1 Contenido I. INTRODUCCIÓN......................................................3 1.1 OBJETIVO GENERAL...............................................7 1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS........................................7 1.3 IMPORTANCIA Y JUSTIFICACIÓN.................................7 II. MARCO TEÓRICO.....................................................8 2.1 POLÍMEROS- POLIMERIZACIÓN....................................9 2.1.1 TIPOS DE POLIMERIZACIÓN...................................11 2.2 PROPIEDADES DE LOS POLÍMEROS...................................12 2.3 CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS.................................13 2.3.1 TERMOPLÁSTICOS.............................................14 2.3.2 TERMOESTABLES..............................................18 2.3.3 ELASTÓMEROS - TIPOS........................................20 CAUCHO NATURAL................................................23 CAUCHO SINTÉTICO..............................................29 2.4 APLICACIONES DEL DE LOS POLIMEROS:.............................48 III. INGENIERIA DE PROCESOS.........................................49 3.1 El caucho estireno-butadieno...................................50 3.1.1 Materias primas............................................50 3.1.2 Descripción del Proceso....................................50 3.1.3 Aplicaciones...............................................57 3.2 El caucho poli cloropreno (neopreno)...........................57 3.2.1 Materias primas..........................................57 3.2.2 Proceso general de fabricación del policloropreno..........58 3.2.3 Aplicaciones...............................................61 3.3 Caucho etileno-propileno.......................................66 3.3.1 Materias primas............................................66 3.3.2 Procesos de fabricación....................................66
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Un polímero es como si uniésemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro, al final obtenemos una cadena de monedas, en donde las monedas
serían los monómeros y la cadena con las monedas sería el polímero.
Cabe destacar que los polímeros pueden ser lineales, es decir, estar
conformados por una única cadena de monómeros, o en su defecto, la
mencionada cadena puede presentar ramificaciones de mayor o de menor
tamaño, asimismo, pueden darse entrecruzamientos provocados por el enlace
entre átomos de diferentes cadenas.
Según lo establecido por la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada
(IUPAC), el principio general que rige a la hora de la denominación de los
polímeros es el empleo del prefijo “POLI” seguido de la unidad estructural
repetitiva, por ejemplo:
Polietileno, poliestireno, poliuretano, policloruro de vinilo, entre otros.
Un dato importante que se debe tener en cuenta es que erróneamente se suele
creer que los polímeros son plásticos, cosa que no es así, sin embargo, un
polímero puede ser un plástico, dependiendo tanto del concepto de plástico,
como de si es natural o sintético.
Existen un gran abanico de materiales cuya composición se basan en polímeros,
todos los plásticos, los recubrimientos de pintura, los adhesivos, los materiales
compuestos, etc. son ejemplos de materiales basados en polímeros que
utilizamos en nuestro día a día.
Polimerización
El polímero es un compuesto químico que posee una elevada masa molecular y
que es obtenido a través de un proceso de polimerización.
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La polimerización es el proceso o la reacción por la cual se unen varias
moléculas de un compuesto (los monómeros) que bajo determinadas
condiciones específicas de calor, luz o catalizadores se da la formación de una
cadena de múltiples eslabones de moléculas para así entonces obtener una
macromolécula llamada polímero.
Además el número de monómeros que se repiten en un polímero se llama grado
de polimerización; los materiales que tienen un alto grado de polimerización se
denominan altos polímeros.
II.1.1 TIPOS DE POLIMERIZACIÓN
Polimerización por condensación
En cada unión de los monómeros, moléculas más pequeñas, se pierde una
molécula pequeña, como consecuencia de esto la masa molecular del
polímero no será un múltiplo exacto de la masa molecular del monómero.
Estos a su vez en función de la repetición o variedad de los monómeros se
dividen en homopolímero y copolímeros.
Homopolímero:
Se le denomina así al polímero que está formado por el mismo monómero a lo largo de toda su cadena, el polietileno, poliestireno o polipropileno son ejemplos de polímeros pertenecientes a esta familia.
Copolímero:
Se le denomina así al polímero que está formado por al menos 2 monómeros diferentes a lo largo de toda su cadena, el ABS o el SBR son ejemplos pertenecientes a esta familia.
