Materiales III-unidad I-Polímeros. Plasticos en La Construcción

 

 

MATERIALES III UNIDAD I I 

POLÍMEROS. PLÁSTICOS EN LA POLÍMEROS. CONSTRUCCIÓN

PROFESOR: ING. OSVALDO NOROÑA VASALLO UNIVERSIDAD POL ITÉCNICA Y ARTÍSTICA FACULTAD POLITÉCNICA DE ARTES ARTE S Y TECN TECNOLOGÍ OLOGÍA A FEBRERO 2018

 

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MATERIALES MA TERIALES III FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIG ASIGNATURA: NATURA: Destacar la importancia de la investigación y el conocimiento de los materiales y sus propiedades propiedad es físicas, química químicass y tecnol tecnológicas, ógicas, dentro de un conte contexto xto social, cultural cultural y económico, que al futuro profesional de la ingeniería utilizar correctamente los materiales materiales enpermita las construcciones.

OBJETIVOS GENERALES: .

La cátedra pretende que a partir del proceso de enseñanza aprendizaje a desarrollar en este módulo, llos os alumno alumnoss ssean ean capac capaces es de:   Reconocer e identificar correctamente los materiales utilizados en construcción.   Conocer su proceso de fabricación u obtención, su traslado o manipulación, comerciali come rcialización, zación, formas de presentaci presentación ón y utilización utilización en obra.   Conocer los materiales deo de construcción y utilizados util izados aenprofundidad el país, sean estos importa importados dos fabricacióncomercializados naciona nacional.l.   Desarrollar una capacidad de análisis amplio de los materiales, que incluya aspectos estéticos, estéticos, físicos, tecnológicos, tecnológicos, sociales, económi económicos, cos, etc.   Establecer las bases para el aprendizaje de una metodología de investigación y de análisis permanente de los materiales de construcción.   Conocer las normas nacionales e internacionales que rige la fabricación y el uso de los materiales materiales de construcción.   Concienciar sobre el uso racional de los materiales de tal manera a preservar el medio ambiente ambiente y los recursos naturales del paí país. s. 

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OBJETIVOS OBJETIV OS ESPECÍFICOS: 

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  Aplicar los conocimientos adquiridos respecto a las propiedades de los materiales y aplicarlos correctamente en las construcciones y obras propias de la la carr carrera. era.   Reconocer la importancia de la investigación permanente de los materiales, tanto los de uso tradicional, como de los nuevos materiales que aporta la industria.

COMPETENCIAS COMPETENC IAS BÁSICAS: Al término del curso el estudiante será capaz de identificar los materiales de uso tradicional en la construcción para poder aplicarlos a situaciones reales en el área de la ingeniería civil y la construcción construcción.. ING. OSVALDO NOROÑA

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Dada la clase por parte del profesor y contando con la participación activa de los alumnos, estos serán capaces de identificar los materiales naturales o artificiales, determinar sus propiedades físicas y tecnológicas, su procesamiento industrial antes de su uso en obra, la técnica constructiva apropiada a ese material, sus costos y valores económicos y sociales, las normas internacionales y nacionales que rigen su uso. Serán capaces además a adquirir metodologías de investigación para desarrollar el pleno conocimiento de los nuevos materiales que aporta la industria.

CONTENIDO  UNIDAD I: POLÍMEROS. PLÁSTICOS EN LA CONSTRUCCIÓN. CON STRUCCIÓN. UNIDAD II: VIDRIOS EN LA CONSTRUCCIÓN. UNIDAD III: HILOS, TEJIDOS, TEJIDOS, A ALFOMBRAS. LFOMBRAS. PISOS DE V VINIL INIL Y GOMA GOMA   UNIDAD IV: EMPAPELADOS, REVESTIMIENTOS DECORATIVOS. UNIDAD V: PINTURAS.  PINTURAS. 

BIBLIOGRAFIA (Según PROGRAMA): PROGRAMA): 

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  MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN. FÉLIX ORÚS ASSO. EDITORIAL DOSSAT. MADRID. ESPAÑA.   INTRODUCCIÓN A LA CONSTRUCCIÓN. FACULTAD DE ARQUITECTURA Y URBANIS URB ANISMO. MO. UBA. ARGEN ARGENTINA. TINA.   CEMENTOS, MORTEROS Y HORMIGONES. DR. JOSÉ LUIS RUOTTI. INTN. PARAGUAY.   I NVESTIGAC NVESTIGACIÓN IÓN EEN N EL MERCADO MERCADO LOCAL Y EN PÁGI PÁGINAS NAS DE INTERNE INTERNET. T.

ING. OSVALDO NOROÑA

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MATERIALES III  III  UNIDAD I POLÍMEROS. PLÁSTICOS EN LA CONSTRUCCIÓN.

