Cap10

1 0 POLIMEROS ,/

C O N T E N I D OD E LC A P I T U L O 10.1

10.2

10.3

10.4

10.5

cJela cienciay tecnologíade los polímeros Funclamentos 10 . 1. 1 P o l i m e r i z a c i ó n de polímerosy copolímeros 1O.1.2 Estructuras 10 . 1. 3 C r i s t a l i n i d a d térmicode los polímeros 10.1.4 Comportamiento 10.1.5 Aditi'¿os termoPlásticos Polírneros de fos polímerostermoplástlcos 10.2.1Propiedades comercialde los termoplásticos 1O.2.2Inrportancia Polímerostermofiios y características generales 10.3.1 Propiedades 1O.3.2 Polímerostermofijosimportantes Elastómeros 1 0 . 4 . 1C a r a c t e r í s t i cdaes l o s e l a s t ó m e r o s I O . 4 . ' 2t - J u l en a t u r a l 1 0 . 4 . 3H u l e ss i n t é t i c o s de los polímeros Cr-líaparael procesamiento

y, al mismotietnpo, de materiales sonlos másnuevosde los trestiposbásicos Los polímeros en queconsiste un compuesto es porel hombre.lJnpolínxero conocicl
184

Capí t ulo10 / P o l íme ro s

tle ingenieríarelativatnenle Los polímerosse dividen en plristicosy htiles.Son nr¿rteriales conocendesclemediadosdel siglo xlx nuevos comparadoscon los metaiesy los cerámicos,se los hules)'A fin tle cubrir los (véanselasnotashistóricasl0.l sobrelos plásticos,10.2y 10.3sobre apropiatlodividirlos en las siguientescatepolímeroscomo una materia técnica,consicleramos los plásticos,y 3) clonclese encuentranlos hules: lorías: l) y 2) dondese encuentran se les llanrafrecuentemente,son mal) polímeros termoplásticos,o termopkistit'r¡s(TP), como a temperaturasde algunos terialessólidos a temperaturaambiente,pero cuando se someten permiteconformarcientosde gradosse conviertenen líquidosviscosos.Esta característica a ciclos de repetidamente los fácil y económicamenteen procluctosútiles. Pueclensujetarse calentamientoy enfriamientosin que se degradensignific¿ttivamente. y en2) polímeros termofijos, o termofijos (TS), no toleran ciclos repeti(losde calentamienttl inicial, se ablandany fluyen Con calentarniento friamientocomo lo hacenlos termoplásticos. elevadasproducentambiénuna reacciónquímica para ser moldeados,pero las temperaturas se que endureceel material y lo convierteen un sólicloinfusible. Si este polílnero termofi.io recalienta,se clegradapor pirólisisen lugar de ablandarse' una extrenla 3) Elastómerus.Son los hules. Los elastómeros(E) son polínlerosque exhiben bajos.Algttnos extensibilidadelástica,cuandose sujetana esfuerzosmecánicosrelativamente conrpletarecuperan y luego elastómerospuedenestirarsealargandol0 vecessu longitud ltls te:l'lttode tlit'ercntes¿tl¿ts mentesu forma original.Aunque las propiedadesson bitsl¿t¡ltc dc la tlc los tcrlnolecularsinrilara lit tle císltls, ¡rctutlif'ercllte fijos, compartenunaestructura moplásticos. tipos, puesconstiLos termoplásticosson comercialmentelos más importantescle los tres producidos.I-os termofijos tuyen alrededordeliy7o del tonelajetotal cle los polímerossintéticos iguales,con una ligera restante,en partesaproximadamettte y io, elastómeroscompartenel 30o/o el cloruro de poliviniventajaparalos últimos.Los polímerosTP comunesincluyenal polietileno, plásticosfenólicos, los son TS lo, el propileno,el poliestirenoy el nylon. Ejemplosde polímeros hule nattlral(vullos epóxicosy ciertospoliéster.r.Et ejemplomás común de un elastólneroes el sin embargo,los hulessintéticosexceclencon mucho el tonelajeclehule natural. canizado), a nuestros Aunque la clasificaciónclelos polímerosen las categoríasTP, TS y E se adecua notarc¡tteltls propósitospara organizarla exposiciónde los temasen esteca¡rítulo,debentoshacer pueden trestiposse traslapanalgunasveces,ciertospolímerosque son norlllalltlenteterrloplásticos que sus (ya ser tambiéntermofijos,y algunosotrospuedenser termofijoso elastónleros intlicarnos elttbarSin tern'roplásticos' soll molecularesson similares)adenrás,algunoselastónrel'os estructuras go, éstasson sólo excepcionesal esquemageneralde clasific¿tc--irírl. el iltt¡ll'csitlltanle, de los polírnerossintélictlscs l'citllllettle El crecimientoen las aplicaciones la de razones [-as vtllunren. tle uso anual de los polímerosexcecleal cle los metales,en térnrint'¡s stlll litssigtricrltcs: dc los ¡rolí¡ttcl'tls cornercialy tecnolílgica inrportancia deJin'nrotrctu. posteriores.Son compatiblescon los procesallrient0s procesamientos l) b.Uadensidadcon respectoa los no es un factordeterminantet nieríadondela resistencia al peso para ciel'tospolílneros metalesy a los cerámicos;2) buenarelacióncle resistellcia y téreléctric¿t a la corrosióny 4)ba.iacortdtlclivicl¿rd (pero'o paratoclos),3)altaresistencia mica.

de trabajode tlichos tambiénen términosvolumétricos.Esto se clebea que las tenrperaturas tltetales. para los qrle br¡as mucho más materialesson generalnrente

Polímeros 185

en algunasaplicaciones.

limitaciones:I ) bajaresistencia las siguientes I).r-o{r.aparte,los polínrerostienengeneralnrente o rigidez(en el caso elasticidad de módulo con respectsa la clelos metalesy los cerámicos,2) bajo de serfavorable);3) lastemperaturas clelos elastó¡reros,éstapuedeserdesdeluegouna característica o la de los termoplásticos, vici, se lir¡ita¡ a s(rloalgunoscientosde graclosdebidoal ablandamiento alaluz sujetan se cuando tfcgratlaciti¡tle los ¡rolírnerostennofijos;4) algunospolímerosse degradan (sección viscoelásticas propiedades exhiben plásticos (5) los ¡el srl y otrls lb¡¡as de racliaciíruy que implicancarga' 3.5),lo cual ¡ruedeser una lintitacióndistintivaen aplicaciones La primera sección En estec.apítuloexaminalnosla tecnologíade los materialespolímeros. Las secciones a .n alrírlisisintroductoriode la cienciade los polímerosy su tecnología. se cleclica termofijosy termoplásticos, surrsiguicrtcs¿escribenlas tres categoríasbásicasde los polítlteros: t'os. elaslíxlle

Nota histórica I0.I ( l l 3 l , l l ó lq o t r af su e n t e s ) Pláslicos p o l í m e r o sf u e s i n U n o c l el o s a c o n t e c i m i e n t omsá ss o b r e s a l i e n t e sn l a h i s t o r i ad e l o s c p o r c h a r l e s o o d y e a re n 1 8 3 9 r l r ¡ r l ac l c J e s c u b r i n r i e cn lteol a v u l c a n i z a c i ódne l h u l e ,h e c h o p a t e n t óe l h u l ed u r ol l a m a d o { v é a s en o t ah i s t ó r i c a1 0 . 2 )E. n l g 5 l , s u h e r m a n oN e l s o n t i e m p op a r ap e i n e sc' a i a s a b o n i tqau,e e s u n p o l í m e r ot e r m o f i i ou, t i l i z a d od u r a n t em u c h o c l eb a t e r í a ys P r ó t e s i d s entales' Parkes el químicoinglésAlexander de Londresen 1862, internacional En la exposición (la celulosa de nitrato de una forma del primertermoplástico, lasposibilidacles clemostró y describió la parkesina es un polímeronaturalen la maderay el algodón).La llamó celt¡lc.,,sa debidoa los esfuerzos comoun sustitutodel marfily el carey.El materialcobróimportancia y el alcanfor(queactúa fohn llyatt,quiencombinóel nitratode celulosa cleurr¿lrnericano su y los calentóa presiónparaformarel productoque él llamóceluloide' c()r,ro¡rlastificante) e r at r a n s p a r e nyt el a sa p l i c a c i o n eqsu es e ¡ r ; r t e r r ftuee r e g i s t r a rej a. l t t 7 0 .F . lc e l u l ' i d e fiiay cinematográfica' parafotograffa película la incluyeron tlesarrrrllarolr ¡rosteriormente p r i m e r oa s utomóviles' y l o s d e t ¿ , r n l b i séer ru t i l i z óp a r al o s p a r a b r i s adse c a r r u a i e s basadosen la productos adicionales varios llaciafinalesdel siglopasadose desarrollaron alrededor vez primera por producidas fueron celulosaLasfibrasde celulosa,llamadasragón, l9l0' El en el mercadoalrededorde cJe1890,las hoiasparaenvolturade celofánaparecieron época' misma esa en se adoptócomo la basede las películasfotográficas de celulosa acetato por inyección para moldeo termoplástico importante un Estematerialse convirtióen c l t ¡ r a n tlea ss i g u i e n t edsé c a d a s . a principiosde esteslglopor el qufmlco El ¡rrimerplásticosintéticofue desarrollado q ,u i e nd e s c u b r ilóa r e a c c i ó dn e l oe r i c a n oL,. l - 1u.a e k e l a n d b e l g ar, r a c i o ¡ r a l i z aacm denominóbakelita' y a cuyoproductoBaekland derfenory el formardehído, porimerización otro polímero En lglg se descubrió comercial. Estaresinatermofiiaaún tieneimportancia formaldehído' melamina s i m i l a rl'a u r e af o r m a l d e h í dyoe n 1 9 7 9 , l a q su et i e n e n determoplástico E r i t r el o sa ñ o sl g 2 0y l g 3 0s e d e s a r r o l l a r ounn b u e nn ú m e r o de cloruro patentado el había El inventorrusol. ostromislensky en la actualidad. importancia paredes' para hasta1927como un recubrimiento I g l 2, ¡:erono fue comercializado poliviníltten en Fueen lnglaterra' en Alemaniael poliestireno. vez primera por procluio E' la nrismaépocase síntesis la a que conduieron fundamentales las investigaciones se ernpezaron lg3.),clr-¡ncle poco antesdel iniciode la inauguró se proáucción la prinreraplantade clelprrlictilf,n0; de ; rr r r r r i a r , a¡ r r a r r Lear n ¡ r e zs(llr so p e r a c i r n epsr o d u c i e n dpoo l i e t i l e n o s r . 6 ¡ r ' r r(rr; rr r r . r rM

186

t. I

'10 Capítulo / Polímeros

I I

- i l l i c i a < l o e l l l t ) 2 t il ¡ ' r i t r b a i a d e n s i d a d .F i n a l m e n t eu, n p r o g r a m ai m p o r t a n t ec l e i n v e s t i g a c i c i r r cotl cl uioa la sí r t t eU ni dosE stados l a d i re c c i ó nd e W . C a rothersde l a compañía D uP ont en S u uso inicial trei nta añc-i s l os de s i s d e l a p o l i a m i d a n y l on;quefue comerci al i zadaa fi nal es la guer r a posteri ores durante fu e l a fa b ri c a c i ó nd e c a l ceteríapara damas,y sus apl i caci ones h i c i e ron s e En 1939 i n c l u y e r o nc o j i n e t e sd e b a i a f r i c c i ó ny a i s l a m i e n t op a r a a l a m b r e s del nyl on' e s fu e rz o ss i m i l a re se n Al emani aque produj eronuna forma al ternati va en l a décadade desarrol l aron se especi al propósi to de V a ri o sp o l íme ro si mportantes en 1943;las resinas y los poliuretanos lteftínl,los silicones los cuarenta:los fluorocarbonos (A l l s) err l t)4ti .[,i rsfi l rr¿rtsle: e sn l 9 4 T ,y e l c o pol ímero acri l oni tri l o-butudi eno-ci fi r(' 10 e p ¡x i c a ell de ultttdensid¿l¿l policlikno y el policarhonuto el propileno, y en 1950, el poliésteraparecieron sesetlta rle los tlécacia primero la en se clesarrollaron termoplásticos lg51. Los etastóm¿lrls tle los ¡rliísticos L o s a ñ o s s i g u i e n t e sh a n s i c l ot e s t i g o sc l e lt r e m e n c l oa u g e e t l e l t l s o

Y 1 0 . 1 F U N D A M E N T ODSE L A C I E N C I A D E L O SPOIí¡,rtEROS TECNOLOGíA paraftlrlrt¿trrtrtlléctlpet¡tteñits Los polímerosse sinfetizanmediantela unión clemuchasntoléculas etl lirrllta de cadena' cualesposeetruna estrutctt¡l'a las muy grandes,llamadasmacromolér:ulas,las tlttllóculastlrgiitlicitsittsitlttritd¿ts Las peqreñasu'idacles,llamaclasnwrttínteros,son generalnrertte ttroléculapor rtlediode simplescomo el etileno, CzHq.Losátomosse mantienenuniclosert esta elllacesnlantietten enlacescovalentes,y cuando se unen para formar el polírnero,esos nrisnlos ptlr suselllaces Por tanto,caclanroléculagrartclese c¿tr¿tctel'iza unidosa los eslabonesclela caclena. l0.l' El poliefigtrra la en tlescribe se prirnariosf'ertes. La síntesisde la nloléculaclepolietileno es un polímeroline¿rly slls colllponenlestorltlatlrlna tileno, tal como hemosdescritosu estructrlra, cadenamuy larga. Para visualizarla Una masade materialpoliméricoconsisteen muchasnlacrotlloléculas. stt conjttnto,se usa frerelaciónque existe entre las moléculasindividualesy el materialell (si¡l Ill cllltl¿tl'¿tñltla analogíacleun tazónlleno de espaguetireciéncocil'¡¿ttlo s¿tlsit). cuentemente atrinlicossolttníts do entrelas largastirasayudaa mantenerla masajunta, lto otrstaltlc,ltls enl¿tces cleVtn der Waals y la masase clebea las frterz.as significativos.El enlaceentrelas macromoléculas t l l t i t l ol t l c t l i ¡ t l t y i , , r r ^ l sc r r l ¿ r c cs sc c ¡ n ( l ¿ u . i ot )so. r c r x l s i g r r i r r r rcllcn, r ¿ r l c r i r¡ r lo l i t l t t í l ' i ts' ot ' l t l l ¡ l l l i t ' t t c la cat¡sacle explica EstO másclébilesque los enlaces¡rritttal'itls. te fuerzasque son sustancialmente ceque los plásticosen generalno seantan rígidosy fuertesconlo ltls ¡ltetaleso los lltateriales rámicos. provocil(ltle Un polímerotermoplásticose suavizacuandose calienta.[-¿teltcl'gíac¿tltll'íl'ic¿t y seexcitenparanloverseentreell¿rs¿ttritvéstle l¿tlll¿lsa se agiientérnricamente las macromoléculas a coltticl'lz.¿t cott lo ctt¿tlcl llt¿tlel'i¿tl del polímero(ac¡uíse aplicala analogíaclel tazónde espagueti),

(l) F I G U R A 1 0 . 1 S í n t e s i cs l e lp o l i e t i l e n oa ¡ i a r t i rd e n l c l t r ó n l e r otsl e e t i l e ' r l o : r l l t l t l ¡ 4 i t t t r lr ; t l e ( 2 a ) r ¡ n a c a r l e n ac l e ¡ r o l i e r t i l e n o m o n ó n r e r o sc i e e t i l e n o p r o c l u c e n rl t . c l e l t l t i g i t t t c l ¿ r c a c l e n a c l e t t r r a ( 2 b ) n o t a c i ó n c < l n c i s ap a r a c l e s c r i l . rliar e s t r u c

H H l l C : C l l H H (1)

H l

H l

H l

l H

l H

l H

H l

H l

H l

l H

l H

l H

- c - c - c

(2a)

:ii :_ii t? ?l

n:

IH HJ, (2b)

Se<:citin10.1 /Func.lamentoscle la ciencia y tecnología de los polímeros

187

co¡rprlrtarsecomo un líquido viscoso;y al aumentarla temperatura,la viscosidaddecrece(o la se incrementa). fluiclez. Paraarnpliarestasnotasiniciales,a continuacióndescribiremosla síntesisde los polímeros clelos nraterialesque resultande esteproceso. y las características

10 . 1. 1 PoIirnerización I-a sí¡lcsis¿c l9s polírneroses un procesoquírnicoque se puedeefectuarpor cualquierade estos por pasos.La producciónde un y 2) polittterizaciírn t¡rs r¡i.t¡t¡rs: l) ¡r1rlilncriz.¡rcirirr ¡ror¿rrlicirirr lllltl ll tllttr lttt{ltltltl, ¡ r o l l l r r r . r r rr l ; t , l o , ; r . l t . i o r ' i i ll l ( ' t t c l ¡ t l ¡ ¡ t r ' l ¡ l r ' ( ' l l l l

pofinrerizaciónpor adición La síntesisdel polietilenoes un ejernplo.En esteprocesose ah-cn los cnl¿rccsdoblcs elllre los átonrosde carbono,en los monómerosde etileno, para que puedanullil.sea otrasnloléculasdel monómero.Las conexionesocurrenen ambosextremosde la largascadenasde tnerosque se repiten. dc cstafirnnilse desarrollatt cn cx¡rarrsiórr, fnircr-onrol(:cul¡r f¿rl¡1¡cl'il en que se origirranestasmoléculas,el procesose conocetambiéncomo polime' D¿rrf¿r Se inicia con el r¡sode un catalizadorc¡uíntico(llarnadoun iniciador) que abre t-i:.r'ititt(,tt('(td(,n¿r. I.s elllaccsclgtllesclecarbonoen algunosrJelos monómeros.Estos nlonómerosse vuelven altadebicloa suselectroneslibresy capturanotros monómerospara empezara formar nrenter-eactivos Las cadenasse propagan,capturancloademásotros monónleros'uno a la vez, r.eaclivas. caclerras (lr.rcse ¡rroclucen granclesnroléculasy la reaccióntermina.El procesofuncionacomo se indih¿rsl¿r ca e' la l'igura 10.2.La reaccióltelltera de polirnerizacióntoma solatlrenteunos segundospara puedetomarmuchosmiclada.Sin enlbargo,en los procesosindustriales cualc¡uier-l¡acrgnlolécula en ya que las reacciones de un lote determinado, rrul¡se irrcl¡se¡oras cgmpletarla polimerización en la tnezcla. siltlultánealrlente rto octtt't'en carlcrtit ademásdel polietileno,otrospolínrerosformadostípicamente preselttan, se 10.3 Elr la figura llreclialttepolinrerizaciónpor aclición,junto con los monómerosinicialesy el mero que serepite. Ntitesequc 11fii¡nula quírnicadel rnon(rmeroes la misma que la del mero en el polímero.Estaes u¡a característicade este método de polirnerizaciótt Thmbién obsérveseque muchos de los clealgunosotrosátomoso moléculas,en lugarde uno conrunesinvolucranla sustitución 116lír¡eros ¿e hidrógenocomo en el polietileno.El polipropileno,el cloruro de polivinilo y el ¿e lss ¿itenres reemplazasuscuatroátomos de estasustitución.El politetrafluoroetileno peliestire¡oso¡ e.jentplos por ¿itolltosclel'lúor (F). La metyoríade los polínrerosde adiciónson tlc lri¿ligc¡() c¡ la cstructur¿l el polírnerodel hule natural.Aun L,¡ excepciílnerrla f igura 10.3es el poliisoprello, ter.r¡g¡rliislices. cuartdose firtrttapor adiciótl.es url elastótllero. polimerización por pasos En estaforma de polirnerizaciónse unendos monómerosreaccie¡a¡tes ¡rarafgnnar una nuev¿lnroléculaclelcompuestodeseado.En la mayoríade los procesos de la reacciíln. (nursr'tocrrrlotkrs),sc ¡rrotlttcetalttbiélttttt stlbproclucttl tle:¡lrli¡rcr.iz¡rcitirr ¡rorl)¡rs()s

