INTRODUCCION

Durante los últimos 100 años se ha introducido una nueva clase de materiales, los

denominados plásticos. La rápida expansión y crecimiento de estos materiales ha

ocurrido a expensas de los materiales tradicionales en aplicaciones ya establecidas,

así como en el desarrollo de nuevas aplicaciones y mercados.

Sin los materiales plásticos es difícil concebir cómo se podrían haber desarrollado y

extendido algunos objetos característicos de la vida moderna (tales como el teléfono,

la televisión o los ordenadores) que en las sociedades desarrolladas tanto han

ayudado a mejorar el confort y la calidad de vida.

De todas las especialidades de la Química Orgánica, la Química de Polímeros destaca

tanto por el número de científicos que la desarrollan en el mundo, como por ser la que

exige una formación más específica en Química Orgánica.

Hasta finales del siglo pasado se consideraba que las substancias de alto peso

molecular, que a veces aparecían en los experimentos, eran simplemente el resultado

de reacciones fallidas. Desde la segunda guerra mundial se han desarrollado cientos

de polímeros.

En una primera clasificación, los materiales poliméricos se pueden dividir en dos

grandes grupos: los polímeros naturales y los polímeros sintéticos, denominándose

estos últimos generalmente como materiales plásticos. Los polímeros son moléculas

de gran tamaño formadas por la unión de compuestos orgánicos (monómeros)

mediante enlaces covalentes.

Por consiguiente, esta investigación estará enfocada en algunos términos relacionados

con los polímeros, de los cuales se desarrollaran cada uno de estos puntos de manera

clara y concisa, gracia al apoyo de diversas fuentes bibliográficas que sirvieron para

recoger un buen contenido sobre este tema.

POLIMEROS

HISTORIA Los polímeros naturales, por ejemplo la lana, la seda, la celulosa, etc., se han

empleado excesivamente y han tenido mucha importancia a lo largo de la historia. Sin

embargo, hasta finales del siglo XIX no aparecieron los primeros polímeros sintéticos,

como por ejemplo el celuloide.

Los primeros polímeros que se sintetizaron se obtenían a través de transformaciones

de polímeros naturales. En 1839 Charles Goodyear realiza el vulcanizado del caucho.

El nitrato de celulosa se sintetizó accidentalmente en el año 1846 por el químico

Christian Friedrich Schönbein y en 1868, John W. Hyatt sintetizó el celuloide a partir de

nitrato de celulosa.

El primer polímero totalmente sintético se obtuvo en 1909, cuando el químico belga

Leo Hendrik Baekeland fabrica la baquelita a partir de formaldehído y fenol. En 1922,

el químico alemán Hermann Staudinger comienza a estudiar los polímeros y en 1926

expone su hipótesis de que se trata de largas cadenas de unidades pequeñas unidas

por enlaces covalentes. En 1953 recibió el Premio Nobel de Química por su trabajo

¿Que son los Polímeros?

Polímeros: del griego Polys (muchos) + meros (parte).

“La unidad estructural que se repite a lo largo de la cadena polimérica se denomina

unidad repetitiva.”

Un polímero puede definirse como un material constituido por moléculas formadas por

unidades constitucionales que se repiten de una manera más o menos ordenada.

Dado el gran tamaño de estas moléculas, reciben el nombre de macromoléculas. Es

decir, que los polímeros son compuestos químicos cuyas moléculas están formadas

por la unión de otras moléculas más pequeñas llamadas monómeras, las cuales se

enlazan entre sí como si fueran los eslabones de una cadena. Estas cadenas, que en

ocasiones presentan también ramificaciones o entrecruzamientos, pueden llegar a

alcanzar un gran tamaño, razón por la cual son también conocidas con el nombre de

macromoléculas. Habitualmente los polímeros reciben, de forma incorrecta, el nombre

de plásticos, que en realidad corresponde tan sólo a un tipo específico de polímeros,

concretamente los que presentan propiedades plásticas (blandas, deformables y

maleables con el calor).

Los polímeros reciben también el nombre de macromoléculas, debido al enorme

tamaño de las moléculas que los componen. Estas moléculas gigantes tienen pesos

moleculares más de cien veces mayores que los de moléculas pequeñas como

el agua.

La mayor parte de los polímeros están formados por estructuras de carbón y por tanto

se consideran compuestos orgánicos. Aunque existen polímeros naturales de

gran valor comercial, la mayor parte de los polímeros que usamos en nuestra vida

diaria, son materiales sintéticos con propiedades y aplicaciones variadas

OBTENCIÓN Y ESTRUCTURA DE LOS POLÍMEROS

Por ciclos la humanidad ha obtenido ventajas de la versatilidad de los polímeros en

forma de grasas, alquitranes, resinas y gomas. Sin embargo, no es hasta la

Revolución Industrial que la Industria Moderna de los Polímeros comenzó a

desarrollarse. En las postrimerías de la década del 30 del siglo XIX, Charles Goodyear

tuvo éxitos en la producción y uso de la goma natural, a través de un proceso conocido

como “vulcanización”. Cuarenta años después, el celuloide (un plástico duro formado

por nitrocelulosa) fue exitosamente comercializado. A pesar de esos avances, el

progreso en la Ciencia de los Polímeros fue lento hasta los años treinta del siglo XX,

cuando materiales tales como el vinil, el neopreno, el poliestireno y el nylon fueron

desarrollados. La introducción de esos materiales revolucionarios comenzó una

explosión en la investigación de los polímeros, que continúa hasta nuestros días.

Incomparables en la diversidad de sus propiedades, polímeros tales como el algodón,

la lana, la goma, el teflón y todos los plásticos son usados en casi todas las industrias.

Los polímeros naturales y sintéticos pueden ser producidos en un amplio rango de

rigidez, resistencia mecánica, resistencia térmica, densidad e inclusive precios. Con la

investigación continua dentro de la ciencia y aplicación de los polímeros, ellos están

jugando y siempre incrementando un gran rol en toda la Sociedad.

CLASIFICACION DE LOS POLIMEROS

Los polímeros pueden clasificarse de diferentes maneras, y a su vez, esas

clasificaciones, pueden subdividirse en otras. Partiremos de lo más básico a lo más

complejo:

1. De acuerdo a su origen :

a) Naturales:

Los polímeros naturales son todos aquellos que provienen de los seres vivos, y por

lo tanto, dentro de la naturaleza podemos encontrar una gran diversidad de ellos.

