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Repaso
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Aspectos interrelacionados
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Clasificaciónsegún comportamiento termo-mecánico
Termoplásticos
Termoplásticos Termorígidos
Termorígidos Elastómeros
Elastómeros
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Copolímero al azar Copolímero de secuencia ordenada
Copolímero alternado Copolímero en bloque
Copolímero injertado Copolímero injertado
Copolímero en bloque A-B
Copolímero en bloque A-B-A
Copolímero en bloque (A-B)n
Cop.bloqueradial en 3 ptos
Cop.bloque radialen 6 ptos
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POLIDISPERSIDAD
Se puede demostrar que Mw >Mn, vale la igualdad para unpolímero monodisperso
NARROW BROAD
La relación Mw / Mn se conoce comopolidispersidad y puede variar entre
1,02 y 50
DISTRIBUCIÓN
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Polímero Tg
o
C)
Polidimetilsiloxano -120Polibutadieno -85Polietileno -80Poliisopreno -73Poliisobutileno -70
Polipropileno -19Polimetilacrilato 9Policaproamida (Nylon 6) 50PVC 83Poliestireno 100
Politetrafluoroetileno 126
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100 – 200 Å
Región interlamelar
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Los materiales
ingenieriles pueden ser
catalogados en dos tipos
FLUIDOS
VISCOSOS
FLUIDOS
VISCOSOS
SÓLIDOS
ELÁSTICOS
SÓLIDOS
ELÁSTICOS
Actualmente estas categorías representan sólo los extremos de un amplio
espectro de comportamientos de los materiales.
Los polímeros ¿Se comportarán como fluidos viscosos o cómo sólidos elásticos?
Viscoelasticidad
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La relación de c (el tiempo de relajación del material) con ts (el tiempo del ensayo)
De >> 1 respuesta elástica
De << 1 respuesta viscosa
El
comportamiento
de
un
material
polimérico
depende
de
la
velocidad
a
la
que
se
realiza el ensayo y de la temperaturaEj.: sillyputy
¿Por qué Reiner habrá elegido un nombre de mujer para este número adimensional?
La respuesta hay que buscarla en la Biblia....
“ Incluso las montañas fluyeron delante del Señor “
del canto de Deborah luego de la victoria sobre los filisteos, del libro de los Jueces 5:5
(Physics Today, Jan 1964, pg. 62)
Número de Deborah
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Fluidos NewtonianosDonde la relación entre la fuerza aplicada y el
flujo que ésta produce en el material es ley deNewton (en corte o cizalla)
= viscosidad
resistencia
del
material
al
flujo
bajo
una tensión mecánica
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Fluídos No Newtonianos
Se clasifican de acuerdo con su comportamiento en:
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En los fluidos pseudoplásticos la viscosidad
disminuye
al
aumentar
el
esfuerzo
de
corte
La disminución de la viscosidad es un
requisito esencial en el procesamiento de
polímeros, al aplicar esfuerzos de cortesobre
el
material.
La disminución de la viscosidad es un
requisito esencial en el procesamiento de
polímeros, al aplicar esfuerzos de corte
sobre
el
material.
LOS
POLÍMEROS
FUNDIDOS
SON
INVARIABLEMENTE
PSEUDOPLÁSTICOS,LA RESISTENCIA AL FLUJO
DISMINUYE AL AUMENTAR EL
CORTE
Curvas de Flujo
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γ (seg ⎯ 1)
η
Indice de
fluencia calandrado
extrusión
inyección
10 100 1000 10000 •
Zona newtoniana
ovillo
estadístico
A
veces,
dos
materiales
con
el
mismo
índice
de
fluencia,
se comportan diferente al procesarlos ¿Por què?
Viscosidad
vs Velocidad
de
deformación
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Curva Tensi
urva Tensi
ón deformaci
eformaci
ón
vs
n = tensión nominal carga / Ao
n = deformación nominal ( l - lo) / lo
La curva muestra comportamiento hookeano seguido por el pico de fluencia y una región
de plateau donde la tensión permanece constante. El punto de fluencia y el plateau
corresponden a cambios morfológicos en la muestra. Luego la tensión aumenta a grandes
deformaciones donde finalmente ocurre la falla.
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B
Módulo
Deformacióninhomogénea
“necking region”
Endurecimientopor orientación
Ablandamientopor deformación
A. Deformación elástica del material :trabaja sólo el amorfo
B. Comportamiento viscoelástico (máximo
de la curva =punto de fluencia)C. Strain softening ablandamiento por
deformación) Una vez superado el puntode fluencia disminuye la resistencia a ladeformación plástica. En algunos
materiales cuyas moléculas pueden
orientarse rápidamente o cristalizar pororientación, esta caída en la curva puede
quedar enmascarada
D. Orientation hardening endurecimiento
por orientación)
Una vez iniciada lafluencia las cadenas poliméricas seorientan en el sentido de la tensiónaplicada y ofrecen mayor resistencia auna subsecuente deformación. Haytracción de los enlaces covalentes.
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Fibra poliméricamonocristalina
Fibra poliméricasemicristalina
Polímero semicristalinodebajo de Tg
Polímero semicristalinoencima de Tg
Esquemas de curvas tensión-deformación para polímeros
cristalinos en diferentes formas morfológicas dibujados
aproximadamente a escala.
a) Rígido y frágil
b) Rígido y fuerte
c) Rígido y tenaz
d) Blando y tenaz
e) Blando y débil
Tipo a): polímeros vítreos (PS)
Tipo c): polímerossemicristalinos (PE) (arriba deTg)
Tipo d): gomas
a
bc
d
e
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AplicacionesDilucidación Estructural para la Identificación de
un determinado polímero Estudio de Polímeros modificados
Evaluación de grado de avance de una reacciónde polimerización
Índice de Carboxilo como indicador de oxidación
de poliolefinas En el plano regulatorio, verificación de
materiales declarados.
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A escala microscópica, su principal utilidad se encuentra enEvaluar temperaturas de transiciones características como
Tg Salto en Cp
Tf (o Tm) Absorción de energía del medio (transición endotérmica)
Tc Liberación de energía al medio (transición exotérmica)
Evaluar porcentaje de cristalinidad por medio de H fusión
Área debajo de la curva durante la transición relacionado con la masa
de muestra analizada Por relación con valores calculados para el material 100% cristalino
obtengo el contenido de cristales de la muestra
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está basada en la medida de la variaciónde la masa de una muestra cuando se lasomete a un cambio de temperatura enuna atmósfera controlada. Esta variaciónpuede ser una pérdida o una ganancia demasa. El registro de estos cambios nosdará información sobre si la muestra sedescompone o reacciona con otros
componentes. se registra o representa la variación de
masa o derivada con respecto a latemperatura o respecto al tiempodependiendo de que el experimento sea
dinámico o isotermo respectivamente