(2) (1) r á p i d ad e F I C U R A t o . 2 M 1 l c l e l oc l e p o l i n r e r i z a c i í r np o r a d i c i ó n ( c a d e n a ) : i n i c i a c i Ó n , a d i c i ó n la reación' de final al n tneros con larga caclena cle rn'n
In i c i a c i ó n,\

.1 (.) ^ (,

,-

(\x')^( )o o o t ) o

Meros

Monómeros

a)

o

I

OC-OO.T

C)

(_) (1)

\

(2)

lBB

Capí t ulo10 / P o l íme ro s

Polipropileno

H H t l C : C t l H cHg

Clorurode Pollvlnllo

H H l l C = C l l H c l

H I

FlcuRA 10.3

H I

c- c I H

H I = C - C l l cH s H

(CsHo) n

H 1

lr_?T tc r l

(c2H3cl) n

t,i

CIJ,

ll.lj lil1

F F l l C = C l l F F

PolitetrafIuoroetileno (Teflón)

Fórmulaquímica

:l l, lr .;.l,

H H I I C I I H coHs

Poliestireno

Poliisopreno (hulenatural)

Mero rePetitivo

Monómero

Polímero

l H

I

(CzF¿)n

H l

H

t

(CaHo)u

r

r

l

(CsHs) n

tI H? - 'c H- ¡?H l -, ? f

¿tlititirr A l g u n o s p o l í m e r o st í p i c o s f o r m a c l o sn r e c l i a n t ep o l i n t e r i z a t - i o t¡rr o r

(t''itlett¡)'

el térmlfrecuentellrellte típico es el agua,la cual se condensa;cleacluíque se use El subproclucto Al contipara los procesosc¡ue¡rrodrlcellttn colldens¿tcltl' no de polimerizaciónde t'ondensut'ión ' sitttetiz'aro¡l cott las lntlléculasquc se nuar la reacciónse combinanmás moléculasde los reactivos = polínterostle lorrgitutlrr 3, y ¿tsí primero para formar polímerosde longitud n = 2, clespuéslos de ltlltgitutlrr creciettte' De estaforma se creanlentamente,pasoa p¿lso,pt-llírneros sucesivarnente. tle lorlgitucltt1! tt2 de las moléculas,los polímerosinter¡netlios graclual Ademásdeestaelongación = n1* tt2,de tualtel'a(ltlo ltls ittlltlosti¡los tlc rcactambiénse combinunpuru fbrmar moléculasl cionesocurrensimu|táneamentet|n¿lVezquee|proceSOesl¿iellllt¿tl.chir.c()|lt()sei|tlstl.¿ lon- : en cualquierpuntoclelprocesoel lote contienepolínlerosclevarias ra 10.4.por consiguiente, t¡tlit l i u l t c l t l t t t l l t í c t l l ¿ t s l ¡ . t s g i t ' d e s .y s o l a ¡ ' * t " . l a r p u é s c ¡ t r el r ¿ rl r a r r s c u r r i deol t i c r r r ¡ r so t t l ' i c i c l t t c longitudadecuacla , ,- -:.. clela reacción;por ejernDebehacersenotarque el aguano siernprees el tinicOsuhprotlucto Ntl t"rbsitlgtttlitsl'e¿tccit)lles. plo, el amoniaco(NH¡) es otro .rl',pu.rto simple que se produceetl aún se etttpleit.Dehenttlsobservar(ltle atlll(lrle tunt., el término polimerizaciónpor conclensación itlgutle tltl sttbprtlclttcttl, muchosprocesosclepolimerizaciónpor pasosinvolucrancotrdcnsaciórl protle políllreroscotnerci¿tles nos no lo hacen.En la figura 10.5 se presentanalgunose.ienrplos los : conltl terllrtlplírstictls Ta¡rttllt-¡s ducidosmediantela polimerizaciónpor pasos(condensación). son y el ¡ltllicitl'btlttato termofi.josson polírneros(¡re se sintetizanpor esterttétotlo,el ttyltln-6,6 i polílllcrtts'l'S. stltt y lir rrreafill'lll¿tldehído polímerosTp, nrientrasque el t'enoltbrm¿rklehído

I l

I

clela cienciay tecnologíaclelos polímeros Sección1O.l lFunclamentos

189

mero-(nt + n2) mero-n1__\

mero-n Ñ"

l-,C

c{r-

Monómero \

|

L-0+

rmero-(n+1) -_--t'

O

{-

,Jr%

Y

\ \--

mero-n2 (2)

(1)

(2)

(1)

cY-/o

(b)

(a)

t i p o s d e r e a c c i t l n e sq u e t i e n e n F l C t , R A l ( ) . 4 ¡ l , r ¡ . 1 , r l t . ¡ ¡ r l i ¡ l c r i z , r c i r i nf x ) r l ) ¡ s ( ) sr n o s t r a n d ol o s c l o s l l l e r o - ( l l+ l ) ; y ( b ) t l r l r l 1 € r o - r ? ¡ u n f o r t r t a r ( ) l r ( ) n l r j r r o n r e r os t ' r r c i l l <¡ll a r a l u g . r r :( ¡ ) t r l r n l ( , 1 ( ) - ftrr n i r l o . r s e m u e s t r ap o r ( 1 ) y Q ) ' L a s e c u e n c i a + t t 2 ) . l n e r o ( t t ¡ u l l f . ' l r ; r r ( . ( ) r . r ¡. 'r('r() n2 l)
macromoléculaproducida Grado de polimerización, peso molecular y estructura Una en un lote de material por polinrerizaciónconsisteen ,r merosque se repiten.Como las moléculas es norun promedioparael lote y su distribuciónestadística ¡rolir'criz¿r¡.varí1nen longitud,,r es polimerización de grado (GP). E,l 'ral. El v¿rl.r p¡¡¡eclio cle l se llarna grado de ¡tolinterizac:iót¿ pero tamclelpolínr.ru, un GP nlás alto incrementala resistenciamecánica' afcct¿rla,.pr,,giierlacles más difícil' procesamiento triénaurnentala viscosidaden el estadofluiclo,lo cual hacesu de los merosen la f:l ¡tc.s,tttrletular (pM) del polímeroes la sumade los pesosmoleculares repite.Ya que n varíaparadiferentes nrolécula:es /¡ vecesel pesomolecularde cadaunidadque se (condensación)' porpasos polimerización merJiante típicosformados polímeros Flc,uRA10.5 Algurrrs de la extremos los no semuestran cleJafórmulaestructural, sirnplifi:acla esii,-,.u"iri¿,rr Estaex¡rresi(rn c aclelraclel ¡;olítnero.

Fórmulaquímica

UnidadrePetitiva

Polímero

11 lff¿ 1(il H I N _

N y l o n -6 6 ,

Condensado

[{cHz)u(coNH)2QHz)¿],

Hzo

(CsHo(C6H4)2CO3)

HCI

cHs poticarhonato

*(CuHo)

-

I

- o- c c - (coH¿) ll

I CHs

Oü

o

I

i

H I Fenolformaldehído

tcut-to-cü l O

N l Urea formaldehído

H H

l

H

Hzo

l H

H l

{c-o-cl N

Itc6Ho¡cHroH]n

l H

(co(NH)2gHz)n

Hzo

190

CaP í t ulo10 / P o l ím e ro s

T A B L A1 0 . 1 V a l o r e st í P i c o sc l e lgrado de ¡rol i nreri zaci ón (CP)y pesomolecular(PM)Para¡rolínrerostertnoPlásticos seleccionados. PM CP(n) Polímero 300,000 300,000 100,000 15,000 40,000

10,000 3,000 1,500 120 200

P o l i e ti l e n o (PS) Poliestireno C l o ru rod e Po l i v i n i l o(PV C ) Nylon Policarbonato Recopllada ele [71.

colll¡l un prottleclio.l-tls moléculasen un lote, el Pesode la molécula clebeinterpretarse en l a tabl a l 0' l ' cos de GP y PM ParaPolímerossel ecci onadosse presentan

vitlgrcs típl-

de los polímerosy copolímeros 1 0 . 1 . 2 Estructuras tlel iltlll clttl'ctlrrllécttlits entre las molécr¡lasde los ¡rolítttcros, estructurales Existencliferencias l) estereolltole'cttlitr: dc la eslrttctura tresas¡rectos mismopolímero.En estasecciónexaminare¡nos transversaly 3) copolímeros' rregulaiidad,Z)ramificacióny encadenamiento tiene que ver con el arregloespacialcle los Estereorregularidad La estereorreg,ularidad de la nroléculatlel ¡lolíltrero'Urt as¡rectcl átomosy gruposde átomosen las unidadesrepetitivas ltl lares la forma en que se localizalleslo:igrtlposcleiittlllltlsa importantede la estereorregulariclacl sus meros ha sitltl reentplazadtlpor tltro go de la cadenadel polím"ro, .uuncloun átomo de I{ cle es un conlPttcsltlsiltlilitr¿rl¡lolictilclto, por ejemplo,el polipropilerro átomo o grupo cle átomos. por un grup()Itretiltl,cltl' estásustittriclo exceptoque uno de los cuatroátomosde H en susmeros en el cual los grufigura 10.6:it)ist¡tár'tico, Son posiblestresarreglostácticos,como se ilustraen la tlot'¡dcltls grup
H - C H s H cHs H F I C U R A1 0 . 6 P o s i b l e l l l l l arreglode losgruposde _ C _ C _ C - c - c á to mo sen el polipr r lP i l e n o : l l l l l (a) isotáctico, H H H H H (b ) si n d iot ác t icYo (c) atáctico. (a )

CHs I

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- c I CHg (c)

H C H S H H l l l I C - C - - C - C r l l I F{ cH s H H

l H

l H

H

l S

Sección1o'llFundamelrtosc|eIacienciaytecno|ogíadeIospo|íme "F' ( 175 "C); en la estructurasindiotácticaes ticas.En s, f.rnra isotírcticaes fuertey funde a 347 "c); el polipropilenoatácticoes suavey funde alrededor tambiénfuerte,pero funde a26g.F (l3l oC), y rienernuy poco uso conlercialt6l y t9l. tle 165"F (75 polímeros lineales, ramificados y de cadena transversal Hemos descritolos procesos con una estructuraen forma de cadena,llamada ¿e polirnerizaciónque producenmacromoléculas característicade un polímero termoplástico.otras estructuras ¡tol'íntentlittt,al.Ériu .r la estructura son las cadenasramificadaslates.rr ¡r.si5lesconrr)se muestraen la figura 10.7.una alternativa es un ¡tolínteroramificadosimilar al que el resultadcl ¡.irlcsqre sc lirrnrana lo largo tle la caclena, los átomosde hidrógeno c' la paile (b) clela figura.Esto ocurreen el polietilenocuando se rrrrcslr-a de la cadena,y en dichoslugaresse tle carbonoen puntosale¿ttorios s(), r-cc'r¡rl*z.u¿os ¡rorrirorrrus primariosse forman cle las ralnificaciones.En ciertospolímeros,los enlaces ilrici¿rsl (.¡.c:ci^tie.rrto y otras moléculas,que constituyena los err rleter.rri.iulospuntos cle contactoentre las cadenas se muestraen la figura 10.7(c)y (d).Las cadenastransrlt,cttdt,nütt.onsret.sal,como ¡trtlírrtartts que se utilizanparaforse ,r igirra¡ clebidoa que una ciertaproporciónde los monómeros, vers¿rlcs adyacentesen más de dos lados,permirrirr er ¡r.rírrer', son capacescreenrazarsea monómeros Las estructurascon un ligero encadenamiento tierrclo¿rsíla ¿*licitirrde otrasnroléculasrarnificaclas. cuanclodecirnosque un polímerotiene un alto clelos elastómeros. son car.acterísticas lr.alrs'crs¿rl red, como se muestraen la lransversalnos referimosa que tiene unaestructuracle e'c¿rcle¡rarrriento gigante'Los plásticoster(d) clc.l^ figura: en efecto,la nrasaenteraes una Inacromolécula l)¿lr.tc estructuradespuésdel curado. irrofi.irs .r¡r¡rtunest¿r en los polímerostieneun efectosignificativoen [_a''cse'cia rle ramificacionestransversales TP' TS y la diferenciaentrelas tres categoríasde polímeros: Éstaes lrásicamente s,s pr.opiedarles. mezclade siempreposeenestructuraslineales,ramificadaso una terrrroplírsticos E. l.os ¡rolírrcr.os que los c ln c n n r a r a ñ a r n i e l tetnot r e l a s l l l o l é c u l a sh, a c i e r t t l o i r r r l r r r sl . r r sr i r ' i l ' i c l c i o n c s¿ r u r r r c l l l a

de l os termopl ásti cos' s: l i neal ,característi ca l epol írnercl(a) rl t,n ro l (,c -u lc¿rs t,s rru rtu r,rs F I G t J RAl0. z V a ri ¿ rs (d) encadenami ento y el astómero; un en col rl o su tra n s v e rs a l el to, ( c.)e rc a rl e ¡a n ri e n to (b)r anr if ic ar la; l t , l n s \ , ( , t s ,fri ln n ( . ( ) t . s l t t l rl ( ¡ l , tr l t ' l t ' r l ,

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(d)

192

Capí t ulo10 / P ol íme ro s

pliistictlo más fuertesen el estaclosólicloy rttásviscososen el estadtl polímerosseangeneralmente y los elastómerosson polínrerosencalíquido -u unulemperaturaclada.Los plásticostermofijos transversales la catls¿tde que el pcllímerofije su El encadenamiento denadostransversalmente. el ef'ectoes ull camtriopel'lnanellle estructuraquímicao fragüe.Como la reacciónes irreversible, o quemarse'Perono puededegradarse en la estructuradel polímero;si se sometea calentamientO ¡nieltlrasqtte tlallrietllotransversal, ftrndirse.Los plásticostermofijostienenun alto graclode encade ell ta¡ltoc¡uelos elastómelossoll y en los elastómeroses bajo. Los termofijosson cluros fiágiles, elástica(resilerlcia)' elásticosy con una granlapaciclaclparaabsorberenergía consistenell llleros repesus nroléctll¿ts copolfm€ro¡ El polietilenoes vn ho¡nopolínrcro; collltlncs.Los tidos del mismo tipo como el propileno,el poliestirenoy muchosolros ¡llltsticos cleclostipos repetitivas por unidades copolínrel?rson polímeroscuyasmoléculasestánconstituiclas propilentlparapro(lucir diferentes.Un ejemploes el copolímerosintetizadoa partirdel etilenoy del El copolímeroetileno-propilenopuederepresentarse un copolímero.on propiedadeselastómeras. como sigue: -(C2[{1),, (C.1 I {o),,stxritlrctledortlc tle kls tkls co¡'tsliltryelttes cfondeny m fluctúanenfre l0 y 20, y las propclrciones cott poli¡rropileno rlc ¡tolietilenoy uno. En la sección10.4.3veremosque la conrbinacit'ln S}o/ocacla pequeñascantidadesde clienoforman un hule sintéticrlimportante. l-as posibiLos copolímerospuedenposeerdiferentesarreglosclesus nlerosctlnstitttyentes. los nterosse re¡ritetlrlllo lidadesse muestranen la figura-10.8:(a) copolíntercalternanl¿,ell el ctlal dependede la proporfrecuencia cadavez; (b) aleatorio,los merosestánacomodadosal azary la tierttlell¿titgrtl[)al'sc ción relativade los monómerosiniciales;(c) bloque,los nlerosdel rttisnloli¡ltl coll'lo sc ¿tdlticrell ti¡ltl tle ttll nteros (d) in.ierto,los a lo largode la cadena;y en largossegmentos ¿tttteriorlllencitlnado ramasa un tronco clemerosde otro tipo. El hule dieno de etileno-propileno, mente,es uno del tiPo de bloque. es análogaa la aleaciónde los ntetalesPilraftlrlltal'soluciones La síntesisde los copolímeros y las estructurasde ltls polírtlertlsptteclenteneret'ectos sólidas.Las diferenciasen los ingreclientes nletálicas'[Jn áe la misma tbrnla que sucetlecon l¿tsaleaciones en las propiedacles, sustanciales que analizamos¿lntes'Caclauno de estospolíejemplo es la ^rrriude polietileno-polipropileno tlc ltls tlos ctr ¡rartesigtrales rígiclos;en carnbio,un¿rnlezcl¿r son medianamente merospor separaclo aleattlriattttty ¡ritrecidititl hule. fbrrnanun copolímerocleeslru¡ctura rll.lcctlttsistctletl lllet'(rsdc O tct'¡tolíntt','(/.r, Es tambiénposiblesintetizar polímen¡slernuL'io.s Un ejemploes el plásticoABS (acrilonitrilo-btttatlie¡ro-estireno). trestiposcliferentes.

(ll) F i g u r a 1 0 . 8 V a r i a se s t r L ¡ c t r r r ac sl c c' o ¡ r o l í n r e r < l s( a: ) a l t e r n ¿ r i t e , . l l . l r . l r , ( c ) b l o q u e y ( c l )i n j e r t o .

