Aspectos a discutir: a) Estructura b) Procesado químico c) Propiedades d) Aplicaciones Termoplásticos a discutir Termoplásticos de uso general Polietileno Policloruro de vinilo Polipropileno Poliestireno ABS Polimetacrilato de metilo Politetrafluoroetileno 60 % de las ventas totales Causas de uso masivo: Costo Propiedades básicas Densidad (cercana a 1 g/cm 3 ) Resistencia a la tensión baja Limitación de temperatura de uso
POLIETILENO Características: Material termoplástico blanquecino, de transparente a translúcido, es frecuentemente fabricado en finas láminas transparentes. Las secciones gruesas son translúcidas y tienen una apariencia de cera. Mediante el uso de colorantes pueden obtenerse una gran variedad de productos coloreados. Obtención: Polimerización de etileno pueden obtenerse productos con propiedades físicas muy variadas. Estos productos tienen en común la estructura química fundamental (- - -) n Este tipo de polímero se usó inicialmente como aislamiento eléctrico, pero después ha encontrado muchas aplicaciones en otros campos, especialmente como película y para envases.
Clasificación: POLIETILENO Existen, básicamente, tres tipos de polietileno: Polietileno de alta densidad (High Density PolyEthylene HDPE) Polietileno de baja densidad (Low Density PolyEthylene LDPE) Polietileno de mediana densidad También se pueden distinguir: Polietileno lineal de baja densidad Polietileno de peso molecular ultra-alto (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene UHMWPE).
POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD Es un polímero de cadena lineal no ramificada Producido comercialmente por primera vez en 1956-1959. Se obtiene por polimerización del etileno a presiones relativamente bajas, con catalizador alquilmetálico (catálisis de Ziegler) o un óxido metálico sobre sílice o alúmina. Es un plástico incoloro, inodoro, no tóxico, fuerte y resistente a golpes y productos químicos. Temperatura de ablandamiento es de 120º C. Resistencia química y térmica, opacidad, impermeabilidad y dureza son superiores a las del polietileno de baja densidad. Se emplea en la construcción y también para fabricar prótesis, envases, contenedores de agua y combustible, prendas textiles, papeles, etc. Productos de gran resistencia y no atacables por los agentes químicos.
POLIETILENO DE ULTRA ALTO PESO MOLECULAR (UHMWPE) Ventajas de las piezas fabricadas en UHMW-PE contra las piezas de otros materiales. -Superficie de baja fricción Su bajo coeficiente de fricción se acerca al del teflón, su superficie limpia y autolubricada permite que partes móviles como bandas y cadenas se muevan fácilmente y sin desgaste prematuro o teniendo que agregar tensión excesiva sobre componentes de mucho valor. - Resistencia al desgaste Estructura molecular de UHMW-PE lo hace inherentemente superior en resistencia al desgaste por fricción. Su coeficiente es superior al Polietileno de alta densidad, Nylon y Acetal. Los recubrimientos de UHMW-PE protegen estructuras de mucho valor contra el desgaste prematuro.
POLIETILENO DE ULTRA ALTO PESO MOLECULAR (UHMWPE) - Resistencia al impacto Es el mejor sustituto de muchos materiales que están en contacto con sacudidas repentinas, golpes fuertes, frecuentes o constantes. Los materiales tradicionales se agrietan, se astillan o simplemente presentan fatiga. - Resistencia a la corrosión Resiste ataques químicos severos y no absorbe humedad. Excelente en ambientes cáusticos, agua salada, limpiezas a vapor. Mantiene la maquinaria en movimiento sin bloqueos causados por bordes de metales corroídos. - Se puede usar sumergido en agua ( Plantas de tratamientos de aguas, procesos químicos, etc ), como también a temperaturas de -30 grados centígrados.
POLIETILENO DE ULTRA ALTO PESO MOLECULAR (UHMWPE) -Contacto con los alimentos Cumple con las regulaciones de la FDA, para usarse en proceso de productos alimenticios y farmacéuticos. - Fácil de maquinar, se reducen los tiempos muertos por reposición de partes de equipo al ser fabricadas en este material. Se trabaja tan fácil como la madera. - Por sus características de absorber impacto se consigue tener una maquinaria mas silenciosa. Dieléctrico. Es ideal para piezas que van en equipos eléctricos o electromecánicos.
POLICLORURO DE VINILO Por consumo segundo lugar mundial, detrás del PE. La versatilidad del PVC lo coloca en posición inigualable frente a los demás materiales utilizados tradicionalmente para suplir las diferentes necesidades de la construcción. Sensible al calor. Resistencia química y a la llama. Posibilidad de mezcla con aditivos. Estructura y propiedades Atomo de Cl: de gran tamaño producto amorfo y no recristalizable. Grandes fuerzas de cohesión entre cadenas. Reduce flexibilidad. Pocas aplicaciones sin aditivos Aditivos. Plastificantes. PRIMARIOS ; Ftalatos y Fosfatos SECUNDARIOS : Adipatos, sebacatos, azelatos, Trimelitatos y Poliesteres EXTENDERS: parafinas cloradas y Aceites epoxidados Estabilizadores al calor. PRIMARIOS; Son los compuestos de estaño sales de bario zinc ó de bario calcio zinc y jabones y sales de plomo. SECUNDARIOS; Aceites epoxidados y fosfitos de dodecil fenilo.