1.1 INTRODUCCIÓN  INTRODUCCIÓN  1.2 LOS POLÍMEROS 1.3 BREVE RESEÑA R ESEÑA HISTÓRICA HISTÓRICA   1.4 CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS 1.5 CLASIFICACIÓN Y CARACTERÍSTICAS CARA CTERÍSTICAS DE LOS PROCESOS PROCE SOS DE POLIMERIZACIÓN   POLIMERIZACIÓN 1.6 PROPIEDADES FÍSICAS FÍSICAS DE LOS POLÍMEROS  POLÍMEROS  1.7 APLICAC IONES DE LOS LOS POLÍMEROS POLÍMEROS   1.8 APLICACIONES POLÍMEROS COMERCIALES 1.9 PLÁSTICOS 1.10 APLICACIONES DEL PLÁSTICO EN LA CONSTRUCCIÓN CONSTRUCC IÓN   1.1 INTRODUCCIÓN Durante los últimos 100 años se ha introducido una nueva clase de materiales, los denominados plásticos. La rápida expansión y crecimiento de estos materiales ha ocurrido a expensas de los materiales tradicionales en aplicaciones ya establecidas, así como en el desarr desarrollo ollo de nuevas aplicacione aplicacioness y mercados. Sin los materiales plásticos es difícil concebir cómo se podrían haber desarrollado y extendido algunos objetos característicos de la vida moderna (tales como el teléfono, la televisión o los ordenadores) que en las sociedades desarrolladas tanto han ayudado a mejorar el el confort y la calidad calidad de vida. De todas las especialidades de la Química Orgánica, la Química de Polímeros destaca tanto por el número de científicos que la desarrollan en el mundo, como por ser la que exige una formación más específica en Química Orgánica. Hasta finales del siglo pasado se consideraba que las substancias de alto peso molecular, que a veces aparecían en los experimentos, eran simplemente el resultado de reacciones fallidas. Desde la segunda guerra mundial se han desarrollado cientos cientos de políme polímeros. ros. ING. OSVALDO NOROÑA

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En una primera clasificación, los materiales poliméricos se pueden dividir en dos grandes grupos: los polímeros naturales y naturales  y los polímeros sintéticos, sintéticos, denominándose estos últimos generalmente como materiales plásticos. Los polímeros son moléculas de gran tamaño formadas por la unión de compuestos orgánicos (monómeros) mediante enlaces covalentes.

1.2 LOS POLÍMEROS

DEFINICIÓN DE POLÍMERO Un polímero puede definirse como un material constituido por moléculas formadas por unidades constitucionales que se repiten de una manera más o menos ordenada. Dado el gran tamaño de estas moléculas, reciben el nombre de macromoléculas. Es decir, que los polímeros son compuestos químicos cuyas moléculas están formadas por la unión de otras moléculas más pequeñas llamadas monómeras, las cuales se enlazan entre sí como si fueran los eslabones de una cadena. Estas cadenas, que en ocasiones presentan también ramificaciones o entrecruzamientos, pueden llegar a alcanzar un gran tamaño, razón por la cual son también conocidas con el nombre de macromoléculas. Habitualmente los polímeros reciben, de forma incorrecta, el nombre de plásticos, que en realidad corresponde tan sólo a un tipo específico de polímeros, concretamente los que presentan propiedades plásticas (blandas, deformables y maleables con el calor). Los polímeros, del griego poli (mucho) y meros (partes), reciben también el nombre de macromoléculas, debido al enorme tamaño de las moléculas que los componen. Estas moléculas gigantes tienen pesos moleculares más de cien veces mayores que los de moléculas pequeñas como el agua. La mayor parte de los polímeros están formados por estructuras de carbono y por tanto se consideran compuestos orgánicos. Aunque existen polímeros naturales de gran valor comercial, la mayor parte de los polímeros que usamos en nuestra vida diaria son materiales materiales sintéticos sintéticos con pr propieda opiedades des y apli aplicacione cacioness var variadas. iadas. Los polímeros. polímeros. https://www.youtube.com/watch?v=9jW4p_0e9j4   https://www.youtube.com/watch?v=9jW4p_0e9j4  POLÍ MEROS POLÍMER OS | I NTR NTRODUCC ODUCCION ION | Química Básica https://www.youtube.com/watch?v=GrPqU2dzk9Y&t=134s  

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1.3 BREVE RESEÑA HISTÓRICA HISTÓRICA LA HI STORIA DEL PLASTIC PLASTI CO (POL (PO LIMEROS IMEROS)) 2016¡¡ 201 6¡¡¡¡¡¡¡¡ ¡¡¡¡¡¡¡¡ https://www.youtube.com/watch?v=QqlDDT0A0gk   Desde la antigüedad los seres humanos han utilizado polímeros de origen natural para satisfacer algunas algunas de sus necesidades. El asfalto era empleado en el medio oriente en tiempos bíblicos y el algodón era conocido en México antes de la llegada de Colón. También en épocas precolombinas el látex era conocido por algunos pueblos americanos y los mayas lo empleaban para fabricar pelotas para jugar. Colón y otros exploradores que visitaron este continente quedaron fascinados con él y llevaron a Europa muestras de este material. Al látex látex le  le encontraron algunas aplicaciones, donde las más importantes surgen luego del descubrimiento del proceso de vulcanización vulcanización.. Este descubrimiento fue logrado de forma accidental por el norteamericano Charles Goodyear en 1839 y dio origen a la industria del caucho. En el mismo siglo XIX hubo otros descubrimientos importantes como el de la nitrocelulosa en 1846 por Christian Schönbein que también se logró accidentalmente. En el mismo año se descubrió el colodión, material a partir del cual se pudo obtener el celuloide celuloide   en 1860 y que permitió la fabricación de peines y películas fotográficas entre otras cosas. A partir del celuloide, se fabricaron las primeras bolas de billar en 1869, y en 1875 Alfred N Nobel obel descubre la dinamita. dinamita. Ya en el siglo XX, Leo Baekeland descubre en 1907 una resina termoestable preparada por reacción entre el fenol y formaldehído a la que denominó bakelita inspirándose en su propio nombre. El éxito de este investigador sirvió de estímulo a otros en la búsqueda de nuevos materiales. Sin embargo, para entonces no se conocía la verdadera naturaleza de los polímeros y se creía que estos eran agregados moleculares de muchas moléculas   pequeñas y sus propiedades se atribuían atribuí an a diversas fuerzas fuerz as atractivas que mantenía mantenían n unidos a sus s us componentes. componentes. El concepto de polímero, tal y como lo conocemos en la actualidad se debe a Staudinger cuando en 1920 introdujo por primera vez la idea de una cadena macromolecular constituida por enlaces covalentes. En reconocimiento a su trabajo Staudinger recibió el premio Nobel en 1953. En la década de los 30 gracias a los esfuerzos del químico de la Du Pont Wallace Hume Carothers se obtiene la primera fibra sintética, una poliamida sintética denominada Nylon Nylon.. Este descubrimiento abrió el camino para la síntesis de muchas otras. Por su parte, Bayer en Alemania hacía avances significativos en el campo de los poliuretanos poliuretanos.. En esos años también se descubrió el teflón teflón y  y el poli metacrilato de metilo. metilo. ING. OSVALDO NOROÑA

