martes, 28 de junio de 2011

PROPIEDADES FISICAS

Las propiedades físicas de los polímeros dependen de su estructura molecular.

Densidad, densidad relativa y densidad aparente
La densidad (simbolizada con la letra griega rho: ρ) es la masa (m) por unidad de volumen (V). La unidad del SI para la densidad es kilo­gramos por metro cúbico, si bien habitualmente se expresa en gramos por centímetro cúbico.
ρ =  m_
        V

La densidad relativa se define como la relación entre las masas de un volumen determinado de material y de un volumen equivalente de agua a 23 ºC (densidad del agua 1 g / cm3). El resultado es adimensional, es decir, sin unidades.

ρ relativa =   ρ _
                    ρH2O

La densidad aparente es el cociente entre la masa de un determinado material sólido (ya sea granulado, polvo, espumado) por unidad de volumen. Es decir cuanto ocupará dicho material considerando el volumen real debido a su morfología. Es útil para el diseño de tolvas y tanques de almacenaje y fines de logística (diseño de galpones para estiba de material, containers, etc.).

Gran parte de los polímeros tienen una densidad entre 0,9 y 1,3 los fluoroplásticos tienen en general una densidad alrededor de 2.

Tabla de densidades de varios polímeros
Material
  Densidad
Acetal
1,42
Acrilonitrilo estireno
1,07
Acrilonitrilo butadieno estireno
1,05
Copolímero estireno butadieno
1,03
Celulosa acetato
1,25/1,35
Celulosa acetato butirato
1,15/1,25
Celulosa acetato propinato
1,20
Celulosa nitrato
1,40
Celulosa metil
1,36
Celulosa etil
1,13
Celulosa bencil
1,20
Poliamida 6
1,15
Poliamida 6-6
1,13
Poliamida 6-10
1,08
Poliamida 11
1,05
Poliamida 12
1,01
Poliimidas
1,50
Polibutadieno
0,91
Policarbonato
1,20
Polietileno
0,94
Polipropileno
0,90
Poliestireno
1,06
Polimetacrilato de metilo
1,18
Polimetacrilato de etilo
1,11
Poliacrilonitrilo
1,18
Polisulfonas
1,24
Poliuretano
1,17/1,20
Polivinil acetal
1.10/1,25
Polivinil formal
1,20/1,40
Polivinilbutiral
1,10/1,20
Polialcohol vinílico
1,21/1,32
Polivinil carbazol
1,20
Polivinil metil éter
1,05
Polivinil etil éter
0,97
Polivinil propil éter
0,95
Polivinil butil éter
0,93
Poliacetato de vinilo
1,18
Policloruro de vinilo
1,40
Policloruro de vinilideno
1,70
Politetrafluoretileno
2,20
Politrifluormonocloro etil
2,11
Resina poliéster
1,12
Resina epoxi
1,10/2,40
Resina fenol formaldehído
1,27
Resina urea formaldehído
1,50
Resina caseína formaldehído
1,30/1,35
Resina melamina formaldehído
1,50
Resina de anilina
1,23
Resina de silicona
1,25/1,90
Resina de cumarona
1,10

Medición de densidad

La densidad puede obtenerse de forma indirecta y de forma directa. Para la obtención indirecta de la densidad, se miden la masa y el volumen por separado y posteriormente se calcula la densidad. La masa se mide habitualmente con una balanza, mientras que el volumen puede medirse determinando la forma del objeto y midiendo las dimensiones apropiadas o mediante el desplazamiento de un líquido, entre otros métodos.
Instrumentos utilizados para medición de la densidad en sólidos:
Picnómetros
Balanza hidrostática
Balanza hidrostática electrónica
Fluencia a la tracción
Cuando un contrapeso suspendido de una muestra de ensayo provoca un cambio en la for­ma de la muestra durante un período de tiempo, la deformación se denomina fluencia. Si la fluencia se produce a temperatura ambiente, se denomina flujo en frío.
Los resultados de la prueba de fluencia a la tracción registran la deformación en milímetros.
La fluencia y el flujo en frío son propiedades muy importantes que se deben considerar cuando se diseñan recipientes, tuberías y vigas, en los que la carga es constante (presión o es­fuerzo)
Equipo para la medición de presión interna en caños

Los ensayos se realizan llenando las muestras a ensayar según las normas, con agua a presión, durante un tiempo determinado, a la temperatura requerida para simular uso continuo durante determinado cantidad de tiempo.

