Lab - 03 2017-Materiales Sintéticos

TECNOLOGIA DE MATERIALES LABORATORIO 03

CODIGO DE CURSO: MG2034

MATERIALES SINTÉTICOS

LUGAR DE REALIZACION

DURACION DE LA TAREA

TOLERANCIA

TALLER M6

01 SESION

5 min

Apaza supo, aldo Gutierrez sandoval, pedro ALUMNO (S):

Torres lizarraga, claudio Aguilar cutipa, luis miguel

ESPECIALIDAD:

Mantenimiento maquinaria de panta

SEMESTRE – GRUPO:

I /D

FECHA

05-042017

PROFESOR: Jose ogusco

NOTA:

TECNOLOGÍA DE MATERIALES

1. IMPLEMENTOS DE SEGURIDAD

2. HERRAMIENTAS Y MATERIALES OPCIONALES -

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-

Recipiente de agua Tenazas

Tornillo de banco Mechero Bunsen

3. MATERIALES Muestra de Polietileno. (PE) Muestra de Policloruro de vinilo. (PVC) Muestra de Politetrafluoroetileno (PTFE)(Teflón) Muestra de Poliamida (PA)(Nylon) Muestra de Vidrio Acrílico (PA) Muestra de Resina de Fenol (RF)(Bakelita) Muestra de Poliestireno (PS)(Tecnopor)

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4. OBJETIVOS 

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Poder identificar mediante ensayos físicos las características de los diferentes tipos de materiales sintéticos. Reconocer los materiales sintéticos entre aquellos de similar apariencia

5. SEGURIDAD RIESGO

DESCRIPCIÓN DEL PELIGRO

Cortes

Los alumnos que realizan trabajos con herramientas cortantes (Alicates, cuchillas, etc.) deben de tener cuidado, para evitar daños personales.

Cortocircuitos

Los alumnos que realizan trabajos con componentes mecánicos y/o eléctricos, no deberán conectar inadecuadamente a los toma corrientes.

Agentes que pueden dañar los instrumentos de comprobación. Tener cuidado con las puntas cortantes Seguridad ante todo

Los alumnos que realizan trabajos de equipos, deberán tener cuidado con el empleo correcto de los instrumentos de medición y comprobación.

Mantener siempre el equipo de trabajo y los materiales en orden y en su lugar. INSTRUCCIONES DE TRABAJO. Trabajar en forma ordenada. Nunca juntar instrumentos de comprobación y medición con otras herramientas

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6. CONOCIMIENTOS RELACIONADOS CON LA TAREA 6.1. MATERIALES SINTÉTICOS Los materiales sintéticos son ampliamente utilizados y empleados en casi to das las áreas de la vida. El celuloide, que se desarrolló en 1860, fue uno de los primeros materiales sintéticos. Fue creado a través de la modificación química de las moléculas de celulosa que se encuentran en la plantas. Este material fue utilizado para la producció n de materias primas de alta calidad, en lugar del marfil. En 1889, George Eastman comenzó a utilizar el celuloide como película fotográfica. Sin embargo, la desventaja de este material consistía en que era sumamente inflamable y se decoloraba fácilmente con la luz. En 1862, Alexander Parkes había fabricado un material duro que podía ser moldeado en formas. El “Parkesin”, fue el primer material semi-sintético. El químico belga Leo Hendrik Baekeland, desarrolló el primer material completamente sintético en 1906, llamado “Baquelita”. Lo destacable de este material era que, cuando se calentaba, se endurecía en lugar de derretirse. Durante los años 1920 y 1930, se desarrollaron los procesos para la fabricación de materiales sintéticos derivados del petróleo. Rápidamente se obtuvieron materiales con una gran variedad de características, tales como la resistencia térmica, la maleabilidad o la conductividad eléctrica. El polimetilo metacrilato, introducido en el mercado como “Plexiglás”, es uno de los materiales sintéticos más conocidos inventado en esa época. El politetrafluoroetileno, fabricado por primera vez en 1938, fue vendido bajo el nombre de “Teflón” a partir de 1943. Las diferentes características físicas de los materiales sintéticos son muy conocidas en la vida cotidiana. Una bolsa plástica, por ejemplo, se derrite a altas temperaturas, mientras que una cuchara de madera permanece intacta. Conocemos también materiales que mantienen su forma aun cuando se les aplica fuerza, mientras que otros pueden ser estirados y luego vuelven a su forma original. Estas características básicas también se utilizan para clasificar a los materiales sintéticos: los materiales térmicamente deformables se llaman termoplásticos, los materiales resistentes al calor se llaman termoestables y los materiales elásticos se llaman elastómeros. Los materiales sintéticos están formados por moléculas gigantescas que son aumentadas durante el proceso de polimerización. Sus características especiales dependen de la interconexión de sus macromoléculas. En los termoplásticos, las macromoléculas se encuentran una junto a la otra. Si este tipo de material sintético se calienta, las moléculas pueden deslizarse unas sobre otras, y el objeto se deforma. Cuando se enfría, el material sintético se endurece y toma una nueva forma. En contraste, los plásticos termoestables están formados por finas mallas de macromoléculas. Las uniones firmes que se producen entre ellas hacen que estas moléculas no se deslicen unas sobre otras cuando se calientan.

