PROPIEDADES MECANICAS Los plásticos se encuentran sometidos a diferentes estados de carga en sus distintas aplicaciones, por lo que la selección del material adecuado para cada una de ella ellass se basa basa,, entr entree otra otrass cons consid ider erac acio ione nes, s, en sus sus prop propie ieda dade dess mecá mecáni nica cas. s. Las Las propiedades mecánicas de los polímeros dependen, fundamentalmente, fundamentalmente, de su composición, estructura y condiciones de procesado. Asimismo, existen otros factores que influyen en las mismas, y son principalmente, el tiempo (velocidad de aplicación de los esfuerzos y la temperatura. !rec recisa isamente nte debido bido al carác rácter ter vis viscoelá oelást stic icoo de los los plá plástic sticoos, el comportamiento de estos materiales cuando se les aplica un esfuerzo a velocidad elevada no puede extrapolarse para aplicaciones en las que la carga se aplica durante periodos prolongados de tiempo. Los ensayos a corto plazo y a largo plazo simulan esta estass situ situac acio ione ness en el labo laborat rator orio io.. "n los los ensa ensayo yoss a lard lardoo plaz plazoo se estu estudi diaa la deformación constante en función del tiempo y son especialmente adecuados en el dise#o de piezas que tienen que sufrir esfuerzos intermitentes. !or otra parte, la respuesta de un material puede ser muy diferente dependiendo del tipo de esfuerzo al que se vea sometido. !ara caracterizar un material para una aplicación determinada es conveniente estudiar su comportamiento ante el tipo de esfuerzo al que va a ser sometido y no es prudente extrapolar los resultados de un tipo de ensayo a otro. $entro de los ensayos a corto plazo, en los que no se tiene en cuenta el tiempo de aplicación del esfuerzo, estudiaremos el comportamiento de los materiales cuando se aplican esfuerzos en tracción, flexión, compresión e impacto. !or otra parte, %ay dos tipos fundamentales de ensayos a largo plazo& los ensayos de fluencia y los de rela'ación de esfuerzos. Los primeros consisten en aplicar una carga fi'a a una muestra y estudiar la deformación resultante en función del tiempo. "n los segundos se aplica una deformación fi'a a una muestra y se estudia la variación de la carga requerida para mantener la deformación en función del tiempo.
La figura muestra una curva típica de esfuerzodeformación obtenida en un ensayo a corto plazo, en el que el esfuerzo aplicado varia de forma constante. )omo ya se menciono existen varios tipos de ensayos, pero la forma general de las curvas es siempre muy parecida aunque la respuesta del material puede ser muy diferente dependiendo de la orientación del esfuerzo. La curva esfuerzodeformación se puede dividir en varios tramos. "l primer tramo de la curva *A es lineal y muestra una proporcional entre esfuerzo y deformación, es decir el material se comporta siguiendo la ley de +ooe. "l punto A se conoce como limite proporcional. Aunque en el tramo A- ya no %ay proporcionalidad entre esfuerzo y deformación, el material aun se comporta como elástico, es decir, la deformación desaparecería totalmente si cesara el esfuerzo. Las deformaciones por deba'o del punto A son relativamente peque#as y se asocian con la extencion de los enlaces existentes entre los atomos de las molculas de plástico, tal y como se muestran en la figura.
"ste tipo de deformación es instantánea y completamente recuperable. /o %ay desplazamientos de unas molculas respecto a otras. La deformación que tiene lugar entre los puntos A y - es consecuencia del 0estiramiento1 de molculas que se encuentran enrolladas sobre si mismas, como se muestra a continuación.
2ampoco en este caso %ay deslizamiento de unas molculas respecto a otras, por lo que la deformación es recuperable, aunque no de forma instantánea. 3egresando al diagrama, a partir del punto - la deformación de'a de ser elástica por lo que este punto recibe el nombre de límite elástico. Los esfuerzos y deformaciones correspondientes a este punto reciben el nombre de esfuerzo límite y deformación limite, respectivamente. Las deformaciones que tienen lugar por encima del límite elástico de'an de ser recuperables, debido a que estas deformaciones son consecuencia del deslizamiento de unas molculas respecto a otras.
