Estado amorfo de los polímeros
Una característica definitoria que separa los diferentes polímeros termoplásticos es si se consideran amorfos o semicristalinos. Los termoplásticos más populares utilizados en la industria del embalaje, como el HDPE y el polipropileno, se clasifican como semicristalinos, mientras que otros, como el poliestireno y el ABS, se consideran amorfos. La principal diferencia entre estas clases de termoplásticos es la disposición de las cadenas moleculares y cómo éstas, a su vez, afectan al comportamiento del polímero bajo el calor. Siga leyendo para saber más sobre las diferencias entre las dos clasificaciones de termoplásticos:
Recibir la clasificación de polímero semicristalino significa que el material presenta cadenas moleculares organizadas y fuertemente empaquetadas. Las zonas de cristalinidad se denominan esferulitas y pueden variar en forma y tamaño, existiendo zonas amorfas entre las zonas cristalinas. Como resultado, esta estructura molecular altamente organizada da lugar a un punto de fusión definido. Estos polímeros son anisotrópicos en el flujo, por lo que presentan una mayor contracción transversal al flujo que con el flujo, lo que a veces puede dar lugar a cierta inestabilidad dimensional.
Propiedades de los polímeros amorfos frente a los cristalinos
La mayor parte del comportamiento de las moléculas pequeñas puede entenderse en términos de tres estados: gas, líquido y sólido. Los polímeros son moléculas grandes con fuertes fuerzas intermoleculares y cadenas enmarañadas, y no tienen fase de vapor: se descomponen antes de que la temperatura sea lo suficientemente alta como para formar un vapor. La longitud de las moléculas de los polímeros también dificulta la formación de los grandes cristales que se encuentran en las fases sólidas de la mayoría de las moléculas pequeñas. En cambio, los polímeros sólidos pueden modelarse en términos de dos fases: cristalina y amorfa. Así, el comportamiento de los polímeros puede entenderse mejor en términos de las tres fases: fundida, cristalina y amorfa15.
Los polímeros altamente cristalinos son rígidos, de alta fusión y se ven menos afectados por la penetración de disolventes. La cristalinidad hace que los polímeros sean fuertes, pero también disminuye su resistencia al impacto. Como ejemplo, las muestras de polietileno preparadas a alta presión (5000 atm) tienen altas cristalinidades (95 – 99%), pero son extremadamente frágiles21. Las moléculas pequeñas y los iones forman un entramado tridimensional con una estructura regular extendida que hace posibles los cristales grandes. Una pequeña porción de la red de NaCl se modela en el siguiente diagrama.
Polímero semicristalino
Las propiedades físicas de una muestra polimérica, como la densidad, la ductilidad y la resistencia a la fluencia, dependen en gran medida de la cantidad de material cristalino (a menudo denominado porcentaje de cristalinidad) de la muestra. Hay dos métodos principales por los que podemos determinar el porcentaje de cristalinidad de una muestra en la ACM: las mediciones de densidad y la calorimetría diferencial de barrido (DSC). Ambos métodos comparan la muestra desconocida con una muestra totalmente cristalina o amorfa del mismo polímero, y requieren que el usuario tenga algunos datos de referencia. Además, la DSC es una técnica destructiva, lo que significa que la muestra proporcionada debe ser una que no sea necesaria para las pruebas posteriores.
El método más común para determinar el porcentaje de cristalinidad de una muestra consiste en comparar la densidad de la muestra con las densidades totalmente cristalina y totalmente amorfa. La MCL dispone de una herramienta de medición de la densidad de Arquímedes que puede utilizarse junto con una balanza normal para determinar la densidad de una muestra. La figura siguiente muestra la configuración adecuada para el accesorio.
Polímeros amorfos y cristalinos
Los polímeros se diferencian de otros tipos de materiales por su elevado peso molecular. El peso molecular es el valor utilizado para expresar el tamaño de una molécula. El agua, por ejemplo, tiene un peso molecular de 18 unidades de masa atómica. Los polímeros son mucho más grandes,.
Los polímeros se diferencian de otros tipos de materiales por su elevado peso molecular. El peso molecular es el valor utilizado para expresar el tamaño de una molécula. El agua, por ejemplo, tiene un peso molecular de 18 unidades de masa atómica. Los polímeros son mucho más grandes, con pesos moleculares que van desde decenas de miles hasta varios millones de unidades de masa atómica. El tamaño de los polímeros tiene un gran impacto en sus propiedades únicas.
Una consecuencia importante del tamaño de los polímeros es el comportamiento de los átomos en diferentes estados de fase. Los compuestos de moléculas pequeñas tienen tres estados de la materia: sólido, líquido y gaseoso. Las partículas de un sólido están muy juntas y tienen muy poco movimiento. Las partículas de un líquido, en cambio, están más sueltas y se deslizan más fácilmente entre ellas. Y las partículas de un gas están muy poco empaquetadas y se mueven con gran energía.