Lubricantes Modifica las características de la superficie y de la fricción interna, ayudándolo a un mejor y rápido procesamiento. INTERNOS; cuando disminuyen el coeficiente de fricción entre las partículas de la resina y son compatibles con la misma. EXTERNOS; Evitan la adherencia de la masa fundida a las partes metálicas y son incompatibles con la resina. Rellenos y pigmentos CaCO 3, inorgánicos y orgánicos. Absorbedores de UV Evitan la fotodegradación del PVC, causada por la radiación UV de la luz solar. Los absorbedores más comunes son las benzofenonas, los benzotriazoles, los benzoatos, malonatos, salicilatos y las aminas poliméricas. Modificadores de impacto Aumentan la resistencia al impacto, sin impartir blandura ni flexibilidad Proporcionan características elásticas con la capacidad de absorber choques ó sacudidas sin fracturarse. Los más usados son, para interiores; ABS y para exteriores, acrilato.
PVC rígido Difícil de procesar y poca resistencia al impacto. Adición de resinas de caucho Tubos, marcos de ventanas, canalones, molduras. PVC plastificado Mobiliario, tapizado automotores, cubiertas de paredes interiores, prendas de lluvia, zapatos, maletas, cortinas de baño. Cubierta de automóviles, aislantes eléctricos, felpudos. Mangueras de jardines, utensilios domésticos.
POLIPROPILENO Termoplástico semicristalino y blanco semiopaco. Se produce polimerizando propileno en presencia de un catalizador estereoespecífico. Múltiples aplicaciones Inerte, totalmente reciclable, su incineración tiene bajo efecto contaminante, y su tecnología de producción es la de menor impacto ambiental. Demanda anual estimada de 40 millones de toneladas. Sus incrementos anuales de consumo han sido próximos al 10% durante las últimas décadas, confirmando su grado de aceptación en los mercados. Propiedades Baja densidad Alta dureza y resistente a la abrasión Alta rigidez Buena resistencia al calor Excelente resistencia química Excelente versatilidad Por la excelente relación entre sus prestaciones y su precio, el polipropileno ha sustituido gradualmente a materiales como el vidrio, los metales o la madera, así como polímeros de amplio uso general (ABS y PVC).
Estructura y propiedades La sustitución de H por CH 3 : restringe rotación de cadenas. Mas duro y menos flexible. Aumenta T g y T f. PP isotáctico: T f = 165 177 C, resiste hasta 120 C Elastomérico Elastómero termoplástico Copolímero en bloques isotácticos y atácticos Los bloques isotácticos mantienen unidos grupos de cadenas. Mayor resistencia (sin entrecruzamiento) Aplicaciones del polipropileno Propiedades varían según la longitud de las cadenas del polímero (peso molecular), de su polidispersidad, de los comonómeros eventualmente incorporados, etc. Estas características básicas definen las propiedades mecánicas del material y sus aplicaciones finales. Literalmente se habla de diferentes tipos o grados de polipropileno.
Aplicaciones tan variadas como: Autopartes Baldes, recipientes, botellas Muebles Juguetes Películas para envases de alimentos Fibras y filamentos Bolsas y bolsones Fondo de alfombras Pañales, toallas higiénicas, ropa Aplicaciones con rellenos: Tapicería de automóviles, Conductos de calefacción.
POLIESTIRENO Transparente, inodoro, insípido, relativamente frágil. Hay modificados con cauchos. Fácil de teñir Resistente a rayos X Resistente a aceites Estructura y propiedades. Anillo bencénico produce configuración rígida, poco flexible a temperatura ambiente. Rígido, brilloso, claridad y facilidad de procesamiento Frágil Buena estabilidad dimensional, pequeña contracción al moldearlo y fácilmente procesables. Mala resistencia al ambiente, químicamente atacables por aceites Buenas propiedades aislantes, y propiedades mecánicas en el rango de temperatura de uso Mejora con polibutadieno (3 a 12%)
POLIESTIRENO Espuma de poliestireno para envases (Con freón y calor) Gránulos ó pellets de espuma para recipientes Vasos aislantes de bebidas calientes Envases semirrígidos transparentes para huevos Poliestireno sindiotáctico es cristalino funde a 270ºC y se obtiene por polimerización catalizada por metalocenos. Más caro y resistente
POLIACRILONITRILO Material tipo acrílico, se usa en forma de fibras por resistencia y estabilidad química. - Pocas aplicaciones solo como polímero - Componente de fibras copolimerizado con estireno, acrilato de metilo, metacrilato de metilo, cloruro de vinilo etc. -Refuerza los copolímeros manteniendo juntas cadenas por fuerzas polares -Útil para fabricar fibra de carbono -Estructura y propiedades -Alta electronegatividad del grupo CN fuerza a estructuras extendidas, rígidas, en forma de barras. Fibras fuertes y buena resistencia a la humedad y solventes. -Aplicaciones Resinas SAN (estireno-acrilonitrilo y ABS (acrilonitrilo-butadieno-estireno)
RESINAS SAN (ESTIRENO-ACRILONITRILO) CN CN CH CH n CH CH m De alto rendimiento Estructura y propiedades Copolímeros aleatorios, amorfos. Hay fuerzas atractivas, puente de hidrógeno Mayor resistencia química, temperatura de deformación, por calor, dureza y soporte que poliestireno. Aplicaciones Lentes de instrumentación de autos, componentes del guardabarros, soporte de paneles rellenos de vidrio, jeringas médicas y aspiradores de sangre, cristales de seguridad, vasos y jarras domésticas.