Las proteínas, los polisacáridos, los ácidos nucleicos son todos polímeros

naturales que cumplen funciones vitales en los organismos y por tanto se les llama

biopolímeros. Otros ejemplos son la seda, el caucho, el algodón,

la madera (celulosa), la quitina, etc.

b)

Sintéticos:

Los polímeros sintéticos son los que se obtienen por síntesis ya sea en

una industria o en un laboratorio, y están conformados a base de monómeros

naturales, mientras que los polímeros semisintéticos son resultado de la

modificación de un monómero natural. El vidrio, la porcelana, el nailon, el rayón,

los adhesivos son ejemplos de polímeros sintéticos, mientras que la nitrocelulosa o

el caucho vulcanizado, lo son de polímeros semisinteticos. Hoy en día, al

fabricarse polímeros se le pueden agregar ciertas sustancias que modifican sus

propiedades, ya sea flexibilidad, resistencia, dureza, elongación, etc.

c) Semisintéticos :

Se obtienen por transformación de polímeros naturales. Ejemplo: caucho

vulcanizado, etc.

SEGÚN SUS PROPIEDADES FISICAS

Termoestables: Son polímeros que no se pueden fundir a través de

un proceso de calentamiento simple, puesto que su masa es tan dura

que necesita temperaturas muy elevadas para sufrir algún tipo de

destrucción.

Elastómeros: Son polímeros que aunque pueden ser deformados, una

vez que desaparece el agente que causó la pérdida de su forma

pueden retornar a ella. Tienen la propiedad de recuperar su forma al ser

sometidos a una deformación de ella. Ejemplo, Caucho vulcanizado.

Termoplásticos: Este es un tipo de polímeros que tienen facilidad para

ser fundidos, y por lo tanto pueden ser moldeados. Si tienen

una estructura regular y organizada, pertenecen a la subdivisión de los

cristalinos, pero si su estructura es desorganizada e irregular, se

consideran amorfos.

Resinas: Son polímeros termoestables que sufren una transformación

química cuando se funden, convirtiéndose en un sólido que al volverse

a fundir, se descompone. Ejemplo, PVC, Baquelita y Plexiglás.

Fibras: Tienen la forma de hilos. Se producen cuando el polímero

fundido se hace pasar a través de unos orificios de tamaño pequeño de

una matriz adecuada y se le aplica un estiramiento.

2. según su proceso de obtención

Los polímeros se obtiene gracias a la polimerización, en esta los monómeros se

agrupan entre si y forman el polímero.

a) Por Condensación: Son polímeros obtenidos como consecuencia de la unión de monómeros

propiciada por una eliminación molecular.

b) Por Adición: Son polímeros que resultan de la unión de monómeros por medio de enlaces

múltiples.

3. Según su Composición :

a) Homopolímeros:

Formados a partir de un solo tipo de monómero.

b)

Heteropolimeros:

Formados por dos o más monómeros distintos. Cuando están formados solo por

dos tipos de monómeros, reciben el nombre de copolímeros.

Ejemplo con 2 monómeros: Unidades repetitivas

Estas unidades repetitivas pueden distribuirse de distinta manera a lo largo de la

cadena de polímeros.

4. Según su Estructura:

a) Lineales: Son aquellos que, como su nombre lo dice, cuentan con una estructura lineal.

Ejemplos: Polietileno, poliestireno, kévlar.

b) Ramificados: Son aquellos que además de la cadena principal, presentan varias

de carácter secundario.

c) Entrecruzados:Cadenas lineales adyacentes unidas linealmente con enlaces covalentes. Ejemplo:

Caucho.

d) Reticulados:Con cadenas ramificadas entrelazadas en las tres direcciones del espacio.

Ejemplo: Epoxi.

5. Según su Comportamiento frente al Calor:

a) Termoplásticos:Después de ablandarse o fundirse por el calentamiento, recuperan sus

propiedades originales al enfriarse.

En general son polímeros lineales, con bajas Tf y solubles en disolventes

orgánicos.

Ejemplos: Derivados polietilénicos, poliamidas (o nailon), sedas artificiales, celofán,

etc.

b) Termoestables:Después del calentamiento se convierten en sólidos más rígidos que los polímeros

originales.

Este comportamiento se debe a que con el calor se forman nuevos

entrecruzamientos que provocan una mayor resistencia a la fusión.

Suelen ser insolubles en disolventes orgánicos y se descomponen a altas

temperaturas.

Ejemplos: Baquelita, ebonita, etc.

PROPIEDADES COMUNES DE LOS POLÍMEROS

A pesar de que los distintos plásticos presentan grandes diferencias en su

composición y estructura, hay una serie de propiedades comunes a todos ellos y que

los distinguen de otros materiales. Un ejemplo de alguna de estas propiedades se

encuentra en la tabla.

Densidad, conductividad térmica y eléctrica de diferentes materiales.

MATERIAL DENSIDAD(g/cm3)

Cond. Term.(W/mK)

Cond. Elec.(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 5.6

Aluminio 2.7 211 38.5

Aire --- 0.05 ---

PROPIEDADES DE LOS POLÍMEROS

1) Propiedades Térmicas de los Polímeros Temperatura de transición vítrea “Tv” ( “Tg”)

Al dejarse un balde u otro objeto de plástico a la interperie durante el invierno se

puede notar que se agrieta o rompe con mayor facilidad que durante el verano; este

fenómeno es conocido como Transición Vítrea. Esta transición es algo que solo ocurre

a los polímeros, lo cual es una de las cosas que los hacen diferentes. Hay una cierta

temperatura (distinta para cada polímero) llamada temperatura de transición vítrea, o

Tg. Cuando el polímero es enfriado por debajo de esta temperatura, se vuelve rígido y

quebradizo, igual que el vidrio. Algunos polímeros son empleados a temperaturas por

encima de sus temperaturas de transición vítrea y otros por debajo. Los plásticos

duros como el poliestireno y el polimetilmetacrilato, son usados por debajo de sus

temperaturas de transición vítrea; es decir, en su estado vítreo. Sus Tg están muy por

encima de la temperatura ambiente, ambas alrededor de los 100 °C.

Los cauchos elastómeros como el poliisopreno y el poliisobutileno, son usados por

encima de su Tg, es decir en su estado caucho donde son blandos y flexibles.

Este comportamiento puede ser entendido en término de materiales vítreos, los cuales

están formados típicamente por sustancias que contienen largas cadenas, retículo de

átomos unidos o aquellas que poseen una estructura molecular compleja.

Normalmente tales materiales tienen una alta viscosidad (resistencia interna a la

influencia existente entre dos capas de líquido, cuando hay un movimiento relativo de

una con respecto a la otra; esta resistencia es el resultado de la interacción de

moléculas líquidas en movimiento) en estado líquido. Cuando ocurre un enfriamiento

rápido a la temperatura en que se espera una mayor estabilidad del estado cristalino,

el movimiento es demasiado lento o la geometría demasiado delicada para adquirir

una conformación cristalina; por tanto la característica aleatoriamente arreglada del

líquido persiste por debajo de la temperatura, a la cual la viscosidad es tan alta, que el

material es considerado para ser sólido. El término vítreo se convierte en sinónimo de

persistencia del estado de desequilibrio. En efecto, una vía de acceso al estado de la

menor energía podría no estar habilitada.