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En 1955 gracias a los trabajos combinados de Karl Ziegler y Guilio Natta se obtuvo un polipropileno cristalino y cristalino y surgió el concepto de estereorregularidad, que les valió la concesión del premio Nobel en 1955. Posteriormente las brillantes investigaciones de otro destacado científico, Paul J. Flory, también le hicieron acreedor del premio Nobel en 1974. A partir de entonces el desarrollo de nuevas tecnologías, materiales y aplicaciones de los polímeros ha sido explosiva.

1.4 CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS Los polímeros polímeros pueden pueden clasificarse de diferentes diferentes maneras, maneras, y a ssu u vez, esas clasificacione clasifica ciones, s, pueden subdividirse en otras. Partiremos Partiremos de lo más básico a lo más complejo: DE ACUERDO A SU ORIGEN:  ORIGEN:  

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  Los polímeros naturales son naturales  son todos aquellos que provienen de los seres vivos, y por lo tanto, dentro de la naturaleza podemos encontrar una gran diversidad de ellos. Las proteínas, los polisacáridos, los ácidos nucleicos son todos polímeros naturales que cumplen funciones vitales en los organismos y por tanto se les llama biopolímeros. Otros ejemplos son la seda, el caucho, el algodón, la madera (celulosa), la quitina, etc.   Los polímeros sintéticos  sintéticos   son los que se obtienen por síntesis ya sea en una industria o en un laboratorio, y están conformados a base de monómeros naturales, mientras que los polímeros semisinteticos son resultado de la modificación de un monómero natural. Los polímeros sintéticos se pueden clasificar en tres diferentes tipos de materiales: 1. 1.   Los Elastómeros:  Elastómeros:  Sustancias que poseen la elasticidad que caracteriza al caucho y al igual que este se emplean para fabricar gomas, mangueras o neumáticos. 2. 2.   Las Fibras: Materiales Fibras: Materiales capaces de orientarse para formar filamentos largos y delgados como el hilo. Poseen una gran resistencia a lo largo del eje de orientación, tal como ocurre con el algodón, la lana y la seda. Tienen su principal aplicación en la industria textil. 3. 3.   Los Plásticos:  Plásticos:  Son polímeros que pueden ser moldeados a presión y transformados en diversos objetos con formas diferentes, o bien, usados como pinturas o recubrimi recubrimientos entos de superficie superficies. s. El vidrio, la porcelana, el nailon, el rayón, los adhesivos son ejemplos de polímeros sintéticos, mientras que la nitrocelulosa o el caucho vulcanizado, lo ING. OSVALDO NOROÑA

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son de polímeros semisinteticos. Hoy en día, al fabricarse polímeros se le pueden agregar ciertas sustancias que modifican sus propiedades, ya sea flexibilidad, resistencia, dureza, elongación, etc. 

  Polímeros semisinteticos: semisinteticos : Se obtienen por transformación de polímeros naturales. naturale s. Ej Ejempl emplo: o: caucho vvulcani ulcanizado, zado, etc.

SEGÚN SEGÚ N SUS PROPIEDADES FÍSICAS: 

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  Termoestables:  Termoestables:  Son polímeros que no se pueden fundir a través de un proceso de calentamiento simple, puesto que su masa es tan dura que necesita nece sita tempe temperaturas raturas muy ele elevadas vadas para sufrir sufr ir algún tipo de destrucción.   Elastómeros: Elastómeros: Son  Son polímeros que aunque pueden ser deformados, una vez que desaparece el agente que causó la pérdida de su forma pueden retornar a ella. tienen la propiedad de recuperar su forma al ser sometidos a una deformación deformaci ón de ell ella. a. Ej. Caucho vulca vulcanizado. nizado.   Termoplásticos: Termoplásticos:   Este es un tipo de polímeros que tienen facilidad para ser fundidos, y por lo tanto pueden ser moldeados. Si tienen una estructura regular y organizada, pertenecen a la subdivisión de los cristalinos, pero si su estructura es es desorganizada e iirregular, rregular, se conside cons ideran ran amorfos.   Resinas: Resinas: Son  Son polímeros termoestables que sufren una transformación química cuando se funden, convirtiéndose en un sólido que al volverse a fundir, se descompone.. Ej. PVC, Baqueli descompone Baquelita ta y Plexiglá Plexiglás. s.   Fibras: Fibras: Tienen  Tienen la forma de hilos. Se producen cuando el polímero fundido se hace pasar a través de unos orificios de tamaño pequeño de una matriz adecuada y se le aplica un estiramiento. ING. OSVALDO NOROÑA