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Polimerización por adición
En este caso sí la masa molecular del polímero es un múltiplo exacto de la
masa molecular del monómero y suelen observar un proceso compuesto de
tres fases: iniciación, propagación y terminación.
2.2 PROPIEDADES DE LOS POLÍMEROS
Entre las propiedades que presentan los polímeros se encuentran:
Fotoconductividad, electrocromismo y fotoluminiscencia.
Entre las propiedades que definen las propiedades de los polímeros, las más
importantes son:
La temperatura de transición vítrea del polímero
El peso medio molecular del polímero
La temperatura de transición vítrea determina la temperatura en la cual el
polímero cambia radicalmente sus propiedades mecánicas, cuando la
temperatura de transición vítrea es ligeramente inferior a la temperatura
ambiente el polímero se comporta como un material elástico (elastómero),
cuando la temperatura de transición vítrea es superior a la temperatura ambiente
el polímero se comporta como un material rígido (termoestable).
Existen diferentes parámetros que miden las propiedades de los polímeros como
el radio de giro, la densidad del polímero, la distancia media entre las cadenas
poliméricas, la longitud del segmento cuasi-estático dentro de las cadenas
poliméricas, etc...
El peso molecular medio determina de manera directa tanto el tamaño del
polímero así como sus propiedades tanto químicas como mecánicas (viscosidad,
mojado, resistencia a la fluencia, resistencia a la abrasión…), polímeros con alto
peso molecular medio corresponden a materiales muy viscosos.
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2.3 CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS
La formación de las cadenas poliméricas se producen mediante las diferentes
poli reacciones que pueden ocurrir entre los monómeros, estas poli reacciones
se clasifican en:
Polimerización
Poli condensación
Poli adición
En función de la composición química, los polímeros pueden ser:
Polímeros inorgánicos: Como por ejemplo el vidrio
Polímeros orgánicos: Como por ejemplo los adhesivos de resina epoxi,
Los polímeros orgánicos se pueden clasificar a su vez en polímeros
naturales y polímeros sintéticos
En función a su origen, los polímeros pueden ser:
Polímeros naturales: Entre los más conocidos se encuentran las
proteínas (el ADN), la seda, el almidón y la celulosa.
Polímeros sintéticos: Aquí tenemos al polietileno, los materiales
termoestables, la baquelita y el nylon, etc.
En función de cómo se encuentren enlazadas o unidas (enlaces químicos o
fuerzas intermoleculares) y la disposición de las diferentes cadenas que
conforma el polímero, los materiales poliméricos resultantes se clasifican en:
Termoplásticos
Termoestables
Elastómeros
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2.3.1 TERMOPLÁSTICOS
Los materiales termoplásticos son aquellos materiales que están
formados por polímeros que se encuentran unidos mediante fuerzas
intermoleculares o fuerzas de Van der Waals, formando estructuras
lineales o ramificadas.
Un material termoplástico lo podemos asemejar a un conjunto de cuerdas
enredadas (entremezcladas) que tenemos encima de una mesa, cuanto
mayor sea el grado de enredo de las cuerdas mayor será el esfuerzo que
tendremos que realizar para separar las cuerdas unas de otras dado a
que el rozamiento que se produce entre cada una de las cuerdas ofrece
resistencia a separarlas, en este ejemplo las cuerdas representa a los
polímeros y el rozamiento representa las fuerzas intermoleculares que los
mantiene unidos.
*Estructura de tipos de polímeros.
Fuente: Tésis sobre plásticos, Universidad Central de Venezuela,2006
En función del grado de las fuerzas intermoleculares que se producen entre
las cadenas poliméricas, estas pueden adoptar dos tipos diferentes de
estructuras, estructuras amorfas o estructuras cristalinas, siendo posible la
existencia de ambas estructuras en un mismo material termoplástico.
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Estructura amorfa: Las cadenas poliméricas adquieren una
estructura liada, semejante a de la un ovillo de hilos desordenados,
dicha estructura amorfa es la responsable directa de las propiedades
elásticas de los materiales termoplásticos.