Viscosidad
La característica que describe la resistencia interna de un líquido para fluir se denomina vis­cosidad. Cuanto más lento fluye el líquido, mayor es su viscosidad. Las unidades son Pa.s (pascales x segundos) o poises.
La viscosidad es un factor importante en el transporte de resinas, la inyección de plásticos en estado líquido y la obtención de dimensiones críticas en la extrusión.
La viscosidad de un polímero puede ser determinada con el uso de viscosímetros capilares mediante disolución del mismo en un disolvente, que se basan en el tiempo que tarda un fluido a través de un tubo capilar. Existen varios modelos de viscosímetros capilares, siendo unos de los más utilizados el viscosímetro de Ubbelohde.
Viscosímetro capilar
También existen viscosímetros rotacionales, que se basan en medir la resistencia de rotar de un cilindro sumergido en el fluido.
Viscosímetro rotacional
Debido a que los polímeros no son fluidos newtonianos debemos hablar de viscosidad relativa o intrínseca.
La viscosidad relativa, ηr, de una disolución se define como el cociente entre la viscosidad de la disolución, η, y la viscosidad del disolvente puro, η0, a la misma temperatura. Es una magnitud adimensional.
La viscosidad intrínseca, [η], de una disolución polimérica está definida por:
Donde Cp es la concentración de polímero en disolución, en unidades de g/dL.

La viscosidad intrínseca de una disolución polimérica está empíricamente relacionada con la masa molecular promedio del polímero mediante la ecuación:
Donde [η] viene dada en dL/g, Mv es el promedio viscoso de la masa molecular del polímero en g/mol, Mº = 1 g/mol, y K y a son parámetros que dependen del disolvente, de la temperatura y del tipo de polímero.

Contracción al moldeo
Como se ha expresado en Coeficiente de dilatación lineal, los materiales sufren una dilatación al calentarse y una contracción al enfriarse. Por lo que será útil conocer este índice para la confección de moldes de inyección o boquillas de extrusión debido a que deberán ser de mayor tamaño que el de la pieza que se desea obtener para que la misma se adapte a los requerimiento de dimensiones requeridos al solidificarse y enfriarse.
Las unidades utilizadas pueden ser mm / mm o también se pueden expresar en porcentajes.

Solubilidad
La solubilidad de un polímero varía en función de su estructura química y del peso molecular, siendo más fácilmente solubles las fracciones de bajo peso molecular. Por lo tanto no es extraño que durante un proceso de disolución se disuelvan las fracciones más ligeras del polímero, quedando insolubles las de alto peso molecular.

Solubilidad de algunos polímeros en diferentes solventes

Solubilidad
Material

Agua
Alcohol
H.C. Halogenados
H.C. Atifátícos
H.C. Aromáticos
Cetonas
Esteres
Éteres