"l segmento -), es aproximadamente %orizontal, como consecuencia de que el material se %ace d4ctil y fluye a poco que vari el esfuerzo aplicado. $espus del punto ), puede ocurrir que para seguir deformando el material se tiene que aplicar un esfuerzo mayor, debido a que el material puede %aber sufrido un ligero reforzamiento. "l punto final $ corresponde al momento en que el material rompe, con un esfuerzo de rotura 5 $ (resistencia a la rotura y una deformación 6 $ (alargamiento de rotura. La pendiente de la parte recta de la curva (tramo *A se conoce como módulo de 7oung. Los plásticos que tienen un módulo alto se llaman plásticos duros (módulo 8 9:: ;!a, mientras que los que tienen un módulo ba'o son plásticos blandos (módulo < 9: ;!a, los plásticos semirrígidos tienen un módulo 8 9: ;!a y módulo < 9:: ;!a. "sta dureza no debe confundirse con la dureza superficial, que normalmente se define como la resistencia de un material a ser rayado o penetrado. La tenacidad se puede estimar como el área total ba'o la curva *A-)$. 3epresenta el traba'o total que debe %acerse para romper el material. )uando mayor cantidad de energía pueda absorber un material experimentando grandes deformaciones, mas tenz será. "l termino fragilidad %ace referencia a la falta de tenacidad.
Resistencia& "xisten varios tipos de resistencia. "stá la resistencia tnsil. La resistencia tnsil es importante para un material que va a ser extendido o va a estar ba'o tensión. Luego está la resistencia a la compresión. "l concreto es un e'emplo de material con buena resistencia a la compresión. )ualquier cosa que deba soportar un peso encima, debe poseer buena resistencia a la compresión. 2ambin está la resistencia a la torsión. =n polímero tiene resistencia a la torsión si es resistente cuando es puesto ba'o torsión. 2ambin está la resistencia al impacto. =na muestra tiene resistencia al impacto si es fuerte cuando se la golpea agudamente de repente, como con un martillo.
Elongacion: La elongación es un tipo de deformación. La deformación es simplemente el cambio en la forma que experimenta cualquier cosa ba'o tensión. )uando %ablamos de tensión, la muestra se deforma por estiramiento, volvindose más larga.
Módulo: Los elastómeros deben ex%ibir una alta elongación elástica. !ero para algunos otros tipos de materiales, como los plásticos, por lo general es me'or que no se estiren o deformen tan fácilmente. >i queremos conocer cuánto un material resiste la deformación, medimos algo llamado módulo.
USOS GENERALES DE PLÁSTICOS ELAST!MEROS "I#RAS $ AD%ESI&OS' Las aplicaciones de los polímeros son muy amplias y a continuación se resumen algunas comunes para los polímeros estudiados en estos temas y que se dividen en termoplásticos, plásticos termoestables y elastómeros. !*L?;"3*> 2"3;*!LA>2?)*>. !*L?"2"/* (!"& @uímicamente resistentes y elctricamente aislantes, blandos, ba'a resistencia mecánica y poca resistencia a la degradación medioambiental. )ontenedores, aislante elctrico, tubos, artículos para el %ogar, botellas, 'uguetes y en láminas para recubrimientos. )L*3=3* $" !*L??/?L* (!)& >on baratos y de uso muy general, existen la variedad de rígido (sin aditivos y plastificado (con aditivosB el primero es utilizado para tuberías y canalones, estructura de ventanas y decoración. +a sido muy popular su uso en los antiguos discos fonográficos 0vinilos1. "l plastificado tiene más usos, tapizados de muebles y coc%es, revestimientos de paredes, revestimiento de capotas de coc%es, revestimientos de cables elctricos y suelos. 3elleno de refrigeradores, componentes de electrodomsticos en general y en la industria de la ropa se utiliza como cuero artificial y te'idos para algunos tipos de gabardinas. !*L?!3*!?L"/* (!!& 3esistencia a la distorsión trmica, buena resistencia a la fatiga, químicamente inerte y relativamente barato. !roductos para el %ogar, partes de coc%es, embala'es, maletas, electrodomsticos y botellas. !*L?">2?3"/* (!>& "xcelente propiedades elctricas y claridad óptica, buena estabilidad trmica y relativamente económico. 3ecubrimiento de interior de automóviles, te'ados, 'uguetes, aislantes trmicos, electrodomsticos, manillares y utensilios de cocina en general. !*L?A)3?L*/?23?L* (!A/& "xtraordinaria transmisión de la luz y gran resistencia a la degradación ambiental, pero con propiedades mecánicas mediocres. "n forma de fibra como lana en 'erseys y mantas. Lentes, ventanas de avión. >e utiliza muc%o como comonómero para producir los polímeros de gran utilidad como resinas >A/ y A->. !*L?;"3*> 2"3;*!LC>2?)*>
