Bienvenidos a una nueva entrada de mi Blog, para hoy tendremos una nueva entrada sobre materiales, por ello y sin más demora, nos ponemos con ello.
Hablaremos sobre los materiales sintéticos.
¿Qué es un material sintético? (¿Qué es sintetizar materiales?)
Un material sintético es aquel producto de la “síntesis química”, que consiste en el proceso de obtención de compuestos químicos partiendo de sustancias más simples.
Están fabricados por el hombre a partir de materiales artificiales. No se encuentran en la naturaleza ni tampoco los materiales que los componen.
El ejemplo más característico lo constituyen los plásticos, como la baquelita, que se obtiene a partir de dos materiales artificiales:
formol y fenol.
Durante los últimos cien años se han descubierto multitud de materiales, así como nuevos
métodos de fabricación (p.e. la vulcanización).
Por ejemplo el proceso permite obtener productos que no se encuentran en la naturaleza, como los plásticos.
Los materiales elásticos son conocidos como polímeros, y en general han existido en la naturaleza desde siempre y el hombre ha sabido cómo aprovecharlos, Sin embargo, a pesar de que los polímeros pueden ser encontrados en el medionatural, el ser humano ha creado algunos sintéticos; es decir, que se preparan enun laboratorio.
Tipos de polímeros.
Existen muchos tipos diferentes de materiales poliméricos que no son familiares yque tienen gran número de aplicaciones, entre las que se incluyen plásticos, elastómeros, fibras, recubrimientos, adhesivos, espumas y películas. Dependiendode sus propiedades, un polímero pude utilizarse en dos o más de estasaplicaciones. Por ejemplo, un plástico, si se entrecruza y se utiliza por debajo de su temperatura de transición vítrea, puede comportarse satisfactoriamente como un elastómero. Un material fibroso se puede utilizar como plástico si no estatrefilado.Una de las propiedades más fascinantes de los materiales elastoméricos es la elasticidad. Es decir, tienen la posibilidad de experimentar grandes deformaciones y de recuperar elásticamente su forma primitiva. Probablemente este comportamiento se observo por primera vez en los cauchos naturales; sinembargo, en los últimos años se sintetizaron gran número de elastómeros congran variedad de propiedades.
En ausencia de esfuerzos, los elastómeros son amorfos y están compuestos decadenas moleculares muy torsionadas, dobladas y plegadas. La deformación elástica causada por la aplicación de un esfuerzo de traccionorigina enderezamiento, desplegado y alargamiento de las cadenas en la dirección del esfuerzo de tracción. Tras eliminar el esfuerzo, las cadenas recuperan laconfiguración original y las piezas macroscópicas vuelven a tener la forma primitiva.La fuerza impulsora de la deformación elástica es un parámetro termodinámicollamado entropía, que mide el grado de desorden del sistema. La entroia aumenta al aumentar el desorden. Al aplicar un esfuerzo a un elastómero las cadenas sealargan y alinean: el sistema se ordena. A partir de este estado, la entropía aumenta al volver las cadenas a su original enmarañamiento. Este efecto en trópico origina dos fenómenos. En primer lugar, al aplicar un esfuerzo alelastómero, este aumenta su temperatura; en segundo lugar, el modulo de elasticidad aumenta al incrementar la temperatura, comportamiento contrario al de otros materiales.
TIPOS DE MATERIALES SINTÉTICOS
Cuando hablamos de materiales sintéticos en la industria, nos referimos a tres grupos.
TERMOPLÁSTICOS: son plásticos a elevadas temperaturas se vuelven deformables, se derriten cuándo se calientan en exceso y se endurece cuándo se enfría lo suficiente. Estos son algunos ejemplos:
-ABS ( acrilonitrilo-butadieno-estireno): Tiene buenas propiedades en cuanto a rigidez, tenacidad, estabilidad dimensional , resistencia a los productos químicos y buena calidad de las superficies.Se usan en calandras y rejillas, estructuras del salpicadero.
-ALPHA ( abs- policarbonato): Presenta buenas propiedades mecánicas y térmicas es rígido resistente al impacto y con buena estabilidad dimensional. Se utiliza en spoilers, cantoneras, rejillas.
-PA ( poliamida): También conocida como nailon, se fabrica en varias densidades.Es tenaz, resistente al desgaste y a los disolventes usuales.
-PC( policarbonato): Materiales rígidos y duros con una excepcional resistencia al impacto.Son dimensionalmente estables, resistentes a la intemperie y al calor.Es combustible pero de carácter autoextingible. Se utiliza para revestimientos, paragolpes, interiores, pasos de ruedas, carenados de moto.