..J'*it'-xfcr (a)

(c)

(b)

r

de l os pol ímer os rl c l a ci enci ay tecnol ogía S e r .ci < i1O.l rr l Funcl anrentos

193

1 0 . 1 . 3 C r i s t ¿I i rt ri c l a c l la tendenciaa pueclentener clos estructuras,la amorfa y la cristalina,aunque [-.s potínrert-rs los polímeros todos No vítreos. es ¡l¡cho nrenorque ¡lararlos nretaleso los cerámicosno crisraliz¿rr para aquellosque sí pueden,el grado de cristalinidad(la proporciónde ¡ruecle'lrr-nrarcristales. la cristalinidad en la nrasa)es siempremenor que 1007o.Conformeaumenta r'aterial cristalizaclo la , 2) la rigidez.,la resistenciay la tenacidad,3) c, ,, polínrcro se increl¡enta: l) la clensiclacl se cotlvierteen opaco en el estatlo¿ttttorfo cs trilns¡rilrellle irl cillot.! z.f ) si cl ¡rtllírrrcrtl rcsistclrt.itr pero para poseeresta transparentes, cuallrl0 crisl¿rlizaparciallnente.Nurnerosospolímerosson por arnorfo(vítreo).Algunosde estosefectosptredenilustrarse ¡'.r¡rictl.tl tlcSer¡cslar en sr.restatlo subrazón La l0'2' la tabla preselltadaen cl polielilcnode bajay altadertsiclad, crrtr.c l¿rrlifr.r.c'ci¿r de cristalinidad' grado el es de los nrateriales ),ilcerteelrlre las propieclades l l tre l os ¡l ol i eti l enosde baj a y al ta l , \ t l l A l ( ) . 2 ( o rrt¡r;rra c i
Alta densiclad ( i r . t t t ' r l , t t lt - s ¡ r t ' í
55"1, 0.92 2 O , ( X X¡ l)s i 2t9"r il t 5 .c)

2 7 5 " F ( 1 3 5' C )

R r ,
con miles de meros repetidos'La Lrs p.lírreros linealesconsistenen largas moléculas de estasmoléculassobre sí mismas hacristalizacirilren estos ¡rolírnerosinvolucra el ptegaoo regularde los n-leros'como se representaen cia atr¿isy hirciaatlelantepara lograr un arreglomuy Debidoa las tremendaslongitudesde lir f-igurillo.g(il). [.¿rregitincristalizadase llama Cristalita. pueden puedeparticiparen tnástle unacristalita'Tambiénse ,rrn srla ,'rrlécrl¿r(e¡ esculaatórnica), ( a ) r n o l í r c u l ¿ sl a r g a sf o r m . a n d oc r i s t a l e sm e z c l a d o s F l c t J R A l o . ( ) R e ¡ ¡ i o n c st r i s t ¡ l i z ¡ t l ¡ s o n r r r r¡ t o l í r n e r O , f o r l t r at í ¡ r i c ac l e u n a r e ¡ ¡ i ó nc r i s t a l i z a d a ' . r l. r z , r < r . r r r . l , r . r l r . r i . r. lr r r . r í t , ;r , ( l r ) l , r n r i r r i l l r¡ lrt ' < ' ¡ r l t , l l a¡ r l t ' g , r r l a , Región amorfa

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Cadenasmolecularesdobladas

F' 194

C apí t ulo10 / P olí me ro s cri stal i tas rtdtl ¡rl ttl tl i t lir l'lt l¿tt lc c om b i n a r má s d e u n a m o l é c u l a en una sol a regi ón cl i stal i na. I-¿ts cotr el nraterial anlOrlaminillas, como se ilustra en la figura 10.9(b), y se mezcla¡r aleatoriattrellte de dtls lases: cl'istalittrstlispersad¿ts fo. por consiguiente, un polímero cristaliza como un sistelna

dentrode una matrizamorfa. a ftrrllrart'cgitlttc:s tJeun políllrercl o tenclencia la capacidacl factoresdetbrminan Numerosos se pue(lenresurnircoltto sigtte:l) stiltl ltls ¡rolí¡lle cristalinasdentrodel material.Estosl' actores de la rnoléculaes crítica Il3l: los ros linealespuedenformar cristales;2)la estereorregularidacl algurrasvecesttlrllrattcristalesy polímerosisotácticossiempreforman cristales,los sincliotáctict'rs lbl'¡rlaltcristalcs,dctritlo¿tst¡ il'relos atácticosnuncaforman cristales;3) los copolínrerosrara vez clccrist¿¡les, gularicla¿mglecular;4) los enfriamientoslenrospromuevenla fonlracióny crecilttie¡ltt) cot'tlocl cstiratltr ltleciitlic¿ls, como sucedeen los metalesy en los cerámicos;5) las cleformaciortes la cl'ist¿tlizitcit'l¡1, Y 6) ltl's tiendena alinearla estructurae increnre¡ttar calentados, de termoplásticos redttcenel gradtl (productosquímicosque se añadena los polímerosparaablatld¿¡rlos) plastificantes de cristalinidad.

térmicode los polírneros 10.1.4 Comportamiento al tle ltls ¡roclit-erente El comportamientotérmico de los polímeroscon estructurascristalinases de volucll trlragl'írlic¿t límerosamorfos,sección2.4.F,1efectode la estnlcturapuecleObserv¿trse 10.10' figtrra la en véase men específico(densidadrecíproca)como una función de la temperalrtrtt, sttfretttl cattrbitl Un polimero altamentecristalinotiene un punto de fusión I,,, clonclesu voluttrett firnclidoes lrlits material arriba deTn,,la expansióntérmicadel abrupto.También,a temperaturas c¿llllgrandeque para el materialsólido por clebajodeT,,,.LIn polín1ero¿lnrorfono stlfi'eel lllisllto cx¡xtltsiort tlc stt cocl'iciettte Uio aUruptoa la To,.A mediclaque se enfiía a partirclelestadolíc¡uitlo, tlisnlila viscositl¿rtl térmicadisminuyey siguela misma trayectoriaque cualtcloestabal'ttlttlitlcl, ctlrlsisteltci¿t la 7),,, de detrt¡o por Duranteel enfiianliento nuye conformedesciendela temperatura. pttnto se alcanzar'ttt la lemperatLlra Conformeclesciende a ahulada. líquida de dei polímerocambia tlletlor.Estaes la final dondela expansióntérmicadel polímeroamorfo se vt¡elverepentitlitlttenle Aba.irl la temperaturacletransición t,ítreaT' que se puedeapreciarcomo rtn caltrllitl en pendiertte' deT* el materiales duro Y frágilse u['ricaentreestostltlsextl'clllos,colllo sc intlicitt'lt cristalizaclo Un polírneroparcialmente del gradtltlc crist¿rlinidad. anrorfoy cristalinoque de¡lc,rttle la figura.Es un promedioclelos estaclos

F I C U R A1 0 . 1 0 Comportamiento cle los polímeros en función de la temperatura. o .9 o o oo o c

Polímeroamorfo

Líqui do

- - P ol ímeroparci al mente (-509;) cri stal i zado

q)

E 5

6 (100% ) P ol ímerocri stal i zado I I

Ts

Tm Temperatura

de lospolímeros 195 clela cienciay tecnología 10.1lFundamentos Sec-ci
1 0 . 1 . 5A c l iitv o s de un polímero mediantesu combinacióncon se ¡ruetlenrnejorarlas ¡lropiedatles Irrccucrrten.rcnte al la cstrucrirranlolecularclelpolírneroo añadenuna segundafase ¿*liti'rs. l.rs aditivosalter'¿rn clasificar pueden se aditivos a un polínreroen un materialcompuesto.Los ¡rlírslic'.rr-arrsf'onnanclo 3) colorantes,4) lubricantes,5) retardadores 2) plastificantes, por su frnciri, cor.nol) reltenadores, al,7) filtros de luz ultravioletay 8) antioxidantes' rle f-la'r.. 6) age'tesclee¡caclenarnientoirunru"r, que se añadena un polínreRellerradores Losrellettttdorcs(rellenos)son materialessóliclos mecánicas,o simpleell fonna fibrosao de partículapara alterarsus propiedades r() gener¿rllrrelrte talnbiénse usanparamejorarla estabilicostodel nraterial.Los rellenadores .rcrtc ¡rirrrr-ctlucir-cl que se utilizanparalos polímeros Algunosrellenadores y lérrnic:rclelos polírneros. tlilnc¡rsiorr¿rl tl¿rrl algodón y aserrín,respectivamente); s., l.s f ilrr.s 1, ¡'rlvos celulírsicos(¡ror e.jernplo,fibras de fibras clccalcio(caCo¡) y arcilla(silicatohidratadode aluminio); ¡.r.lr.srlc sílice(sioz). carborr¿rto que mejoranlas propiedades rellenadores ¿c 'irlr-i.. rrctal. clrbg¡g. asbestou otrospolímeros.Los y nos referimosa los compuestosasícreadoscomo plásral'ot'xtdo,?.T, st ll¿¡rrarrrt,qertlc.s rrrcc¿irricus durezay tenacidadntásaltasque csrosconlpuestosticncn una rigidez,resistencia, ttt.-rrtl,.r; rit.t¡,trr.f que proporcionanel mayor efectoreforzante' frrs¡rrlí'rcr..so¡igirrales.Las fibrasson los agerrtes químicosque se añadena un polímeropara pfastificantes Los plastificantesson procluctos de fluidez clurantesu conformación'Los suscar¿lcterísticas y flexible,rnejoranclo srr¿rve ¡,cer.l. r.¡r¿is si cletransiciónvítreapor debajode la temperaturaambiente' n la tenrper'r,turo rechrce ¡llasti{.icilrrtes (o frágil) por debajode rr por encitnade estatemperatura 5ic, el prlírner.oes duro y quebraclizo al clorurode polivinito (pvC) es un buenejemplo;el y {crraz.La atlici(rncleplastificante cs sr,r¿r\,c ahuque van clesderígitlo y frágil, hastaflexible y de consistencia pvc pueclea¡rptar propieclades ¡c¡renrliclril,,rle la proporci(rncleplastificanteen la mezcla' la¿¿r. es que e1 clenrt¡chos¡xllímerossobrelos metaleso los cerámicos LJ¡ave¡rln.in operaelonet de necesidatl .Colorantes ,btenersec. casi cualquiercolor. Esto elirnina la c' sí ¡ruerle rrr¿rrer.r¿rl y 2' parapolírnerosson de dos tipos, l) pigmentos Los color¿ultes tlc r..c:ubrirniento. securrla¡.i¿rs que se distribuyenuni tt,trtt¡sson nratcrialesinsolublesfinamentepulverizados tintcs. l.os ¡ri,r¡,l en generalmenosdel l7o' Aiader firr.*cr'c'le c. la r'¿rsatlel polínreroen bajasconcentraciones, químicassurtidasen forma líquiday gene son sustancias .¡r.citl.tl )/crl.r al piírstico.[-os ritttt,,s para colorearplásticostransparentet normalnrente cn cl polírncro.se us¿ur s.' srlul-rlc's r.¿rlrrrcrlc c o t l ' l (cr l c s l i l ' c t l tyl l o s a c r í l i c o s ' veces a los polímerospara reducir la otros aclitivos L.rs lttbt.itrtttesse añaclenalgunas en el moldet solt tambiénconvenientes rlel rno]cle. l¿rI'luirlczcn l¿rsinterlases v l)r-()rl()\,cr. ll.icr.i(rrr se rocíat rleI nrolclela parteconformada.l-os agentesantiadherentes clt's¡rrcnrlcr ¡r.r.i'\,(,cc'(', 1-r^r.u se usanparael ntismopropósito' tlcl lnolrley li'ccuentelllente cll lu supe.r-l'icie

r 196

10/ Polímeros Capítulo cltl.l'y ()xígt'tttl'Algtttt's les stunirristrasttl-icicrtlc casi tocloslos polírnerosarclensi se c t¡ttíttticas solt sttstatlci¿ts de.l'lttttttt L,osreturrludot'es polímerosson más combustiblesque otros. cle cttalc¡uiet'a su capacidatlde prod'cir f la'ta lnediallte se añadena los polímerospara reducir de la flar la con ¡rropagación l) por interf'eretrcia siguientesmecanismoso de su combinació': la ternperatttra de gasesno combustibles,3) increment¿tr z) paraproducirgrandescantidades reclttcer porqtle funcionar químicostambiénpueclen combustióndel material;4) los productÁ la comhustión' emisiónde gasestóxicosgeneradosdurante transversalen l's que causarlun encatlenanrietlto aqueilos Debemosincluir entrelos aditivos rel'ierea ttllil encodenatttt'tt'tttt'st'ersulse El término Qg,etúe polímerostermofijosy elastómeros. 0 actúancol"lloc¡ trilnsvers¿tl de encaclenanriento rieclatlde ingrcdientesque ceusonuna reacción s.n: I ejemploscle su ittt¡r.rlattciaconrcrci¿rl lizador para promover dicha reacción.Algunos t¡ttc I'clltilicos for¡laldehírloparit ltls Plástictls azufreenla vulcanizaciónclelhule natural-,Z\el manplásticosfenólicostermofijosy3)peróxidosparalospoliésteres. la por la tuz ultl'itvioleta,¡xrr e.ietrt¡llo' a la clegradación Muchos polímerosson susceptibtes cll catlctlils se manifiestacomo una ruptliritde las luz del sol y la oxidación.La degradación dcgrrttlite dt li¡r.s por ejernplo,es vulneratrleit itllllr.s moléculasde ca¿enalarga.El polietileno, y l¡ ltt: ttllt'ttt'itilt'ttt nrecánica.I'ost¡trt'ttlt'st¡rbt'tt lo c'al contlrcea la pérclidaclesu resisteicia tlc ¿tlitt t'.s it cslitsl'.1'lll¿ts tlc los sonaditivosque reducenla susce¡'rli[rilidacl ¡lolittte a,tio.ridarrfes

10.2

RMOPLASTICOS colllo grrlpoy exilllllde los polímerostennOpláslicos En estasecciónse revisaránlas propiedades naremossusmiembrosmás importantes'

termoplásticos de los polímeros 10 . 2 . 1 Propiedades es qtle ptretleltcalenlarseclestleel cst¿tque definea los polímerostermoplásticos una característica cslltdosólidtl;ittletltits' líquicloviscoso,y al enfiiarsevuelvett¿tittltt¡rlltt'el do sólido¡astael estaclo tle ¿tl¡rolílttcl'tl'l'¿t¡'¿rztill nruchasvecessin degrittlitt' esteciclo de enfriamientopuecleaplicarse lillcillcs ctlllsislcllcll lll¿lcl'.llt.lécttllts es que los polímerosternropliislicos clichocomportamiento t ' t l l l l l ' l t l ' i lt.l s' l c t ' l'ttl'cl . . n s v c r s l l n r c ¡c¡ tuci u r t l tst c l c st ' l t l i c r l l ¡ t ' ( r a r n i f i c a d acs¡)u c' o s c e n c a d e n ¿l r n (ltle stls citliclltlt,ltl ctt¿tllt¿tce sufrenun canrbioquírnicocuancl.se les mofijos y los elastómeros y fragi'ienpermirnelttetilentc' moléculasse unan transversalmente y crtli'ialtticttcott cllcltlalt'lienttls se deierioranquírnicarnente De hecho,los termoplásticos y ttttcvotl t'il'qr'rt c¡'llt'cel lllaleri¿tl E,nel molcleocleplásricosse lraceuna clisti¡rcitilr tos repeticlos. (¡lor cicltlstér'lttictls previamentey que tritrtexpcl'illtentadtl los plásticosque han siclomoldeaclos lllael Paraalgunasaplicacitl¡lessolanlellte:;c itcc¡rtit y partesdefectuosas). ejemplodesperclicios se les Ctl¿ln(ltl también se degratlartprtlgt'esivamellte terial virgen. Los polír"ro, termoplásticos ttít'tttit'tt se tla¡Ia eilvr'.iecitttit'tttt¡ por clebajode r,,,. Esteefectoclelargo ¡rlazo sujetaa temperaturas so¡rltt¿isstlscepcle los polímerosternto¡rl¿istictls e involucraun deterioroquímico lento.Algunos tlc tlctcritlt'tl la vcltlcitl¿ttl térmicoc¡ueolros, y para un nrisnrottraleri¿rl tibles al envejecirniento dePendede la temPeratura' del ca¡lítttlo3 nrecínic¿ts propiedadesmecánicas En nuestroanálisisclelas prcpiedatles tí¡lil''tlsterttt'¡rllistictls cerámicOs' a los polímeroscon los nretalesy kls nrateriales comparamos l) ttten.t'rigidez',el ltlódtlklde ambienteposeenlas siguientescaracterísticas: cos a temperatura 2) la c¡uelos lttetales1rl1¡scel'ítlllicos; es dos veces(en algur1n,.uros tres)má.shajo elasticiclad respectoa la de ltls tlrctitles;3) tlttrez'itltltty a la tensiónes más baja,cercaclel I 0o/ocot:resistencia s, rlestlcrtltiteloltu¿tcitilr coll un tremelrrlrlft[rgt-¡tlc v¿tltll'e baja;y 4) ductilidadnrásaltaen pt.ontecli0, clellToparaelpo|iestire¡rtr,hast¿te|5(X)%,tllltásparac|¡lrtl¡liIelltl'

termoplásticos 197 1O.2lPolímeros Sección La relación s rnecánicascle los termoplásticosdependende la temperatura. Las ¡l o¡rieclade cristalinay amorfa.Los termoplástifullcionaldebemosanalizarlaen el contextode las estructuras de transiciónvítrea Ts,y flexibles o temperatura la cos arnorfirssrxrrígiclosy vítreospor debajode La transiciónocurrerealmenteen arribacledicha temperatura. rle:cgllsislcnciaallulada.justarnente 10.10 se sugiereun solovalor para la figura ell cle l0 a20 gradosaunque unaescalade tcrnperaturas por encimade T* el polímeroempiezaahacersecada f*. Corrfbrntese incrementala tenrperatnra en un fluido viscoso-nunca se convierteen un se convierte que lirral¡nentc h¿rst¿r vcz.llliis su¿tve. líquide clelgarlodebicloa su alto peso molecular.El efecto sobre su comportamientomecánico cn la figura 10.I I , dondese le definecomo resistenciaa la deformación.Estoes puedevisu¿rlizarse pero nos permiteobservarel efecto de la temperaturasobreun aniil1¡g¡al r¡ticlukl tle elasticiclacl, u¡rgrfir en su transiciónde s(rlicloa líquiclo.Por debajode 7*, el ntateriales fuertey elás¡rglírrre.r.9 repentinaen la resistenciaa la deformación,a mediI* se observauna caíd¿r tico.;\ lir rerrr¡ler'¿rlura ell estaregiónes viscoeláscotrtportalrlieltto ct'tla lirseahtrlacla,.su tlrrr¡¡c t'l ¡l¡rtcl'iirlsc ll'allsfonn¿t en un líquido rnásfluido. se transformagradualmente ticg. L'e¡le¡rrre¿rulne¡tala temperatura, punto de fusión distintoT, en un tendría teóricocon I 007ode cristalinidad t¡l tcr.¡rpplástico de sólicloa líquido, pero sin mostrarun punto de transiciónvítrea perel c¡¿rl se tr'¿¡rsfonnaría ce¡rtiblc7'*. l)escleluego. los polímerosrealestienen menosdel 1007ode cristalinidad.Para los se caractetizapor la curva que lrtrlír¡g¡es¡r¡rcialr¡entecristalinos,la resistenciaa la defbrmación se ¡lrica t¡t¡t los ¿gs extrenros,su posiciónestádeterminadapor la proporciónrelativade las dos de ambos,plásticosamorparcialmentecristalinosexhibenlas características Les ¡rplínrer.os f'¿rses. Por clebajode ?",son elásticos,con una resistenciaala deformación I.s r,¡lliisricosc.l'istalizados. rfecrecielttecua¡clo la temperaturava en aumento.Aniba de T* la porción amorfa del polímero se abla¡tla lrric¡trasque la porción cristalinapermaneceintacta.El materialen su conjuntoexhibe Conformese alcanzaTr,,loscristalesse funden, viscoelásticas. r¡ueson generallnente prgpietlacles a la deformaciónse debe ahoraa las líquida,la resistencia ¡alrtlo al ¡rolínrerouna consistencia líquidas,en adoptacaracterísticas polímero viscosasclelfluiclo.E,lgradoen el cual el ¡r¡rpie¿urlc's tf y el grado de polimerización A mayores ,,, y pr-rrarriba tle ésta, dependeclel peso molecular y de pesornolecularse reducela fluidez delpolímero,haciendomás difígrirtles¡e ¡xrlirnerización

l ' l ( l L , f t A 1 ( ) . 1 1 R e l a c i ó nd e l a s p r o p i e d a d e sm e c á n i c a s ,g r a f i c a d a sc o m o rcsisl¡¡t i¡ .r l¿rrlt,f1¡rr¡a6iri¡en fr-rncirinde la tenrperaturapara un termoplástico o 0 0 ' X ,c r i s l a if z a c l t ¡( t e ó r i c o )y u n t e r m o p l á s t i c o . ¡ r r . r ¡ r f er,¡ r t c r r r r o ¡ r l á s t i c 1 1 r . rt ri . r l t r t c l r ttcr i s t a l i z a t f o .