">2?3"/*A)3?L*/?23?L* se utilizan en la fabricación de espe'os, componentes de automóviles, manillares, 'eringuillas, cristales de seguridad y mena'e de cocina (tazas y vasos. A)3?L*/?23?L*-=2A$?"/*">2?3"/* (A->& Dran resistencia y tenacidad, buenas propiedades elctricas pero es soluble en algunos disolventes orgánicos. >e usa en tubería (drena'e, desagEe, ventilación, %erramientas, recubrimientos de puertas e interiores de refrigeradores, carcasas de computadoras, telfonos, equipos de 'ardinería, y como escudo frente a interferencias electromagnticas de radio frecuencia. ;"2A)3?LA2* $" !*L?;"2?L* (!;;A& Acristalado de aviones y embarcaciones, iluminación exterior y se#ales publicitarias, pantallas de seguridad, gafas protectoras, picaportes, asas y muebles domsticos. !*L?2"23AFL=*3"2?L"/* (!2F"& >obresaliente inercia química, excelentes propiedades elctricas y ba'o coeficiente de fricción. >e usa para tuberías resistentes a reactivos químicos, aislamiento de cables a alta temperatura, recubrimientos antiad%erentes a temperaturas moderadas (%asta G::H). 2ambin como 'untas, válvulas químicamente resistentes, anillos de estancamiento y co'inetes. La famosa fibra Dore2exI de uso extendido en calzado de monta#a por ser transpirable pero impermeable esta basado en el !2F" 0basado en la propiedad %idrófoba del teflón1. !*L?)L*3*23?FL=*3"2?L"/* (!)2F"& !ropiedades parecidas al anterior. >e usa en equipos de procesado químico, 'untas elásticas, anillos de estancamientos, componentes elctricos. !*L?A;?$A>& (o naylons tienen buena resistencia mecánica y a la abrasión y ba'o coeficiente de fricción. >e usa para telas, co'inetes no lubricados, piezas de alto impacto que requieren resistencia y rigidez, velocímetros, limpiaparabrisas. 3eforzado con vidrio se utiliza en aspas de motor, y tapaderas de válvulas. >e utiliza en embala'es, soportes de antena, aislamiento de alambres, etc. !*L?)A3-*/A2*> (!)& >on dimensionalmente estables, extraordinaria resistencia química, gran resistencia al impacto y alta ductilidad y buena transparencia. !or todo ello son muy utilizados en pantallas de seguridad, cascos, engrana'es y levas, componentes de vuelo y propulsores de barcos, equipamiento luminoso para tráfico, lentes (cristales irrompibles, ventanas de plástico, terminales y carcasas de ordenador, )$ y base para películas fotográficas. !*L?*J*;"2?L"/* (!*;& 2ambin conocidos como acetales, están reemplazando a muc%as piezas metálicas de Kn, Al y latón debido a su ba'o coste y gran resistencia que permite construir piezas de alta precisión. =sos como cinturones de seguridad, manivelas de ventanas, sedales de pesca, bolígrafos, levas, e incluso en cremalleras de polímero.
!*L;"3*> 2"3;*">2A-L">. !*L?">2"3">& 2ienen excelente propiedades elctricas y son muy baratos. >irven como matriz para ser reforzados con fibras. Los dos más comunes son el !-2 (tereftalato de polibutadieno y el !"2 (tereftalato de polietileno. !"2 se utiliza como alfombras, encordelado de neumáticos, y resinas de envase. !-2 tiene un ba'o coste se usa muc%o en la actualidad& conectores, enc%ufes, rels, componentes de alto volta'e, consolas terminales, timbres. >e utiliza muc%o en electrodomsticos, tambin en sillas, ventiladores o incluso como componente del casco de barcos peque#os. "n forma de cintas delgadas se usan como soporte del material magntico en cintas magnetofónicas y de vídeo. !*L?">2"3"> ?/>A2=3A$*>& reforzados con vidrio se utiliza para paneles de automóviles y para prótesis. !ara fabricar botes peque#os y componentes de ba#o. !ara tubería, tanques y conductos si se requiere una gran resistencia a la corrosión. F"/*L?)*>& 2odavía se utilizan por su ba'o coste y sus excelentes propiedades como aislantes (trmico y elctrico. >e pueden utilizar como material de relleno para otros polímeros y en materiales compuestos. Además del uso en todo tipo de interruptores elctricos, en piezas 0ligeras1 en la industria del automóvil como piezas del sistema de transmisión, carcasa de motores, telfonos, distribuidores de automóvil ($"L)*. >e utilizan como botones, tiradores y debido a las buenas propiedades ad%esivas como laminados de maderas (y otros materiales contrac%apados. 3">?/A> "!*J?