en un gran numero de
aplicaciones especialmente en la industria aeroespacial, automotriz ,construcción en envases y algunos electrodomésticos.
Las juntas adhesivas ofrecen muchas ventajas sobre tecnología de unión ejemplo remachado, atornillado y soldadura. Sin
embargo estos adhesivos están limitados en articulaciones sometidas a alta temperatura. Los autoadhesivos son otro grupo
especial sensibles a la presión, se encuentran en cintas adhesivas, sellos y etiquetas. Los polímeros utilizados para
adhesivos sensibles a la presión son los polímeros de bloque estirénicos y el caucho natural.

RECUBRIMIENTOS: Son líquidos que generalmente se adhieren a otra superficie de algún otro
material para otorgarle una nueva propiedad. tiene las siguientes funciones:
1. Proteger el elemento del medio ambiente que puede producir reacciones corrosivas o
deterioro.
2. Mejora la apariencia del articulo.
3. Para proporcionar aislamiento eléctrico, muchos de los ingredientes de materiales de
revestimiento son poliméricos, la mayoría de los cuales son de origen orgánico. Se clasifican
como: Pinturas, barniz, esmaltes, laca y goma laca. Muchos revestimientos comunes son
látex.

ESPUMAS:
Las espumas son materiales plásticos que contienen un porcentaje de volumen relativamente alto de
pequeños poros y burbujas de gas atrapadas. Tanto los materiales termoplásticos como los
termoendurecibles son utilizados como espumas. Éstos incluyen poliuretano, caucho, poliestireno y poli
(cloruro de vinilo). Las espumas se utilizan comúnmente como cojines en automóviles y muebles así
como en el envasado y aislamiento térmico. El proceso de formación de espuma se lleva a cabo
incorporando en el lote de material un agente de soplado que, tras el calentamiento, se descompone
con la liberación de un gas y forma burbujas y poros que permanecen en el sólido mientras se enfría.

MATERIALES POLIMERICOS AVANZADOS
POLIESTILENO DE ULTRA ALTO PESO MOLECULAR:
El polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) es un polietileno lineal que tiene un peso molecular extremadamente
alto. mayor que el polietileno. Algunas de las características extraordinarias de este material son:
1. Una resistencia al impacto extremadamente alta.
2. Excelente resistencia al desgaste ya la abrasión.
3. Un coeficiente de fricción muy bajo.
4. Una superficie auto-lubricante y antiadherente.
5. Muy buena resistencia química a los disolventes.
6. Excelentes propiedades a baja temperatura.
7. Características sobresalientes de amortiguación del sonido y absorción de energía.
8. Aislante eléctrico y excelentes propiedades dieléctricas
Su resistencia mecánica disminuyen rápidamente con el aumento de la temperatura. Tiene diversas aplicaciones como:
chalecos a prueba de balas, cascos militares compuestos, Línea de pesca, núcleos de pelota de golf y pista de patinaje
sobre hielo. También para la fabricación de prótesis biomédicas, filtros de sangre, puntas de pluma de marcado, Equipos de
manipulación de materiales (para carbón, grano, cemento, grava, etc.), bujes, bomba Impulsores y juntas de válvulas.

POLIMEROS DE CRISTAL LIQUIDO: Los polímeros de cristal líquido (LCP) son un grupo de compuestos
químicamente complejos y estructuralmente distintos materiales que tienen propiedades únicas y se utilizan en diversas
aplicaciones. En términos de disposición molecular, estos materiales puede considerarse como un nuevo estado de la
materia el estado cristalino -líquido, siendo ni cristalino ni líquido.
El uso principal de polímeros de cristal líquido está en pantallas de cristal líquido (LCD),sobre monitores digitales,
monitores de pantalla plana,televisores, y otros. Son líquidos fluidos, transparentes y ópticamente anisotrópicos. Algunos
de los polímeros de cristal líquido de tipo neumático son sólidos rígidos a temperatura ambiente, sobre la base de una
excelente combinación de propiedades y características de procesamiento, han encontrado un amplio uso en una variedad
de aplicaciones. Por ejemplo, estos materiales presentan los siguientes comportamientos:
1. Excelente estabilidad térmica.
2. Rígido y fuerte; Su módulo de tracción oscila entre 10 y 24 Gpa.
Mientras que las resistencias a la tracción son de 125 a 255 MPa (18.000 a 37.000 psi).
3. Fuertes resistencias al impacto, que se mantienen al enfriar a temperaturas relativamente bajas.
4. Inercia química a una amplia variedad de ácidos, solventes, blanqueadores, etc.
5. Resistencia a la llama inherente y productos de combustión relativamente no tóxicos.
Representaciones esquemáticas de las
estructuras moleculares tanto en la masa
fundida como
Estados sólidos para (a) semicristalino, (b)
amorfo, y (c) polímeros de cristal líquido.

