Propiedades y Clasificación de Polímeros y Cerámicos

El grado de reticulación es una magnitud característica de los elastómeros y termoplásticos. Si aumenta, aumenta la resistencia mecánica, la deformación por calor y la rigidez.

Termoplásticos Semicristalinos

Las moléculas químicas y geométricamente regulares en su estructura tienen menor transparencia debido a la turbidez. Presentan buenas propiedades químicas y térmicas, alta contracción, buena resistencia al desgaste y menor estabilidad dimensional.

Termoplásticos Amorfos

Son termoplásticos con cadenas moleculares o ramificaciones grandes que no pueden doblarse para reagruparse y formar zonas cristalinas. Tienen baja contracción, buena transparencia, no tienen punto de fusión y presentan baja resistencia química y al desgaste.

Clasificación de Polímeros

• Estructura Química: Funcionalidad de los grupos.
• Método de Preparación: Polímeros de adición o de condensación.
• Características Tecnológicas:
  • Termoplásticos: Sometidos a calor y presión, se reblandecen y funden. Al retirar el calor, se solidifican.
  • Termoestables: Resinas termoendurecibles que, sometidas a calor y presión, experimentan una reacción de curado. Las macromoléculas forman enlaces en todas las direcciones.
• Comportamiento Mecánico:
  • Elastómeros: Bajo módulo de elasticidad y alta extensibilidad. Absorben energía (resiliencia).
  • Plásticos: Ante un esfuerzo intenso, se deforman y no pueden volver a su forma original.
  • Fibras: Alta resistencia a la tracción mecánica, alto módulo de elasticidad y baja extensibilidad.
  • Recubrimientos: Sustancias líquidas que se adhieren a otros materiales para darles alguna propiedad.
  • Adhesivos: Alta adhesión y alta cohesión.

Propiedades Térmicas de los Polímeros

• Conductividad Térmica (K): Facilidad con la que se puede transferir calor a través del material. Se ve afectada por la cristalinidad (amorfos muy baja) y a mayor presión, mayor K.
• Capacidad Calorífica: Variación de temperatura en un peso dado en relación con la cantidad de calor aportado.
• Difusividad Térmica (α): Determina la velocidad de intercambio térmico y depende de K.
• Coeficiente de Expansión Térmica (αv).

Conformado de Polímeros

• Extrusión: Productos lineales.
• Moldeo por Inyección: Produce piezas complejas mediante la introducción a presión de un polímero fundido en un molde.
• Moldeo por Compresión: Resina termoestable en polvo calentada y comprimida en un molde mediante prensa hidráulica.
• Soplado: Molde y sopla.
• Termoconformado: Producción de piezas abiertas a partir de placas calentadas hasta estado semirrígido y presionadas con una matriz.

Cerámicos: Propiedades y Conformado

Materiales con propiedades magnéticas: cerámicas ferrimagnéticas. Los diferentes iones tienen momentos magnéticos distintos y, al aplicar un campo magnético, se produce una imantación neta. Las ferritas tienen la ventaja de ser simultáneamente magnéticas y no conductoras.

Cerámicos Refractarios

Bajas conductividades térmicas debido a sus enlaces iónico-covalentes. Se usan para el revestimiento de hornos. Los refractarios ácidos (SiO2) y las arcillas con alto contenido en alúmina combinan resistencia térmica, mecánica y alta dureza. Los refractarios básicos (MgO) tienen buena resistencia al ataque de los entornos.

Cerámicos Abrasivos

Gran dureza para ser usados para cortar o pulir (SiC).

Cerámicos con Propiedades Eléctricas

En su mayoría son aislantes térmicos debido a la alta resistencia dieléctrica y baja constante dieléctrica debido a la unión iónica y covalente que limita el movimiento de electrones. Hay cerámicos semiconductores que se usan como rectificadores. Los materiales piezoeléctricos pueden convertir señales de presión en señales eléctricas y viceversa. Los materiales ferroeléctricos pueden ser polarizados en presencia de un campo eléctrico y poseen una distribución de cargas desigual. Los granos se polarizan y presentan un momento dipolar permanente, aun así, la cerámica sigue siendo no conductora. Los materiales piroeléctricos al desarrollar un dipolo eléctrico mediante la polarización remanente cambian con la temperatura debido a que las fuerzas eléctricas del cristal se alteran por variaciones de temperatura (detectores de radiación electromagnética).

Propiedades Mecánicas de los Cerámicos

Fragilidad, elevada dureza y tendencia a la fractura por impacto. La presencia de poros y pequeños defectos actúan como concentradores de la tensión.

Técnicas de Conformado para Cerámicos

• Prensado en Seco: Utilizado para productos refractarios, ruedas abrasivas y componentes electrónicos. Se utilizan pequeñas cantidades de agua o aglutinante y se compacta. Después del prensado en frío, las partículas son calentadas para conseguir resistencia durante el sinterizado. Hay una conexión entre los granos individuales y contracción de poros.
• Moldeo en Barbotina: La mezcla se vierte en un molde de yeso con porosidad controlada. El agua en suspensión es absorbida por el molde, se forma una capa de material duro en la pared del molde y después se somete a un horneado.
• Extrusión: Se apisona el material húmedo en un molde y luego se extruye a través de una matriz para producir una forma alargada que se corta a la longitud deseada.