-PE (polietileno): Es el polimero de mayor producción Es resistente a los productos químicos y a las levadas temperaturas, tiene una gran resistencia a la tracción y al impacto. Se utiliza para baterías, paragolpes, revestimientos.
-PP ( polipropileno): Tiene idénticas aplicaciones que el PE de alta densidad. Es buen aislante y muy resistente a la tracción y a la abrasión.
-PP-EPDM ( etileno-propileno-dieno-monomero): Es elástico y absorbe con facilidad los impactos, es resistente a la temperatura y de buenas propiedades eléctricas. Se utiliza en paragolpes, revestimientos interiores y exteriores.
-PVC 8cloruro de polivinilo): Resistente a la intemperie y a la humedad, pero no a la temperatura, por lo que hay que añadirle diversos estabilizantes. Se utiliza en cables eléctricos, pisos de automovil.
TERMOESTABLES: son plásticos blandos y maleables cuándo se calientan, pero una vez endurecidos ya no vuelven a ablandarse. Poseen una mayor resistencia a los impactos, a ser diluidos, a la permeación de gases y a las temperaturas extremas que los termoplásticos.Estos son algunos ejemplos:
-GU-P ( resinas de poliester reforzadas con fibra de vidrio): Son materiales rigidos, ligeros y de buenas propiedades mecanicas. Se utiliza en portones, capos, carenados de motos.
-GFK (plasticos reforzados con fibra de vidrio): Presentan una estructura formada por una resina termoendurecible y fibras de vidrio. SE usan en paragolpes, salpicaderos.
-EP ( resina epoxi): Son materiales duros, resistentes a la corrosión y a los agentes químicos no originan encogimiento. Se utiliza como adhesivo para los metales y para la mayoría de las resinas sintéticas.
-ELASTÓMEROS: tienen la capacidad de recuperar la forma después de someterlos a tensión. Estos son algunos ejemplos:
-PU ( poliuretano) y PUR ( poliuretano rigido): Son la base de diversos elastomeros. Resitentes a la abrasion y na notable resistencia al desgarramiento. Se uso en cantoneras, revestimientos interiores, asientos.
Hitos históricos que marcan la vida de los materiales sintéticos
En 1920 se produjo un acontecimiento que marcaría la pauta en el desarrollo de materiales plásticos. El químico alemán Hermann Staudinger aventuró que éstos se componían en realidad de moléculas gigantes. Los esfuerzos dedicados a probar esta afirmación iniciaron NUMEROSAS investigaciones científicas que produjeron enormes avances en esta parte de la química. En las décadas de 1920 y 1930 apareció un buen número de nuevos productos, como el etanoato de celulosa (llamado originalmente acetato de celulosa), utilizado en el moldeo de resinas y fibras; el cloruro de polivinilo (PVC), empleado en tuberías y recubrimientos de vinilo, y la resina acrílica, desarrollada como un pegamento para vidrio laminado.
Uno de los plásticos más populares desarrollados durante este periodo es el metacrilato de metilo polimerizado, que se comercializó en Gran Bretaña con el nombre de Perspex y como Lucite en Estados Unidos, y que se conoce en español como plexiglás. Este material tiene unas propiedades ópticas excelentes; puede utilizarse para gafas y lentes, o en el alumbrado público o publicitario. Las resinas de poliestireno, comercializadas alrededor de 1937, se caracterizan por su alta resistencia a la alteración química y mecánica a bajas temperaturas y por su muy limitada absorción de agua. Estas propiedades hacen del poliestireno un material adecuado para aislamientos y accesorios utilizados a bajas temperaturas, como en INSTALACIONES de refrigeración y en aeronaves destinadas a los vuelos a gran altura. El PTFE (politetrafluoretileno), sintetizado por primera vez en 1938, se comercializó con el nombre de teflón en 1950. Otro descubrimiento fundamental en la década de 1930 fue la síntesis del nailon, el primer plástico de ingeniería de alto rendimiento.
LA SEGUNDA GUERRA MUNDIAL
Durante la IIGuerra Mundial, tanto los ALIADOS como las fuerzas del Eje sufrieron reducciones en sus suministros de materias primas. La industria de los plásticos demostró ser una fuente inagotable de sustitutos aceptables. Alemania, por ejemplo, que perdió sus fuentes naturales de látex, inició un gran programa que llevó al desarrollo de un caucho sintético utilizable. La entrada de Japón en el conflicto mundial cortó los suministros de caucho natural, seda y muchos metales asiáticos a Estados Unidos. La respuesta estadounidense fue la intensificación del desarrollo y la producción de plásticos. El nailon se convirtió en una de las fuentes principales de fibras textiles, los poliésteres se utilizaron en la fabricación de blindajes y otros materiales bélicos, y se produjeron en grandes cantidades varios tipos de caucho sintético.