& 2ienen excelentes propiedades mecánicas y de resistencia a la corrosión. -uena ad%erencia y relativamente baratos. )omo recubrimientos protectores y decorativos por su buena ad%erencia y gran resistencia mecánica y química. Forros para latas, baterías y recubrimientos de neumáticos. !or sus buenas propiedades aislantes como encapsulamiento de materiales semiconductores (transistores. ;atrices para materiales compuestos (fibra de carbono. !*L?=3"2A/*& -uena estabilidad trmica y propiedades elásticas& suelas de zapatos, partes de coc%es, fibras, espumas. "LA>2*;"3*>. >on conocidos como gomas por su capacidad de sufrir un gran alargamiento elástico que se puede recuperar si cesa el esfuerzo. )A=)+* /A2=3AL& cispoliisopreno es el natural (cauc%o que vulcanizado se utiliza como neumáticos para coc%es, tacones y suelas de zapato, 'untas en general. >in embargo, en MNO: el 9: P del mercado del cauc%o mundial son cauc%os sintticos. )A=)+* ">2?3"/*-=2A$?"/* (>-3& es el cauc%o sinttico más importante. =n copolímero que contiene entre un G: y GQ P de !>. "s más barato que el cauc%o natural. >on más resistentes al desgaste pero tienen el inconveniente de que
pueden absorber disolventes orgánicos como aceite y gasolina. =sos similares a los del cauc%o natural. )A=)+* $" /?23?L* (/-3& copolímero de butadieno (!- y acrilonitrilo (!A/ con una proporción del RR al OG P de !-. Los grupos nitrilo proporcionan una mayor resistencia a los aceites minerales y animales así como al calor y a la abrasión, sin embargo, estos cauc%os son más caros que los anteriores. Las aplicaciones son especiales donde se requieran estas propiedades, por e'emplo disolventes en los componentes de los coc%es, mangueras para distribución de gasolina y aceite, tacones y suelas de calzado. )A=)+* $" !*L?)L*3*!3"/* (/"*!3"/*& son cauc%os similares a los de isopreno donde se sustituye el grupo metilo por un átomo de cloro. "sto aumenta la resistencia del doble enlace (resisten el ozono y la degradación medio ambiental y buena resistencia a la llama, además son de mayor fortaleza que los ordinarios aunque son tambin más caros. Los usos más comunes son recubrimientos de cables, recubrimientos internos de tanques para productos químicos, mangueras y abrazaderas industriales, precintos y diafragmas de automóviles, correas y en forma de tra'es para inmersión subacuática. )A=)+* $" >?L?)*/A& =n e'emplo es el polidimetil siloxano, aunque %ay otros cauc%os de silicona con radicales diferentes como fenilos. La venta'a principal de estos cauc%os reside en su amplio rango de temperatura de traba'o, poca resistencia mecánica y excelente propiedades elctricas (aislantes. )omo usos principales se puede destacar el sellado, 'unta de materiales, aislantes elctricos, tubos de uso alimentario y mdicos, y cebadores de bu'ías. AL"A)?*/"> $" !*L;"3*>. >on mezcla de varios polímeros para me'orar las propiedades, por e'emplo, A->S!), A->S!), !)S!", !)S!-2 o !-2S!"2. >e combinan las propiedades y se reba'an los costes. =n uso importante de los polímeros es como ad%esivos o pegamentos. +ay varios tipos de ad%esivos que se pueden elegir en función de la temperatura de traba'o, tiempo de curado, resistencia que se requiere, etc. La temperatura es uno de los parámetros primordiales ya que el polímero ad%esivo nunca debe usarse a 2 8 2g. =no de los pegamentos más comunes son los cianocrilatos, que tienen un tiempo de curado relativamente muy rápido (del orden de varios minutos para alcanzar su resistencia definitiva. "n cambio los poliuretanos y los epoxy, requieren tiempos de curado superiores a la %ora. "l endurecimiento del polímero puede ser causado por diferentes factores& M por reacción química (por e'emplo ad%esivos base epoxy, y los tipo elastomricos como poliuretanos y derivados del cauc%oB G por enfriamiento (como las poliamidas que se aplican a alta temperatura y estos polímeros termoestables (en estado fundido al ser aplicados cuando ba'a la temperatura, solidifican, y unen los materiales o piezas que se deseanB Q por evaporación en la que se aplica la mezcla disolvente volátil y polímero (encolado y al quedar el residuo polimrico sin disolvente %ace de unión.
#I#LIOGRA"IA !olymers& >tructure and properties. ).A. $aniels. 2ec%nomic publis%ing )*. MNON %ttp&SSTTT.monografias.comStraba'osMUSpolimerosSpolimeros.s%tmlVpropied %ttp&SSTebdeptos.uma.esSqicmSdocWdocenciaStemaRWcm.pdf