6.2. EL PLÁSTICO El término plástico en su significación más general, se aplica a las sustancias de similares estructuras que carecen de un punto fijo de evaporación y poseen durante un intervalo de temperaturas propiedades de elasticidad y flexibilidad que permiten moldearlas y adaptarlas a diferentes formas y aplicaciones. Sin embargo, en sentido concreto, nombra ciertos tipos de materiales sintéticos obtenidos mediante fenómenos de polimerización o multiplicación semi-natural de los átomos de carbono en las largas cadenas moleculares de compuestos orgánicos derivados del petróleo y otras sustancias naturales. Los plásticos son substancias orgánicas de alto peso molecular, obtenidas ya sea sintéticamente o por transformación de substancias naturales.

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TECNOLOGÍA DE MATERIALES 

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Orgánico indica que las moléculas de estas substancias son semejantes en su estructura a las de los organismos vivos. Sintético significa que la estructura de estas combinaciones químicas, al contrario que en las substancias naturales, es el resultado de procesos dirigidos por el hombre.

6.2.1. PROPIEDADES Y CARACTERISTICAS Los plásticos son sustancias químicas sintéticas denominadas polímeros, de estructura macromolecular que puede ser moldeada mediante calor o presión y cuyo componente principal es el carbono. Estos polímeros son grandes agrupaciones de monómeros unidos mediante un proceso químico llamado polimerización. Los plásticos proporcionan el balance necesario de propiedades que no pueden lograrse con otros materiales por ejemplo: color, poco peso, tacto agradable y resistencia a la degradación ambiental y biológica. De hecho, plástico se refiere a un estado del material, pero no al material en sí: los polímeros sintéticos habitualmente llamados plásticos, son en realidad materiales sintéticos que pueden alcanzar el estado plástico, esto es cuando el material se encuentra viscoso o fluido, y no tiene propiedades de resistencia a esfuerzos mecánicos. Este estado se alcanza cuando el material en estado sólido se transforma en estado plástico generalmente por calentamiento, y es ideal para los diferentes procesos productivos ya que en este estado es cuando el material puede manipularse de las distintas formas que existen en la actualidad. Las propiedades y características de la mayoría de los plásticos (aunque no siempre se cumplen en determinados plásticos especiales) son: Fáciles de trabajar y moldear, Tienen un bajo costo de producción, Poseen baja densidad, Suelen ser impermeables, Son buenos aislantes eléctricos, Son aislantes acústicos relativamente aceptables. Son buenos aislantes térmicos, aunque la mayoría no resisten temperaturas muy elevadas, Algunos son resistentes a la corrosión y a muchos factores químicos; Algunos no son biodegradables ni fáciles de reciclar, y si se queman, son muy contaminantes.       

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6.3. CLASIFICACIÓN (SEGÚN SU COMPORTAMIENTO FRENTE AL CALOR) 6.3.1.Termoplásticos Un termoplástico es un plástico que, a temperatura ambiente, es plástico o deformable, se convierte en un líquido cuando se calienta y se endurece en un estado vítreo (presenta un aspecto sólido con cierta dureza y rigidez; que ante esfuerzos externos moderados se deforman) cuando se enfría suficiente.

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La mayoría de los termoplásticos son polímeros de alto peso molecular, los que poseen cadenas asociadas por medio de débiles fuerzas Van der Waals (Polietileno); fuertes interacciones dipolo-dipolo y enlace de hidrógeno; o incluso anillos aromáticos apilados (poliestireno). Los polímeros termoplásticos difieren de los polímeros termoestables en que después de calentarse y moldearse éstos pueden recalentarse; y formar otros objetos, ya que en el caso de los termoestables o termoduros, su forma después de enfriarse no cambia y este prefiere incendiarse. Sus propiedades físicas cambian gradualmente si se funden y se moldean varias veces. Los principales termoplásticos tenemos: Resinas celulósicas : obtenidas a partir de la celulosa, el material constituyente de la parte leñosa de las plantas. Pertenece a este grupo el rayón. Polietilenos y derivados : Emplean como materia prima el etileno obtenido del craqueo del petróleo que, tratado posteriormente, permite obtener diferentes monómeros como acetato de vinilo, alcohol vinílico, cloruro de vinilo, etc. Pertenecen a este grupo el PVC, el poliestireno, el metacrilato, etc. Derivados de las proteínas: Pertenecen a este grupo el nailon y el perlón, obtenidos a partir de las diamidas. Derivados del caucho: Son ejemplo de este grupo los llamados comercialmente pliofilmes, clorhidratos de caucho obtenidos adicionando ácido clorhídrico a los polímeros de caucho.