RESINAS ABS (ACRILONITRILO-BUTADIENO-ESTIRENO) CN CH Buena resistencia mecánica y al impacto, facilidad de procesado Estructura y propiedades Acrilonitrilo: contribuye a la resistencia térmica y química y dureza Butadieno: resistencia al impacto Estireno: brillo superficial, rigidez, facilidad de procesado No es aleatoria. Mezcla de copolímero vítreo y elástico. Aplicaciones Tubos y accesorios en drenaje, desagüe y ventilación de edificios. Piezas de autos, recubrimientos interior y exterior de puertas de refrigeradores, máquinas de oficina, carcasas de PC y de teléfonos. CH CH m m CH n CN CH CH m m
COPOLÍMEROS DE ACRILONITRILO Fibras Acrílicas Copolímeros acrilonitrilo- acrilato de metilo CN CH n O CH 3 C O CH m Copolímeros acrilonitrilometacrilato de metilo CN CH n O CH 3 C O C CH 3 m - Fibras para tejidos - Resistentes a la intemperie - Todo tipo de prendas de vestir acrílicas - Lonas para carpas
Fibras Modacrílicas COPOLÍMEROS DE ACRILONITRILO Copolímeros acrilonitrilo- cloruro de vinilo CN Cl CH n CH m - Fibras para tejidos - Retardantes a la llama - Todo tipo de prendas de vestir
POLICIANOACRILATOS n R O C CN CO Polimerización Aniónica H 2 O Basta trazas de humedad para iniciar la polimerización R O CN C CO n - Normalmente R = metilo - Pegamentos instantáneos - La gotita - También otros R como butilo o etilo - Con R grande no son tóxicos y pegan la piel y córnea y retina ocular R= Octilo - Pegamentos quirúrgicos - Películas de policianoacrilatos para piel sintética e injertos en quemaduras.
POLIMETACRILATO DE METILO (Plexiglas, Lucite) Duro, rígido y transparente. Buena resistencia a la atmósfera Mayor resistencia al impacto que el vidrio Estructura y propiedades Sustitución de CH 3 y COOCH 3 proporciona impedimento estérico. La configuración aleatoria de átomos de carbono asimétricos produce estructura amorfa transparencia. Buena resistencia química. Aplicaciones Vidrios de aviones y barcos Tragaluces Iluminación exterior Recubrimientos de bañeras, duchas y lavatorios Acuarios transparentes de paredes muy gruesas (>30 cm) Decoración (muebles) y Publicidad (Rótulos)
FLUOROPLÁSTICOS Alta resistencia a ambientes químicos hostiles Aislantes eléctricos Bajo coeficiente de fricción (autolubricación y antiadherencia) Politetrafluoroetileno (PTFE) Estructura y propiedades Átomo de flúor pequeño y regularidad producen material cristalino muy denso (2.13-2.19 g/cm 3 ) Excepcional resistencia a productos químicos, insoluble en la mayoría de los solventes orgánicos Propiedades mecánicas (- 200 a 260 C) Resistencia al impacto alta Baja resistencia a la tensión, al desgaste y a la fluencia No se puede usar extrusión ni moldeo por inyección Aplicaciones Tubos químicamente resistentes Piezas de bombas Recubrimientos de sartenes antiadherentes Prótesis médicas (Válvulas corazón) Policlorotrifluoroetileno (PCTFE) Reemplazo de un F por Cl menos cristalino y más moldeable (T f = 218 C). Extrusión y moldeo convencional.
Polifluoruro de vinilideno (PVDF) -(CH2CF2)n- Resistencia térmica y eléctrica, a la luz ultravioleta Resistente a reactivos químicos Aplicaciones Recipientes para productos químicos Mezclado con polimetacrilato de metilo lo hace más duradero a la UV Membrana vibratoria de parlantes piezoeléctricos de agudos (CF2 muy polar se orienta en el campo eléctrico).