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SEGÚN SEGÚ N SU PROCESO DE OBTENCIÓN: Los polímeros se obtienen gracias a la polimerización, en esta los monómeros se agrupan entre entre ssii y forman el polímero: polímero: 

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  Por condensación: Son condensación: Son polímeros obtenidos como consecuencia de la unión de monómeros propiciada por una eliminación molecular. adición: adición:    Son múltiples. polímeros que resultan de la unión de monómeros por   Por medio de enlaces

SEGÚN SEGÚ N SUS MONÓMEROS: 

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  Homopolímeros:  Homopolímeros:  Son polímeros que están constituidos por monómeros idénticos.   Copolímeros: Copolímeros:   Son polímeros que están constituidos por diversos sectores repetidos, los cuales son iguales entre sí, pero las cadenas que forman esos sectores son diferente diferentess las unas de las otras. otras .

SEGÚN SEGÚ N LA ORIENTACIÓN DE SU SUSS MONÓMEROS: 

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  Polímeros lineales: Son lineales: Son aquellos que, como su nombre lo dice, cuentan con una estructura lineal.   Polímeros ramificados:  ramificados:  Son aquellos que además de la cadena principal, presentan varias varias de carácter secundari s ecundario. o.

1.5 CLASIFICACIÓN Y CARACTERÍSTICAS CAR ACTERÍSTICAS DE LOS LOS PROCESOS DE POLIMERIZACIÓN Los procesos de polimerización fueron clasificados originalmente por Carothers en 1929 como polimerización por condensación  condensación  y polimerización por adición, adición, basándose en la comparación de la fórmula molecular de los polímeros obtenidos con la de los monómeros monómeros de los cuales fueron formados. Posteriormente Flory en 1953 proporcionó una nueva base para la clasificación, de acuerdo al mecanismo de la polimerización, definiéndolos como polimerización en etapas y polimerización en cadena. En la actualidad los términos condensación y etapas así como adición y cadena son usados sinónimam sinónimamente ente.. POLÍMEROS DE CONDENSACIÓN (POLIMERIZACIÓN (POLIMERIZACIÓN POR CONDENSACIÓN) CONDENSACIÓN) Se por la eliminación de moléculas agua u otraque molécula entre monómeros. No se forman usan iniciador, sino que las se vansencilla a polimerizar tienen grupos funcionales que reaccionan lentamente entre sí. Por ejemplo agua. ING. OSVALDO NOROÑA

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Entre los polímeros que se obtienen por este método están:    

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Poliamidas. Poliésteres. Poliuretanos. Resinass fenolResina formaldehído.   Melamina-formaldehído.   La melaninaformaldehído formalde hído se us usaa para elaborar elaborar vajillas de buena calidad. 

Podemos resumir las características de polímeros de condensación, de la siguiente manera: 

  Formación de poliésteres, poliamidas, poliéteres, polianhidros, etc., por eliminación de agua o alcoholes, con moléculas bifuncionales, como ácidos o glicoles, diaminas, diésteres entre otros (polimerización del tipo poliésteres y poliamidas.). ING. OSVALDO NOROÑA

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  Formación de polihidrocarburos, por eliminación de halógenos o haluros de hidrógeno, con ayuda de catalizadores metálicos o de haluros metálicos (policondensación del tipo de Friedel-Craffts y Ullmann.).   Formación de polisulfuros o poli-polisulfuros, por eliminación de cloruro de sodio, con haluros bifuncionales de alquilo o arilo y sulfuros alcalinos o polisulfuros alcalinos o por oxidación de dimercaptanos (policondensación del

tipo Thiokol.). Debido a esto, la masa molecular del polímero no es necesariamente un múltiplo exacto de la masa molecular del monómero. Los polímeros polímeros de condensación se divide dividen n en dos grupos: Los Homopolímeros.  

  Polietilenglicol   Siliconas

Los Copolímeros.   

  Baquelitas.   Poliésteres.   Poliamidas.