Estructura cristalina: Las cadenas poliméricas adquieren una
estructura ordenada y compacta, se pueden distinguir principalmente
estructuras con forma lamelar y con forma micelar. Dicha estructura
cristalina es la responsable directa de las propiedades mecánicas de
resistencia frente a esfuerzos o cargas así como la resistencia a las
temperaturas de los materiales termoplásticos.
Si el material termoplástico dispone de una alta concentración de polímeros
con estructuras amorfas, dicho material presentará una pobre resistencia
frente a cargas pero una excelente elasticidad, si por el contrario el material
termoplástico dispone de una alta concentración de polímeros con una
estructura cristalina, el material presentará altas propiedades de resistencia y
esfuerzo frente a cargas incluso superando incluso a los materiales
termoestables, pero por otro lado presentará pobres propiedades elásticas
aportándole su característica de fragilidad en dichos materiales.
*Tipos de Estructuras Cristalinas
Fuente: Tésis sobre plásticos, Universidad Central de Venezuela, 2006.
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Características de los termoplásticos
Son rígidos
Gran estabilidad física y mecánica
Presentan resistencia al impacto
Es frágil
Tienen buena deformación plástica cuando son calentados, lo que permite
moldearlos fácilmente
Pasan por estado líquido al calentarse antes de pasar a estado gaseoso, es
decir, se pueden derretir
Son solubles en ciertos solventes
Pueden absorber algunos solventes y, cuándo lo hacen, se hinchan
Muy difíciles de soldar
Ofrecen buena resistencia a la deformación por fluencia (deformación irrecuperable)
Propiedades de los termoplásticos
Las propiedades del material de un polímero termoplástico pueden ajustarse
para satisfacer las necesidades de una aplicación específica mediante la mezcla
de la resina termoplástica con otros componentes.
Comportamiento Elástico: En los polímeros termoplásticos la deformación
elástica es el resultado de dos mecanismos. Un esfuerzo aplicado hace que se
estiren y distorsionen los enlaces covalentes de las cadenas, permitiendo que
estas se alarguen elásticamente. Al eliminar el esfuerzo se recuperan de esta
distorsión prácticamente de manera instantánea.
Comportamiento Plástico: Los polímeros termoplásticos se deforman
plásticamente cuando se excede al esfuerzo de cadencia. Sin embargo la
deformación plástica no es una consecuencia de movimiento de dislocación. En
lugar de eso las cadenas se estiran, se deslizan bajo la carga, causando una
deformación permanente.
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Viscoelasticidad: La capacidad de un esfuerzo para provocar el deslizamiento
de cadenas y la deformación plástica está relacionada con el tiempo y la rapidez
de deformación. Si el esfuerzo se aplica lentamente, las cadenas se deslizan
fácilmente una al lado de otra; si se aplica con rapidez, no ocurre deslizamiento y
el polímero se comporta de manera frágil.
Impacto: El comportamiento viscoelástico también ayuda a comprender las
propiedades al impacto de los polímeros. A muy altas velocidades de
deformación, como en una prueba de impacto, no hay tiempo suficiente para que
las cadenas se deslicen causando deformación plástica. En estas circunstancias,
los termoplásticos se comportan de manera frágil y tienen valores pobres al
impacto. A bajas temperaturas en un ensayo al impacto se observa el
comportamiento frágil en tanto que a temperaturas más elevadas donde las
cadenas se mueven con mayor facilidad, se observa un comportamiento más
dúctil.
Corrosión. El ataque por una diversidad de insectos y microbios es una forma
de corrosión en los polímeros. El polietileno, el propileno y el poliestireno son
resistentes a este tipo de corrosión.
Propiedades eléctricas: Los polímeros termoplásticos son materiales aislantes
pero algunos polímeros termoplásticos complejos como el acetal poseen una
conductividad térmica útil.
Ejemplos y aplicaciones de materiales termoplásticos
Polietileno de alta presión como material rígido aplicado para cubiertas de
máquinas eléctricas, tubos, etc.
Polietileno de baja presión como material elástico usado para el aislamiento
de cables eléctricos, etc.
