Ejemplos de termoplásticos amorfos
Los sólidos cristalinos tienen conjuntos regulares y ordenados de componentes que se mantienen unidos por fuerzas intermoleculares uniformes, mientras que los componentes de los sólidos amorfos no están dispuestos en conjuntos regulares. El objetivo de aprendizaje de este módulo es conocer las propiedades características de los sólidos cristalinos y amorfos.
(izquierda) Caras de los cristales. Las caras de los cristales pueden intersecarse en ángulos rectos, como en la galena (PbS) y la pirita (FeS2), o en otros ángulos, como en el cuarzo. (Derecha) Superficies de clivaje de un sólido amorfo. La obsidiana, un vidrio volcánico con la misma composición química que el granito (típicamente KAlSi3O8), tiende a tener superficies curvas e irregulares cuando se escinde.
Los sólidos cristalinos, o cristales, tienen estructuras internas distintivas que a su vez dan lugar a superficies planas distintivas, o caras. Las caras se cruzan en ángulos característicos de la sustancia. Cuando se expone a los rayos X, cada estructura también produce un patrón distintivo que puede utilizarse para identificar el material. Los ángulos característicos no dependen del tamaño del cristal, sino que reflejan la disposición regular y repetitiva de los átomos, moléculas o iones que lo componen en el espacio. Cuando un cristal iónico se escinde (figura 12.1), por ejemplo, las interacciones de repulsión hacen que se rompa a lo largo de planos fijos para producir nuevas caras que se cruzan en los mismos ángulos que las del cristal original. En un sólido covalente, como un diamante tallado, los ángulos de intersección de las caras tampoco son arbitrarios, sino que están determinados por la disposición de los átomos de carbono en el cristal.
Polímeros amorfos
En los termoplásticos, las cadenas moleculares no están reticuladas, las macromoléculas se encuentran principalmente unas junto a otras. No tienen enlaces químicos, sino fuerzas intermoleculares que conectan las cadenas. Estas cadenas se desplazan ligeramente unas contra otras a alta energía o debido al calor. Esto hace que el plástico se deforme más fácilmente y se descomponga cuando se calienta más.
Si se utiliza la fuerza para suministrar energía, las cadenas de moléculas se deslizan unas contra otras. Por ejemplo: Si se sobrecarga una bolsa de plástico para residuos, ésta puede expandirse hasta que las fuerzas moleculares intermedias ya no puedan mantener las cadenas unidas. Al final, la bolsa se rompe. Los elastómeros también son estirables, pero las cadenas moleculares vuelven a su forma inicial.
Los termoplásticos pueden dividirse en dos grandes grupos: amorfos y semicristalinos. Pueden deformarse de forma diferente. En los termoplásticos semicristalinos, las cadenas moleculares forman estructuras regulares. En cambio, los termoplásticos amorfos son lineales, no ramificados e irregulares. Pero, ¿qué significa esto exactamente?
Amorfo frente a cristalino
Los materiales semicristalinos tienen una estructura molecular muy ordenada con puntos de fusión muy marcados. No se ablandan gradualmente con el aumento de la temperatura, sino que los materiales semicristalinos permanecen sólidos hasta que se absorbe una cantidad determinada de calor y entonces se transforman rápidamente en un líquido de baja viscosidad.
Estos materiales son anistrópicos en el flujo, encogiéndose menos en la dirección del flujo frente a la transversal. Tienen una excelente resistencia química. Los semicristalinos presentan una mejora sustancial de sus HDT cuando se refuerzan y conservan niveles útiles de resistencia y rigidez mucho más allá de su temperatura de transición vítrea (Tg).
Propiedades en función de la temperatura de los compuestos semicristalinos con un 40% de fibra de vidrioNótese que todos los polímeros semicristalinos comienzan con propiedades bastante altas que disminuyen gradualmente. A medida que se acercan a la Tg, la pendiente de la reducción aumenta. Luego, a diferencia de los polímeros amorfos, la tasa de pérdida se estabiliza y siguen siendo útiles hasta que se acercan a su punto de fusión.
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Ejemplos de polímeros semicristalinos
Amorfo vs. Cristalino – ¿cuáles son las diferencias? Los plásticos amorfos y semicristalinos son ambos polímeros de alta temperatura. La diferencia entre ambos radica en su estructura molecular. Antes de decidir cuál utilizar, debe conocer las características de cada uno, ya que eso determinará su proceso de moldeo por inyección. Veamos los termoplásticos amorfos, que son en su mayoría plásticos translúcidos: Estos polímeros tienen una estructura molecular ordenada aleatoriamente que carece de un punto de fusión definido. El resultado es que los materiales amorfos se ablandan gradualmente a medida que aumenta la temperatura.
Los prosEsto hace que sean fáciles de termoformar. Al ser materiales isótropos en flujo, poseen una mayor estabilidad dimensional que los plásticos semicristalinos y son menos propensos a deformarse. Los termoplásticos amorfos también ofrecen una mayor resistencia al impacto y se utilizan mejor para aplicaciones estructurales.
Estos materiales se adhieren bien con adhesivos. También suelen ofrecer una excelente resistencia al agua caliente y al vapor, una buena resistencia química y una buena rigidez y resistencia. El PSU y el PEI son ejemplos especialmente buenos de termoplásticos amorfos que ofrecen estas cualidades.