Para ser más cuantitativa la caracterización del fenómeno de la transición líquido-

vítrea y la Tg, se nota que durante el enfriamiento de un material amorfo desde el

estado líquido, no ocurre un cambio abrupto en el volumen, tal y como sucede en el

caso de un material cristalino a través de su punto de enfriamiento “Te”; en lugar de

eso, a la temperatura de transición vítrea Tg, hay un cambio en la pendiente de la

curva de volumen específico vs. Temperatura, desplazándose desde un valor bajo en

el estado vítreo hasta uno más elevado en el estado elástico por encima del rango de

las temperaturas. Esta comparación, entre un material cristalino (1) y uno amorfo (2),

se muestra en la:

Figura 2.19. Note que las intersecciones de los dos segmentos de rectas de la curva 2

definen la cantidad de Tg.

Las mediciones del volumen específico mostradas aquí, hechas sobre el polímero

amorfo (2), son llevadas a cabo en un dilatómetro a bajo régimen de calentamiento. En

este aparato, la muestra es colocada en un bulbo de vidrio y se cubre con líquido,

generalmente mercurio, de forma tal que el líquido, además de cubrirla, la rebose

parcialmente y se abra paso a través de un estrecho tubo capilar de vidrio, el cual es

utilizado para que cualquier cambio relativamente pequeño que ocurra en el volumen

del polímero, causado por la variación de la temperatura, produzca cambios fácilmente

medibles en la altura del mercurio en el capilar.

Mientras que el método dilato métrico es el más preciso para determinar la

temperatura de transición vítrea, en cambio constituye un procedimiento experimental

tedioso; es por ello que frecuentemente estas mediciones se realizan empleando el

calorímetro diferencial de barrido (CDB o con las siglas en inglés: DSC). En este

instrumento, el flujo de calor, dentro y fuera de una pequeña muestra (de 10 a 20 mg)

es medido de manera tal que la muestra está subordinada a un cambio lineal

programado de la temperatura.

Existen otros métodos de medición, tales como la densidad, la constante dieléctrica, el

módulo de elasticidad y otros.

Se debe aclarar algo en este punto: la transición vítrea no es lo mismo que la fusión.

La fusión es una transición que se manifiesta en los polímeros cristalinos; ocurre

cuando las cadenas poliméricas abandonan sus estructuras cristalinas y se

transforman en un líquido desordenado. La transición vítrea es una transición que se

manifiesta en los polímeros amorfos; es decir, polímeros cuyas cadenas no están

dispuestas según un ordenamiento cristalino, sino que están esparcidas en cualquier

ordenamiento, aún en estado sólido.

Pero incluso los polímeros cristalinos tienen alguna porción amorfa. Esta porción

generalmente constituye el 40-70% de la muestra polimérica. Esto explica por qué una

misma muestra de un polímero puede tener tanto una temperatura de transición vítrea

como una temperatura de fusión. Pero lo más importante es saber que la porción

amorfa sólo experimentará la transición vítrea, y la porción cristalina sólo la fusión. La

temperatura exacta a la cual las cadenas poliméricas experimentan este gran cambio

en su movilidad, depende de la estructura del polímero.

El movimiento que permite que un polímero sea flexible, no es generalmente el

traslacional, sino uno conocido como movimiento segmental de rango largo. Si bien la

totalidad de la cadena polimérica puede parecer no desplazarse hacia ninguna

dirección, los segmentos de dicha cadena pueden en cambio, serpentear, balancearse

y rotar como un tirabuzón gigante. Cuando la temperatura cae por debajo de la Tg el

movimiento segmental de rango largo se termina. Cuando este movimiento se detiene,

ocurre la transición vítrea y el polímero cambia de un estado blando y flexible a otro

rígido y quebradizo.

Para medir los puntos de fusión y las Tg, además de los calores latentes de fusión y

los cambios de capacidad calorífica también se emplea la calorimetría diferencial de

barrido.

a) PECULIARIDADES DE LA TRANSICIÓN VÍTREA

A veces, un polímero tiene una Tg más alta de lo deseado; si es necesario reducirla

sólo se le agrega algo denominado plastificante (se trata de una pequeña molécula

que penetrará entre las cadenas poliméricas y las separará). Este proceso se conoce

como aumento del volumen libre. Cuando esto ocurre, las cadenas pueden deslizarse

entre sí con mayor facilidad y al deslizarse con mayor facilidad, podrán moverse a

temperaturas más bajas de lo que lo harían sin el plastificante. De esta forma, la Tg de

un polímero puede ser disminuida, con el objeto de hacerlo más flexible y más fácil de

manipular.

En la fig. 2.19 se exponen tres ejemplos de sustancias que se emplean como

plastificantes:

a) Transición Vítrea vs. Fusión

Es común imaginar a la transición vítrea como a un tipo de fusión del polímero, pero

no es la manera correcta. Hay muchas diferencias importantes entre la transición

vítrea y la fusión. Como se expuso con antelación, la fusión es algo que le ocurre a los

polímeros cristalinos, mientras que la transición vítrea ocurre sólo en los polímeros en

estado amorfo. Un dado, fabricado de polímero, a menudo tendrá dominios tanto

cristalinos como amorfos, de modo que la muestra exhibirá un punto de fusión y una

Tg, aunque las cadenas que funden no son las mismas que experimentan transición

vítrea.

Existe otra gran diferencia entre fusión y transición vítrea: cuando se calienta un

polímero cristalino a velocidad constante, la temperatura aumentará a velocidad

constante; la cantidad de calor requerida para incrementar en un grado Celsius la

temperatura de un gramo de polímero se denomina capacidad calorífica. No obstante,

la temperatura seguirá aumentando hasta que el polímero llegue a su punto de fusión.

Cuando esto sucede, la temperatura se mantendrá constante por un momento, aún

cuando se suministre más calor. Se mantendrá constante hasta que todo el polímero

se haya fundido completamente. Luego, la temperatura del polímero comenzará a

ascender nuevamente. El aumento se detiene porque la fusión requiere energía. Toda

la energía que se le agregue a un polímero cristalino en su punto de fusión, se utilizará

en la fusión y no en un aumento ulterior de la temperatura. Este calor se denomina

calor latente de fusión. (La palabra latente significa oculto). Una vez que el polímero

fundió, la temperatura comienza a ascender de nuevo, pero ahora lo hace a una

velocidad más lenta. El polímero fundido tiene mayor capacidad calorífica que el

polímero cristalino en estado sólido, de modo que puede absorber más calor con

incrementos de temperatura más pequeños.

Cuando un polímero cristalino funde, ocurren dos cosas: absorbe una cierta cantidad

de calor (el calor latente de fusión) y experimenta un cambio en su capacidad

calorífica. Cualquier cambio debido al calor, ya sea fusión o congelamiento, ebullición

o condensación, que involucre un cambio en la capacidad calorífica y un calor latente,

se denomina transición de primer orden.