POLÍMEROS POR ADICIÓN (POLIMERIZACIÓN POR ADICIÓN) ADICIÓN ) Los polímeros son un tipo de moléculas orgánicas (macromoléculas), que se encuentran constituidas por la unión de monómeros, o lo que es lo mismo, moléculas moléculas peque pequeñas. ñas. Los polímeros están constituidos por las uniones de miles de moléculas pequeñas (monómeros), formando así grandes cadenas de formas variadas. Hay polímeros naturales que tienen gran importancia en el comercio y en la industria, como puede ser el caso del algodón, que se encuentra encuentra fformado ormado por numerosas fibras de celul celulosa. osa. ING. OSVALDO NOROÑA

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Otros ejemplos de polímeros naturales como la seda, o la lana. La gran mayoría de los polímeros que usamos actualmente son de origen sintético. Para entender los polímeros de adición, es importante dejar claro el concepto de polimerización, el cual consiste en una reacción a través de la que se sintetizan polímeros polím eros partiend partiendo o de sus monómeros. Dicha reacción se realiza siguiendo diferentes mecanismos, pudiendo ser una polimerización por pasos, o en cadena. Sea como sea, el tamaño de la cadena va a depender de la temperatura y del tiempo que dure la reacción, pudiendo así, cada cadena un tamaño diferente y por lo tanto, también una masa molecular diferente. Podemos resumir las características de polímeros de adición, de la siguiente manera: 

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  Adición de moléculas pequeñas de un mismo tipo unas a otras por apertura del doble enlace sin eliminación de ninguna parte de la molécula (polimerización de tipo vinilo).   Adición de pequeñas moléculas de un mismo tipo unas a otras por apertura de un anillo sin eliminación de ninguna parte de la molécula (polimerización tipo epóxido).   Adición de pequeñas moléculas de un mismo tipo unas a otras por apertura de un doble enlace con eliminación de una parte de la molécula (polimerización alifática del tipo diazo).   Adición de pequeñas moléculas unas a otras por ruptura del anillo con eliminación de una parte de la molécula (polimerización del tipo a aminocarboxianhidro). de birradicales formados por deshidrogenación (polimerización tipo p  Adición xileno).

Los polímeros pueden ser lineales, cuando se encuentran formados por una sola cadena de monómeros, o polímeros polímeros ramificados. Existen diferentes procesos para poder unir monómeros con el fin de formar grandes moléculas, así los polímeros se clasifican de diferentes maneras, según su origen, su mecanismo de polimerización, su composición química, sus aplicaciones, o también por las condiciones experimentales en la reacción, etc. Los polímeros de adición se encuentran dentro del grupo de polímeros clasificados según su meca mecanismo nismo de polimerización. polimerización. ING. OSVALDO NOROÑA

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De este modo, los polímeros de adición son polímeros en los que en su reacción no se produce la liberación de compuestos de masa molecular baja. Se lleva a cabo la polimerización en este tipo de polímeros, cuando está presente un catalizador, que provoca la unión de un polímero detrás del otro, hasta el final de la reacción. Es decir, un polímero de adición se forma cuando tiene un catalizador y también una temperatura favorable para su formación, pues dichos factores harán que el alqueno abra su doble enlace, de manera que quede una valencia libre de cada átomo de carbono participante, pudiendo así añadirse moléculas de monómeros, hasta llegar llegar a cons conseguir eguir un polímero polímero concreto.

1.6 PROPIEDADES FÍSICAS FÍSICAS DE LOS POLÍMEROS Las propiedades físicas de estas moléculas difieren bastante de las propiedades de los monómeros que las constit cons tituyen. uyen. Las propiedades van a estar influenciadas por la estructura interna, presencia de fuerzas inte intermolec rmoleculares, ulares, etc.    

       

Al ser grandes molé moléculas, culas, la estructura es generalm generalmente ente amorfa. Notable plasticidad, elasticidad y resistencia mecánica. Alta resistividad eléctrica. Poco reactivos reactivos ante ácidos y bas bases. es. ING. OSVALDO NOROÑA

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  Unos son tan duros y resistentes que se utilizan en construcción: PVC, baquelita, etc.   Otros pueden ser muy flexibles (polietileno), elásticos (caucho), resistentes a la tensión (nylon), (ny lon), muy inerte inertess (teflón), (teflón), etc.

1.7 APLICACIONES APLICA CIONES DE LOS POLÍ POLÍMER MEROS OS Resumir las aplicaciones actuales de los polímeros resulta una tarea casi imposible. En el mundo contemporáneo, los polímeros sintéticos han copado todos los ámbitos del desarrollo y la elaboración de productos manufacturados, sustituyendo materiales usados tradicionalmente, tales como la madera, metales y materiales cerámicos. Así, por ejemplo estos materiales encuentran aplicación en campos tan diversos como la medicina (donde se emplean como prótesis, válvulas cardíacas entre otras muchas aplicaciones), ingeniería (partes de vehículos y de computadores,  tableros, y cientos de aplicaciones más), Agricultura, etc. Los polímeros también se utilizan en los deportes (pelotas, cascos, raquetas...) y en objetos de uso diario, como recipientes y utensilios de todo tipo. Solo basta con mirar a nuestro alrededor para darnos cuenta que estamos sumergidos en un mundo lleno de materiales poliméricos. El uso y aplicaciones de estos materiales aumentan cada día, por lo que se hace muy importante conocer estos materiales lo mejor posible, no solo por las ventajas que nos ofrecen, sino también por los inconvenientes que causan debido a su acumulación acumulación cuando ya no nos son útile útiles. s.

1.8 POLÍMEROS COMERCIALES Como dijimos al principio, los polímeros sintéticos pueden clasificarse de una manera general como plásticos, fibras y elastómeros y las características de cada uno se resumen en la Figura siguiente. En este epígrafe haremos una breve descripción de algunos de los materiales más comunes en función de su clasificación. Es importante tener en cuenta que muchos polímeros pueden quedar clasificados en más de una categoría dadas sus características caracte rísticas particulares. particulares.

