Cosas que debes saber sobre los polímeros

Los polímeros son comunes a nuestro alrededor hoy en día, aunque hay una gran variedad de diferentes tipos y clasificaciones. En una publicación anterior, explicamos estos diversos tipos de plásticos como plásticos básicos y tipos especializados. También vimos la aplicación y algunos beneficios de los plásticos. ¡Me gustaría que lo comprobaras!

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Bueno, hoy analizaremos de cerca la definición, el estado físico, las propiedades y los aditivos de los polímeros. También distinguiremos entre termoplástico y termoestable.

¿Qué son los polímeros?

Los polímeros son compuestos químicos cuyas moléculas son extremadamente grandes y parecen una larga cadena formada por una serie aparentemente interminable de enlaces interconectados. Se explica que el tamaño de estas moléculas es extraordinario, con miles e incluso millones de unidades de masa atómica. El tamaño de la molécula, el estado físico y la estructura son las propiedades únicas por las que se conoce un plástico, lo que le da la capacidad de moldearse y moldearse.

Termoplásticos y Termoendurecibles

Tal como se mencionó anteriormente, los polímeros que se clasifican como plásticos se dividen en dos categorías principales:termoplásticos y termoestables.

Los termoplásticos como el polietileno y el poliestireno son plásticos que se pueden moldear y remodelar repetidamente. Esto para decir más, una taza de poliestireno expandido se puede calentar y remodelar en una nueva forma, tal vez un plato o un plato.

Una estructura de polímero termoplástico es la de moléculas individuales que están separadas unas de otras y fluyen entre sí. estas moléculas pueden tener un peso molecular extremadamente alto o bajo. Pueden tener una estructura ramificada o lineal, pero aun así, tienen la característica de la separabilidad y la consiguiente movilidad. Los polímeros de este tipo se conocen como plásticos básicos.

Por otro lado, los termoestables son polímeros que no se pueden reprocesar mediante recalentamiento. Esto se debe a que, durante el procesamiento inicial, las resinas termoendurecibles experimentan una reacción química que las vuelve infusibles e insolubles. Cuando se produce un polímero con un método de este tipo, la reelaboración o el calentamiento pueden hacer que la aplicación se rompa.

Estado físico y morfologías moleculares de los polímeros

El comportamiento plástico de los polímeros también puede verse influido por su morfología o disposición de las moléculas a gran escala. Por lo tanto, las morfologías de los polímeros pueden ser amorfas o cristalinas. Las moléculas amorfas están dispuestas al azar y están entrelazadas. Mientras que las moléculas cristalinas están dispuestas de forma estrecha y en un orden imperceptible.

Los termoestables son conocidos por ser amorfos, mientras que los termoplásticos son amorfos o semicristalinos. Los materiales semicristalinos muestran regiones cristalinas conocidas como cristalitas, dentro de una matriz amorfa.

Se sabe que los materiales termoplásticos conservan sus formas moldeadas a una cierta temperatura. Esto se establece por la temperatura de transición vítrea o la temperatura de fusión del polímero particular. Por debajo de la temperatura se conoce como temperatura de transición vítrea (T_g ). las moléculas de un material polimérico están congeladas, lo que también se denomina estado vítreo; donde hay poco o ningún movimiento de moléculas que se cruzan entre sí. Esto hace que el material sea más rígido e incluso quebradizo.

Por encima de la temperatura de transición vítrea T_g , las partes amorfas del polímero entran en estado gomoso. Es decir, las moléculas muestran una mayor movilidad y el material se vuelve plástico e incluso elástico, es decir, capacidad de estirarse.

En el caso de polímeros no cristalinos como el poliestireno, el aumento de la temperatura conducirá directamente al estado líquido. Por otro lado, para polímeros parcialmente cristalinos como el polietileno de baja densidad o el tereftalato de polietileno, el estado líquido no se alcanzará hasta la temperatura de fusión (T_m ) se pasa.

Más allá del punto, las regiones cristalinas ya no son estables y los polímeros gomosos o líquidos se pueden moldear o extruir. Debido a que los termoestables no se derriten con el precalentamiento, pueden ser dimensionalmente estables hasta una temperatura en la que comienza la degradación química.

Propiedades de los polímeros

El estado físico y la morfología de un polímero juegan un papel perfecto en sus propiedades mecánicas. Las diferencias en su comportamiento mecánico son el alargamiento que se produce cuando el plástico se carga (tensa) en tensión.

Por ejemplo, un polímero vítreo como el poliestireno es bastante rígido y muestra una alta relación entre la tensión inicial y el alargamiento inicial. Mientras que el polietileno y el polipropileno, que son dos plásticos altamente cristalinos, pueden usarse como películas y objetos moldeados. Esto se debe a que sus regiones amorfas están muy por encima de sus temperaturas de transición vítrea a temperatura ambiente.

La dureza coriácea de estos polímeros por encima de la transición vítrea T_g resulta de las regiones cristalinas que existen en una matriz gomosa amorfa. Estos plásticos tienen la posibilidad de 100 a 1000 por ciento de alargamiento.