Regiónsólida(vítrea)

c :9 C) (d

E o

Polímeroparcialmentecristalizado(-50%)

(l)

.(o i I

i

(Ú ñ 'ñ o a

6

0)

cc

T^ v

Tm

Temperatura

W 198

10/ Polímeros Capítulo Éstees cl tlileen el moldeadoo en los métodossimilaresde prtlces¿t¡rtie¡tttl' cil su procesamiento y gradebicloa que ltls pesosmolecttlares los materiales, ma queenfrentanaquellosque seleccionan dos áe polimerizaciónmás altossignificanmayor resistencia' e¡t el ca¡lítuse ¿ttl¿tlizarorl físicascle los nlatcri¿tles propiedades físicas Las propiedacles nretalesy los t¡ue mits balas poseen:l) densidacles lo 4. En general,los polímero, t.i*óplásticos l'2' específicastípicasparalt'rsPolímerosson alrecledtlrde los materialescerámicos,las graveclacles expantle coeficientes 7.0;2) cle alrecleclor para los cerámicosalrededorde 2.5,y paralos metales de ltls nretalesy l0 vecesel valor el veces cinco sión térmicamucho más altos,aproximadamente qt¡eson cletlos a cuaespecíl'icos de los cerámicos;3) temperaturaide fusiónrnuy bajas;4) calores de tres (ltle solt ¿tlrecledrlr ténrlicas tro veceslos de los metalesy los cerámicos;5) conductiviclades tle aislalllierltoeléctt'ico' propietlades y órdenesde magnituclmás ua¡osque los de los metales, 6)

de lostermoplásticos comerc¡al 10.2.2 lmportancia y liirnipelícrrlas y exlrttitlos,fibl'¿ts, incluyenartículosmolcleados Los productostermoplásticos al fabricallteen lbrlna de nas,materialesde empaque,pinturasy barnices.Se surtennontralnlente libraso en cargasma200 cle polvos o pellets(granogrueso)en bolsasde 50 libras,en t¿unbores sc ¿rltitliz¿tl'iil] nriisint¡rot'litttles P()l'ordetl yoresporcamióno carrocleferrocarril.[.os¡rolínreros'['l) y cittlit t¡trírrticil liilrnula lt Pliistictl t)¿ll'i't alfabéticoen las próximaslí¡eas.Cadatabla¡rroporcion¿r a La participaciónaproxinrudaen eI lttcl'catltlse 1l¿¡¡:t)llt'cs¡lecto sus propiedadesseleccionadas. todos los plásticos(termoplásticosy termofijos). tl11 l a0 . 3 ( a )el s e l n o r l t b r ep o p u l a r l ¿ r r k l t lp r t l i t n ' i t t t r t i l c t t t ' ,l ) o l í r r t c ñ r Acetates AcetctlItab1 lcllacitlirtly l'esistellresisteltcia, clelformaldehído(Ctt2O) con alta rigrdez.n de ingenieríaclerivado y sor.lirlsolubles Además,tienenalto puntode fusión,ba.iaabsorciónclela humedatl cia al desgaste. las tle propiedades, collttrilt¿tción en los solventescomunesa temperaturaambiente.Debido ¿resta p¿tra cotllponentes y z'inc l¿ttón soncompetitivascon ciertosmetales,por ejemplo, resinasacetálicas ¿tl'lethctos talescomo manijasde puerta,caiasde bontbasy pttltcssiltlilares,¿tsíctlltro automotrices de maquinaria' de ferretetíaycomponentes de inrpol'tancia termoplásticos T A B L A1 0 . 3 Polímeros ( a ) Acetal. comercial. Polílnero:

['olioxirrtetiletlo, t¿nllliélt t ottt¡t itltr cotn() ¡loliacetal

(oc11r),,

Símbolo: POM : f ) r l r ¡ t . t s o s( < ' < t t r t l c t t s ¿ t ' i t i t l ) Métr¡do rle ¡roli nterizat-iórl f í¡tic
R e c o p i l a ddae [2 ], l 4 l , 1 6 l ,[7 ), I9 l y l l al .

cl el¿i ci tl oi tcl ' íl i ctt((' rl l rO' ) y dc st ls colllAc ríti c o s L o s a c ríl i c o sson ¡rol ínreroscl eri v¿ul os ( l) M M A) ; p u e s to s .E,l te rmo p l á s ti c on ri i s i rnportanteen el grupo acríl i ctt es cl ¡tttl i rttt' l i l ttt([(t(' t' ilult ¡ (¡narc¿trcgi stl i ttl attl e Il ol tlll ¿t lt t lllaas u n n o m b re m á s i ¡m¡l i a r p a ra éste procl uctoes pl exi gl ass 10.3(b). tj s t t t t ¡ r t llí llt cl't l en l ¿tt¿ttrl ¿t p a ra e l p MMA ). L a i n fo rm a ci ón sobre el P MMA se present¿t

termoplásticos 199 1O.2lPolímeros Sección principales queposeeuna excey, por tanto,arnorfo.Su propieclad lille'al.¡,,. *, l¡írs sincliot¿ictico ópticas.Algunosejemaplicaciones vidrio en el con le¡te transpare¡ciaque lo hacecompetitivo y ventanasde avión. ópticos de automóviles,instrumentos plos ilrcluyent)ticaspara lucesll'aseras más baja.Otros Su linlitacitincon respectoal vidrio es una resistenciaal rayadoextremadamente acrílicos encuenLos látex. pMMA de pinturas emulsificadas incluyenceraspara piso y ¡s1¡sclel cono(PAN) mejor es un ejemplo trarrotr
(
lato (CsHsO2)n ['ol ítncro re¡lresentativo: Polimetilnretacri S í m b o l o : PMMA N4ótocld o e P o l i r n e r i z a c i ó n : A di ci ón (amorfo) : C r a c f oc l e c r i s t a l i n i c l a c l Ninguno (2s00MPa) lb/pulg2 lvlírdulo cle elasticidad: 400,000 (55 MPa) ll/pulg2 B,oo0 Resistencia la tensitin: Elongaciótt: 5% Graveclaclespecífica: 1 . 2 "C) "F I c t n ¡ t t ' r a t l t r ac l e t r a l t s i c i ó t lv í t r e a : 2 2 1 ( 1 0 5 ' c) " t (200 Ternperatt:racle fusión: 392 'f , l l i t i ¡ r , t
Acrilonitrilo-butadieno-estireno ABS es el nombre abreviadode un plásticode ingese niería q¡e reú¡e una excelentecombinaciónde propiedadesmecánicas,algunasde las cuales enlistalrell la tabla 10.3(c).El ABS en un terpolímerode dos fases,una fasees el copolímeroduro de consistencia nrientrasque la otra fasees el copolímeroestireno-butadieno, eslireno-acrilonitrilo, E,lnonrbreclelplásticose derivade los tresmonómerosiniciales,los cualesse mezclanen ahulacla. vari¿rsprgpsrciones.Sus aplicacionestípica.sincluyencomponentespara automóviles,artefactos, de negociosy accesoriosparatubos. lniic¡uinas

T A l l l _ Al ( ) .t

( c o n t i l r u a c i í r n( c) .)A c r i l o l r i t r i l o - b r , ¡ t a d i e n o - e s t i r e n o . P < > l í t l l e r oT: e r p o l í r n e r od e a c r i l o n i t r i l o( C 3 H 3 N ) , b u t a d i e n o( C 4 H 6 ) y, e s t i r e n o( C 6 H B )

Síllllrtllo: ARS ittlerizar:ión: A d i c i ó n N'létotlocle p<,rl ( l r ¡ r l o t l e t ' r i s t ailz a c i t i t r : Ninguno (arnclrfo) lr4rirhrlocle elasticiclad: 3 0 0 , 0 0 0 l b / p u l g 2( 2 1 0 0 M P a ) ia a la terrsiirtl: 7 , o o o l V p u l g 2 ( 5 0 M P a ) f{esistt'll< Elorrgación:1 0 a 3 0 % C r a v e r l a cel s p e c íifc a : 1 . 0 6 f ' a r t i r - i ¡ r a r - i tai t¡tr r o x i n l a t l ae n e l n r e r c a c l o : Cerca clel 3%

en la naturaleza. Celulósicos La celulosa(C6l-lroOs)es un carbohidratopolímeroqueexiste y las fibrasde algoclón,que son las principalesfuentesde celulosa,contienenalrededor [.a r.ader.¡r Cuanclola celulosase disuelvey luegose precipita rlcf .5()\,95(il,tlel polírnerorcspectivalnente. el polírneroresultantese llama celulosaregenerada'Cuando c¡uírnic:o, cl'rarrtes¡ pr.ocesarlriento -desde luego,el algodónen sí es una éstase ¡lr6cluceen fornrade fibra se le conocecomo rayón Cuanclose producecomo una películadelgadase le llama celffin, f ibra (lrfese usaampliamente. de envoltura.No se puedeusarta celulosacomo un termocotlrorn¿rterial ¡liliz.lrlirurrr¡-rli¡rnente antesque fundirse.Sirt se clescolllpone, la terrr¡ler:ttura ¿runlellt¿r tlchitlo1l (prc cu¿rntlo ¡rliisric.¡. plásticos de importancia varios para ftlrlnar conrpucstos c()n
200

Capí t ulo10 / P o l íme ro s

gerteral¡rarael itcecelulosaABC (CAB en inglés).Enla tabla 10.3(d)se plesentala irrtitrntación tato de celulosa,el cual se produceen fbrma de hojas (para envolver),pelíctrlaspüra ftrtografíay de partesmoldeadas.El acetatobutirato de celulosaes mejor materialde molcleoque el acet¿tto celulosaporque tiene una resistenciamás grande al irnpacto,r'¡tenor¿tbsorciónde la hurnedady conrpartettcerc¿ttlel lo/o de celulos¿l Los termoplásticos mejor compatibilidadcon los plastificantes. del mercado.

T A B L A1 0 . 3 ( c o n t i n u a c i ó n()d. )C e l u l ó s i c o s . (( 1,11,,( ),;-(( X I l J),, rl c < :el ul osa Po l íl n e rore presentati v
ct¡rrocirkrconro tr.l'lón Ffuoropolímeros El ¡tolitetrt(luoroeÍileno(PT[rl]), c:onrtinnrc¡rlc fanrilia llarn¿ulos.llttortt¡tolíttrcde la de 10.3(e)], representa alrededor clel 85o/o [tabla ¡rolínreros ,?.r,en la cual los átomosde flúor reenrplazana los íttonrosclc hitlrogenocn la cltlcrrarlc c¿u'lro¡ro c¡uínticoy,anrbiertt¿rl, no le ¿rl'ectl cl ugtrl. y e hidrógeno.El PTFE poseealta resistencia al atatque al c¿rlor'1, un coeficicntcde f'r'iccirín rnuy poseebuenaspropiedades eléctricas,buenaresistencia de cocina han promovidosu uso en los utensiliosclonrésticos bajo. Estasúltimasdos propiedades como antiadherentes. Otras aplicacionesque depenclende la lnislna pro¡riedadincluyen cojinetes no lubricadosy componentessimilares.El PTFE tarnbiéntiene aplicacionesen equipo quínricoy de procesamiento de alimentos.

(e) Fluorofrolírneros. TABLA 10.3 (continuación). P o l í m e r o r e p r e s e n t a t i v o : P c l l i t e t r a f l r , ¡ r l r o e t i l e( ,(n- ,oI l , ) , , Símbolo: PTFE Método de polimerización: Adición C r a d o d e c r i s t a l i n i d a c l : A l t a m e n t e c r i s t . r l i t r o(, ' e r ( ' . r k ' ( ) 5 ' ) i , M ó d u l o c l e e l a s t i c i d a d : 6 0 , 0 0 0 l l l p u l g r ( - 1 1 5t r l P ¿ ) R e s i s t e n c iaa l a t e n s i ó n : 2 , 5 0 0 l b l p u l g r ( 2 t ) M P ¡ ) Elongar.ión: 100 a 300"1, C r a v e d a de s ¡ i e c í f i c a : ' ) . 2 T c l n ¡ l c r a t t t r a< l c t r i r l r s i ri r i l r v Í t r t ' . r : 2 ( ¡ ( )" l ( I l 7 " ( ' ) T e n r p e r a t l ¡ r ac l e f r r s i ó n : ( r 2 0 " F 8 2 7 " C - . \ P a r t i c i p a c i ó na p r o x i n r a d ae n e l m e r c a c k l : M e n o s r i e l l ' 2 ,

Poliamidas Una fanlilia imporfantede polímerosque tclrrnanligascar'¿rcterístic¿rs de arnid¿r (CO-NH) durantesu polimerizaciónse llaman¡toliunúdu.s(PA). El nlienlbnr nrásinr¡rortante de la familia PA es el n¡,lon,de los cu¿tleslos gradosrn¿isirtt¡-rorflrrtes son eI nylorr-6y eI rrykln-6,6 -los nítmerossoncócligos(lueirtrlic¿ut el ntinrerorle ¿ilonlos t[: c¿¡r'borro crreI ruonrirrru'o. l-osrl¿rlt¡s que se dan en la tabla 10.3(f)son para el nylon-6,ó,r¡uedcs¿trrolló l¿renrprcs¿t DuPolttclt l¿rtlcícadade los treinta.[-aspropiedades del nylon-6,des¿rn'ollado en Alenr¿uri¿r, son sinlil¿rres. fil nykrlr e s r e s i s t e n t ei l,l t i l n r e l l f cel i s f i c o , l e n ¿ t zr,' e s i s t e r "¿l lrel ¿ r¿ r l ' l r i r s i yr i rir u l o l u h l ' i r : i u t l tcc. t i c l l c l l u e l r ¿ r s

termoplásticos 2O1 Sección1O.2lPolímeros 'F (125'C). Una desventajaes que superioresa250 aun a tenrperaturas nrecíuricas ¡1s¡"riecfutlcs l,a mayoríade las aplicaciones de sus propiedades. ¿r6s.r6c¿lg¡acgn la consiguienteclegraclación del 90Va)se encuentrallen fibras para alfombras,mueblesy cuerdas.El tfcf rryl'rr (alr.crlcclor de ingeniería;es un buensustitutopara los metalesen los ell cot.nponentes r.cst¿'lte \l¡Vo) se a¡rlic¿r csjirretes.engranesy partessinlilaresdondese necesitaresistenciay baja fricción.

IABIA |().]

( c ' t t r r t i r r t r a c i t ' (l rf r) )P. c l l i a m i d a s '

-.--:--

[ ' o l í r t l e r or e ¡ r r e s e n l a t i v o :N y l o l r 6 , 6 [ ( C H 2 ) 6 ( C o N H ) 2 ( C H 2 ) 4 ] n Sínrltolo: PA-6,[r rle.¡¡rlinreriza<-i
'C) 'F cleftlsión: 500 (260 lerrr¡reratura a n el r.err.acl ' : 1ohpl rd ttl cj asl as¡l ol i ami das. f,,rrtiir¡r,rri ri rra ¡rr.x i r' a c l e

(poliamidasaromáticas)de las Ir, segunclogrupo clepolianlidaslo constituyenlasaramida.s cleDuPont)estágananclointportanciacomo fibra para rcfotzar registracla cr*rlcscf Kcylal-(,riar.ca es la mismaque la del acerocon un rlel interésen el kevlares que su resistencia ¡rliistic.s.La r-nzírn lOt,i tlc stt l)cs(). proEl ¡tolicarhonato(PC) ltabla 10.3(g)]es notablepor sus excelentes alta tenacidady buenaresistenciaa la termofluencia'Es uno de ¡rictlatlcs.recírnicasque incluyen cercanasa los a temperaturas I.s r'e.irr.estcnnoplásticospor su resistenciaal calor; puedeusarse partes incluyen oC). Aclelnírs,es lransparentey resistenteal fuego. Sus aplicaciones 2.50.F ( 125 para rnáquinasde negocios,impulsoresde bombasy casreceptírculos ,r'¡lc¿*l¡s clelnac¡uinaria, como barniz (paraventanasy puertas)' Tanrbiénse us¿larnpliarnente c.s rlc-:,cguriclatl. policarbonato

lAlll A lo. ]

( r o r r l i r r U a t - i r i n()g. ) t ' O l i c : a r b o r r a t o .

Policarlxrlrato(C,H,,(Cr,Hr)zCO:), Sírttlrolo: PC Nlétoclocle ¡:olirrlerizaciót't: Por pasos(condensaciótt) : C r a c l oc l e
por susenlacaracterizados poliésteres Lr.rspoliésteres fonnanunafarniliade polímeros si ocuneel encacledependiendo o terrnofiios, ser tennoplásticos cescle,éster(co-o). pueclen esel ierefialato termoplásticos de los poliésteres representativo [.lne.jenrplo r.*.,¡. lrarsr.,e rr¿''ierrtrr l0'3(h)' e n l e tt a b l a , s r l a l o s¡ r a l ' ae s l e c o n l p u e s t os e p r e s e t t t a t r t l t , ¡ t r l i t , t i l t , t t t t ' l ' l r l(1l r l i ' l ' g r r i r r g l ú . s )l o la tra tl e 3o7o),di chos si stem asdeper ldeltde cri sr¿rl i zacl(arri o l rrrc tl c s c r.¿ u ro r.l i ro ¡r ar.ci al rnc' nrc favor ece el est at lo tl cs¡' nrésdel confonnacto. E l enfri al l l i ento rápi do ' c l .t.i tl u tl c l c l c rrf' r.i ¡rni crrto e l l v a s e sl l l o l d e a d o sp o r s i g r t i l ' i c a t i v ¿ irlsr c l u y e n i r l r r r l i r i r l l ¡ r r r tr r t c t r . ¡ ¡ s ¡ ) i l r . c n r sc r. r s a r ¡ l l i c a c : i o r r c s

F

202

Capí t ulo10 / P olíme ro s

el [)E'I' ntagttética,aclerlrás, para gralr¿tclora soplado para bebidas,películasfotográficasy cintas para muebles.Las fibr¿rsde poliéstertiettenttna poseeuna amplia gama de utilidadescomo fibra u las deformaciolles,atntrasprtlpietlatleslas baja absorciónde la humedacly buena recllpera.ión arrugamiento.Se ttsantalnbiénanrplianrente hacenidealespara ropa de tavary usarqt,e iesisteel f amiliarespara las fibras tle marcasregistraclas las fibras pET mezcladascon aljodón o lana. Las Kotl¿rk)' y Kotlcl ([l¡rstrrritrt (celartese) poliésterincluyenel Dacrón(fliPont), el lrortrel