Poliestireno aplicado para aislamiento eléctrico, empuñaduras de
herramientas y otros
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Poliamida usada para la fabricación de cuerdas, correas de transmisión, etc.
PVC o cloruro de polivinilo para la fabricación de materiales aislantes, tubos,
envases, etc.
2.3.2 TERMOESTABLES
Son también llamados termo fijos, están formados mediante calor y con o
sin presión, dando como resultado un producto que es permanentemente
duro .El calor primero ablanda al material, pero al añadirle más calor o
sustancias químicas especiales ,se endurecerá por un variación química
conocida como polimerización ,luego de esto no puede ser reblandecido.
La polimerización, es un proceso químico que da como resultado luego de
este la formación de un nuevo compuesto cuyo peso molecular viene a
ser un múltiplo de la sustancia de origen. Los procesos que se utilizaron
para plásticos termofraguantes incluyen compresión o moldeo de
transferencia, colado laminado e impregnado, así mismo algunos son
usados para las estructuras rígidas o flexibles de espumas.
Algunos plásticos termoestables o termo fijos son:
Baquelita: se le conoce con las siglas PF.
Se le conoce también con el nombre del FENOL - FORMALDEHÍDO y con
la denominación FENOPLASTOS. Fue uno de los primeros plásticos que
se obtuvieron. Consiste en un plástico oscuro, duro y frágil, de color
oscuro, brillante, con aspecto metálico. Esta es la razón por la cual, las
piezas de Baquelita se confunden a veces con piezas mecánicas, como
las empleadas en la fabricación de electrodomésticos y en la industria del
automóvil. Esta Baquelita tiene también propiedades aislantes por lo que
se emplea en la fabricación de elementos eléctricos y electrónicos:
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Interruptores, enchufes, placa de soporte para circuitos impresos. Como
no se ablanda por el calor y para aprovechar sus propiedades aislantes
tanto térmicas como eléctricas, la Baquelita también se emplea para
mangos de utensilios y aparatos sometidos al calor, aparatos de mandos
eléctricos, tapones, etc.
Politetrafluoretileno: Se le conoce con las siglas PTFE.
Consiste en un material blando flexible y tenaz, resistente a los productos
químicos, tiene una resistencia a la tracción de 15 - 35 N/mm2 y una
densidad de 2.2 g/cm3.Es capaz de resistir temperaturas de 300 °C
durante largos periodos casi sin sufrir modificaciones.
Se aplica en la fabricación de cojinetes secos, válvulas, revestimientos,
aislantes electrónicos, etc.
*Ejemplos de termostables y su estructura química
Baquelita Politetrafluoretileno
Fuente:Wikipedia.org,2014.
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2.3.3 ELASTÓMEROS - TIPOS
Elastómeros
Un elastómero es un material polimérico que exhibe elasticidad. De
acuerdo con las propiedades mecánicas, se tiene que los elastómeros
deben estirarse rápidamente bajo tensión, con poca pérdida de energía y
calor; cuando se liberan de la fuerza, deben recobrar sus dimensiones
originales por efecto del rebote; esta recuperación debe ser llevada a
cabo con la menor deformación.
Por lo anterior, para que un material sea elastómero debe ser un polímero
de alto peso molecular, debe poseer una alta movilidad segmental, una
alta temperatura de transición vítrea en el estado no estirado. Los
aspectos ya mencionados indican que sus fuerzas intermoleculares son
débiles además de que su estructura es flexible; por otro lado, para
garantizar la alta movilidad segmental, su estructura posee un mínimo
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grado de orden en el estado no estirado; y por último, para prevenir la
deformación permanente y para permitir la rápida retracción, sus cadenas
están permanentemente entrecruzadas.
Formulación de los elastómeros
Para la obtención de los elastómeros se utiliza como materia prima el
caucho, que es mezclado con ciertos compuestos y luego vulcanizado
para que presente las características que definen al elastómero,
mencionadas anteriormente. En la industria se seleccionan los
compuestos a mezclar con el caucho, de tal manera que modifiquen sus
propiedades a conveniencia y que permitan la reducción de los costos; a
ello se le denomina formulación.