Porque la transición vítrea T_g de PET (otro plástico semicristalino) está por encima de la temperatura ambiente, las porciones cristalinas existen en una matriz vítrea. Debido a esto, el material adquiere rigidez y alta estabilidad dimensional bajo estrés, lo que es de gran beneficio en botellas de bebidas y cintas de grabación.

Se sabe que casi todos los plásticos exhiben cierto alargamiento al someterse a esfuerzos que no se recupera cuando se elimina el esfuerzo. Esta condición se conoce como "fluencia", que puede ser muy pequeña para el plástico que está muy por debajo de su T_g . puede ser significativo para un plástico parcialmente cristalino que está por encima de T_g .

Mira el video sobre las propiedades de los polímeros:

Las propiedades mecánicas de los polímeros que se especifican con más frecuencia incluyen tensión de rotura, rigidez, resistencia a la tracción y se cuantifican en la tabla de propiedades y aplicaciones como módulo de flexión. La tenacidad es otra propiedad importante de un polímero, que es la energía que el polímero absorbió antes de fallar. Esto es a menudo el resultado de un impacto repentino. Aplicar tensión repetidamente por debajo de la resistencia a la tracción del plast_t ic puede resultar en una falla por fatiga.

Casi todos los plásticos son malos conductores del calor; la conductividad se puede reducir aún más cuando se induce un gas (generalmente aire) en el material. Por ejemplo, el poliestireno espumado que se usa en vasos para bebidas calientes tiene una conductividad térmica de aproximadamente una cuarta parte del polímero sin espuma. Los plásticos también son aislantes eléctricos solo si están diseñados para la conductividad; además la conductividad es importante en los plásticos como la rigidez dieléctrica (resistencia a la ruptura a altas tensiones). También es importante como pérdida dieléctrica (una medida de la energía disipada en forma de calor cuando se inserta una corriente alterna).

Aditivos poliméricos

Un aditivo también puede ser conocido como un ingrediente combinado con un polímero para llegar a un conjunto de propiedades apropiadas para el producto. Sin embargo, en muchos productos de plástico, el polímero es solo un componente. La combinación de otros aditivos se mezcla durante el procesamiento y la fabricación.

A continuación se explican los aditivos utilizados en el polímero para obtener un producto adecuado.

Plastificantes:

El plastificante se utiliza para cambiar la transición vítrea T_g de un polímero. Por ejemplo, un cloruro de polivinilo (PVC) a menudo se mezcla con líquidos no volátiles para cambiar la transición vítrea. El revestimiento de vinilo que se usa en las casas requiere un PVC rígido sin plastificar con una T_g de 85 a 90 ⁰ C (185 a 195 ⁰ F). sin embargo, una manguera de jardín de PVC debe permanecer flexible incluso a 0 ⁰ C (32 ^o F).

Hay muchos más polímeros que se pueden plastificar, pero el PVC es único en la aceptación y retención de plastificantes de tamaño molecular y composición química muy variables. El plastificante también puede afectar la inflamabilidad, el olor, la biodegradabilidad e incluso el costo del producto terminado del polímero.

Colorantes:

Dado que la apariencia final de los productos plásticos debe ser atractiva, es necesaria la inclusión de colorantes durante el procesamiento y la fabricación. Los pigmentos populares para colorear plásticos son el dióxido de titanio y el óxido de zinc (blanco), el carbón (negro) y otros óxidos inorgánicos como el hierro y el cromo. Se pueden usar algunos otros compuestos orgánicos para agregar color, ya sea como pigmentos (insolubles) o como colorantes (solubles).

Refuerzos:

Tal como su nombre indica, los refuerzos se utilizan para mejorar las propiedades mecánicas de los plásticos. Una variedad de materiales tales como sílice, negro de humo, talco, mica y carbonato de calcio, así como fibras cortas, pueden incorporarse como cargas de partículas. El uso de fibras largas o incluso continuas como refuerzo, especialmente con termoestables, se puede describir a continuación en el refuerzo de fibra).

La introducción de grandes cantidades de relleno de partículas durante la fabricación de plásticos como el polipropileno y el polietileno puede aumentar su rigidez. El efecto puede ser menos dramático cuando la temperatura está por debajo de la T_g del polímero. .

Estabilizadores:

Los estabilizadores ayudan a mejorar la longevidad y la vida útil en cualquier aplicación. Las propiedades del plástico lo menos posible con el tiempo. se agregan estabilizadores, generalmente en pequeñas cantidades para contrarrestar los efectos del envejecimiento. Dado que todos los polímeros a base de carbono están sujetos a oxidación, los estabilizadores comunes que se usan son los antioxidantes. Los fenoles impedidos y las aminas terciarias se utilizan en plásticos en concentraciones tan bajas como unas pocas partes por millón.

Conclusión

Los polímeros son la forma común de describir los plásticos, están disponibles en varias formas y pueden procesarse para obtener diferentes propiedades. En este artículo, hemos visto la definición, las morfologías físicas y moleculares y los aditivos de los polímeros. También vimos la diferencia entre termoplásticos y termoestables.

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