6.3.2. TERMOESTABLES Los plásticos termoestables son materiales que una vez que han sufrido el proceso de calentamientofusión y formación-solidificación, se convierten en materiales rígidos que no vuelven a fundirse. Generalmente para su obtención se parte de un aldehído.

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Polímeros del fenol : Son plásticos duros, insolubles e infusibles pero, si durante su fabricación se emplea un exceso de fenol, se obtienen termoplásticos. Resinas epoxi . Resinas melamínicas. Baquelita . Aminoplásticos: Polímeros de urea y derivados. Pertenece a este grupo la melamina. Poliésteres : Resinas procedentes de la esterificación de polialcoholes, que suelen emplearse en barnices. Si el ácido no está en exceso, se obtienen termoplásticos.

6.3.3. ELASTÓMEROS Los elastómeros se caracterizan por su gran elasticidad y capacidad de estiramiento/rebote, recuperando su forma original una vez que se retira la fuerza que los deformaba.

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TECNOLOGÍA DE MATERIALES Comprenden los cauchos naturales obtenidos a partir de los látex naturales y sintéticos; entre estos últimos se encuentran el neopreno y el polibutadieno. Los elastómeros son materiales de moléculas grandes, las cuales después de ser deformadas a temperatura ambiente, recobran en mayor medida su tamaño y geometría al ser liberada la fuerza que los deformaba.

6.4. CODIFICACIÓN DE LOS PLÁSTICOS Existe una gran variedad de plásticos y para clasificarlos, existe un sistema de codificación. Los productos llevan una marca que consiste en el símbolo internacional de reciclado con el código correspondiente en medio según el material específico. El objetivo principal de este código es la identificación del tipo de polímero del que está hecho el plástico para su correcto reciclaje.

Marca de Reciclado El número presente en el código, es un número designado arbitrariamente para la identificación del polímero del que está hecho el plástico y no tiene nada que ver con la dificultad de reciclaje ni dureza del plástico en cuestión.

Tabla 1. Codificación de los Plásticos Tipo de plástico:

Polietileno Tereftalat o

Polietilen o de alta densidad

Policlorur o de vinilo

Polietilen o de baja densidad

Polipropilen o

Poliestiren o

Otro s

Acrónim o Código 5

PET

PEAD/ HDPE 2

PVC

PEBD/ LDPE 4

PP

PS

5

6

Otro s 7

1

3

6.5. USOS MAS COMUNES   

Aplicaciones en el sector industrial : piezas de motores, aparatos eléctricos y electrónicos, carrocerías, aislantes eléctricos, etc. En construcción : tuberías, impermeabilizantes, espumas aislantes de Poliestireno, etc. Industrias de consumo y otras : envoltorios, juguetes, envoltorios de juguetes, maletas, artículos deportivos, fibras textiles, muebles, bolsas de basura, etc.

7. TAREA A DESARROLLAR a) Observar el aspecto exterior de las muestras así como su comportamiento dentro del agua. b) Utilizando una pinza para sujetar las probetas, quemarlas una por una con el mechero y observar las características de la llama: tamaño, forma, color, olor, etc. c)

Observar el material durante el quemado e indicar si se ablanda, funde, gotea, destruye, carboniza, etc.

d) Completar el cuadro Nº 1. Contestar las preguntas del cuestionario final.

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8. ANÁLISIS DE RESULTADOS Llenar con un aspa los datos en las barras verticales de los materiales ensayados.

CUADRO Nº 1: HOJA DE RESULTADOS MATERIAL SINTÉTICO CARACTERÍSTICAS DEL ENSAYO

Polietileno (PE)

Policloruro de Vinilo (PVC)

Politetrafluoretileno (PTFE)

Poliamida (PA)

Vidrio Acrílico (PMMA)

Resina de fenol (RF)

Poliestireno (PS)

ASPECTO Rugoso

X

Liso

X

X

X

X

X X

Grasoso

X

Fibroso

X

X

Rígido en frío Flota en el agua

X

X

X

X

X

X

X

REACCIÓN AL QUEMADO Rígido en caliente

X

X

X

Se prende en contacto con la llama del mechero

X

X

X

Se prende alejado de la llama del mechero Crepita

X

Se ablanda

X

X

Gotea Suena al gotear

X

Hace fibras

X

Olor penetrante (picante)