(term_9glástgrs¡ (h) Poliésteres TABLA10.3 (continuación). tle polietilerltr piiiirurn representativ':Tereftalato (c2H4-C{Jl-14(){)" Símbolo: PET(TPE) Método de Polimerización: Por pasos(condensaciólt) C ra d od e c ri s ta l i ni dad:D e amorfoa 30% de cri stal i ni cl arl (2300Mf' ¿) Mó d u l od e e l a s ti ci dad:325,oool b/pul g2 (55 Ml'¡) lb/pul92 B,(xx) R e s i s te n cai al a tensi ón: E l o n gaci ón:2OO"/" CravedadesPecífica:1 . 3 "c) "F de transiciónvítrea: 1 5 8 ( 7 0 Temperatura 'C) " F (265 de fusión: 509 TemPeratura 2"/,'
poÍ primeravcz ell la déc¿rdrtlc los trcittlit,y polietileno El polietileno(pE) se sintetiz-ó tlc ttldtlsltls ¡llítsticos'['¿tscitritcter'ísactualmenterepresentael volumen de consunlomás grartcle cleingettieríasott:bajo ctlsto,pasivitllrd ticas que hacentan atractivoal polietilenocomo material gracltls,los lrl¿iscollltlllesson el ¡rrrquímica y fácil procesado.se encuentradisponibleen varios polietilenode ultu dcttsidutlPE'AD(l{DPE lietilenocteaa¡i densidadpEBD(I-DPE en inglés)y.l y tlenramificadocon baja cristalirtidacl en inglés).El clebaja densidades un polímero altamente El IIDPE tienettna parttalatlrbres. incluyenhojas,películasy aislanriento sidad.Sus aplicaciones diferenciaslo hacerlal ttlás rígido y estructuralineal, con mayor cristal¡nioa¿y densidacl,estas usa para producir botellas,tubos fuerte y le dan una mayor temperatt¡rade fusión. El HDPE se tlc ltls lttétotlostlc c()llPor lit tttityot'ílr Ambos gradospuedenprocesarse y artículos¿omésticos. de los dos gratlosse dan en l¿ttabla l0'3(i)' formadoclepolímeros(capítulol5). L¿rspropieclacles

T A B L A1 0 . 3 ( c o n t i n u a c i ó n()i .) P o l i e t i l e n o ' Polímero: P r ¡ l i e t i l e r r(o( r H { ) , , Sí¡nbolo: L D P E ( f ' F t ] D ) Métoclo de Pol ime rizac'ión: A cl i ci ótr C r a d o d e c r i s t a l i n i d a d : 55'/.,1-í¡licrr M ó t l t ¡ l o t l c c l . t s il c ' i t l . ¡ < l :2 o , ( x x )l l r / ¡ r r r l g r

( 1 5 0M P a ) R e s i s t e n c i a l a t e n s i ó n : 2,000 lll'¡"rLrl¡;2

( 1 5M P a ) E l o n g a c i t i n : 1 0 0a 5 0 0 % Gravedad específica: o . 9 2 'F Temperatura de transiciórl vítrea: - 1 4 8 ( - 1 0 0 ' c ) "C) Temperattlrade ftlsión: 2 4 0 ' F ( 11 5 P a r t i c i p a c i ó na p r o x i m a d ae n e l n r e r c a d o : Cercadel 2o"1,

H D P E( I ' E , { I ) ) A r l i ci r i r l 1)2' X1', Í¡ritrr | ( X ) , ( x )l tl lr i 1 r . r l ¡ i ' ( 7 ( XM ) t'¿) 4 , 0 ( Xl)b / ¡ r t r l g r (-lo N4P¿) 20 ¿rI (X)')i, 0.96 - 1 7 5 ' t ( -l l 5 ' ( ) 2 7 5 " Ff l J 5 ( ) CL.r(.r rlel | li'ii,

termoplásticos 203 1O.2lPolímeros Secciírn en 1950,el polipropileno(PP) se ha convertidoen un Destlesu introrJucción parael moldeopor inyección.El polipropilenopuedesintetiplÍrsticotle r¡¡yor uso,especialnlente isotáctica,sindiotácticao atáctica,pero la primeraes la zarsee¡ cua¡¡uieraclelas tres estructuras: a causade su alta relaciónde resistenciaal peso,tabla 10.3(i).El poliprot¡. ¡raygr.irrrpsrtalrcia con el polietilenodebido a su costo y a que muchasde sus ¡rilc¡. se conrparafrecuentenlente ss¡ sirnilares.Sin embargo,el puntode fusiónrnásalto del polipropilenopermiteusari-,r.opiecla¿es ¡¡rlic¡cipncs(¡re n() son posihlescon el polietileno,como por ejemplocomponentes 1,,.,r cicr'l¡rs paraautolll(lviles por irryecciórl sonpeulcsntotdeadas :r¡rlicacioncs Otr'¿rs (lrr(.rc(.csitr¡rcstcriliz¿rrse.. especialque se aplicacióll Una clef ibra paraalfolnbras. asícorno¡rroductos tltxní.sticos, )/ irl).r.¡rlos a un gran de una solapiezaque puedensu.ietarse solrInsbisagras ;rl ¡roli¡rrrlpilerro tl. cs¡ret.ilrl¡rt'rrle polipropileno

r r r ' l r r r t . rt¡l t . t ' i t ' l o s t l t . l ' l t ' x i r ' r rsr i n ( l l t c o c l t t ' r ' ¿ t l itt l l ¿ t st l l i ' a c l t l r a s .

IAltt A l(). |

( t ' o r r t i r r t r a c i ó r(rj)).t ' o l i p r o p i l e l r o '

F'olímero:Polipropileno(CrHe), Sírnbolo: PP A cl i ci i rn N l r" l o rl rl o e ¡rrtl i tneri zaci írtt: ( i r,rrk< A:l to, ¡rcrovaríacol r el procesami ento r l t'r' tisl al i rri rl .rrl Nkirlulotle elastici
en el monómero lroliestireno ll:ry varios polírneros,copolímerosy terpolímerosbasados (c'sHs),de los cualesel poliestireno(PS) se usaen mayor volumen,tabla l0'3(k)' Es un tle estirr.rro fácilEl PS es transparente, ¡rrrr¡'rlí¡lcr.s lineal con estructuraárnorfa,notablepor su fragilidad. solvarios en y disuelve se elevadas per.ose dcgradaa temperaturas rrrc'tc c.l.r.r-¡r5lcy rnolcleable, y se hule a líVo de l)cSirlp ,, ,rt,fragilidadalgunosgraclosdel poliestirenocontienende 5 vcr.rtcs. (HIPS en inglés).Poseenaltatenacifcs crrr.cc co, cl ,orr5r:e
( r ' o r r l i r l t r a t - i < i(l kr )).P o l i e s l i r e n o ' (C6H6)n ftolímero: ['oliestireno Sírnboltt: PS I tlt' ¡r
R e s i s t e ¡ n c iaa l a t e n s i ó n : 7,ooo lb/pulg2 "/,, Elorrgacir'rlt:1 1 ClravedadesPecífica: . 0 5 " t ( 1 0 0' c ) T c r r r ¡ r e r attrta c l e t r a n s i c i í r nv í t r e a : 2 1 2 "C) "F Tetrt¡rerattlracle ftlsitin: 464 Q4O a n e l m e r c a c l r l : C ercadel 10% P a r t i t - i ¡ r a t - i ra i t¡t r r o x i n t a c l e

de uso polímero.Se pueden uoiio, por cornbinaciónde aditivoscon el rrru v tl i l i r¡l tl i tl tl c tty a s ¡rl ' tl pi edatl cs que van desdeel PVC rígido (sin para lograr termoplásticos 10.3(l)les un plástico Clorurode polivinilo El cloruroclepolivinilo (PVC) ltabla

u s a n c tr ¡ra rti c trl a rl o s p l a sti fi catl tes

i

t

ú.

B*.. -4.

r 204

Capí t ulo10 / P o l ím e ro s

clccttiitrt l-os hastael pvc flexible (alta proporciónde plastil'ic¿rntc). ¡rlilslil'icitlttcs plastificante) tle l'alulo ul vítrea' (le tr'¿ulsiciótr estos cambios a través cle la reducción cle la tenrperatura rígitltls tttbos sus a¡rliclcitlltcsinclttyen propiedadeshacendel pvc un polímero versátil,porclue ¿tccesclriOs' los sistemascleaguay el drenaie,así colllo err irrigacitirt), (usadosen la construcción, Irl l)VC y.irrgrretes' de itlitttelttos, ¡'tistls hájas,.,r1pn,¡re películas, clecablesy alambres, aislamiento cstithilizittlot'us ¡titl'lt inestableal calor y a la luz, por'ltl eu¿tlsc lc ,,¡¿¡1lcll solo es relativanrentc proy ttrittte-io cl clt ctlitlado terter Se clebe mejorarsu resistenciaa estascondicionesambientales. su a tletridtt Pvc el usa parit polirtteriz.ar ducción del monómero de cloruro de vinilo que se naturalezacancerígena.

T A B L A1 0 . 3 ( c o n t i n u a c i ó n()l .) c l o r u r od e p o l i v i n i l o . ¡C " l ),, Polímero: C l orurode pol i vi ni l o(f-21-1 Símbolo: PVC M é t o d o d e P o l i m e r i z a c i ó n : A di ci ón C r a r l o t l c c r i s t ¡ r l i r r i < l . l cNl : i t t ¡ l t t t r < l( c s t r t t t ' l t l r . t . t l t t o r i . t ) (2ti(x)M['¿)" M ó d u l o d e e l a s t i c i d a d : 400,00olb/pulg.2 (40 R e s i s t e n < - ai al a t e ¡ r s i ó n : 6,()Ool l /¡rul g.2 Mn' a) Ilottga<'itin: )'X,sill ¡rl.tslil-i<'.tttltr Cravedad esPecífica: 1 . 4 o " F (t]1" C ) si n pl asti i i t-arrtt: Temperatr-lracle transición vítrea: 178 "c) "F Tenrllerattlra rlc ftlsión: 4 1 4 ( 2 l 2 P a r t i c i p a c i ó na p r o x i m a r l ae n e l m e r c a c l < l :CercaclelI6'71.,

" S i n p l a s ti fi c a n te .

1 0 . 3 P O L i M E R OTSE R M O F U O S tri di l l l cl tsi ol t¿tlde a lt o clt cat lcLo s p o l íme ro s te rrn o fi j o s (T S ) se cl i sti nguen por su estructul ' ¿r (por ej enrpl o, el rttal l gode tl n¿ttl l l ¿tt l la ct t bicr t a na mi e n to tra n s v e rs a l .E n e fe cto, l a parte fornrada l.os trrnllot'i.itlsstltt sicltt¡lrc itrtrtlrlils y de un interruptor) se convierte en una gran n-l¿rcronrolécula. gcs l ¿rsc¿tri tct et 'í st iclr exunl i l l ¿tl ' el nos no e x h i b e n te mp e ra tu rac l e tra nsi ci ón vítrea. E n esta secci ón el t csti t ci tl cgt lr í ¿t ' i nrptl t' ti tttl cs ne ra l e sc l e l o s p l á s ti c o sT S e i cl enti fi camosl os materi al esnrás

generalesY características 10 . 3 . 1 Propiedades t lc los tl l ttl ct' tl l l t¡'l,i ts P ro¡ri ct l¿t t les D e b i d o a l a s ¿ i f' e re n c i ¿ les¡ l a col trposi ci ri ¡rt¡rrínti cl y estrttcl ttt' i t sol l l) lt r lisr 'Í giLrrtgencrtl , l tl s l crrtrol ' i .i os pl á s ti c o ste rm o fi j o s s o n d i fe re ntesrl e l os l errn< -r¡rl i i sti cos. llo poscc¡ l 2) l i ' írgi l cs,¡rri i cl i c¿tl tl clt le do s , c o n mó d u l o s c l ee l a s ti c i d acldt' l so fres veces nrri sgrarttl es; t tst ¿is -l ) tl c l i tl l ci t¡ttal ' i ttctttl let 't t t t t t '¿t du c ti l i d a c l ;3 ) n l e n o s s o l u b l e sen l os scl l ventescon' tunes; ci t¡l i l ce:s (ltletll¿lt1' se o altas; y 5) no pueden ser refunclidos,en lugar de esto se degritdalr se atribttyen a las catlelrastrallsLas diferencias en las propiedaclestle lo.splásticos tenlrofijus establ es'Il l el l cat lelr at t r iclt v e rs a l e sq u e fo rm a n e n l a c e scoval entestri di nrensi onal estérnri cal l l eute to transversal se logra en tres fbrmas [7]: l)

l tl s c¿tl ttlli0sst xt cit t t S i s te m ttsttr' ti t,a d o sp o r Íutt¡tct' ttl ttt' rt. E rt l os si sl el nasttti Ísctl l l ttl l tes, l ¿t tl c ¡' ri czi (¡ t xlr e. icr lt ¡ r lo. s a c l o sp o r fu e n te s d e c al or drl rarrl el as operaci onescl e crxl fi l rl l ti ttl tl granttlitr sttnlinistl'atlo ptlr la molcleaclo).La materia prinra es un polír-nerolineal en filnu¿t y ttttlldcit l'lt l,t t l't il p l a n ta q u írn i c a . El ma teri al se sontete al cal entanri ent0l tara abl ul l cl at' l tl tl cl ptl l íl ttel ' tt.I:l t ól'llr illo/ ( '/ 'trA nsvct' si rl el encacl enanl i ento ma y o re x p o s i c i ó n a l c a lor-c¿l usA ntofragrrculose aplica apropiadamentea estos polímer¡s'

\ termofijos 2Os 10.3lPolímeros Sección transversalen estossistemasocut.atalíticanrcnte. El encaclenamiento ut.tiyados Si.sfc,¡rr.r. de un catalizadoral polílrlero'Sin en fornralíquiclapequeñascantitlades rre crralrcl.se añaclen cal'alizador, el llolírncro pcnnaneceestable,pero una vez combittaclocon el cl cutaliz.¿rc¡rr cattlbiaa la fortnasólicla. las resinasepóxicasson ejemplosde esgcÍit,udus 3) ,!i.rf¿,,rr¡,r lro,. tttezclu. La rnayoríacle una reacciónque fornla un Irs sistenlas.El nrezclarlode dos sustanciasquírnicasgenera elevadasse usanalgunasveces Las tenrperaturas p.lír'cr.. s(lliclocon catlenastransversales. acclcl'arlas reaccitllles' ¡'ritt'it

2\

transversalse llaman curadoo con el encadenamiento l.¿rsrc¿rcci'nesquírnicasasociaclas hacenlas partes,y no en la planfi.ugrr.tl..I:l curarlose cjecutaen l¿t¡rlantade fabricaciónclondese ta r¡uíltticat¡ttesttrtela lnateriaprirnaal fabricante'

10 . 3, 2 Pcllílnet'osterrnofijosi mportantes por las comcomo los termoplásticos,quizá no se usantan ampliamente [,rs 'liistic.s tcr.rnofijos Los tennofijos relacionadas.on.iprocesode curaciónde los polímeros' ¡rlic.ci.lr.s atlicionales del total del67o cerca cttyovolutnenanuales c(), ,1,\,r¡.r,rlurre. cleuso son l¿rsresinasfenólicas, menor al de los principalestermoplásticos ¿e ¡rllisricrse' el rnercarlo,canticlatlsignificativamente del357o del mercado.Los datostécnicosparaestosmatecor.roel 'olietileno, cluetiene alredeclor en el mercadose refierenal total de r.ialcssc rl¿uren la tabla 10.4.Los clatossobrela participación y terrnofrjos)' ( ter"rnoplásticos ¡rliisticos el grupo amino [tabla l0.a(a)] se caracterizanpor Anrinorresinas Los anrinoplírsticos que se formalclehído y melamina (NIl.): crrsiste¡ en cl's polímerostermofijos,urea formalclehíclo o melamina clel forrnaldehído(cH2o) ya seacon urea [co(NH2)z] ¡rr*luce, r'erliantela reacción lugar segundo en está La irnportanciacomercialde las aminorresinas (c'¡ll¡,N¡,).rcs¡rccrivar¡rente. el fenol formaldehídoque analizaremosdespués'La corr rcspccto¿rotra resinacle fornraldehíclo, como conrpitecon los fenoles,particularmenteen ciertasaplicaciones ,t.((t .f'rn-,ttrlrletítto r.esirr¿r compuescomo Estasresinasse usantambién r'arlerase'chapatlasy adhesivosp¿lraaglomerados. fenólico. El plásticontelaminaforntal' material I. rr.ltlc.hlc. Es ligcrarnelltenlás cost*o qu" el en el manejode vajillasde mesa inrportancia tl.ltítlrcs ,, rnalerialresistenleal aguay con gran y puertas(conto la Fornlica, una lnarca registratlade nres¿rs p¿lr¿r y .ccrrtr.irric¡t.s l¿rnrirr¿rdos contienengenerallos arninoplásticos cy^rurrriclcr.). clrantk) se.usan¡raraproductosmoldeados, significativasclerellenocomo la celulosa' llte¡le 1-rr9¡r9t'cigrles

I-AlltA IO.4

[ ' o l í t n e r c l tse ' r r n o f i . i ocsl e i m p o r t a n c i ac o m e r c i a l '

( a ) A r l t i r l o Ir t ' s il l ¡ s . l't ll ítttt'to rc¡rrese.tttativrt:Melanrina formaldehíd<-r M o n ó m e r o s M e l a m i r r a( C 3 H 6 N 6 ) y forrnalclehíclo(Cl'"{rO) I ' o r ¡r . t s o s( c o l l t l e l l s a c i t i r l ) i t i t l : ñ l r i l p r l 9 r l c ¡ l 9 li r ¡ r . r i z ¡ r ' (9000 MPa) Mrith-rlor,leelaslit iclacl: l , 3 o o , o 0 0 l b / p t r l g 2 (50 l l e s i s t e t r c : iaa l a t e t l s i < i t r :7,ooolb/pulg2 MPa) clel1"/" E l o t t g a r : i < i nMelros : G r a v e c l a tel s ¡ l e c íif< ' a: 1 . 5 (.erca clel4"/,,paraureaformalclehído , t ¡ r r o x i l t t a r le a t l c l l n e - rat t l t l : i t i t t l ' . r r t i ri ¡ r . t < y r n e l a l n i t r af o r r l l a l c l e h í d o

l { t 'o r ¡ r i l . r rtlk, 'r l , l l ,l 4 l , l r , l ,l 7 l , l ' l l y l l 4 l '

..