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CLASIFICACIÓN Y PROPIEDADES DE LOS POLÍMEROS SINTÉT SINTÉTICOS. ICOS.

1.9 PLÁSTICOS Como ya hemos indicado, los plásticos son materiales cuyas propiedades son intermedi inte rmedias as entre los elastómeros elastómeros y las fibras. Estos materiales materiales tienen una infinidad infinidad de aplicaciones que se pueden dividir de acuerdo a ellas como: 

  Plásticos de uso general, también llamados “comodities”, son materiales que se fabrican en grandes cantidades a bajo costo y son empleados en múltiples aplicaciones en la vida diaria como pueden ser recipientes, enseres domésticos, domésti cos, juguete juguetes, s, etc.

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  Plásticos de ingeniería, su volumen de producción es menor y su precio más elevado. Se caracterizan por tener propiedades particulares para aplicaciones específicas. Estos plásticos pueden competir con los materiales metálicos o cerámicos a los que aventajan por su menor densidad y facilidad de procesado. Encuentran Encuentran mucha apl aplicaci icación ón en la industria automotriz.   Plásticos avanzados, son materiales que se diseñan con una constitución molecular definida para satisfacer una aplicación concreta. Estos materiales tienen propiedades excepcionales que los califican como polímeros de ING. OSVALDO NOROÑA

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vanguardia para el futuro. Entre las propiedades más relevantes de ellos destacan la biocompatibilidad y la formación de fases cristal líquido. EJEMPLOS EJE MPLOS DE PLÁ PLÁSTICOS STICOS DE APLICACIÓN IN INDUST DUSTRIAL RIAL Y COM COMERCIAL: ERCIAL:   POLIETILENO (PE): Este polímero se obtiene etileno. (CH Es químicamente el polímero más simple. Se representa con asupartir unidaddelrepetitiva 2-CH2). Alta producción mundial (aproximadamente 60 millones de toneladas son producidas anualmente). Es también el más barato, siendo uno de los plásticos más comunes. Además, es termoplástico, aislante térmico, inerte químicamente. Las dos variedades comerciales más conocidas de este polímero son el polietileno de baja densidad (LDPE) y el de alta densidad (HDPE). La diferencia en sus propiedades y aplicaciones vienen viene n dadas por el grado de cris cristali talinidad nidad que cada uno puede al alcanzar. canzar. El LDPE, que posee una estructura muy ramificada y por ende una baja cristalinidad. cristalinidad. Sus princi pr incipale paless aplicaci aplicaciones ones son: son :   

fabricación de bolsas plásticas,    La Fabricación tuberías tuberías y   Fabricación de recubrimiento para cables.

Por su parte el polietileno de alta densidad, que posee un mayor cristalinidad debido a su estructura prácticamente lineal, encuentra aplicaciones como:    

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Tuberías. Recipientes. Enseres domésticos. domésticos. Botellas,

          

Vasos, Film transparente Persianas. Aislamiento para cables. Juguetes. Asientos para uso público, entre otras otras..

POLIPROPILENO POLIPROPILE NO (PP) Es el polímero termoplástico, parcialmente cristalino, que se obtiene mediante la polimerización del propileno (o propeno). Reciclable, versátil, transpirable. En términos térmi nos generales, generales, las pr propie opiedades dades del del PP son similares similares a las del HDP HDPE. E. Se emplea para: ING. OSVALDO NOROÑA

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Elaboración de tubos, Elaboración Fibras para cuerdas, Artículos textiles. Películas para empaque de alimentos. Alfombras. Juguetes.

térmicas. térmicas.    Prendas Salpicaderos, Salpica deros, etc. etc.  

POLIESTIRENO POLIEST IRENO (PS) La polimerización industrial del estireno se realiza mediante radicales libres con la ayuda de peróxidos. Fue obtenido por primera vez en Alemania por la I.G. Faberindustrie, Faberindu strie, en el año 1930. 19 30. Es un ssólido ólido vítreo vítreo por debajo de 100 10 0 °C; por enci encima ma de esta temperatura es procesable y puede dársele múltiples formas.  Termoplástico, duro, aislante. aislante.  Existen tres tipos de poliestireno comercial: 1.  Poliestireno de alto impacto, empleado por ejemplo, en la fabricación de vasos plásticos desecha desechable bless . 2.  2.  Poliestireno cristal que se emplea en la fabricación de recipientes. 3.  3.  Poliestireno expandible (anime) que se usa entre otras cosas como material de empaque. Se aplica en:   Juguetes.   Envases.   Aislante.   Etc. La copolímerización del estireno con butadieno produce un caucho sintético con propiedades propiedad es análogas al caucho natural natural.. 

