Defectos e imperfecciones de los polímeros
A menudo los defectos defectos en materiales plásticos plásticos y poliméricos poliméricos son debidos a una distribución no homogénea de los componentes utilizados en el material. Otra causa puede ser una contaminación en forma de partículas, fibras o inclusiones. Los defectos de capa en materiales composites, o una capa hecha del material equivocado tendrán un impacto negativo en las propiedades del producto. Como estos defectos son a menudo extremadamente pequeños, resulta muy difícil o imposible analizarlos por métodos habituales. El análisis exitoso de este tipo de muestras tendría que incluir el análisis químico de la región defectuosa de la muestra.
Defectos puntuales o de dimensión cero: Es un hueco creado por la pérdida de un átomo que se encontraba en esa posición. Defectos lineales o de una dimensión llamados también dislocaciones: Es el deslizamiento entre "planos atómicos" es el mecanismo predominante de la deformación plástica. Defectos volumétricos: de 3 dimensiones, distorsionan fuertemente la red. Suelen estar formados por la agrupación de defectos puntuales. Defectos superficiales: Los principales defectos son la misma superficie y las fronteras de los granos
Las propiedades mecánicas de los materiales polímeros se especifican con muchos de los mismos parámetros usados en los metales. Se utiliza la prueba de tensión para encontrar los valores de las propiedades. En los polímeros, sin embargo, la mayoría de sus propiedades mecánicas son sensibles a lo siguiente:
La rapidez de deformación (strain rate). La temperatura. La naturaleza química del ambiente que los rodea (presencia de agua, oxígeno, solventes orgánicos, etc.)
Existen tres tipos tendencias típicas de curvas de esfuerzo-deformación unitaria en los materiales polímeros.
Las propiedades mecánicas de los polímeros son mucho más sensibles a los cambios de temperatura en los alrededores de la temperatura ambiente. Existen tres temperaturas importantes en los materiales polímeros: Temperatura de degradación (Td)
A esta temperatura se rompen los enlaces covalentes de la cadena. El efecto es disminuir el peso molecular del material, haciéndolo frágil. Temperatura de transición vítrea (Tg)
Es la temperatura a la cual las zonas amorfas de polímero se comportan como un líquido muy viscoso. Temperatura de fusión (Tm)
Es la temperatura a la cual los cristales que pueden existir en el material desaparecen y la fuerza da atracción entre las cadenas disminuye, haciendo que las cadenas puedan fluir.
En los polímeros se da la deformación elástica y plástica casi al mismo tiempo. En la deformación elástica, las moléculas se reacomodan.
En la deformación plástica, las moléculas se desenmarañan y deslizan entre sí. Ambos procesos se dan simultáneamente. La deformación de los materiales polímeros depende del esfuerzo aplicado y de la rapidez con que se aplica el esfuerzo. Debido a esto se dice que los polímeros tienen comportamiento viscoelástico. Viscoelasticidad
Cuando en un material viscoelástico se aplica un esfuerzo lentamente, las cadenas deslizan fácilmente una al lado de la otra, haciendo que el material se comporte como si fuera un líquido viscoso. Sin embargo, al aplicar un esfuerzo rápidamente, las cadenas no tienen suficiente tiempo para deslizar con respecto a las otras, y el material se comporta como si fuera un sólido elástico.
Si una fuerza se aplica lentamente, el resorte se deforma muy poco y el amortiguador se extiende simulando la deformación permanente. Por otro lado, si la fuerza se aplica rápidamente, el resorte se estira y el amortiguador se extiende muy poco. En este caso, la deformación es en su mayoría elástica. La naturaleza viscoelástica de los polímeros causa dos fenómenos: Termofluencia
Cuando se aplica un esfuerzo constante, el material se deforma plásticamente a lo largo de un período largo del tiempo.
La Termofluencia se describe con curvas de Termofluencia.
Estas curvas pueden representarse por la ecuación () = . Donde: ε(t)= deformación unitaria en función del tiempo.
a y n son constantes para σ y T.
Cuando la deformación (a lo largo del tiempo) es grande, la reducción del área transversal hace que el material se rompa. Este fenómeno se describe con curvas de esfuerzo-ruptura.
Relajación del esfuerzo
Para lograr que δ se mantenga constante, la fuerza aplicada F debe disminuir con el tiempo. El esfuerzo aplicado para mantener δ constante en el tiempo disminuye. A ese fenómeno se le llama relajación del esfuerzo. La variación del esfuerzo aplicado puede modelarse con la siguiente ecuación:
σ(t) = esfuerzo en función del tiempo. σ0 = esfuerzo aplicado en t =0.
t = tiempo. λ = tiempo de relajación (es una propiedad del material) .