Los materiales que se utilizan en las formulaciones de elastómeros se
citan a continuación:
-Cargas: Se añaden al elastómero para reforzar el producto vulcanizado;
la más común en la industria del caucho es el negro de humo.
-Ayudantes del procesamiento: Son agregados para modificar las
propiedades del caucho durante el proceso o una etapa específica del
mismo; entre ellos destacan los lubricantes y los plastificantes. Estos
últimos se utilizan cuando se desea incrementar la flexibilidad de la
mezcla; los más comunes son los aceites de hidrocarburos.
-Agentes vulcanizantes: Son materiales que promueven el enlace
espacial de las cadenas del caucho. Se utilizan, entre otros, el azufre (s),
peróxidos como el dicumil peróxido (DCP) y resinas fenólicas.
- Acelerantes: Son materiales que combinados con los agentes
vulcanizantes reducen el tiempo de vulcanización y mejoran las
propiedades físicas del producto.
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Los acelerantes se aplican de las siguientes formas:
Sistema de aceleración simple: Se basa en la aplicación de un acelerante
primario. Este se define como aquel cuya actividad produce un curado
satisfactorio en tiempos específicos.
Combinación de dos o más acelerantes:
Consiste en la aplicación del acelerante primario acompañado de un
acelerante con menor actividad llamado secundario. Se aplica en mayor
proporción el primario y la masa del secundario corresponde a un
aproximado de 10% a 20% de la masa total. Esta combinación consigue
crear un efecto sinergístico.
Acelerantes de acción retardada: No son afectados por la temperatura de
procesamiento, pero producen curados satisfactorios a temperaturas
ordinarias de vulcanización, de esta manera ofrecen una protección ante
el curado prematuro.
Con respecto a la actividad relativa de los acelerantes, entre los lentos se
tiene la anilina, entre los moderadamente rápidos, la difenilguanidina
(DPG) y la hexametilenotetramina, entre los rápidos el 2-
mercaptobenzotiazol (MBT) y el disulfuro de benzotiacilo (MBTS), y por
último, los ultraacelerantes, como el disulfuro de tetrametil tiuram (TMTD),
ditiocarbamatos y xantatos.
-Activadores de aceleración: Son sustancias que forman complejos con
los acelerantes, para activarlos, lo que conduce a obtener los máximos
beneficios del sistema por el incremento de la velocidad de vulcanización.
Los activadores están agrupados de la siguiente forma:
-Inorgánicos: Principalmente óxidos de metales como óxido de zinc,
además de cal hidratada, litargirio, óxido de plomo, óxido de magnesio, e
hidróxidos.
-Ácidos orgánicos: Normalmente son usados con óxidos metálicos, y son
por lo general ácidos monobásicos de alto peso molecular o mezclas de
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ácido esteárico, láurico, palmítico y mirístico, y aceites hidrogenados de
palma, castor, pescado y linaza.
-Sustancias alcalinas: Ejemplos de éstas son aminas, sales de aminas
con ácidos débiles; éstas incrementan la velocidad de curado a través del
incremento del pH del caucho.
-Agentes de resistencia al envejecimiento: Se incluyen todos los
agentes que ayudan a evitar la ruptura de las cadenas o alteraciones
químicas de las mismas, que producen el envejecimiento del caucho
vulcanizado. Un ejemplo de estos agentes son los antioxidantes.
-Ingredientes misceláneos: Entre ellos destacan los colorantes y los
agentes retardantes a la llama. Para la integración de los compuestos ya
mencionados, se utiliza comúnmente un molino de rodillos o un mezclador
interno tipo Banbury. En ambos equipos hay que tener en cuenta los
siguientes aspectos para producir un mezclado óptimo; en primer lugar,
para cada caucho existe un rango óptimo de temperatura de operación,
además es necesario incorporar los ingredientes en un orden específico.
Por otro lado, el mezclado se lleva a cabo por etapas y el tiempo de
duración de las mismas es importante controlarlo, al igual que se debe
controlar la temperatura final del proceso para evitar la vulcanización
prematura.
Dentro de los elastómeros tenemos a: El caucho natural y caucho
sintético.