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POLIMETILMETACRILATO (PMMA) El PMMA al igual que otros polímeros vinílicos es un material amorfo y su propiedad más destacada es su s u excel excelente ente transparencia lo que hace que una de sus principal principales es aplicacione apli cacioness sea como sus sustit tituto uto del vidrio. POLICLORURO DE VINILO (PVC) Muchos autores consideran el PVC como el plástico más versátil y su producción es solo superada por la del polietileno. Sus usos abarcan desde la construcción de casas hasta prendas pr endas de vestir. Se emplea emplea en productos de calandrado (fabricación de ING. OSVALDO NOROÑA

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láminas), lámi nas), fabricaci f abricación ón de tubería, tubería, dispositivos de us uso o médico, médico, etc. POLITETRAFLUOROET POLIT ETRAFLUOROETILENO ILENO (Teflón) Este es un material tenaz, flexible y de gran resistencia química y térmica, es además un excelente aislante térmico. Su uso se restringe a aplicaciones técnicas tales como sellantes, aislante eléctrico, recubrimientos inertes y valvulería. EL POLIURETANO (PUR)  (PUR)  El poliuretano es un polímero que se obtiene mediante condensación de polioles combinados con polisocianatos. Se subdivide en dos grandes grupos: termoestables y termoplásticos (poliuretano termoplástico). Los poliuretanos termoestables más habituales son espumas, muy utilizadas como aislantes térmicos y como espumas resilientes; pero también existen poliuretanos que son elastómeros, adhesivos y selladores de alto rendimiento, pinturas, fibras, sellantes, para embalajes, juntas, preservativos, componentes de automóvil, en la industria de la construcción, del mueble y múltiples aplicaciones más. Los poliuretanos rígidos de densidad más elevada (150 - 1200 kg/m³) son usados para elaborar componentes de automóviles, yates, muebles muebles y decorados. POLIAMIDAS Y POLIÉSTERES Estos materiales tienen su principal aplicación en la fabricación de fibras, sin embargo, emba rgo, muchos de ellos ellos debido debido a su versatilidad, versatilidad, puede pueden n ser usados een n llaa fabricación de piezas de plástico tal como podemos ver en los siguientes ejemplos: El nylon-6,6:  nylon-6,6:  El nylon 6,6 tiene un monómero, que se repite n veces, cuanto sea necesario para dar forma a una fibra. El primer 6 que acompaña al nylon nos dice el número de carbonos de la amida y la segunda cifra es el número de carbonos de la cadena ácida. Es un material industrial que se usa en la fabricación de rodamientos y engranajes. Eny partes general, losautomóviles plásticos de componentes compone ntes para automóvile s y poliamida camione camiones. s. se usan para la fabricación de El poliéster: El poliéster (C10H8O4) es una categoría de polímeros que contiene el grupo funcional éster en su cadena principal. Los poliésteres que existen en la naturaleza son conocidos desde 1830, pero el término poliéster generalmente se refiere a los poliésteres sintéticos (plásticos), provenientes de fracciones pesadas del petróleo. El poliéster termoplástico más conocido es el PET PET.. El PET está formado sintéticamente con etilenglicol más tereftalato de dimetilo, produciendo el polímero o poltericoletano. Como resultado del proceso de polimerización, se obtiene la fibra, que en sus inicios fue la base para la elaboración de los hilos para coser y que actualmente tiene múltiples aplicaciones, como la fabricación de botellas de plástico que anteriormente se elaboraban con PVC. Se obtiene a través de la condensación de dioles (grupo funcional dihidroxilo).  dihidroxilo).   ING. OSVALDO NOROÑA

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Las resinas de poliéster (termoestables) son usadas también como matriz para la construcción de equipos, tuberías anticorrosivas y fabricación de pinturas. Para dar mayor resistencia mecánica suelen ir reforzadas con cortante, también llamado endurecedor endurece dor o catal catalizador, izador, sin purificar. El poliéster es una resina termoestable obtenida por polimerización del estireno y otros productos químicos. Se endurece a la temperatura ordinaria y es muy resistente a la humedad, a los productos químicos y a las fuerzas mecánicas. Se usa en la fabricación fab ricación de fibras, recubrimientos de láminas, et etc. c. PLÁSTICOS TERMOESTABLES Las Resinas fenol formaldehído se preparan por una reacción de condensación entre el fenol y el formaldehído que forman polímeros con un grado de entrecruzamiento que puede ser controlado. Su principal aplicación es la producción de piezas eléctricas de muy diferente uso. Las Resinas urea formaldehído tienen aplicaciones similares a las anteriores y muchas veces se prefieren a las primeras cuando la presentación del material es un factor a considerar. cons iderar. Las resinasplásticos epoxi, los y los poliésteres insaturados, también son materiales con poliuretanos infinidad de aplicaciones. ELASTÓMEROS Los elastómeros son materiales cuya propiedad característica es la de poseer una elasticidad instantánea, completamente recuperable e ilimitada a altas deformaciones. Estos materiales tienen pesos moleculares elevados, poseen una Tg muy baja, lo que les confiere una elevada flexibilidad esqueletal. Las moléculas de estos materiales contienen una moderada concentración de entrecruzamientos, factor responsable, en buena medida, del comportamiento elástico, ya que impide el desplazamiento de las cadenas. La deformación elástica puede observarse cuando se estira y se recoge una banda de goma. El fenómeno a nivel molecular consiste en el “estiramiento” de las cadenas en dirección del

esfuerzo, las cuales cuales se retrae retraen n una vez que éste deja de aplica aplicarse. rse. Los cauchos se clasifican según su origen como natural y sintético y sus principales aplicacione apli cacioness son ssu u empl empleo eo como gomas, mangueras y neumáticos. neumáticos. Los cauchos son polímeros derivados de dienos y como consecuencia ellos poseen dobles enlaces en la cadena principal. La existencia de estos dobles enlaces se aprovecha para introducir de manera controlada los enganches entre las cadenas a través un proceso conocido como vulcanización. Mediante este proceso, el polímero que tiene unas propiedades muy deficientes se transforma en un caucho resistente, tenaz y elástico. El grado de vulcanización afecta de manera significativa estas propiedades. ING. OSVALDO NOROÑA