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F a I

206

Capí t ulo10 / P o l íme ro s

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Epóxicos Las resinasepóxicas[tabla 10.4(b)lse basanen un gnrpot¡uínticollitrttatloeTrríxidos. La formulaciónmás simple de los epóxidoses el óxido de etileno(C2}I¡O),la epiclorhiclrina (C3H5OCI)es un epóxido mucho más utilizado para producir resitrasepóxicas.[-os epóxidos no curadostienen un bajo grado de polimerización.Se necesitausar urt agenteclecuradopara irtal epóxido. Los posiblesagentesde crementarel peso moleculary encadenartransversalmente Los epóxicosc:uriulosson rtolitblcs¡rtl' áciclos. y los anhídridos poliaminas a curadoincluyena las irtcltryen al calor y a los agentesquírnicos.Sus a¡rlicaciones adhesión,resistencia su resistencia, y ltlvitll'io tlc t'illra c()tl t'efix'z¿tdos cornpuestos pisos industriales, recubrimientossuperficiales, vitriits itplicitciotitilcs c¡t f¡i¡ge:rt ltls aislantesclelos epóxicostermofijos hesivos.Las propieclacles y en la lantinaciólttlc tarietas¡ralacircttitos de transistores nes electrónicascomo el encapsulaclo impresos. T A B L A1 0 . 4 ( c o n t i n u a c i ó n()b. ) E p ó x i c o s . E,"tpb.l" . ttrás un a¡;etttttcle c'ttr.ltlot't¡tlttt l,l t r i e t il a n l i n a [ C 6 H 5 - ( . H r N - ( C - lr] ) rI Método de polimerización: Conclensación M ó d u l o d e e l a s t i c i d a c l : 1 , 0 0 0 , 0 0 0 l l l ¡ r t r l g 2( 7 0 0 0 M [ ' ¡ ) .lO,(XX) lb/pulgr (7O Mf'.r) R e s i s t e n c i aa l a t e n s i ( l n : E l o n g a c i ó n : o"h Cravedaclespecífica: 1 . 1 P a r t i c i p a c i ó na p r o x i m a d ae n e l m e r c a d o : Cerca del 1'l.,

(luc son corlrpucstos ¿tcítlicos Fenólicos Los polímerosfenólicos(C¿,1{5OH) ltabl¿r10.-+(c)l (ClJlO) el sientlocl lixnralclchítlo puedenreaccionarcon aldehídos(alcoholesdehiclrogenados), sc ctl¡ttel'ci¿tmás reactivo.El fenol formaldehídoes el más importantede los ¡rolíltterost'enólict)s; lízó aprincipiosdel siglo xX bajo la marcaregistradaBukelitr¡.Cuanclose utiliza conto ntaterialde moldeadose combinacon rellenoscomo aserrín,fibras de celulosay tttinerales.Es tr'írgily posee buenaestabilidadtérmica,químicay dimensional.Su capacidadde aceptarcoloranteses lirttitada constituyelt y se encuentradisponiblesolamenteen coloresobscr¡ros.Los ¡rrocluclosnxllcle¿rclos solamenteun l0o/odel total de los f'enólicosusados.Otras aplicacionesincluyen adhesivosparir tarjetaspara circuitos impresos,contralapasy aclhesivospara llalatasy maderascontrachapadas, piedrasabrasivas.

T A B L A1 0 . 4 ( c o n t i n u a c i ó n()c. ) F e n o li o r m a l d e h í c l o . Ingredientesmonómeros: F e n o l ( C 6 H 5 O t l ) y fonnaldehíclo (C.H2()) M é t o d < lr l e p < l l i r n e r i z airó n : P r l r ¡ l a s o s( r o n r l t ' n s ¿ ri r i n ) M l ¡ r l u l o t l c c l . ¡ s l i i
Poliésteres ,'-ospoliésteres, tabla 10.4(d),que contienenlos enlacescaracterísticos de krs ésteres(CO-O) puedenser termofijoso termoplásticos, sección10.2.[-ospoliésteresternxrfi.josse (compuestos) paratabricarartícrrlos grlnrlcsco¡nolubos,larrusar¡muchoen plásticosreforzaclos y panelesde corrstruccitin. l)uedenr¡liliz.¿rrse ques,cascosde botes,carrocerías tlnlautomotrices para producirpartesrnírspet¡ueñas. L¿rsíntesisdel polírnenl bién en variosprocesosde rnoldeaclo

termofijos Sección1O.3lPolímeros

207

tal cotlloel anhídridomaleico(C¿H2o3)cott inicial irrvolrcr.ala reacciírnde un írcicklo anhíclrido produceun poliéster insaturadode un peso un gficol como el etilenglicol(c2l-lr,o2).La reacción se mezclacon un monómero ba.jo(lrM = 1000a 3000).Este ingrecliente r.c:lativanlcrrte ¡¡¡1¡l¡:crrl¿rr con el poliéster.El estireno(CsHs)se usagetransversalmente polinlerizary encadenarse cLrpirz¿e van del 30 al 50vo.Se añadeun tercercomneralmentepara estepropósitoen proporcionesque transversalprematuro'Esta mezcla lfarr¿rcl.ittltiltitlot, p¿rrapi'.urnirun "n.ádenantiento lrorrerrte. fabricante.Los poliésteresse curanya seapor fonn¿rel sislernacleresinapoliésterque se proveeal medio de la adiciónde un catalizadora la resina calrrr-sists¡¡1a activaclopor tenrperatura- o por durantela fabricación(rnoldeadou se lt¿rce rlel prliésrcr.--sisternaacrivatlopo, catálisis.El curaclo transversaldel polímero' encadenalniento 'rr's proccsosde conformaclo)donderesultael

l A f l l A 1 0 . , 1 ( r o n t i n u a c . i ó l r )( .c l )l ' o l i é s t e ri n s a t t ¡ r a c l o ' (Íl * ?,, .r" ..u .l .1 -" .i o n quírrri ca:A nhídri doma| ei co I i c rrr¡l | tr

y glicol etilénico(CzHoOz) nrás estireno (CsHa) (condelrsación) N 1 ó t o t l oc l e ¡ r o l i r r e r i z a c i ó l r : P o r p a s o s (7000 MPa) Mírclulcicle elasticiclad: 1,000,000 lb/pulg2 ( 3 0 M Pa) R e s i s t e n c . iaa l a t e n s i ó n : 4 , 0 0 0 l b / p u l g 2 Elongación:

o%

Cravedad esPecífica: 1 . 1 3"/" l ' . r r l i c ' i ¡ r ai rt i t t a ¡ r r o x i m a c l ae n e l t n e r c a c j o :

cuyo nombrese derivadelas son las resinasalquídicd.t' ura claseirnp.rtanteclepoliésteres principalmentecomo basede de las palabrasa/cohol y ácido,y se usan ccxrbinaclas abr.evi¿rtul.as paramoldear,pero su apliy lacas.se crisionetambiénoe ámpuestos alquídicos ¡ri'tur.as.rrar.,ices c a c i t i ne s I i l n i t a t l a . 10.4(e)]caracterizados poliuretanos Éstosincluyen una gran familia clepolímeros[tabla y hay a. Laquímica de los poliuretanoses compleja (NHCOO) en su estructur ¡r.r er gr.rpouretaro poliol' de esta reacciónes un quírrricaserr esta far'ilia. El rasgocaracterístico 'r,clras v¿rr.i^rrtes éterbutilénico(c¿Hlooz)' glicol el crrticne, gnrposhidr(rxidos(oH), talescomo cry.s ,rrrú.crr¿rs v a r i a c i o n eesn l a As ad e l a s t l i i s ' c i ¿ r r r arrl'i l ' e n i l l n e t a n ' ( c r . 5 l . l r o o z N zc )a' u ) , t ' r i , rt.tr, i t t t t t t r t t . c o ncrl o los poliuretanospueden y el proces¿rmiento, tr¿rnsversal el encacle¡r¿unienl.o crr'pusicitirr r¡uírrrica, siendolos dos últirrloslos más importantescomero clasrírrreros, tcrrrrofi.ios scr.rcr.rr.¡rliisricrs, cialnlente.

lAltl A 1o.4

( r . o t l t i t r t l a < ' ¡ , ' , t(1t ¡: )' l ) o l i t l r e ' l a l r t t ' fL politlretatro se fclrma nrediante la reacciírn cle un poliol y un isoclanato' L a c o t n P o s i c i ó nq u í t n i c a v a r í a if i cativamente. sig,rr (condensación) Ñ t é t t rel="nofollow"> c l oc l e 1 ; o li n r e r i r a c . i ó t r : Por ¡rasos tle la composición de¡rendierlcltl Varía M t i t l t l l o r l e t ' l a s t i ti t l a t l : r¡rtítnic.ay clel!¡rro<-esatrlierrlo' l l r / ¡ r u l ¡ ¡ (23 0 M P a ) " l l c s i s t t : t t ti a ¡ l a t c t t s i t i t r : 4 , ( x x ) del E l o r r g a c i ó n : Varía en fr'lnción transversal encaclenamiento fl**.*r',

( , r a v t ' t l a r l t ' s ¡ r t ' <í f i t a : lrlert¡tlo: f ) a t l i
1.) a Cerc:arlel 4"1,,irrc-luYenclo Ios elastórreros

208

Capítr,rlo10 / Polímeros

abarcattun rangoentrecolllLa mayor aplicaciónde los poliuretanosson las espunlas.Ést¿rs transversal portamientoelastoméricoy rígido, las últimas son las que tienen un encadenamiento las construcciones de los tableros en relleno de material como se usan más alto.Las espumasrígidas En estostipos de aplicaciones,el ntaterialbrinda un excey en las paredesde los refrigeradores. signil'icnlente aislamientotérmico,añaderigidez a la estructuray no absorbeagtlaen canticlacles tlretano. de sistenlas en basa¡l se similares tivas. Muchas pinturas,barnicesy recubrimientos Analizaremoslos elastómerosde poliuretanoen la sección 10.4. t¡ttesc tlislittgttt:lt y sicntiirtorgiitticos ¡tor Silicones I-ossilico¡ess6¡ polílnerosinorgírnicos liinrlt¡l¿r LJlr¿r llttllccttlat'. (-Si-O-) su estt'uclut'u en repetidos siloxnlros enlaces presencia cle la típica combina el raclicalmetilo (CH¡) con (SiO) en varias proporcioncs¡raraobte¡terla unitlatl Coll variacionesen su colllporepetitiva-((CH¡),,,-SiO)-,donderu establecela proporcionaliclad. los polisiloxanosse puedenproduciren tres filnnas: l) fluidos, 2¡ elasósición y procesamiento, merosy 3) resinastermofijas.Los fluidos sonpolímerosde pesomolecularligero qtle se tlsancol.lto cerasy otros líquidos(no son realmentepolímerosen el cotltex-tode lubricantes,pulimentadores, Los elastónreros estecapítulo,pero de cualquiermanerason productoscomercialesinrportantes). de silicón,que se cubrenen la sección10.4y los siliconestermofijostratadosac¡trítienencadenas transversalfbnnan sistemascle resinas Los polisiloxanoscon alto encadenamiento transversales. de ta{etasparacircttitos y liuttittiulos recubrinrientos que se utilizanparapinturas,barnices, rígiclas impresos;así como materialespara moldeo de materialeseléctrictls.El curadose hacepor calerttamientoo dejancloque se evaporenlos solventesque contienen.[,os siliconesson notablespor stt nrecánicano es tan grandeconlo otros al calor,pero su resistencia repelenciaal aguay su resistencia 10.4(f)stllt parapolínlerossilicones la tabla en datos Los transversalmente. polímerosencailenaclos termofijos. T A B L A1 0 . 4 ( c o n t i n u a c i ó n()f.) R e s i n adse s i l i c ó nt e r m o f i j a s . gettit':ralnletlte MétocloclepolirnerizaciÓn:Por pasos(cotlclensación), (30 MPa) l|-lpulg2 4,oo0 R e s i s te n cai ala tensi ón: El ongaci ón:O"/" Gravedadespecífica:1 . 6 5 a n e l mercado: Menos del 1% P a rti c i p a c i óanp ro x i ma d e

cuitntltlse lcs elítstic¿rs Los elastómerosson polímeroscapacesde sufl'il grandesclefol'¡ttaciottes tle hitst¿t extcnsi()lles s¡jeta a esfuerzosrelativamenfeba.jos.Algurroselastónlcros¡ruetlettsoport¿tr es el 500o/oo más, pero retornana su tbrma original. El ejernploltri'is¡ro¡rulartle un elastóll'¡ero tle cierderivaclo | hule natural, calegor'ías: en tlos ) desdeluegoel hule.Podemosclividira los lrules tasplantasy 2) polímerossintéticosproducidospor procesosclepolinterización,sintilaresa ltls c¡tte y los termofijos.Antesde analizarlos hulesnaturalesy sintétise utilizanpara los termoplásticos de los elastómertls. generales lascaracterísticas cos,consideremos

1 O . 4 . 1 C a r a c t e r í s t i cd ae s l o se l a s t ó m e r o s (como traltsversalmente consistenen ntoléculasde cadenalargaque se encadenan Los elastómeros propiedadeselásticasse debena la combinacióncle los polímerostermofijos).Sus impresionantes estrechamertte se encuelrtran I ) cuandolas moléculaslargasno estánestiraclas, tlos características:

S ecci ón1O.4l E l astómer os

209

o .-_>.

o <,__ \u,

(a)

s l a s t ó r n e r alsa r g a sc o n b a j o g r a d o d e e n c a d e n a m i e n t O f : l ( ; L j R ¡ \l ( 1 . 1 2 l " 1 r ¡ r l e lrOl e ,l n o l é < t r l a e t r , i l l s v r , t s , r(l ,: r )s i n r , : s t i r ayr ( l t ) l l a j o e s f u e r z oa l a t e n s i í r n .

más bajtl qtreel clelos es sustancialnrente lransversal r.clrr.cirlu, ),2) cl gr.atlode enc¿rclcrr¿uniento terrrrofi.ios. que muestrauna molécuse ilustranen el nrodelode la figura 10.12(a), Ilstusc¿r.¿rcterísticas cuandono estábajo esfuerzo' transversalmente la rc:lrtrcicla 1'eltcaclenacla y estirarse,como se muescuallckreI lnaterialse estira,obliga a la rnoléculasa desenredarse suministrael módunaturalde lasmoléculasa desenredarse tra cn la l'igura10.l2(b).La resistencia mayoresfuerzo,los se experimenta I0 de clilsticidilrlinicialrlel ltraterialen su conjulrto.conforme empiezana jugar un papel ettcadellaclas rrarrsversalnlente crl^ccs c.vi,lcrrlcstlc l¿rsruolócul¿rs ilustra en la figura 10.13.con un tnayor irrrporta'tee, el rnticlulo,y la rigidezaumenta,como se es más er erastómerose vuelve más rígido y su módulo de elasticidad errc,derr¿rric.t.tr.¿*sversar, tres los para se ilustranen la figura por las curvasesfuerzo-deformación lineal.listasc.r¿rcter-ísticas transversales muy bajo; hule curado(vulgra¿'s cleh,lc-:hule crutlonatural,cuyo encadenamiento alto transversalcle bajo a meclio,y hule duro (ebonita),cuyo ca'iz.atl.) c.' ur elrcaclenanriento plástico termofijo' gr.atlgrle clrcade¡altrielttotransversallo transfonnaen un debe ser amorfo en la condiciónno pura que un polímeroexhiba propiedadeselastón'leras de la de transiciónvitrea (rr). Siestá abajode la temcstiracl¿r ),S, re¡peraturadebeestar-orribu Arriba rJeTrel polímeroestáen un el rrratcriales rluro y quehradizo. vítre¿r tlc rr-.rrsiciírrr ¡rcr.rrrrrr.rr arriba elastótlreras ,.¿lhul¿u1.". cualquier polírneroternurplásiicoanrorfoexhibepropiedades cstado permitiendoasí la estánalgo enredadas, rle r* po*' c.r.l, tienrpo,porquesus moléculaslineales transversalen los polímerosTP es lo que los extersiti' clírstica.[,a ausenciacleencadenanriento elásticos,en su lugar exhibencomportamientoviscoelástico' previene¿c scr verclaclerarnente transversalen la mayoría de los [rl curarlo se requierepara efectuarel encadenamiento contextodel hule (.or*'es tlc lr,y e. tlía. E,lrérttri'o para curacloque se utiliza en el r:lusttir,cr.()s ésta involucrala formaciónde ,¿rl'raf (¡, err el rle ciertoshules sintéticos)es la t'ulcanizaciótt, transversal de los polímeros.El encadenamiento p.lírrcr.s de cade'a transversale'tre las caclenas FIGURAlo.1.l ltrcrerlrentrr r l e l a r i g i t l ( ' z( ) l l f t t l l t ' i t i nr l c la dr'íortrl¡t itin ¡lara tres grarloscle hule: hr-lle n a t t ¡ r a lh, t l l e v t t l c . a r l i z a r l t r y h t r l ec l t l r o .

(suave)

o N

o)

f a tIJ

Deformación

21O

10/ Polímeros Capítulo clcl grolíltlcrtllilteal, cn l¿tcadclt¿t típico en el hule es de diez enlaces¡rol cien átolnostle c¿u'trono menor c¡ueel es consiclerablemente Esto dependiendodel gradode rigidez deseadaen el material. transversalen los lcrmofijos. gradodel encadenamiento Un métodoalternativode curadoutiliza iniciadoresquímicosque reaccionancon la mezcla con encadenamientos (algunasveces requierenun catalizadoro calor) para formar el¿rstómeros sintéticos se conohules Estos moléculas. las entre infrecuentes transversalesrelativamente por estosmeclios,tales que se curan cen como elastómerosde sistemareactitto.Algunos polímeros clepencliencomo los uretanosy los silicones,se puedenclasificarcomo termofijoso elastóllleros, reacción. la dt¡rante fransversaladquirido do del gradocleencadenamiento Uns clqeerelativam€ntsnuevn cleelastómeros,llamacloselostónrcrosternn¡tlústit'rt't,posee perottnaeslá que resultande la mezclade dos fases,ambasterrnoplástictts, elastómeras propiedades entoncesun Tenemos ?"u. de debajo que está la otra aniba de Tr a temperaturaambientemientras con partículasdttrasque acttian polímero que incluye regionesahuladasblandasintermezcladas en su comportatnientomecánico, elástico es compuesto El material como cadenastransversales. Como ambasf'asesson [eraunqueno es tan extensibleLomo la mayoríade los otroselastómeros. c()lll)l'()cctlc:7,,, ¿u'ril'¡it scrcnlenl¿ulo con.junlo su en el material ¡ritl'itlirl'l¡litl'se, moplásticas, ¡ruede para el hule. más econórnicost¡uelos utilizados sosque son generalmente El primeroestádirigicltlal lrtlle los elastómeros. En los dos artículosque siguenanalizaremos titil; eI segttrttltl corttel'ci¿tlltleltte rttaterial ur-l para crear naturaly con la maneracontose vulcaniza examinalos hulessintéticos.