X

X

Olor a cera

X

X

X

X

TECNOLOGÍA DE MATERIALES CUADRO Nº 1: HOJA DE RESULTADOS MATERIAL SINTÉTICO CARACTERÍSTICAS DEL ENSAYO Olor a pelo quemado

Polietileno (PE)




X

X


Poliestireno (PS)

X

Olor a zumo (aromático, dulce)

X

Despide humo negro (hollín)

X

Llama larga

X

Llama amarilla Se negrea

Poliamida (PA)

X

X

X

X X

X X

X

Otras características:

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X

X

X

TECNOLOGÍA DE MATERIALES CUADRO Nº 1: HOJA DE RESULTADOS MATERIAL SINTÉTICO CARACTERÍSTICAS DEL ENSAYO Olor a pelo quemado


Polietileno (PE)


Poliamida (PA)


X

X


Poliestireno (PS)

X

Olor a zumo (aromático, dulce)

X

Despide humo negro (hollín)

X

Llama larga

X

Llama amarilla

X

X

X

X X

X

Se negrea

X

X

X

X

Otras características:

7


9. CONCLUSIONES a) ¿Cuál de los materiales sintéticos ensayados es menos denso que el agua?

POLIESTIRENO, POLIETILENO b) ¿Qué materiales ensayados son duro plásticos?

POLITETRAFLUORETILENO, VIDRIO ACRILICO c)

¿A qué cree que se debe el olor “picante” del PVC?

CUANDO EL PVC ES QUEMADO, LIBERA DIOXINAS Y FURANOS CLORADOS. ESTAS SUSTANCIAS SON TÓXICAS EN BAJAS CONCENTRACIONES, SE BIOACUMULAN EN LOS TEJIDOS Y SON PERSISTENTES EN EL AMBIENTE

d) ¿Qué factores le dan al Nylon su gran resistencia mecánica? ALARGAMINETO A LA ROTURA

COEFICIENTE DE FRICCION DENSIDAD PUNTO DE FUSION ELASTICIDAD RESISTENCIA AL IMPACTO e) ¿Por qué se utiliza la bakelita en la fabricación de soquetes, tomacorrientes o elementos que soporten relativamente alta temperatura?

ELEVADA RIGINEZ DIELECTRICA

X


9. CONCLUSIONES a) ¿Cuál de los materiales sintéticos ensayados es menos denso que el agua?

POLIESTIRENO, POLIETILENO b) ¿Qué materiales ensayados son duro plásticos?

POLITETRAFLUORETILENO, VIDRIO ACRILICO c)

¿A qué cree que se debe el olor “picante” del PVC?

CUANDO EL PVC ES QUEMADO, LIBERA DIOXINAS Y FURANOS CLORADOS. ESTAS SUSTANCIAS SON TÓXICAS EN BAJAS CONCENTRACIONES, SE BIOACUMULAN EN LOS TEJIDOS Y SON PERSISTENTES EN EL AMBIENTE

d) ¿Qué factores le dan al Nylon su gran resistencia mecánica? ALARGAMINETO A LA ROTURA

COEFICIENTE DE FRICCION DENSIDAD PUNTO DE FUSION ELASTICIDAD RESISTENCIA AL IMPACTO e) ¿Por qué se utiliza la bakelita en la fabricación de soquetes, tomacorrientes o elementos que soporten relativamente alta temperatura?

ELEVADA RIGINEZ DIELECTRICA EXELENTE RESISTENTE MECANICA DIFICILMETE INFLAMABLE BUENA PROPIEDAD DIELECTRICA ELEVADO PODER AISLANTE 10. DIFICULTADES HALLADAS DURANTE EL DESARROLLO DEL LABORATORIO:

NO SE PUDO OBSERVAR BIEN LA LLAMA POR LA EXESIVA PRESENCIA DE LUZ SOLAR DIFICULTADES AL DIFERENCIAR LOS OBJETOS 11. OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES:

AL MOMENTO DE LA PRUEVA DE QUEMADO PONER UNA MECHA DE TAMAÑO CONSIDERABLE PARA QUE EL MECHERO BUNSEN FUNCIONE ADECUADAMENTE OBSERVAR BIEN LA LLAMA AL MOMENTO DE LA PRUEBA PARA |EVALUAR BIEN LAS CARACTERISTICAS 12. ANEXO EN EL INFORME SOBRE EL TEMA DESARROLLADO: A. Cuál es el procedimiento para la obtención de los materiales sintéticos. B. Indique algunos ejemplos de aplicación, de los materiales sintéticos en el campo eléctrico.

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