Sin embargo, cuando se calienta un polímero amorfo hasta su Tg, sucede algo diferente: primero se calienta y la temperatura se eleva a una velocidad determinada por la capacidad calorífica del polímero, exactamente como se ha visto hasta ahora; pero cuando se alcanza la Tg ocurre algo interesante: la temperatura sigue aumentando, no se detiene, no hay calor latente de transición vítrea, la temperatura sigue incrementándose (por encima de la Tg ya no lo hace a la misma velocidad que por debajo). El polímero experimenta un incremento en su capacidad calorífica luego de alcanzar la transición vítrea. Debido a que la transición vítrea involucra un cambio en la capacidad calorífica pero no un calor latente, esta transición se denomina transición de segundo orden.

En los siguientes gráficos las curvas muestran la cantidad de calor suministrada al polímero en el eje y y la temperatura que debería obtenerse con una cantidad dada de calor en el eje x:

La curva de la izquierda muestra lo que ocurre cuando se calienta un polímero 100% cristalino. Puede verse que la misma es discontinua. ¿Se distingue la ruptura? Esa es la temperatura de fusión. En ese punto, se adiciona una gran cantidad de calor sin que provoque aumento alguno de la temperatura, ese es el calor latente de fusión. Como puede apreciarse la pendiente se hace mayor una vez que se sobrepasa la ruptura; está pendiente es equivalente a la capacidad calorífica, es decir que el aumento de la misma corresponde al aumento de capacidad calorífica por encima del punto de fusión.

En el gráfico de la derecha, que muestra lo que ocurre con un polímero 100% amorfo cuando es calentado, no se obtiene una ruptura. El único cambio que se ve en la temperatura de transición vítrea, es un incremento de la pendiente, lo que significa, obviamente, que se alcanza un aumento en la capacidad calorífica. Es posible observar un cambio en capacidad calorífica en la Tg, pero no una ruptura, como sí puede apreciarse en el caso de un polímero cristalino, por lo que se confirma lo expuesto anteriormente: no hay calor latente involucrado en una transición vítrea y esto no es más que la diferencia entre una transición de primer orden, como la fusión, y una de segundo orden, como la transición vítrea.

Hasta ahora se sabe que algunos polímeros tienen Tg altas, y otros Tg bajas. Todo depende de la facilidad con la que se muevan las cadenas. Una cadena polimérica que pueda movilizarse fácilmente, tendrá una Tg muy baja, mientras que en caso contrario tendrá una Tg alta. Cuanto más fácilmente pueda moverse un polímero,

menor calor habrá que suministrarle para que las cadenas empiecen a moverse para salir de un estado vítreo rígido y pasar a otro blando y flexible.

b) Tg y las Propiedades Mecánicas

Otra propiedad importante de los polímeros, que también depende fuertemente de sus

temperaturas, es su repuesta a la aplicación de una fuerza, como se indica en sus dos

tipos principales de comportamiento: elástico y plástico. Un material elástico retornará

a su estado inicial, una vez que haya sido retirada la fuerza que lo sacó del mismo,

mientras que un material plástico no lo recobraría. En los materiales plásticos la

fluencia es tan elevada, como en los líquidos altamente viscosos. La mayor parte de

los materiales evidencian una combinación de los comportamientos elástico y plástico,

exhibiendo el comportamiento plástico después que el límite elástico ha sido excedido.

El vidrio es uno de los pocos materiales completamente elásticos que existe, mientras

se encuentra por debajo de su Tg. Él permanecerá elástico hasta que alcance su

punto de ruptura. La Tg del vidrio ocurre entre los 510 y 560°C, esto significa que él

siempre será un sólido frágil a temperatura ambiente. En comparación: el cloruro

polivinílico (PVC) tiene una Tg = 83°C y es bueno, por ejemplo para la fabricación de

tuberías de agua fría, pero inadecuado para agua caliente. El PVC también será

siempre un sólido frágil a temperatura ambiente.

2) Propiedades Mecánicas de los Polímeros

Se habla mucho de polímeros "resistentes" (o "fuertes"), "tenaces" y hasta "dúctiles".

La resistencia, la ductilidad y la resiliencia y otras son propiedades mecánicas.

a) Resistencia

La resistencia es una propiedad mecánica que se puede relacionar acertadamente,

pero no se sabría con exactitud qué significa la palabra "resistencia" cuando se trata

de polímeros. En primer lugar, existen varios tipos de resistencia. Está la resistencia a

la tracción. Un polímero tiene resistencia a la tracción si soporta cargas axiales que

tienden a alargarlo.

La resistencia a la tracción es importante para un material que va a ser estirado o a

estar bajo tensión. Las fibras necesitan tener buena resistencia a la tracción

Luego está la resistencia a la compresión. Un polímero tendrá resistencia a la

compresión si soporta cargas axiales que tienden a compactarlo.

El concreto es un ejemplo de material con buena resistencia a la compresión.

Cualquier cosa que deba soportar un peso encima, debe poseer buena resistencia a la

compresión. También está la resistencia a la flexión. Un polímero tiene resistencia a la

flexión si es capaz de soportar cargas que provoquen momentos flectores en su

sección transversal.

Existen otras clases de resistencia de las que se podría hablar. Un polímero tiene

resistencia a la torsión, si es resistente cuando en su sección transversal actúan

momentos torsores. También está la resistencia al impacto (tenacidad). Una muestra

tiene resistencia al impacto si es fuerte cuando se la golpea agudamente de repente,

como con un martillo.

Para definir lo que significa ser resistente se presentará el ejemplo de la resistencia a

la tracción: se toma la muestra y se trata de estirarla axialmente. Generalmente esta

operación se ejecuta en máquinas tipo prensa. Esta máquina simplemente sujeta cada

extremo de la muestra y luego procede a alargarla. Mientras dura el alargamiento de la

muestra, va midiendo la fuerza (P) que está ejerciendo. Cuando se conoce la fuerza

que se está ejerciendo sobre la muestra, se divide ese número por el área (F) de su

sección transversal; el resultado es la tensión que está experimentando la muestra:

P / F = Tensión (σ)

La tensión requerida para romper la muestra representa la resistencia a la rotura del

material a la tracción.

De igual forma ensayos similares pueden ser ejecutados para medir la resistencia a la

rotura por compresión y flexión. En todos los casos, la resistencia es la tensión

necesaria para romper la muestra.