1 0 . 4 . 2 H ul e n a t u r a l en poliisopreno,un polínterode El hule natural HN (NR en inglés) consistefundamentalnrente por lechosit¡rrtttltrciclil del l¿itex,unit sttslartci¿t alto pesomolecularclelisopreno(C.lHs).Se deriv¿r variasplantas,la más importantede ellases el árbol del hule (Heveabrasilienlis)que creceen los climastropicales(veasenotahistóricaI 0.2).El látexes unaemulsiónacuosade poliisopreno(cerca El ht¡lese exlraedel l¿itex¡tor vat'itlslttéltltlos de una terceraparteen peso),más otros ingredientes. el agua. que remtleven (por ejemplo,coagulación,secadoo aspersión)

Nota histórica 10.2 H u l en a t u r al l , 3 l . rr H

I p r i m e r u s o d e l h u l e n a t u r a l p a r e c eh a b e r s i d o e n l a f o r m a d e p e l o t a sd e h u l e p a r a f i n e s d e p o r t i v o - r e l i g i o s opso r l o s í n d i g e n a sd e A m é r i c aC e n t r a ly A m é r i c ad e l S L l rh a c e a l m e n o s 5 0 0 a ñ o s . C r i s t o b a lC o l ó n n o t ó e s t o d u r a n t e s u s e g u n d ov i a i e a l N u e v o M u n d o e n 1 4 9 7 - 1 4 9 6L.a s p e l o t a se s t a b a n h e c h a sd e l a g o m a s e c ad e l á r l ¡ o l d e l h t ¡ l e L o s ¡ r r i l n e r o s e u r o p e o se n A m é r i c ad e l S u r l l a m a r o na e s t e á r b o l c a o u t c h o uqcu,e e s l a f o r m a e n q u e e l l o s p r o n u n c i a r o ne l n o m b r e i n d Í g e n ad e e s t e á r b o l S u n o m f i r e i n g l é s r u h h esr e c l e t r ea l q u í m i c o i n g l é sf . P r i e s t l e yq, u i e n d e s c i ¡ b r i ó( c e r c ad e 1 7 7 0 )c l u ee s t a g o m a ¡ t o d Í aL r o r r a r ( t o r u b ) l a s m a r c a sd e l á p i z . L o s p r i m e r o sa r t í c u l o sd e h u l e e r a n m e n o sq u e s a t i s f a c t r - r r i os se;f u n d í a ne n e l v e r a n oy s e e n d u r e c í a ne n e l i n v i e r n c ¡[ .J n oc l e l o s ¡ r r i t n e r o sh o r n b r e sc l e ' t t e g o c : i ro¡sl t r ' ( ( ) t t l ( ' r c it
p o r C h a rl e sG o o d y e a re n 1844 L a v u l c a n i z a c i óyn l a c l e m a n d ae m e r g e n t ed e p r c r c l u c t odse h u l e c o n c l u i t t . t " l tttr e t n e l t d o c r e c i m i e n t oe n l a p r o d u c c i ó nd e h u l e y l a i n d u s t r i aq L r el o s o p o r t a b a h . n l ¿ J 7 ól l e n r y W i c k h a mr e c o p i l óm i l e sd e s e m i l l a sd e h u l e t r a í d a sc l el a s e l v ad e B r a s i ly l a s ¡ t l a r r t óe n

S ecci ón10,4 l E l astóm er os

2'11

a Ceylány Malaya posteriormente los retoñosfuerontrasladados Inglaterra; ( c c ¡ l o n i absr i t á n i c a sp)a r af o r m a rp l a n t a c i o n edse h u l e P r o n t oo, t r a sn a c i o n eesn l a l a b a s ed e r e g i ó ns i g u i e r o en l e i e r n p l ob r i t á n i c oE. l s u d e s t ed e A s i as e c o n v i r t i óe n l a i n d u s t r i ha u l e r a [ : - n1 8 8 8u, n v e t e r i n a r ibor i t á n i c ol l a m a d oJ o h nD u n l o pp a t e n t ól a sl l a n t a s s a r ae l s i g l ox x l a i n d u s t r i a u t o m o t r isze d e s a r r o l león n e u m á t i c apsa r ab i c i c r e t a p delhule industria Estadou s n i d o sy E u r o p al.u n t oc o ne s t ai n d u s t r i sa e d e s a r r o l llóa y c r e c i óp a r ao c u p a rp o s i c i o n edse i m p o r t a n c iian i m a g i n a b l e '

y duro y quebradizoo E,llrule cl.udonatural(sin vulcanizar)es pegajosoen clima caliente, el útiles, hule natural debe ser trágil e, clinra frío. para fonnar un elástómerocon propiedacles y otros izacióntradicionalse mezclanpequeñascantidadesde azufre vulca'izaclo.tr. la vulc¿tn El efectoquímico de la vulcanizaciónes el pr'cluct.s quírnicoscon el hule crucloy se calientan. es el incrementode su resistenciay dureza' e'cacfe'¿rnrie't.transversal,y el resultadomecánico causadopor la vulen las propieclades tanrbié' nrantieresu extensibilidad.El cambio dramático de la figura l0'13 canizacitinse puc(lever en las cufvasesfuerzo-cleformación transversal,pero el procesoes L,l azufl.epuedepr.ovocarpor sí mismo el encadenamiento químicosse añadenal azufredurantela vulle'to y r.r.a lr.ras paracorrpletarse.otros productos funcionesbenéficas'Tambiénse puedenuticarizaciór)para acelerarel procesoy ayudara otras la actualidad,el tiempo de curadoes mucho lizarotros procluctosquímicos en luiar de azufre.En de hace algunosaños' lnenor colnparaclocon los procesosde curaclocon azufre notableentre los elastómerospor su alta como nraterialcleingeniería,el hule vulcanizadoes resilencia(capacidadde recobrarsu forma resiste'ciaa la lensión,resistenciaal desgarramiento, Sus puntosdébilesson: que se cleura deformación),y resistenciaal desgastey a la fatiga. cfesptrés al ozono y al aceite'Algunas cuartlo es expuestoal calor, a la luz clel sol, al oxígeno, clegracla típicasy otros medianteel uso de aditivos.Las propiedades puedenreclucirse cleestaslirnitaciorres en 10.5.La participación el mercadose ¿at.s del hule naturalvulcanizadose presentanen la tabla el l57o del mery sintéticosrepresentan rcficr-e¿rlvolrme:ntotal anualde hule,los hulesnaturales catlottltitltle ¡lolírneros.

.IAI]LA

- apsr o p i e d a d etsí p i c a sd e l h u l e I 0 . 5 ( - a r a c t e r í s t i ty v u l t - al l i z . t tl t l . P o l í n r e r o : P o l i i s o P r e n o( C s H s ) n Símbolo: NR (HN) (18 f v { ó c l u l oc l e e l a s t i c i d a d : 25oo l b/pul g2 MP a)' (25 MP a) l b/pul g2 35oo t e n s i í ¡ t r : l a a Rt'sistenci a la ruPtura E l o n g a ci ó t t : 7OO"/r, C r a v e d a d e s r ¡ e c í f i c a :0 . 9 3 o F( 8 0 " c ) l - í n r i t e< l ea l t a t e n r P e r a t u r a : 1 B O 0F (-50 "c) l-írrite cle ltaja tenrPeratura: -60 P a r t i c i ¡ ; a c i ó na ¡ r r o x i m a d ae n e l n r e r c a d o : 22"/" R e c o ¡ r i i a r lcal e [ 2 ] , [ 6 ] , [ 9 ] , y o t r a sf u e n t e s ' " A t l r l a e t l o t t g a < ' i t ci rlle 3 0 0 % '

llantasparaautomotores'En estaindush,l r'ercaclomás grancleclelhule naturales el clelas a refserzaelhule e incrementala resistencia rria el .cgro clehur¡o cs Lrninrportanteaclitivoporque de hule i¡cluyen suelasde \, a l¿rabrasión.otros productoshechos l. tcrrsií'. .l rlcsg¿¡-ranrierrt() el hule se mejora Etl caclac¿lso, ittt¡lactos. ¡raririrbsorlrcr'los zir¡rirr.,I'.rr..s.scllos),conrlx)r'rcnrcs

L

21 2

Capf lt r lo1o / P o l fl n c rr¡s

tlel llegro tle ltttttto, específicasque requierela a¡llicaciorr.Aclemríts para alcanzar las propiedacles sintéticosiltclttyenarcilla,caolílt, otros aditivos que se usanen el hule y algunoscleios elastónleros químicosc¡ueacelerany pronluevenla sflice,talco y carbonatode calcio; tambiénhay productos vulcanización

1 0 . 4 . 3 H u l e ss i n t é t i c o s lil dcs¿tl'l'rllkr durlltttlc ttitltll'il1' el tonelajeclelrutessintéticoses nrírsclelres vt:cescl Actualmente, por la GuerraMurldial,cuandoera dil'ícil de estosmarerislessintéticosfue motivadogranclemente clelos hules sintéticoses el obtenerel hule natural(véasenota histórica 10.3).El nlás importante (Crt{ó) y estiretto HSB (SBR en inglés),un copolímeroclel butadieno hule de estireno-butadieno la síntesiscle para (CsHs).Como la mayoríade otros polímeros,la materiaprinra preclominante cle nlayor importancia conrercial estos hules es el petróleo. Solamentelos hules sintéticos e¡t la tabla l0'6' L-osdatos se analizaránen losiiguientespárrafos.Los datostécnicosse presentan Cc[c¿ttlcl y sirttétictls. tr¿tlul'alcs de la participaciónen el mercaclosonparael volumentotal clehules tanto, los tonelaiestotalesen lit ly7o delvolumentotal clela producciónde hule es reciclaclo,por tabla 10.5y 10.6no srltnanel l00o/o'

Notahistórtca 10.3 I Hulessintéticos 13g otrasfuentes rl c 5 l l ¿ j[ - o sl t l t e t l t o s E | ] n l g 2 6 ,F a r a d a yd e s c u b r i óq u e l a f ó r m u l a d e l h u l e n a t u r a l e r a n é x i t o t u v i e r o n n o I X ) r l t l c ' l t o s . t ñ o sl t t e r o l ' l s u b s i g u i e n t e sp a r a r e p r o d u c i re s t a m o l é c u l a n e c e s i d a cyl s e c o l l v i r t i e r ( ) lel l r l a q u e crearon l a s g u e r r a sm u n d i a l e s ,l a m e n t a b l e m e n t el,a s Mundial,ltls alenranes, l a m a d r e d e l a i n v e n c i ó nd e l h u l e s i n t é t i c o .E n l a P r i m e r ac u e r r a b a s a c l te) r e l n r e t i l t ' r c o m o n o t e n í a n a c c e s oa l h u l e n a t u r a l ,d e s a r r o l l a r o nu n s u s t i t u t o p r o c l u c c i t i na g r a l l e s ( a l a c l e l r u l e E s t e m a t e r i a l n o f u e t a n e x i t o s o ,p e r o m a r c a l a p r i m e r a

sintético t a t t t oq , t t er nt t chos D e s p u édse l a p r i m e r aC u e r r aM u n d i ael l p r e c i od e l h u l et r a t t t r aLl r a i ó q L, r t z á a l e r n a t t e s l t r s P e r o i n t e n t o sp a r af a b r i c alro s h u l e ss i n t é t i c ossea b a n d o n a r o n .

l G Far ben p re v i e n d ou n fu tu ro c o n fl i cto,renovaronsus esfuerzoscl edesarrcl l l oLa el rl presa se cleriva y B t l t l a l l r r r r a N I l u n a S d e s a r r o l l ód o s h u l e ss i n t é t i c o sa p a r t i r c l e 1 9 3 0 l, l a m a d o s s llrtéticos h t r l e s t t " l t ¡ c h o s d e l ú u f a c l i e n (oC 4 H oc) l u es e c o n v i r t i óe n e l i n g r e c l i e n tcer í t i c oI ) ¿ r r ¿ t de el mo d e rn o s ,y N a e l s ím b o l o del sodi o usado para acel eraro catal i zar ¡l roceso ( n a t r i u me s I a p a l a b r aa l e m a n ap a r a e l s o d i o ) E l s í m b o l oS e n e l b L ¡ n a - S polimerización re p re s e n tae s ti re n o .B u n a -Ses el copol ímeroque conocemosal ttl racomo hul e-estir ¿no' y el hrrle b u t a d i e n oS, oB R( p o r s u s s i g l a se n i n g l é s ) L . aN e n b u n a - N r e ¡ r r e s e n taac r i l o n i t r i l o s i n t é t i c os e I l a m ah u l en i t r i l o I l t t i t l o st ¡ t t t ' O t r o s e s f u e r z o si n c l u y e r o nl o s t r a b a i o sc l el a c ( ) r - n l ) c ' rlñ) rí r¿[r) o t teI l t [ : . s l ¿ t t - l t l s q L l e c o l r l e r c i a l i zeol r s e s i r . r t é t i c o p r i m e r l r u l e e l c o n d u j e r o na l d e s a r r o l l od e l p o l i c l o r o p r e n o , spu' n o m b r e a N e o p r e n n o m b r e s u l g S 2 b a i o e l n o m b r ed e D u p r e n o ,y q u e c l e s p u é sc a m b i ó q u e n a t L ¡ral e l h u l e a c t u a l .F u e ( y e s ) u n h u l e s i n t é t i c om á s r e s i s t e n t ea l o s a c e i t e s htllenatLlral, d e l D u r a n t el a S e g u n d aG u e r r aM u n c l i a l l,o s i a p o n e s e sc o r t a r o ne l s t ¡ m i n i s t r o q u e i b a c l e lS L l c l e s tcei eA s i a a E s t a c l o st J r r i c l o sF.- lh r r l es i l t t é t i c oB t ¡ t t a - Ss e e m l ) e z t i . t¡ l r o r l t t c ' i r ( l r r r l e - e s t i r e trtlter l a g r a n e s c a l ae n A m é r i c a .E l g o b i e r n of e c l e r apl r e f i r i óu s a re l n o n l b r eC l ( - S I J l l i t ] o s o t l l e l ) , t s.ttl t : s l a t l o s 1 9 4 4 , l l a c i a gobiernoe ) n l u g a r c l eB u n a - S( e l n o m b r ea l e m á n ) c l é c , t t l t. lt. r I o s l a D e s t l e t t t t o a A l e m a n i ae n l a p r < > c l u c c i cólneS I I Re n ¡ r r o ¡ t o r c i r irnl e c l t e z n a ttlrales h u l e s i l a c l el o s s e s e n t al a p r o d u c c i ó nm u n d i a ld e l i u l e s i n t é t i c oe x c e d i t a

1O.4lElastómeros 213 Sección llB (BR en inglés)ltabla 10.6(a)]es importanteen la Hule butadieno El ¡trililtutttdit,tut y en combinacióncon otroshules.Se componede hule natural clcllantasautornotrices, pr.oducci(rr Las propiedadescomo estiren. -1,(¡ss el pírrrafomás aclelantesobre hule estireno-butadieno. de estentaterial y facilidatlde procesalllieltto a la telrsiórr rcsistenci¿r rcsistcrci.,.l tlcsg¿¡-r.¿urric¡rto, cuanrloeslítstlltl. llo soll muy deseables'

sintéticos. I A I ] I A 1 0 . ( r ( . , t r a tt t ' r í s L i c ays ¡ l r o p i e c l a c l et ísp i c a sd e l o s h u l e s ( ¡ ) l " l t r l cI t u t ¿ r r l i t ' l l o . P o l í m e r o : Polibutadierro(CaH6)n S í r l l b o k r : rl r{(Fl l l ) (15 l { t ¡ s i s t e n < -ai al a t e n s i ó n : 2000 l b/pul g2 MP a) ruPtura la a E l o n g a c i ó n : 500'/" ( i t ¿ r v e t l a cels P e c í f i c a : 0 . 9 3 "c) "F I í r l r i t ec l e a l t a t e m P e r a t u r a : 2 1 0 ( 1 0 0 "c) "F (-50 I r r t l i l cr l t ' b a j a t e t n p e r a t l t r a : -60 1 2 % m e r c a c l o : e l e r l i t i t t a ¡ l r o x i t r l a d a ['arlit'i¡r;tt R e ro p i l ¡ r l ¡r l t ' l 2 l , l ( r l ,[ 9 ] , I t 1 l y o t r a sf u e n t e s '

(98 a del poliisobutileno copolímero Hule butílico El hule butílico[tabla 10.6(b)] es un permeabaja muy ggvo)y clelpoliisopreno( | a27o). La vulcanizaciónlo convierteen un hulecon inflablescomocámarasparallantas,forros biliclaclal aire que pennite su utilizaciónen productos y artículosdeportivos' sitt c¿iltlara tle ll¿trtt¿ts

b )nH) 'u l e b u t í l i c o ' T A I I I - A1 0 . 6 ( < , o n t i r r r . ¡ a c i(Ó

(CaHs)n del isobutadieno P o l í m e r o : Co¡rolírnero

e i sopreno(C sH a)n S í n r b o l o : P I B( I B I P ) (7 /'vl<'rt lt Ilrl clt' t'l¡sl ic'irl,t
Partici¡r.tc'iíltr

fue uno de los primeroshulessintétiHrle cloropreno El policloropreno[tabla 10.6(c)] clelos treinta.Se le conocecolnúnmentecomo neopreno tlcscrera clécacl¿r cos (*rc sc rlcs'rr,ill,r,.,-,,., porque cristalizacuando se le tensionnp$ra y es ,. hurc irrr'rxla'te para propósit's especiares, resistentea E,lhule cloroprertoHc (cR en inglés)es más rnecáiricas. obte'er trre'as ¡rr.piedacles de al ozono,ar calor y a la flama (el calor hace ros aceitesqre .l t",rl. naturar,así como al clima, incluyenmangueras aplicaciones autoextinguible),peroes nráscostoso.Sus estehule urr rri¿rreri¿rl de banda' (excluidaslas llantas),transportadores y.tr-ns ¡l.rtcsrle aur.rrrolores, co'll.rusriblcs l)ilr.¿l y elllpa(lucs. prodel etilenoy el propilenocon pequeñas Hule etilen-propilénico I-a polirnerización TEPD tlicrrr-r(3 a golo)produceel terpolírneroetileno-propileno-dieno ¡rrrci.'es tlcl .rorórlrero s u s a p l i c a c i o n esso n p r i n c i ( E p D M c r r i r r g r é sq) u e e s u , h u r es i n t é r i c om u y ú t i r ,t a b r at 1 0 . 6 ( d ) 1 . a las llantas'Tarnbiénse usaconlo aispnrt., cliferentes 'al'rerrlc c|l l. i.¿ustriaauttxnotriz¡rara y catrles' itlitttlbt'cs larltc¡'rarlt ,----,--r.g"

214

1o/ Polímeros Capítulo T A B L A1 0 . 6 ( c o n t i n u a c i ó n()c. ) H u l e c l o r o p r e n o( n e o p r e n o ) . (C aH 5C l ),, P ol ímero:P ol i cl cl ropreno Síml¡olo: CR (HC) Mó c l u l od e e lasti ci dad:1000 l b/pul g2(7 MP a)u R e s i s te n cai al a tensi ón: 3500 l b/pul g2(25 MP a) E longaci ón:500% a l a ruP tura C ra v e d a de sP ecífi ca:1.23 'C) 'F L ím i ted e a l tate m peratura:250 (120 "C) "F (-20 Límitede baja temperatura:-10 Participación aproximaclaen el mercaclo: 2"/"

aA u n a e l o n g a c i ó n de 300%.

T A B L A1 0 . 6 ( c o n t i n u a c i ó n()d. ) H u l e e t i l e n o - p r o p i l e n o - d i e n o . Polínrero:Terpolímerode etileno(C2H4), propileno(Cil-{6)y un monónrerocle dieno (3 a B"/,'lparaencadenanrientt¡ I transversa S ímbol o: E P D M(TE P D ) (' 15MP a) R e s i s te n cai al a tensi ón: 2000 l b/pul g.2 a la ruPtura Elongación:3OOo/" C ra v e d a de specífi ca:0.86 "C) "F L ími ted e a l tate mperatura:300 (150 oF -60 (-50' C) L ím i ted e b a j ate mperatura: 5% e l m ercado: e n Pa rti c i p a c i óanp ro x i ma d a

Hule isopreno El isoprenose puedepolimerizarpara sintetizarun equivalentequírnico del hule natural.El poliisoprenosintéticosin vulcanizar[tabla 10.6(e)les más suavey rnásfácil de moldearque el hule natural.Las aplicacionesdel materialsintéticoson similaresa las de stl contraparte,el hule natural,pero el mercadomás grandede este productoson las llanfaspara attlo[:l y cotrlptlesltlspttnt citlitl-¿rtc¿tr. bandastransportadoras motores.Se usa también para calz.ado, llatural. hule que del el costopor unidadde pesoes alrededorde 35o/omás alto

T A B L A1 0 . 6 ( c o n t i n u a c i ó n()e. )H u l e i s o p r e ¡ r(os i n t é t i c o ) (C sH s),, P ol ímero:P ol i i sopreno S í m b o l o :l R ( H l ) Mó d u l od e e l a sti ci dad:25OOP si(a 300" /"cl eel ongaci rl l l ) R e s i s te n cai al a tensi ón: 3500 P si E l ongaci ón:500% a l a ruP tura Cravedadespecífica:0.93 L ím i ted e a l tate m peratura:I B 0 ' F (80 ' C ) -60 'F (-50 "C) Límitede baja temperatLtra: a n e l mercado: 2% P a rti c i p a c i óanp ro x i m a d e

del lrutaclieno Hule nitrilo El hule nirrilo ltabla 10.6(01es un copolímerovulcarriz¿rble Tierte (50 a 75Vo)y acrilonitrilo(25 a 50o/(,). Su nombrefécnicoes hule butudicnt¡-ut'rilonitrilo. proy Estas gasolina al agua. la a al hule, y a la abrasión, mecánica resistencia buenaresistencia piedacles lo hacenideal para aplicacionescomo manguerascle gasolina,sellos y tittttbiértpara calzado.