TIPOS
CAUCHO NATURALEl caucho natural es un hidrocarburo que se encuentra en el látex de
ciertas variedades de árboles de las familias: Moráceas, Euforbiáceas,
Apocináceas y Asclepiadáceas. Mayormente el caucho es extraído de
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la especie Hevea Brasiliensis, perteneciente a la familia de las
Euforbiáceas, originario del Amazonas. Sur de América.
Obtención
Para extraer el caucho se hacen incisiones de forma diagonal y en
ángulo hacia abajo, aproximadamente entre 20 y 30 grados, en la
corteza del árbol. Dicho corte produce una suspensión acuosa,
llamada látex, de alrededor de 30-40 % de caucho seco. En la Figura
se muestra la naturaleza interna del caucho en donde se realizan las
incisiones, indicado los canales por donde circula el látex y las zonas
de la corteza y la madera del árbol.
*Naturaleza interna del caucho luego de las incisiones
Fuente: Friedenthal, E. (setiembre 1993). Curso de capacitación Industria y Tecnología del caucho, Universidad de Lima, pp. 23, Lima.
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El látex producto de cada corte es recogido aproximadamente durante
cuatro horas en un recipiente y suele ser de unos 30 ml. Luego de esto se
arranca un trozo de la corteza de la base del tronco y se tapa el corte con
el objetivo que se vuelva generar y se extraiga nuevamente. Por lo tanto
el látex líquido puede ser concentrado y vendido como Látex Natural,
coagulado y transformado en diversos grados de caucho seco. El
siguiente gráfico esquematiza el origen de los grados más importantes de
caucho natural.
* Composición del caucho
Fuente: Friedenthal, E. (setiembre 1993). Curso de capacitación Industria y Tecnología del caucho, Universidad de Lima, pp. 24, Lima.
Luego el látex desde el momento de su extracción es sometido a varias
operaciones con el fin de evitar su contaminación con hojas y ramas. Para
esto se coagula mediante calor o por acción de ácidos (que también hace
que las partículas en suspensión del caucho en el látex se aglutinen),
luego de esto se le hace pasar a través de rodillos para darle forma de
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capas de caucho de un espesor aproximado de 0.6 cm. y finalmente, se
seca al aire o con humo para su distribución.
*Grafica comercial para la extracción del caucho
Fuente:monografias.com,2013.
Propiedades Generales
El caucho natural es un polímero lineal que tiene como principal
monómero al Isopreno 2- metilbutadieno cuya fórmula química es C5H8 el
cual es un líquido de relativa volatilidad. En la figura se muestra la
composición química del caucho.
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*Composición química del caucho
Fuente: Friedenthal, E. (setiembre 1993). Curso de capacitación Industria y
Tecnología del caucho, Universidad de Lima, pp. 44, Lima.
La unión de los enlaces de los monómeros puede formar cadenas cortas y
largas, las cuales dependiendo de su variabilidad de tamaño explican la
viscosidad del caucho. A continuación se describirá a las principales
propiedades del caucho natural:
Resistencia mecánica:
El caucho natural es el que presenta más marcadamente el fenómeno de
cristalización, por tanto tiene una buena resistencia mecánica que
consiste en la resistencia contra todo tipo de rotura que puede ser
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producida por fuerzas de tracción, torque, flexión, compresión, desgarre y
abrasión.
Histéresis:
Este caucho es un material viscoelástico, el cual consume energía y
retarda su deformación ante una fuerza. La histéresis está representada
por esa energía que no permite fácilmente la deformación del caucho. Es
importante indicar que a 200 º C el caucho natural es muy blando porque
sus soluciones son menos viscosas, por lo que a temperaturas entre 100
ºC y 150 ºC ya se puede procesar fácilmente.
Desgarramiento y fatiga:
La resistencia al desgarre por parte del caucho natural es buena. Esta se
mide haciendo un corte inicial a una probeta de caucho, luego se le
realiza un estiramiento donde se observa el grado de desgarre. La rotura
o crecimiento del corte (fatiga) inicial determinará la resistencia del caucho
natural.
Propiedades de fricción y desgaste:
El desgaste o abrasión del caucho se produce cuando éste es sometido a
una fricción contra una superficie que provoca el desprendimiento de
pequeñas partículas de caucho.