SI
NO
SI
NO
SI
NO
SI
NO
SI
NO
SI
NO
SI
NO
SI
NO
Acetal

X

X

X

X

X

X

X

X
Acrilonitrilo estireno

X

X
X


X
X

X





Acrilonitrilo butadieno estireno

X

X
X


X
X

X

X



Copolímero estireno butadieno

X

X
X

X

X

X

X



Celulosa acetato

X

X
X


X
X

X

X

X

Celulosa acetato butirato

X

X
X


X
X

X

X

X

Celulosa acetato propinato

X

X
X


X
X

X

X

X

Celulosa nitrato

X

X



X

X
X

X

X

Celulosa metil
X




X

X








Celulosa etil

X
X

X


X
X

X

X

X

Celulosa bencil

X


X


X
X

X

X



Poliamida 6

X

X

X

X

X

X

X

X
Poliamida 6-6

X

X

X

X

X

X

X

X
Poliamida 6-10

X

X

X

X

X

X

X

X
Poliamida 1 1

X

X

X

X

X

X

X

X
Poliamida 12

X

X

X

X

X
X


X

X
Poliimidas

X

X

X

X

X

X

X

X
Polibutadieno

X

X

X

X

X

X

X


Policarbonato

X

X
X


X
X







Polietileno

X

X

X

X

X

X

X

X
Polipropileno

X

X

X

X

X

X

X

X
Poliestireno

X

X
X


X
X

X

X



Polimetacrilato de metilo

X

X
X


X
X

X

X



Pollmetacrilato de etilo

X

X
X


X
X

X

X



Poliacrilo nitrito

X

X
X


X



X

X


Polisulfonas

X

X
X


X
X

X





Poliuretano

X

X

X

X

X

X

X

X
Polivinil acetal

X
X

X





X

X



Polivinil formal

X
X

X





X

X



Polivinil butiral

X
X

X





X

X



Polialcohol vinílico
X


X



X

X

X

X

X
Polivinil carbazol

X

X
X


X
X


X

X

X
Polivinil metil éter
X

X

X



X

X

X

X

Polivinil etil éter

X

X
X



X

X

X



Polivinil propil éter




X



X

X

X



Polivinil butil éter

X

X
X



X

X

X



Poliacetato de vinilo

X
X

X



X

X

X



Policloruro de vinilo

X

X

X

X

X

X

X

X
Policloruro de vinilideno

X

X

X

X

X
X


X

X
Politetrafluoretileno

X

X

X

X

X

X

X

X
Politrifluormonocloro etil

X

X

X

X

X

X

X

X
Resina poliéster

X

X

X

X

X

X

X

X
Resina epoxi

X

X

X

X

X
X


X

X
Resina fenol formaldehído

X

X

X

X

X

X

X

X
Resina urea formaldehído

X

X

X

X

X

X

X

X
Resina caseína formaldehído

X

X

X

X

X

X

X

X
Resina melamina formaldehído

X

X

X

X

X

X

X

X
Resina de anilina

X

X

X

X

X

X

X

X
Resina de silicona

X

X

X

X

X

X

X

X
Resina de cumarona

X

X
X



X



X

X


Resistencia a la inflamabilidad
Dependiendo de su composición los polímeros se comportan de forma distinta al aplicárseles una fuente de ignición. Pudiendo destacarse: facilidad de ignición, autoextinción de la llama, color de la llama, desprendimiento de algún olor, la presencia de humos, etc. Esta propiedad es muy útil conocer, por ejemplo, en los plásticos utilizados en recubrimiento de cables.

13 comentarios:

  1. muchisimas gracias por este aporte, tengo una pregunta puedes darme una tabla o grafica (como la tabla de la densidad) con las contracciones de los materiales versus el espesor de la pared? los materiales que mas uso son PP, PE (alta y baja densidad), Poliestireno, PC.

    espero tu respuesta y gracias por el aporte, muy buen blog

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  2. Hola Rodrigo
    Las contracciones producidas en el plástico dependerán tanto de las características del plástico como de los parámetros de inyección utilizados (presión, tiempo y temperatura). Otro factor a tener en cuenta son los rellenos agregados al plástico. También depende de la dirección de llenado y geometría del molde. Diferentes espesores de las paredes de la pieza dan lugar a diferentes tiempos de enfriamiento y a diferentes ordenamientos a nivel molecular. Un orden diferente de las cadenas moleculares en diferentes zonas, da lugar a diferentes grados de contracción
    Además la contracción no solo depende de la longitud sino también del espesor de la pared o más precisamente del volumen. Es decir, la contracción longitudinal de la pieza estará asociada también con la contracción volumétrica.
    Considerando los factores arriba enunciados, por lo general para determinar la contracción del plástico se realizan cálculos.
    Vía mail te paso algo que encontré sobre cálculo de la contracción

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  3. Muy interesante y completa la informacion.
    Quisiera fundir ABS, se que puede hacerse con Toluol o tolueno, quisiera saber si hay otro quimico que sirva para este proposito y si ademas existe otro quimico que pueda usar como acelerante de este proceso.
    saludos y espero tu respuesta

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  4. Hola Julian. Muchas Gracias. Se puede utilizar metiletilcetona, ciclohexanona, acetona, tricloroetileno. Tengo entendido que la ciclohexanona da mejores resultados. Esta última forma parte de algunos adhesivos comerciales utilizados para pegar ABS.
    Saludos.

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  5. Hola que tal, es muy interesante y útil este blog muchas felicidades a su creador. Actualmente hago mi protocolo de tesis de lic. Alguien sabe que norma ASTM se utiliza para medir la viscosidad y la contracción al moldeo teniendo en cuenta que voy evaluar un compuesto plástico-madera

    Muchas Gracias

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    1. Hola Juan. Muchas gracias. Desconozco cuales ASTM normalizan esos ensayos. Si averiguo algo te aviso. Saludos

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  6. Donde puedo encontrar una tabla comparativa de pegajosidad o Tacticidad por polímero?
    Muchas gracias.

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    1. Hola. No dispongo de tablas comparativas de pegajosidad de los polímeros.
      Saludos cordiales

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  7. Hola que tal, excelente post, por favor me podrías ayudar con la bibliografía (libro, tesis, etc) de donde obtuviste la información??Al menos de la tabla de densidades??Es para un trabajo de tesis, saludos!!

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    1. Hola, muchas gracias. La información es un resumen que hice de un apunte de un curso sobre plásticos que realice tiempo atrás. Desconozco de dónde obtuvo los valores de las distintas densidades de los polímeros el catedrático que impartió el curso.
      Saludos

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  8. QUE BUENA INFORMACION CON ESTO RECUPERE EL AÑO

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    1. Hola Edison. Me alegro que te haya servido la información
      Saludos

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