POLIMEROS DE CRISTAL LIQUIDO: APLICACIONES
• En la fabricación de cuerdas y cables :Son utilizadas en cuerdas de paracaídas o de rescate,
eslingas capaces de soportar grandes pesos o remolque, sistemas de amarre de buques y puentes
capaces de reemplazar los cables de acero.
• En la Industria militar / aeroespacial: El primer uso de fibra de LCP era para aplicaciones militares
exigentes y especializadas. La propiedad única de esta fibra de alto rendimiento satisface muchas de
las necesidades militares y aeroespaciales de hoy. De hecho, airbags hechos con fibra de Vectran
amortiguaron con éxito los aterrizajes de las sondas Pathfinder, Spirit y Opportunity en la superficie
de Marte. El Vectran ofrece una excepcional resistencia a la fatiga por flexión, proporcionando las
características de manejo de carga superior para cuerdas de remolque, carga amarres e hinchable.
• Artículos deportivos: Artículos deportivos como cuerdas de alpinismo, raquetas, sedales, etc.
• Aplicaciones industriales de fibra de LCP: Debido a su resistencia, puede ser utilizada para
indumentaria de protección personal como ser guantes anti-corte y ropa de trabajo resistente al corte.
Las fibras de Vectran también pueden ser utilizadas para refuerzos de neumáticos para evitar
pinchaduras.
• Composites: Dada su resistencia puede ser utilizada como material de refuerzo en materiales
compuestos de matriz polimérica e incluso como refuerzo del concreto.
• Componentes electrónicos y otros productos inyectados: En la fabricación de micro-piezas
mediante procesos de micro-inyección como por ejemplo conectores, partes de auriculares, lectores
ópticos, sensores, zócalos y otros componentes electrónicos. Pero también es utilizado para piezas
de mayor tamaño como bandejas para instrumental quirúrgico o dental, componentes para el sistema
de combustión de automóviles, relleno de columnas de destilación, sellos, etc

ELASTOMEROS TERMOPLASTICOS:
Los elastómeros termoplásticos (TPE) o cauchos termoplásticos, son una clase de mezcla de polímero (por lo
general un plástico y un caucho) con ambas propiedades termoplásticas y elastoméricas. Mientras que la
mayoría de los elastómeros son termoestables, los TPE son relativamente fáciles de usar en la producción,
por ejemplo, mediante moldeo por inyección. La principal diferencia entre los elastómeros termoestables y
elastómeros termoplásticos es el tipo de unión de cadena polimericas de sus estructuras. De hecho, el tipo de
unión de cadena polimerica, es un factor estructural fundamental que contribuye a dar las altas propiedades
elásticas. Los elastómeros termoplásticos tienen la característica de ser reciclable, ya que pueden ser
moldeados, extruidos y reutilizados como el plástico, pero también tienen las propiedades elásticas típicas del
caucho, que en su lugar no es reciclable debido a sus características termoestables.
• El TPE puede ser fácilmente coloreado por la mayoría de los colorantes, consume meno energía y también
es posible controlar la calidad del producto de forma mas económica.
• Los TPE se utilizan cuando los elastómeros convencionales no pueden proporcionar la gama necesaria de
propiedades físicas necesarias al producto.
• Estos materiales encuentran una amplia aplicación en los aparatos del automóvil y del hogar.
• También son ampliamente utilizados para los catéteres ya que los copolímeros en bloque de nylon ofertan
suavidad para los pacientes.
• Los copolímeros en bloque de estireno se utilizan en las suelas de los zapatos debido a la facilidad de
procesamiento, y ampliamente como adhesivos.
• Los TPE también se usan comúnmente para la suspensión de los casquillos para aplicaciones de alto
rendimiento en los coches gracias a su mayor resistencia a la deformación con respecto a las
suspensiónes de caucho.

CONCLUSIONES
La importancia de los polímeros reside en la variedad de aplicaciones
que el ser humano le puede dar a estos compuestos. Así, los
polímeros están presentes en nuestra vida diaria, en muchos de los
alimentos o materias primas que consumimos, pero también en los
textiles, en la electricidad, en materiales utilizados para la
construcción como el caucho, en el plástico y otros materiales
cotidianos como el poliestireno, el polietileno, en productos químicos
como el cloro, en la silicona, etc.
Todos estos materiales son utilizados por diferentes razones ya que
brindan propiedades y características según su uso. Por otro lado, la
ciencia de polímeros actualmente, tienen un compromiso de
sostenibilidad con el medio ambiente y para ello tienen que resolver
un reto muy importante, encontrar nuevas fuentes de obtención de
los polímeros, aparte del petróleo.
Actualmente, los plásticos son los polímero mas contaminantes ya
que tienen propiedades tóxicas y cancerígenas, en su mayoría no
son biodegradables, algunos son reutilizables. La dispersión de estas
basuras por el medio ambiente bloquean la superficie del suelo y
afectan a la flora aunque los más afectados son los animales que
ingieren estos plásticos por equivocación y mueren intoxicados.

REFERENCIAS
1.W. D. Callister. “Introducción a la Ciencia e Ingeniería de los Materiales”.Editorial Reverté, (1995).
2.D. R. Askeland. “Ciencia e Ingeniería de los Materiales”. Editorial International.Thomson, (1998).
3. http://www.vectranfiber.com
4. http://www.entecpolymers.com
5. http://www.interempresas.net
6.http://www.applied-fiber.com
7. http://www.polyplastics.com
8. http://www.gopolymers.com

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