EL AUGE DE LA POSTGUERRA
Durante los años de la posguerra se mantuvo el elevado ritmo de los descubrimientos y desarrollos de la industria de los plásticos. Tuvieron especial interés los avances en plásticos técnicos, como los policarbonatos, los acetatos y las poliamidas. Se utilizaron otros materiales sintéticos en lugar de los metales en componentes PARA maquinaria, cascos de seguridad, aparatos sometidos a altas temperaturas y muchos otros productos empleados en lugares con condiciones ambientales extremas. En 1953, el químico alemán Karl Ziegler desarrolló el polietileno, y en 1954 el italiano Giulio Natta desarrolló el polipropileno, que son los dos plásticos más utilizados en la actualidad. En 1963, estos dos científicos compartieron el Premio Nobel de Química por sus estudios acerca de los polímeros.
MATERIAS PRIMAS PARA LA CONSTRUCCIÓN DE MATERIALES SINTÉTICOS.
Son los primeros que se emplearon aunque en la actualidad prácticamente no se utilizan. Podemos dividirlos en:
a.)Derivados de la celulosa: todos estos derivados son termoestables y entre ellos podemos citar:
-Celuloide: son muy inflamables, pero se siguen empleando en la obtención de pelotas de ping-pong, papeles plastificados, películas…
-Cellón: se obtienen añadiendo ácido acético a la celulosa. Sus propiedades son semejantes al celuloide, con la diferencia de que no es tan inflamable. Se emplea en la moltura de gafas y en vidrios que utilizan la capa intermedia para que no sean inastillables.
-Celofán: después de disolver la celulosa mediante tratamiento químico, se obtiene el celofán, que se emplea como medio de envasado o empaquetado. La lámina o película que se obtiene puede ser transparente o coloreada.
b.)Derivados de la caseína: se emplean en la fabricación de mangos de cubiertos, peines, botones…
c.)Derivados del caucho: podemos distinguir entre el caucho natural y el sintético.
-Caucho natural: es un jugo natural denominado látex, que procede de un árbol tropical denominado Hevea. La producción anual de un árbol varía entre 1-3Kg. El látex se coagula rápidamente, lo que le quita sus propiedades elásticas. Para evitar este inconveniente, se le añade ácido fórmico, con lo cual se obtiene el caucho crudo o coagulado. Este caucho tiene el problema de que por debajo de -10ºC es quebradizo y por encima de los 25ºC se hace pegajoso. Esto se soluciona mediante un proceso denominado vulcanización. Que consiste en mezclarlo con azufre y calentarlo con una temperatura de 142ºC. Seguidamente se somete toda la masa a una presión de 5 atm. sobre le molde en que se quiere obtener la pieza. Cuanta mayor es la cantidad de azufre, más aumenta la dureza, la resistencia a la tracción, a los agentes químicos y a la oxidación. De esta forma se puede obtener:
C.1.-goma blanda: se obtiene mezclando del 4- 20% de azufre, cuanto menos azufre contenga más dilatable y elástica será. Debido a un proceso natural de envejecimiento, al cabo de un tiempo se vuelve frágil, pierde elasticidad y se hace pegajoso. Para que duren más tiempo y no absorban humedad, se suelen espolvorear con talco.
C.2.-goma dura: se le conoce con el nombre de ebonita y se obtiene mezclando del 20-50% de azufre. Se puede mecanizar mediante arranque de viruta, pero las herramientas se desgastan rápidamente. La ebonita se emplea para la fabricación de manivelas, volantes de automóviles, baterías eléctricas…
C.3.-goma esponjosa: se obtiene haciendo que el caucho sea agitado con azufre en polvo y otros elementos para conseguir espuma. Esta se vierte en moldes y se vulcaniza, elevando la temperatura y la presión. Se emplea en la fabricación de colchones, almohadillas, esponjas de baño…
-Caucho sintético: se obtuvo por primera vez en Alemania, durante la Primera Guerra Mundial. Tiene la ventaja de disponer de unas propiedades parecidas a las del caucho natural, esto es impermeabilidad, plasticidad… y de poderse fabricar por síntesis a partir de derivados del petróleo.
Se pueden fabricar igualmente gomas bandas, duras y esponjosas. El caucho sintético está sustituyendo al natural en un porcentaje muy alto, debido a los elevados precios, excesiva demanda y mejores propiedades. Se emplea igual que el caucho natural para la fabricación de membranas, mangueras de agua, neumáticos…
Con esto concluimos la entrada de hoy, espero haberles ayudado en su búsqueda sobre los materiales sintéticos y hasta la próxima.
Saludos.