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LA VULCANIZACIÓN VULCANIZACIÓN La vulcanización es un proceso químico para la conversión del caucho o polímeros relacionados en materiales más duraderos a través de la adición de azufre u otros equivalentes "curativos". Estos aditivos modifican el polímero mediante la formación de enlaces cruzados (puentes) entre las distintas cadenas de polímeros. El material vulcanizado es menos pegajoso y tiene propiedades mecánicas superiores. Una amplia gama de productos se fabrican con caucho vulcanizado incluidos los neumáticos, neumá ticos, suelas de zapatos, z apatos, mangueras y discos de hockey. Se dice que fue descubierto por Charles Goodyear en 1839 por accidente, al volcar un recipiente de azufre y caucho encima de una estufa. Esta mezcla se endureció y se volvió impermeable, a la que llamó vulcanización en honor al dios Vulcano (Dios romano del fuego). Sin embargo, hay estudios que demuestran que un proceso similar a la vulcanización, pero basado en el uso de materiales orgánicos (savias y otros extractos de plantas) fue utilizado por la Cultura Olmeca 3.500 años antes para hacer pelotas de hule destinadas a un juego ritual El caucho duro vulcanizado a veces se vende bajo las marcas ebonita o vulcanita, y se utiliza para fabricar artículos duros como bolas de boliche y piezas bucales de los saxofones. Vulcanización del caucho El caucho natural sin curar es pegajoso, se deforma fácilmente cuando está caliente, y es frágil cuando está frío. En este estado, es un material pobre cuando un alto nivel de elasticidad es necesario. La razón de la deformación elástica de caucho vulcanizado puede puede ser s er encont encontrada rada en ssu u estructura quími química. ca. Proceso La vulcanización es generalmente irreversible, al igual que otros procesos de los plásticos termoestables y en contraste con los termoplásticos (el proceso de fusión y solidificación) que caracterizan el comportamiento de la mayoría de los polímeros modernos. El entrecruzamiento se hace generalmente con azufre, pero otras tecnologías tecno logías sson on conocidas, incluyen incluyendo do sistemas basados en peróxi peróxido do orgánico. Los principales polímeros sometidos a vulcanización son poliisopreno (caucho natural) y caucho estireno-butadieno estireno-butadieno (SBR). Métodos de vulcanización Existe una variedad de métodos para la vulcanización. El método económicamente más importante (vulcanización de neumáticos) utiliza alta presión y temperatura. Una temperatura de vulcanización típica de un neumático es de 10 minutos a 170°C. Este tipo de vulcanización utiliza el denominado moldeo por compresión. El artículo de goma es forzado a adopta adoptarr la forma del molde.

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Otros métodos, por ejemplo, para hacer perfiles para puertas de automóviles, usa la vulcanización por aire caliente o vulcanización por calentamiento por microondas (ambos son procesos continuos). continuos). Hay varios tipos de sistema s istemass de curado de uso común en en cauchos. Entre ellos:      

  Los sistemas de azufre.         

Peróxidos. Óxidos met metálic álicos. os. Acetoxisilano. Entrecruzamient Entrec ruzamiento o con aminas. aminas. Compuestos Compue stos disfuncionale disfuncionales. s.

Algunos ejemplos representativos de estos materiales lo constituyen los siguientes cauchos come comerciale rciales: s: Caucho natural sintético (SNR): Las propiedades del SNR son prácticamente las mismas del caucho nat natural. ural. Estireno-butadieno (SBR): La similitud de este material con el caucho natural es notablee y aunque su notabl s u respuesta a la temperatura temperatura es más deficie deficiente nte que la del caucho natural, posee mejor resistencia ambiental y se procesa con mayor comodidad. Se emplea empl ea en la fabricación de neumáticos, neumáticos, zapaterí zapateríaa y artícul artículos os diversos diversos.. Neopreno: La amplia gama de propiedades físicas de esta familia permiten que los neoprenos satisfagan los requisitos de muchas aplicaciones. Se emplea en la fabricación de correas de trasmisión, juntas, recubrimientos e implementos de buceo.

1.10 APLICACIONES DEL PLÁSTICO EN LA CONSTRUCCIÓN Gran variedad de plásticos con multitud de aplicaciones en construcción, por ejemplo: Estructurales y de cerramie Estructurales cerramiento: nto:   Cerrami Cerramientos entos inte interiores. riores.   Cerramientos exteriores.   Cubiertas.   Ele Element mentos os de forjados (bovedil ( bovedillas, las, casetones). casetones). 

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No estructurales:   Conducciones. 

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  Aislamientos.   Perfile Perfiless y láminas. láminas. ING. OSVALDO NOROÑA

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  Burle Burletes tes y juntas.   Elementos de carpintería.   Pavimentos.

Otros usos: 

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  Encofrados, moldes moldes de prefabricados...       

Láminas de diversa aplicac Láminas aplicación. ión. Redes, Red es, mall mallas... as... Elementos ornamentales. Pinturas, adhesivos.

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