En el Sistema Internacional de Unidades (SIU) las tensiones se expresan en mega

pascales (MPa): 1 MPa = 106 N/m2 = 1 N/mm2 = 100 N/cm2, aunque en algunos

casos se expresan en giga pascales (GPa): 1 GPa = 103 MPa. En el Sistema

Americano de Unidades, generalmente, las tensiones se expresan en kilo libras por

pulgadas cuadradas (Ksi): 1 Ksi ≈ 6,895 MPa. Otras veces, la tensión y la resistencia

se miden en las viejas unidades del Sistema Inglés: libras por pulgada cuadrada (psi);

para convertir psi en MPa, el factor de conversión es 1 MPa ≈ 145 psi.

b) Elongación

Mas, las propiedades mecánicas de un polímero no se remiten exclusivamente a

conocer cuán resistente es; la resistencia indica cuánta tensión se necesita para

romper algo, sin embargo no dice nada de lo que ocurre con la muestra mientras se

trata de romper; ahí es donde corresponde estudiar el comportamiento de elongación

de la muestra polimérica. La elongación es un tipo de deformación, que simplemente

expresa el cambio en la forma que experimenta cualquier material bajo tensión.

Cuando se habla de tensión, la muestra se deforma por alargamiento. Esto

precisamente es la elongación.

Por lo general, se habla de porcentaje de elongación, que es el largo de la muestra

después del alargamiento (L), dividido por el largo original (L0), y multiplicado por 100.

L/ L0 x 100 % = Elongación

Existen muchos fenómenos vinculados a la elongación, que dependen del tipo de

material que se está estudiando; dos mediciones importantes son la elongación final y

la elongación elástica.

La elongación final es crucial para todo tipo de material, representa cuánto puede ser

alargada una muestra antes de que se rompa. La elongación elástica es el porcentaje

de elongación al que se puede llegar, sin una deformación permanente de la muestra;

es decir, cuánto puede estirarse, logrando que ésta vuelva a su longitud original luego

de suspender la tensión. Esto es importante si el material es un elastómero. Los

elastómeros tienen que ser capaces de estirarse bastante y luego recuperar su

longitud original. La mayoría de ellos pueden estirarse entre el 500% y el 1000% y

volver a su longitud original sin inconvenientes.

c) Módulo

Los elastómeros deben exhibir una alta elongación elástica, pero para algunos otros

tipos de materiales, como los plásticos, por lo general es mejor que no se estiren o

deformen tan fácilmente. Si se quiere conocer cuánto un material resiste la

deformación, se mide algo llamado módulo. Para medir el módulo de tracción, se hace

lo mismo que para medir la resistencia y la elongación final; esta vez se mide la

resistencia ejercida sobre el material, tal como se procede con la resistencia a la

tracción, incrementándose lentamente la tensión y midiendo la elongación que

experimenta la muestra en cada nivel de tensión, hasta que finalmente se rompe.

Luego, se grafica la tensión versus elongación, de este modo:

En el gráfico, la altura de la curva cuando la muestra se rompe, representa la

resistencia a la tracción y la pendiente representa el módulo de tracción. Si la

pendiente es pronunciada, la muestra tiene un alto módulo de tracción, lo cual significa

que es resistente a la deformación, si es suave, la muestra posee bajo módulo de

tracción y por tanto puede ser deformada con facilidad.

Hay ocasiones en que la curva tensión-elongación no es una recta, como en el gráfico anterior, algunos polímeros, especialmente plásticos flexibles, se obtienen otros tipos de dependencia, como ésta:

A medida que la tensión se incrementa, la pendiente, es decir el módulo, no es

constante, sino que va experimentando cambios con la tensión. En casos como éste,

generalmente se toma como módulo la pendiente inicial, como puede verse en la

curva de arriba. En general, las fibras poseen los módulos de tracción más altos, y los

elastómeros los más bajos, mientras que los plásticos exhiben módulos intermedios.

El módulo se mide calculando la tensión y dividiéndola por la elongación. Pero dado

que la elongación es adimensional, no tiene unidades por cual dividirlas. Por lo tanto el

módulo es expresado en las mismas unidades que la resistencia, es decir, en MPa.

d) Tenacidad

El gráfico de tensión versus alargamiento puede darnos otra valiosa información. Si se

mide el área bajo la curva tensión-alargamiento, coloreada de rojo en la figura de

abajo, el número que se obtiene es algo llamado tenacidad.

La tenacidad es en realidad, una medida de la energía que una muestra puede

absorber antes de que se rompa. Si la altura del triángulo del gráfico es la resistencia y

la base de ese triángulo es el alargamiento, entonces el área es proporcional a

resistencia por alargamiento. Dado que la resistencia es proporcional a la fuerza

necesaria para romper la muestra y el alargamiento es

Medido en unidades de distancia (la distancia a que la muestra es alargada), entonces

la resistencia a la tracción es proporcional a la fuerza por la distancia y según la Física:

fuerza por distancia es energía:

Resistencia x Deformación ≈ Fuerza x Distancia = Energía.

Desde el punto de vista físico la resistencia plantea cuánta fuerza es necesaria para

romper una muestra, mientras que la tenacidad plantea cuánta energía hace falta para

romperla, aunque en realidad, ambas no reflejan las diferencias desde el punto de

vista práctico.

Lo importante es saber que justamente, dado que un material es resistente, no

necesariamente tiene que ser tenaz. Esta situación se ilustra mejor gráficamente (Fig.

2.25):

La curva en azul (1) representa la relación tensión-elongación de una muestra que es

resistente, pero no tenaz. Como puede verse, debe emplearse mucha fuerza para

romperla, pero no mucha energía, debido a que el área bajo la curva es pequeña.

Asimismo, esta muestra no se estirará demasiado antes de romperse. Los materiales

de este tipo, que son resistentes, pero no se deforman demasiado antes de la ruptura,

se denominan frágiles.

Por otra parte, la curva en rojo (2) representa la relación tensión-elongación para una

muestra que es tenaz y resistente. Este material no es tan resistente como el de la

curva en azul (1), pero su área bajo la curva es mucho mayor, por lo tanto puede

absorber mucha más energía.

La deformación permite que la muestra pueda disipar energía. Si una muestra no

puede deformarse, la energía no será disipada y por lo tanto se romperá.

En la vida real, generalmente se desean materiales que sean tenaces y resistentes.

Idealmente sería genial tener un material que no se doblara ni rompiera, pero eso es

prácticamente imposible. Deben hacerse concesiones en dependencia de las

necesidades para cumplir cada asignación de servicio, inclusive de un mismo material.

Al observar las curvas de la fig. 2.25. Detenidamente: la muestra (1) tiene mucho

mayor módulo que la muestra (2). Si bien es deseable que para muchas aplicaciones

los materiales posean elevados módulos y resistencia a la deformación, en el mundo

real es mucho mejor que un material pueda doblarse antes que romperse y si el hecho

de flexionarse, alargarse o deformarse de algún modo impide que el material se

rompa, tanto mejor. De modo que cuando se diseñan nuevos polímeros o nuevos

compositos, frecuentemente se sacrifica un poco de resistencia con el objeto de

conferirle al material mayor tenacidad.

e) Propiedades Mecánicas de los Polímeros Reales

Hasta el momento se ha estado tratando el comportamiento mecánico de los

polímeros de forma abstracta, de modo que ahora sería una buena idea exponer cómo

se manifiesta este comportamiento en los polímeros reales, es decir, cuáles de ellos

polímeros son resistentes, cuáles tenaces y así sucesivamente.