S ecci ón1O.4l E l astóm er os

2'15

T A B L A1 0 . 6 ( c o n t i n u a c i ó n()f.) H u l e n i t r i l o . Y Pol ímero:Copolímerode butadieno(C¿Ho) acri l oni tri l o(C 3H 3N ) Símbol o: N B R( H B A ) Mó rl u l od e e l a sti ci dad:1 5 o ol b / p u l 9 (21 0 M P a ) a R e s i s te n cai al a tensi íl n:4ooo lb/pulg2 (30 MPa) E l ongaci ón:50O%a la ruPtura esPecífica:1 . 0 0( s i nr e l l e n o s ) Craveclad "c) "F I ínritetle alta tenrPeratura:2 5 0 ( 1 2 0 'C) "F (-50 l-ínritecleltaja temPeratura:-60 2"/" m e r c a r l o : e l e n [ ' a r t i c i l x t c i t i t ta ¡ l r o x i l r l a r J a ' ' l : l o t t g , r ti r i t t . r l ( X ) ' X ' .

transtcnnol'ijos(secciíxr 10.3.2)coll ull eltcadetlamiento Lgs lxrli¡r'cl¿uros comúnmentecomo espumas versal rníninrosOnelastómerosy la mayoría de ellos se producen gamacomo materialesparacolchoflexibles,[tabla 10.6(g)].De estaforma se usanen una amplia El poliuretanono expandidose puedemoldearen ,es. prlril ,rue6les y asientoscle autom
l A f l L ¡ \ I ( ) . ( r ( t ' o r r t i l l u a c i ó n )( .g ) t ' o l i u r e t a n o ' a quími ca (l a compc¡si ci ón P o l í n r e r o : P c¡l i uretano varía) S í r n l t o l o : P L ] R( H P U ) (10 MP a)l ' l tr/¡rul g2 : N l t i < l t l l or l e e l a s t i c i < l a r l 1200 (60 Mf'a) lb/¡rul¡42 tl(xx) l { t ' s i s l t ' t lit. l . l l , l t t ' t t s i t i t l : a la rtt¡rtttra itirr: 7(l(1"1, [:lorr¡i;r< ( iravt'clatles¡rec-íf ic a: | . ) 5 'c) I í r r r i l er l e a l t a t e m ¡ r e r a t t t r a : 2 1 0 ' F ( 1 0 0 "F (-50'c) 6 0 I í n l i t t ,t' l e rl l a j a t e t t t ¡ l e r a t t l r a : ( ' 1 1I o s l t ' r r l l o f i j o s ,l l r l r l a '' l.t i ( ) l l ( ' l l t ' l t t l t ' l t ' l t l t l ' l ¡ l ' l t ( ' (( l ¡ r . t t t i ti ¡ r , r r I' A l(x)'li, rlt' t'lott¡-1.tt'iritt.

IO.4.

o termofijos,depenelastómeros Silicones Los siliconescomo los poliuretanospuedenser el transversal.Los siliconeselastómerosson notablespor diencloclel gratlo cle encadenarniento a los aceiteses pobre' Los sobreel cual puedenusarse.su resistencia anrpliorargo c.letenrperaturas químicassiencloIn mis común palidimetil'¡iloxanrr'tabla silicn'es posee¡ varias composiciorres puedenreforzarlos elastómeros aceptables, nrecánicas con olr.ictorleobtenel.pro¡rierlacles 10.(r(h). 'fAlll-A

1 0 . 6 ( < - o n l i n t r iaócn ) . ( h ) H t ¡ l e d e s i l i c ó n . l P t l l í n r e r o : P o li c l i m e tlis il o x a n o I S i O ( C Hr ) z n (P MS ) vMQ Sínrltolo: (10 R e s i s t e n c iaa l a t e l l s i < l t l :1 5 0 0l b / p u l 9 2 M P a ) El o n g a ci -< i t t : 7AO"ha la ruPtura Gravecl.rrles¡le<ífica: 0 . 9 8

" c) 4.50" F (230 oF(-50 ' C ) -(¡0 I í r r r i t ec l el t a i a t e t n p et a t u r a : tl t:l l ' X , i < i r t, t P t o x i t r t ; t t l ae n e l t t l e r <¡ r l o : Mcnos l.ínlitt' tlt' ¡ lt¿ t('lllllt'l.tltll-'l :

l'.lli< i¡r.rt

216

Capítulo10 / Polímeros

espchttlestlc ¡rlu¡rósilrt con polvosclesílice.Debidoa su alto costose consirleritlt se usualmente y trasespara como empaques,sellos,aislamientoclealarttbrcy cable,prtitesis cial paraaplicaciones materialesde calafateo. aleatoritr es un co¡rolínrero Hule estireno-butadieno HEB (sBR en inglés)ltabla 10.6(i)l Alentania originalnlenteen de estireno(cerca del257o)y butadieno(cerca75Vo).Fue desarrollatlo cletnás es el elastóntero actualiclad la En como hule Buna-Santesde la SegundaGuerraMunclial. lttgitr -el segttndo el lielle ltttlen¿tltll'itl total tle hulesproclucidos grandetonelaje,cerca del }o/oclel atractivasson baio costo, resistenciaa la abritsióny de producciónen peso. Sus características co¡l negro clehtltlroy se le vulmejor uniformicladque la del hule natural.cuanclose le refuerza y aplicacionesson nluy sirnilaresa las tlel hule lratttral.Stl ctlsttltartrbién caniza,ssscaracterísticas qtle la ntayoría de sus es parecido. Una comparacióncercana de las característicasrevela son inferioresa las clelhtlle naturalpero exceptola resistenciaal clesgaste, propiedades¡mecánicas, sttperior.Sus aplicasu resistenciaal envejecimientopor calor,al ozono,al clima y a los aceiteses relacioltatltl nlaterial cionesincluyen llantas, calzadoy aislamientosde alambresy de cables.Un ttlt químicamentecon este polímero es el copolímero de bloc¡ueestireno-butadieno-estirelltl, elastómerotermoplásticoque se analizaráclesptrés. T A B L A1 0 . 6 ( c o n t i n u a c i ó n()i .) H u l e e s t i r e n ob r - ¡ t a c l i e n o ' l¡) de estirentl((.81 ['olílnero: C Cravedad específica: o . 9 4 "t fi ' |0 "c) l í m i t e d e a l t a t e m P e r a t u r a : 230 o F (--50 "( ) I ínritc dc llaja tclllf)cr.lttlr.l: - ( r O P a r t i c i p a c i ó na p r o x i m a d ae n e l m e r c a d o : P o c o m e n o s d e l 4 0 ' 2 ,

Elastómerostermoptásticos Como se describióprevianlente,tln elastóllleroternroplástiuna co ETp (TpE en inglés) es un termoplásticoque se comportaconto elastóntero.Constituye el¿tsde ltls ¡rlercadtl el elt crecieltte familia de polím.rn, qu" forman un segmentorápiclamente tlel cncatleltael¿tstóttteras tómeros.Los elastómerostermoplásticosno derivan sus prclpiedades miento transversalquímico,sino de las conexionesfísicasentrel¿tsfitsesstlílvey tlura cluecollrpo['.1][i(SR'Scll nen el material.Éstosincluyenal copolínleroen blor¡ueestit't'tto-ltttltttlirttt¡-r"vlit't'rlrr ¿tleitlollEB (SBR en inglés)c¡rrces rlll co¡rolílttcro ingtés)en oposiciónal hule estireno-bufadieno dc copolímtn¡s a los y ¡xtliéslu't''rl(t'rio, sección10.1.2, alospoliuretonostermopkislicos tantbién los tl¿tttlssobt'c moplósticosy otros copolímerosy mezclasde polímeros.l-a tatrla 10.ó(j)ntttestr¿t e itlvtlconlpleJa es general¡nelrte cleestosmateriales el SBS.La composiciónquímicay estructura

T A B L A1 0 . 6 ( c r ¡ n t i n u a c i ó n( j)).E l a s t t i n t c ' rl (c)rst t t o ¡ r l á sol ist ( t 'l l ' ) '

Participación

polÍrnerobloc¡rre S í m b o l o :S B So S B R( E B E ) R e s i s te n cai al a t ensi ón: 2000 P si E l o n g ai có n : 400'k, es¡lecífic..l:1 . ( X ) Craveclad 1 5 0" F ( 6 5' C ) [-ím i ted e a l tate m ¡ reratttra: "F (-50'C) L ími ted e b a j ate m Peratura:6 0 12"/" e l r n e r c a c l t t : aproxinracla en

Preguntasclerepaso

217

a temperatura y cuyaspropiedades queformanfasesdistintas, incompatibles I¡cra closmateriales losTPEno puedenigualara loselastómeros a sutermoplasticidad, Debiclo sondiferentes. anrbiente y en la elevadas a temperaturas en la resistencia transversalmente encadenaclos convencic'rnales de hule,tubosextruibandas típicasincluyencalzado, Lasaplicaciones al escurrinriento. resistencia y paraautomóviles otrosusosen los cualesse partesmoldeadas de alambres. clus.recubrinlientos parallantas. no sonadaptables termoplásticos Los elastómeros elastómeras. propiedades requieren

1 0 . 5 C U i A P A R AE LI ' R O C E S A M I E N T O D E L O SP O L I M E R O S Los polílrrerosse colrfonnancasi siempreen calientey con una consistenciaaltamenteplástica.Las e¡rer¡ciglresconrunesson extrusióny rnoldeatlo.Los plásticosrnoldeadostermofijos son más comson más fácilesde transversal);los termoplásticos plica¿osporquerequierencurado(encadenamiento ¡rolcleary seclisponede una mayor variedadde operacionesde moldeoparaprocesarlos(capítulol5). Aunque los plásticosse prestanbastantebien a los procesamientosde forma neta, algunas en producyecesse rec¡uiere el maquinado(capítulo25). Las partesplásticaspuedenensamblarse pegado adltesivo con (capítulo 29), tes per récnicascle ensalnblaclopermanentecomo soldaduras mecállico(capítulo3l). (seccitin30.-l)o ensamblado del hule tieneuna historiamás largaque la de los plásticos,y las industrias El prpcesanriento asociaclascot1est6snlaterialespolímeros han estadotradicionalmenteseparadas,aun cuando sus son similaresen muchas formas. La tecnologíadel procesamientodel hule la prr)cesa¡rientgs en el caPítulo16. tralarenlos

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EREPASO PRECLJNTD AS 1 0 . l . ; , Q r r ec<s t t l l ¡ l o l í n r e r o ' l 1 0 . 2 . ; ( ' u l i l c s s o ¡ t l a s l r e s c a t c g o r í ¿ tbs ¿ i s i c a sc l c p o l í r n e r o s ?

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Capí t ulo10 / Po l ím e ro s de los polímeroscon las de ltls ltletales'l 10.3. ¿Cómose comparanlas propiedacles la polirnerización'lDescribabrevettlentelos dos 10.4. ¿cuálesson los dos métodospor los cualesocurre métodos. 10.5. ¿Quéindica el grado de polimerización? 10.6. Defina el término tacticidad ¿cómo se aplica a los polímeros? trunsversalen un polírneroy cuál es su significado'? 10.7. ¿Quées el encadenamiento 10.8. ¿Quées un coPolímero? son los posihlesarreglos'l puedevariar,¿,ctráles 10.g. El arreglode las unidadesrepetitivasen un copolímero 10.10. ¿Quées un terPctlímero? de un polírnerocuandoésteacloptala estructuracristalina'l l0.ll, ¿Cómose afectanlas propiedades un l00o/o? l0.l1. ¿Puedecualquierpolímeroalcanzarla estructuracristalinaen de tttt pttlítrtero'l 10.13. ¿Cuálesson algunosde los factoresque tieneninfluenciaen la cristalizacióll a los polímeros? 10.14. ¿Porqué se añadenrellenadores 10.15. ¿Quées un Plastificante? que se usar.t y plastificantes, ¿cuálesson algunosclelos aditivosadicionales 10.16. Ademásde los rellenadores en los Polímeros? 10.17. ¿Quées el envejecimientotérmir:oen un polímero ternroplástico'/ e¡llretlll lermecánicasconrouna fi¡ltcionde l¿tlelllper¿ttl'tra l0.lg. Describala diferenciaenlas propiedades moplásticoaltamentecristalinoy un termoplásticoamorfo' 10.19. ¿Quétiene cleúnico el polírnerocelulosct? 10.20. ¿,Decuál grupo de polímeroses miembroel nylon? polietileno'l l1.ZL ¿Cuáles la fórmulaquímicadel etileno,el monómeroparael y el de alta densidad'? clensidact baja de polietileno 10.22. ¿Cuáles la diferenciabásicaentreel de los terrnoplásticos'l las cle termofijos de los polímeros 10.23. ¿Cómodifierenlas propiedades se logrit pol' tlll¿ltlc lrcs lilrt¡l¿ts' ternrofi-ios transversal(curado)de los plásticos 10.24. El encadenamiento Mencionelas. sus transversallnente, ¿,porc¡tréso¡ltitl.ltlil'ercntcs y termofijosseencaclenan 10.25. Los polímeros,elastómeros propiedades? r'ítre¿t'l de transicit'tn 10.26. ¿eué le pasaa un elastómerocuancloestápor debajode su temperattlra natural? hule del 10.27. ¿Cuáles el principalingredientepolímero de los hulesconvencionales? termoplásticos 10.2g. ¿Cómose diferencianlos elastómeros

[.a calific¿tcitiltlx)rccl'lltlilltlc l¿t correctase¡r el siguientecuestiottario. [Iay un total de 25 respuestas pruebadebe basarseen dicho total. [r) lercortlercial'll) lcilrto¡rlitstictls, es el clentayor irnportartcia r 0 . 1 .De los tres tipos de polímeros¿,cuírl mofijos, o c) elastómeros.

b) tcr-

¿t)tet'ltto¡rlÍtslicos. trn Plástico'J nor¡nalnlenle 10.2. ¿Cuálde los trestiposde polírnerosno se consiclera mofijos,o c) elastómeros.

il) terrtttl¡lliislictls' lt'a¡lst¡cl's¿rl'l 1 0 . 3 .¿,Cuálcle los tres tipos de polínreroslto illvolucrael enc¿rcle¡lantieltlo b) termofijos,o c) elastómeros. ústcsc h a c c t t t ¿ i st l c l l s t l y l ' í t i t l t l , 1 ' s t t ctl utl ¡lolíllterrl d¿ttltl, 1 0 . 4 .Conforrueaumentael graclorle cristaliltid¿ul clefusióndecrece:a) cierto,o b) falso temperatura repetitivaclc-lpolietileno'la) CH', [r) C1[la, 1 0 . 5 .¿Cuálde las siguienteses la fórmulaquínricaparala uniclacl c) C3H6,d) C5H8,o e) CsHs. qtle h¿tsicltr 10.6. ¿,cuálcle los siguienteses el graclocle polimerización?a) pro¡rorcióndel ltlottrilllero ¡ttilllercl c) en la lrlolécrtla, ¡lrotttedio b) sumade los pesosclelas nroléculasclelos tnet'()s polimerizaclo, éstas. de tl tl ) ni ngul ta nl ol écul ¿t, c l e l ¿r c a c l e n a l a e n d e m e ro s elt el estatlol'trnes lt'¡ásfuerteen el estaciosólitlo y rttiisVisctls¿l 10.7. Una estructurarnolecularrantificacla t'alstr o b) ¿t) cierto, polínrelo: clicloque una estructuralinealparael lnisnro l ¡stl t¡s tl i l i ' l ' cntesl ttlt t t 0¡ lt llí llt el't ls: ctr | l l uct' ()n)ol úcttltkl 1 0 .g . U n c ti p o l írn e roe s u n a nrezcl ae¡rrec()rrsi strj a ) c i e rto ,o b ) l l l s o .

't: 'Q :ii

Cuestionaiioüe oirciérl ñ1úitiplit

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'ü)3?ii,tlgtrgttlÁ, t b)digniLulg: sutlen$iüaüi uiip0lí'¡,',ttt), la rernperátüH'té sei¡rcre¡nenra 10.9.Contorrile c) permanececonstante. de un a medidaque la temperatura el siguienteenunciado?: cornpletancorrectamente 10.10. i,eué respuesta(s) polírner.otennoplásticoamorfo se reducegradualmente,la temperaturade transiciónvítrea inr se indica crrando:a) el polínrerose transforrnaa la estructuracristalina,b) el coeficientede expasióntérmica c) la pendientedel volumenespecíficocontrala temperaturacambiamarse increlnentanrarcaclamente, ¿) el polírnerose vuelverígido,fuertey elástico,o e) el polímerosolidificadesdeel estado caclarne¡te, l ' tl rrd i tl o . plásticostiene la nrayorparticipaciónen el mercado?a) fenólicos,b) polietileclelos siguierrtes lg.ll. ¿,Cuírl o e) cl orurode pol i vi ni l o. n o . c ) p o l i p ro p i l e n o<, l)pol i esti reno, termoplásticosnormalmente?:a) acrílicos,b) acetatode celulosa, son 10.12, ¿,Cuiílclelos siguientespolímeros e) polietileno,o f) poliuretano. c) nylorr.cl) pOlicloropreno, y frágil: a) cierto,o b) falso es amorfo,transparente 10.13. El poliesrireno(sin plastificarrtes) b) nylon, lg.14. ¿,Encuál clelos siguientespolímerosse basala fibra rayón utilizadaen textiles?a) celulosa, o e) pol i propi l eno. c ) p o l i e rs tcdr,¡ p o l i e ti letl o, polietilenode bajadensidady el de altadensidades que el último tieneun el enrre básica l,a rlifere¡cia 10.15. a) ci erto,o b) fal so. g ra tl ¡ l n ¡c h q má sa l to cl ecri stal i ni dad: es el más usadoen el comercio?a) epóxicos,b) fenólicos, terrnofijos polílneros | 0. I 6. ¿.Cuirlclc los siguierrtes c ) u re l a ¡ttl so. c l )s i l i c ones. a) termolg.l7 ¡-rs ¡-r.liureta¡ospuedenser ¿,cuálclelos siguientes?(Puedehabermás de una respuesta.): pliisticos.b) tentrofijoso c) elastómeros. d) C5H8, lg.lti ¿.C¡iilcle las siguienteses la fórmula químicadel poliisopreno?a) CHz, b) C2H4,c) C3H6, e)C3lls. hule isoprénico, lg.l9 ¿,Cuiilrle los siguienteses el principalhule sintéticocomercial?a) hule butílico, b) termoplásticos. f) elastómeros o estireno-butadieno, hule e) cl) poliuretano c) ¡r.lilr¡taclieno.

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