Otras consideraciones a tomar en cuenta es que el caucho es insoluble en
agua y a determinadas temperaturas tiene distintas características que
son las siguientes:
*Caracteristicas del caucho a determinadas temperaturas.
Fuente: http://es.encarta.msn.com/text 761556347/Caucho.html.Visitado en
Los cauchos de etileno-propileno se destacan por su resistencia al calor,
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oxidación, ozono y a la intemperie debido a su estructura polimérica de cadena
saturada. Como elastómeros no polares, tienen buena resistividad eléctrica y
resistencia a solventes polares, como agua, ácidos, álcalis, ésteres fosfatados y
muchas cetonas y alcoholes. Los grados amorfos o de baja cristalinidad tienen
excelente flexibilidad a baja temperatura con una temperatura de transición
vítrea de -60°C.
Resistencias al agrietamiento por calor a temperaturas de 130°C pueden ser
obtenidas mediante sistemas de vulcanización con azufre y resistencias al calor
de hasta 160°C pueden obtenerse mediante cura con sistemas de peróxido. La
resistencia a la compresión es buena, particularmente a altas temperaturas, si
son utilizados sistemas de curado basados en azufre o peróxidos.
Estos polímeros responden de forma aceptable incluso con altas cargas de
relleno y plastificante disminuyendo su precio. Estos incluso pueden desarrollar
alta resistencia al desgarro y a la tracción, excelente resistencia a la abrasión,
como así también, se ve mejorada su resistencia al hinchamiento por aceite y su
retardo a la llama.
Propiedades generales de los elastómeros de etileno-propileno
Propiedades del polímero ValorViscosidad Mooney ML 1+4 @ 125°C
5-200+
Contenido de etileno 45 a 80% en pesoContenido de dieno 0 a 15% en pesoDensidad 0,86 a 0,87g / cm3
Propiedades vulcanizado ValorDureza (Shore A) 30 a 95Resistencia a la tracción 7 a 21MPaElongación 100 a 600%Compresión 20 a 60%Temperatura de trabajo -50 a 160°CResistencia al desgarro Mediana a buenaResistencia a la abrasión Buena a excelenteElasticidad Mediana a buenaPropiedades eléctricas Excelentes
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Los rangos pueden ser mayores dependiendo la composición. No todas las
propiedades pueden lograrse en un mismo compuesto.
Estructura y síntesis química
Los cauchos de etileno-propileno son sintetizados tanto en bloques o a partir de
monómeros como los polímeros termoplásticos polipropileno y polietileno. El etileno y el
propileno son combinados al azar para producir polímeros elásticos y estables. Una
amplia familia de elastómeros de etileno-propileno pueden ser producidos alcanzando
desde estructuras amorfas no cristalinas hasta semi-cristalinas dependiendo de la
composición del polímero y de cómo son combinados. Estos polímeros también son
producidos en un amplio rango de viscosidades Mooney (o pesos moleculares).
El etileno y el propileno se combinan para formar un polímero de cadena carbonada
saturada, químicamente estable generando una excelente resistencia al calor, a la
oxidación, al ozono, y a la intemperie. Un tercer monómero dieno no conjugado puede
ser terpolimerizado de forma controlada para mantener la cadena saturada y una zona
reactiva no saturada a un lado de la cadena principal susceptible de sufrir vulcanización
o modificación química del polímero. Los terpolímero son denominados EPDM (etileno-
propileno-dieno con la M haciendo referencia a la estructura de cadena saturada). El
copolímero etileno-propileno se denomina EPM.
Estructura química del EPDM con ENB
Hay dos clases de terpolímero comúnmente utilizados, principalmente el etiliden
norboneno (ENB) seguido de diciclopentadieno (DCPD). Cada dieno se incorpora con
una diferente tendencia para introducir una larga cadena ramificada o polímeros con
cadenas laterales que influyen en el procesado y el grado de curado por vulcanización
con azufre o peróxido. Una diferencia importante que introduce el dieno es la
posibilidad de un centro reactivo propicio para la vulcanización con azufre a diferencia