Por esa razón en el gráfico de la fig. 2.26 se comparan las curvas típicas tensión-

alargamiento para diferentes clases de polímeros. Puede verse en la curva (1), que

plásticos rígidos como el poliestireno, el polimetilmetacrilato o los policarbonatos

pueden soportar una gran tensión, pero no demasiada elongación antes de su ruptura;

no hay casi área bajo la curva. Entonces se dice que estos materiales son resistentes,

pero no muy tenaces. Además, la pendiente de la recta es muy pronunciada, lo que

significa que debe ejercerse una considerable fuerza para deformar un plástico rígido;

de modo que resulta sencillo comprobar que los plásticos rígidos tienen módulos

elevados. Resumiendo, los plásticos rígidos tienden a ser resistentes, soportan la

deformación, pero no suelen ser tenaces, son frágiles.

Los plásticos flexibles (3), como el polietileno y el polipropileno difieren de los plásticos

rígidos en el sentido que no soportan tan bien la deformación, pero tampoco tienden a

la ruptura. El módulo inicial es elevado, o sea que resisten por un tiempo la

deformación, pero si se ejerce demasiada tensión sobre un plástico flexible, finalmente

se deformará, es decir, los plásticos flexibles pueden no ser tan resistentes como los

rígidos, pero son mucho más tenaces.

Es posible alterar el comportamiento tensión-alargamiento de un plástico con la

adición de plastificantes. Por ejemplo, sin plastificantes, el policloruro de vinilo, o PVC,

es un plástico rígido, que se emplea en la fabricación de tuberías de agua. Pero con

plastificantes, el PVC puede ser lo suficientemente flexible como para fabricar juguetes

inflables para piletas de natación.

Las fibras como el KevlarTM, la fibra de carbono y el nylon tienden a exhibir curvas

tensión alargamiento como la curva (2). Al igual que los plásticos rígidos, son más

resistentes que duras, y no se deforman demasiado bajo tensión. Pero cuando es

resistencia lo que se requiere, las fibras tienen mucho que ofrecer. Son mucho más

resistentes que los plásticos, aún los rígidos, y algunas fibras poliméricas como el

KevlarTM, la fibra de carbono y el polietileno de peso molecular ultra-alto poseen

mejor resistencia a la tracción que el acero.

Los elastómeros (4) como el poliisopreno, el poli butadieno y el poliisobutileno

muestran un comportamiento mecánico completamente diferente al de los otros tipos

de materiales; los elastómeros tienen módulos muy bajos. Para que un polímero sea

un elastómero, le hace falta algo más que tener módulo bajo; el hecho de ser

fácilmente estirado no le da demasiada utilidad, a menos que el material pueda volver

a su tamaño y forma original una vez que el estiramiento ha terminado. Las banditas

de goma no servirían de nada si sólo se estiraran y no recobraran su forma original.

Obviamente, los elastómeros recobran su forma y eso los hace tan sorprendentes; no

poseen sólo una elevada elongación, sino una alta elongación reversible.

Propiedades eléctricas

Los polímeros industriales se consideran que en general se comportan como malos

conductores eléctricos, por lo que se emplean masivamente como materiales aislantes

en la industria eléctrica y electrónica.

Las baquelitas (resinas fenólicas) sustituyeron a las porcelanas y el vidrio en el

aparellaje de baja tensión hace ya muchos años; termoplásticos como el PVC y los

PE, entre otros, se utilizan en la fabricación de cables eléctricos, llegando en la

actualidad a tensiones de aplicación superiores a los 20 kV (cables secos, sin aceite),

y casi todas las carcasas de los equipos electrónicos (ordenadores, estufas,

secadores, batidoras...) se construyen en termoplásticos con muy buenas propiedades

mecánicas, eléctricas, con gran duración y resistencia al medio ambiente, como son,

por ejemplo, las resinas ABS.

Para evitar cargas estáticas en aplicaciones que lo requieran, se ha utilizado

antiestático que permiten, en la superficie del polímero, una conducción parcial de

cargas eléctricas. Los polímeros más susceptibles de acumulación de carga son los

nylons, acrílicos... Los agentes antiestáticos, llamados desestatizadores, se utilizan

para reducir la acumulación de cargas electrostáticas en la superficie de los plásticos

debido a su inherente mala conductividad eléctrica. Atraen la humedad para aumentar

la conductividad superficial y así se reduce la posibilidad de que se produzca una

chispa o descarga. Los agentes antiestáticos más comunes son compuestos

cuaternarios de amonio, ésteres fosfóricos y ésteres de polietilenglicol.

Evidentemente la principal desventaja de los materiales plásticos en estas

aplicaciones 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 200 °C), como por

ejemplo: polímeros de poliuretano.

Las propiedades eléctricas de los polímeros industriales están determinadas

principalmente, por la naturaleza química del material (enlaces covalentes de mayor o

menor polaridad) y son poco sensibles a la microestructura cristalina o amorfa del

material, que afecta mucho más a las propiedades mecánicas. Su estudio se acomete

mediante ensayos de comportamiento en campos eléctricos de distinta intensidad y

frecuencia. Seguidamente se analizan las características eléctricas de estos

materiales.

Los polímeros conductores han sido recientemente (1974) desarrollados y sus

aplicaciones están siendo estudiadas. Los plásticos conductores tienen un gran futuro

en la tecnología de la información.

Resistencia y rigidez dieléctrica

Resistencia eléctrica

Los polímeros industriales siguen la ley de Ohm hasta valores muy altos de campo

eléctrico

J = σ·E

Donde J = Densidad de corriente (A/m²), σ = Conductividad eléctrica (1/(Ω·m)) y E =

Intensidad de campo eléctrico (V/m). La resistividad eléctrica ρ es la inversa de la

conductividad eléctrica y suele estar comprendida entre 10e8 y 10e20 Ω·m. La baja

conductividad eléctrica de los polímeros es debida a la emigración de iones extraños

ocluidos en su masa (restos de monómeros o de catalizadores), que se desplazan

movidos por el efecto del campo eléctrico. Realmente no existe un flujo libre de

electrones, como ocurre en los metales. La movilidad de los iones en la masa del

polímero es mayor cuando aumenta la temperatura, pudiéndose expresar el aumento

de conductividad eléctrica con la temperatura mediante:

Log σ = a - b/T

Donde a y b son constantes.

En campos alternos la conductividad eléctrica tiene exactamente el mismo valor que

en campos continuos, hasta valores muy altos de la frecuencia.

Independientemente de la resistencia que ofrecen los polímeros al paso de la corriente

eléctrica a su través, es importante considerar su comportamiento al paso de la

corriente por su superficie.

Presencia de iones extraños dentro del material:

La presencia de iones extraños, incluso de humedad, puede hacer conductora la

superficie de forma que el paso de la corriente eléctrica se produce principalmente por

ella. Este fenómeno puede caracterizarse mediante una cierta resistencia (resistividad

superficial se le denomina para diferenciarla de la resistividad específica o

volumétrica), mediante ohmios. Este puede manifestarse con la aparición de cargas

estáticas. Para evitar este inconveniente, en la fabricación del polímero se añaden

aditivos antiestáticos (agentes ionizables) que pueden emigrar desde la masa del

polímero a su superficie, proporcionando, con la ayuda de la humedad atmosférica,

una cierta conductividad superficial que elimina la presencia de las cargas estáticas.

Ejemplo: las películas que se adhieren fuertemente entre sí, dificultando su

manipulación. Solución: en la fabricación del polímero se añaden aditivos antiestáticos

(agentes ionizables) que pueden emigrar desde la masa del polímero a su superficie,

proporcionando, con la ayuda de la humedad atmosférica, una cierta conductividad

superficial que elimina la presencia de las cargas estáticas.

Polímeros semiconductores:

Debido a su baja conductividad eléctrica los plásticos se han utilizado tradicionalmente

como aislantes en la industria eléctrica y en la electrónica. Sin embargo, en la

actualidad se están desarrollando nuevos polímeros semiconductores, cuya particular

estructura molecular les proporciona una gran movilidad electrónica. Estos plásticos

están constituidos, fundamentalmente, por cadenas de átomos de carbono con dobles

enlaces conjugados que entran en resonancia, solapándose sus orbitales a lo largo de

la cadena macromolecular (como ocurre en los anillos bencénicos); de esta forma se

originan anchas bandas de energía, en lugar de en los orbitales específicos con

niveles discretos de energía en los que quedan fijados los electrones de los polímeros

aislantes. La presencia de determinadas impurezas (dopantes) altera la distribución

electrónica, vaciando parcialmente las bandas energéticas con lo que se potencia

considerablemente la conductividad del material.

Así resulta que algunos polímeros lineales derivados del poli acetileno

(-C=C=C=C=C=C-) y otros, cuyas cadenas principales son totalmente aromáticas

(como el poli parafenileno y la poli anilina), resultan casi tan buenos conductores como

algunos metales a la temperatura ambiente.

Limitación: en aplicaciones industriales (en baterías y circuitos impresos, por ejemplo)

debido a que los unos se oxidan muy fácilmente y no pueden estar en contacto con

soluciones acuosas, mientras que los otros son excesivamente rígidos y frágiles y, por

ser infusibles e insolubles, no se pueden procesar mediante las técnicas

convencionales de transformación. Tan pronto se superen estas dificultades, se

espera encuentren una aplicación mucho más extensa en esta y otras industrias.

Rigidez dieléctrica

Se entiende por rigidez dieléctrica el valor límite de la intensidad del campo eléctrico

en el cual un material pierde su propiedad aisladora y pasa a ser conductor. También

podemos definirla como la máxima tensión que puede soportar un aislante sin

perforarse.

Se realiza en motores eléctricos después de ser bobinados. La tensión del ensayo es

de = 1000 + 2 Tensión nominal. La rigidez dieléctrica, expresada en kV/cm, designa

los resultados de un ensayo realizado según un procedimiento normalizado, en el que

se provoca la perforación de un espesor del dieléctrico con una cierta diferencia de

potencial producida por la intensidad de campo eléctrico en unas determinadas

condiciones (humedad, temperatura, forma de los electrodos, espesor del material,

etc). Un dieléctrico es una sustancia que es mala conductora de la electricidad y que

amortiguará la fuerza de un campo eléctrico que la atraviese, como podría ser un

polímero.

Evidentemente la capacidad de adsorción de agua que presentan los polímeros con

grupos polares en sus macromoléculas, influyen notablemente en su resistividad y en

su rigidez dieléctrica. Este efecto también tiene importancia a altos valores del campo

eléctrico en la superficie.

La rigidez de fuga define la resistencia del material a acciones destructivas de las

corrientes superficiales, de la misma forma que la rigidez dieléctrica lo hace para las

que se producen a su través.

Resinas ureicas que son parecidas a la baquelita tienen una alta rigidez de fuga, lo

mismo ocurre con las resinas de melanina, las resinas de poliéster.

Constante dieléctrica y factor de pérdida

La influencia de un dieléctrico particular sobra la capacidad eléctrica de un

condensador viene determinada por la constante dieléctrica y se define como la

relación entre la capacidad de un condensador, empleando este material como

dieléctrico y la capacidad del mismo condensador sin dieléctrico, es decir, en vacío (o,

para todos los efectos prácticos, en el aire).

El efecto de la polarización depende de la estructura de las moléculas. Las pequeñas y

simétricas se polarizan, desplazándose al centro de gravedad de los electrones con

respecto a los núcleos atómicos (polarización electrónica). Si las moléculas son

asimétricas (polares), el centro de gravedad de sus cargas eléctricas no coincide,

aunque no exista campo eléctrico. El efecto de la polarización, en este caso, consiste

en un giro de las moléculas que se orientan en la dirección del campo eléctrico

(polarización de orientación o bipolar). Existe un tercer tipo de polarización:

polarización iónica, inexistente en la mayoría de los polímeros.

Existe una diferencia fundamental entre ambos tipos de polarización: la primera es

instantánea, por implicar el desplazamiento de electrones; la segunda requiere tiempo,

puesto que la molécula entera debe girar desplazándose con respecto a las que le

rodean. Si el campo eléctrico es alterno, la polarización bipolar se produce con un

retraso de fase δ, denominado ángulo de pérdida, y si la frecuencia de cambio de

dirección del campo eléctrico es muy grande el efecto de la polarización disminuye. El

desfase entre la tensión aplicada y la intensidad de corriente en un dieléctrico real

será: Ф = 90 - δ.

Se denomina factor de disipación a tg δ, factor de potencia a cos Ф = Sen δ y factor de

pérdida al producto de la constante dieléctrica por el factor de disipación ε · tg δ.

La variación de la constante dieléctrica (ε) y del factor de pérdida (ε·tgδ) con la

frecuencia, para un material bipolar constituido por moléculas pequeñas (metanol por

ejemplo), siendo característica la presencia de un "pico" en el diagrama del factor de

pérdida.

El efecto de la temperatura es importante por disminuir la viscosidad interna del

material, con lo que se facilita el movimiento de los dipolos cuando esta aumenta.

En el caso de los materiales poliméricos apolares (como PE y PTFE) la polarización

es, exclusivamente, electrónica y, dado que es instantánea, la constante dieléctrica ε

varía muy poco con la frecuencia; el factor de disipación ε·tgδ es bajo y no aparecen

picos de pérdida. En consecuencia los polímeros apolares resultan adecuados para su

uso en dispositivos y elementos electrónicos de alta frecuencia. En polímeros polares

Efecto del plastificante en el PVC

(como PVC y PVA) el factor de disipación es, generalmente, más elevado que en los

apolares y suelen aparecer picos de pérdida a determinadas frecuencias, que pueden

correlacionarse con las temperaturas de transición vítrea Tg y de fusión Tm.

El comportamiento de los polímeros

polares es muy diferente según los

grupos polares estén situados en las

cadenas principales de las

macromoléculas (como en los

policarbonatos, poliésteres saturados

PET y PVC, por ejemplo) o en las

cadenas laterales (como el PVA y los

poli acrilatos). En el primer caso, la

movilidad de estos grupos

está condicionada a la propia cadena,

por la que el efecto de la polarización es mucho menos acusado por debajo de la

temperatura de transición vítrea, que por encima de ella.

El PVC es buen aislante a bajas frecuencias, pero en campos eléctricos de alta

frecuencia se calienta en exceso y puede alcanzar fácilmente la temperatura de

reblandecimiento.

Puede observarse en la figura como el polietilentereftalato (PET, poliéster saturado),

que tiene un amplio margen entre la temperatura de transición (70ºC) y la de fusión

(255ºC), reblandeciéndose notablemente a partir de los 200ºC, presentan un pico del

factor de potencia a una temperatura intermedia. La temperatura a la que se produce

este pico y el factor de pérdida correspondiente aumenta con la frecuencia.

La presencia de plastificante, que reducen la temperatura de transición vítrea, tendrá

como consecuencia un aumento en la polarización, y, por lo tanto, del valor de la

constante dieléctrica ε.

En el segundo caso, de moléculas

poliméricas en las que los dipolos no están

en las cadenas principales, su orientación

Factor de potencia para diversos polímeros.

Efecto del plastificante en el PVC

resulta mucho más fácil, incluso a temperaturas inferiores a la de la transición vítrea y,

por lo tanto, no se producirá esa variación brusca en los valores de la constante

dieléctrica y del factor de potencia que se pone de manifiesto para los que tienen los

grupos polares en la cadena principal. En consecuencia no se utilizan como aislantes.

Finalmente, se debe tener en cuenta que la capacidad de absorcion de humedad de

algunos polímeros (como poliamidas, por ejemplo) influye en sus propiedades

eléctricas por diversos motivos:

La mayor conductividad eléctrica del agua origina una disminución en la resistividad

del material.

La acusada polaridad del agua y su pequeño tamaño molecular eleva notablemente

los valores de la constante dieléctrica y de la pérdida en el conjunto.

El agua puede actuar como plastificante, aumentando la movilidad de las cadenas

moleculares de algunos polímeros, por lo que se incrementa el valor del factor de

pérdida propio del material.

Distribución de Pesos Moleculares (DPM)

La distribución de pesos moleculares (DPM), es una medida de la proporción en

número (o en peso) de moléculas de diferentes pesos moleculares que componen una

muestra de resina polimérica. En otras palabras, la DPM indica la variación en el

tamaño de las cadenas moleculares. Si las moléculas presentan longitudes de cadena

diferentes, la distribución es amplia. En el caso de longitudes de cadena similares, la

distribución es estrecha. Este último caso es típico del polipropileno obtenido vía

reología controlada.

El peso molecular del polímero puede ser calculado por definición de acuerdo a: PM

(polímero) = GP * PM (unidad polimérica).

Donde GP: grado de polimerización, es el número de veces que se repite la unidad

monómerica en una cadena.

Ej: Calcular el PM del polipropileno con un grado de polimerización de 3x104

La estructura repetitiva, del polipropileno es el propileno con tres átomos de carbono y

seis de hidrógeno cuyo PM = (3 x 12 + 6 x 1) = 42.

Entonces el PM (polímero) = 3 x 104 x 42 = 1, 26 x 106

Índice de Fluidez (IF)

El índice de fluidez (IF) es una medida de la capacidad de flujo de la resina bajo

condiciones controladas y se puede medir fácilmente con un equipo denominado

plastómetro, utilizando velocidades de deformación muy bajas, una temperatura de

230 °C y un peso de 2.16 Kg, de acuerdo a la Norma ASTM D 1238. Esta variable se

relaciona inversamente con la viscosidad y el peso molecular (PM), es decir, a medida

que aumenta el índice de fluidez de la resina, se obtiene una disminución en la

viscosidad y el peso molecular.

Propiedades Físicas

Densidad (ρ)

La densidad es la medida de peso por unidad de volumen de un material a 23 °C.

Propiedades Mecánicas

Por otro lado están las propiedades mecánicas, dentro de las cuales se tienen: la

tensión que indica la resistencia del material y al realizar dicho ensayo se obtienen los

siguientes parámetros: módulo elástico, elongación, resistencia a la fluencia y la

resistencia a la ruptura; la flexión que también involucra la resistencia del material para

determinar el módulo de flexión y la resistencia a la flexión; la dureza que es la

resistencia que opone un material a ser penetrado o rayado.

Los materiales poliméricos presentan 3 tipos distintos de comportamiento esfuerzo-

deformación: frágil, dúctil y totalmente elástico. En los polímeros, el módulo de

elasticidad, resistencia a la tracción y ductilidad se determina de la misma forma que

en las aleaciones metálicas.

Propiedades Térmicas

En el área de las propiedades térmicas se pueden mencionar: la cristalinidad que se

refiere al ordenamiento de las cadenas del polímero que contrario a lo que se piensa le

imparte a la resina opacidad debido a que las moléculas presentan mayor

empaquetamiento y por lo tanto impiden el paso de la luz por medio de ellas, es decir,

que entre más cristalino sea un polímero menos transparencia. La cristalinidad le

imparte al material alta rigidez y temperaturas de fusión elevadas, entre otras

propiedades.

Propiedades Químicas

Finalmente se encuentran las propiedades químicas, dentro de las cuales cabe

destacar la resistencia química de los polímeros, ya que la misma determina si es

compatible o no con otros elementos.

Cristalinidad polimérica:

Ordenamiento (empaquetamiento) de cadenas moleculares para producir una

disposición atómica ordenada.

Substancias moleculares constituidas por pequeñas moléculas son cristalinas al

estado sólido y amorfas al estado líquido (agua, metano, etc.)

Moléculas poliméricas, por su tamaño y complejidad, son generalmente semicristalinas

con regiones cristalinas dispersas dentro de un material amorfo.

http://www.monografias.com/trabajos93/sobre-los-polimeros/sobre-los-polimeros.shtml#ixzz3cCbcp5fB

http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com/2011/06/propiedades-electricas.html

http://es.slideshare.net/jctotre/propiedades-elctricas-polimeros

http://es.wikipedia.org/wiki/Pol%C3%ADmero#Propiedades_el.C3.A9ctricas