Propiedades reológicas de los polímeros ppt
Un polímero es una sustancia compuesta por macromoléculas[2]. Una macromolécula es una molécula de alta masa molecular relativa, cuya estructura comprende esencialmente la repetición múltiple de unidades derivadas, real o conceptualmente, de moléculas de baja masa molecular relativa[3].
es una sustancia o material formado por moléculas muy grandes, o macromoléculas, compuestas por muchas subunidades repetidas[6]. Debido a su amplio espectro de propiedades,[7] tanto los polímeros sintéticos como los naturales desempeñan papeles esenciales y ubicuos en la vida cotidiana[8] Los polímeros van desde los conocidos plásticos sintéticos, como el poliestireno, hasta los biopolímeros naturales, como el ADN y las proteínas, que son fundamentales para la estructura y la función biológicas. Los polímeros, tanto naturales como sintéticos, se crean mediante la polimerización de muchas moléculas pequeñas, conocidas como monómeros. Su masa molecular consecuentemente grande, en relación con los compuestos de moléculas pequeñas, produce unas propiedades físicas únicas que incluyen dureza, alta elasticidad, viscoelasticidad y una tendencia a formar estructuras amorfas y semicristalinas en lugar de cristales.
Importancia de la reología en el procesamiento de polímeros
El artículo revisa una breve bibliografía sobre las propiedades reológicas de las fusiones y mezclas de polímeros. Se resumen los resultados experimentales sobre las mezclas de polímeros. Desde el punto de vista técnico, se discuten los tipos vitales de polímeros multifásicos, como los compuestos y las mezclas. Se discute la importancia de las propiedades reológicas de las mezclas de polímeros en el desarrollo de la estructura de fases. Y se discute la importancia de considerar la historia de la tensión y/o la deformación de una muestra de material en una investigación reológica. Por último, se presentan las perspectivas de los desarrollos pasados, presentes y futuros en el campo de la reología de los polímeros. La revisión concluye con una breve discusión sobre las oportunidades y los retos en el campo de las mezclas de polímeros y la reología de las mezclas.
La reología es una rama de la física que se ocupa de la deformación y el flujo de la materia bajo tensión. Se ocupa especialmente de las propiedades de la materia que determinan su comportamiento cuando se ejerce una fuerza mecánica sobre ella. La reología se distingue de la dinámica de fluidos porque se ocupa de los tres estados tradicionales de la materia y no sólo de los líquidos y los gases. Las propiedades reológicas tienen importantes implicaciones en muchas y diversas aplicaciones. A menudo, se utiliza un aditivo para impartir el comportamiento de flujo deseado. Entre ellos, los productos de organoarcilla, formados por la reacción de cationes orgánicos con arcillas de esmectita, son los aditivos más utilizados para los revestimientos con base de disolvente. El catión utilizado con frecuencia, normalmente una sal de amonio cuaternario, influye en el rendimiento de la organoarcilla resultante. Los criterios a tener en cuenta en la elección de un catión son el tamaño molecular, la compatibilidad con el fluido en el que se va a utilizar la organoarcilla, la estabilidad y la reactividad. Las aplicaciones de la reología son importantes en muchas áreas de la industria en las que intervienen metales, plásticos y muchos otros materiales. Los resultados de las investigaciones reológicas proporcionan la descripción matemática del comportamiento viscoelástico de la materia. La comprensión de la reología de un material es importante en el procesamiento
Comportamiento newtoniano de los polímeros
Los resultados más precisos se obtienen a partir de simulaciones de Monte Carlo y otras técnicas numéricas [70-76]. La idea principal es medir el tamaño y el peso molecular de un PA mediante técnicas experimentales como la SEC, la dispersión de la luz o la viscosidad intrínseca (gráficos de Mark-Houwink), etc., y luego utilizar las relaciones disponibles para determinar la naturaleza y el grado de ramificación. El uso del análisis de -ratios de forma aislada para detectar el LCB es arriesgado, ya que los niveles de trazas de LCB sólo dan lugar a un modesto cambio (véase la figura 3) en el tamaño [66, 77]. Sin embargo, es una herramienta útil cuando se utiliza junto con métodos multidetectores más sofisticados [40, 78, 79], como se describe más adelante. Figura 3
donde es el peso molecular del enredo, el núcleo es la función de relajación de un LP monodisperso, y es el módulo de meseta. Si es la fracción de peso de los polímeros con peso molecular inferior a , entonces la distribución del peso molecular se define como . es el exponente de mezcla que es 1 para la reptación simple en el modelo original de “reptación en un tubo fijo” [104], y 2 en el modelo original de doble reptación. El modelo de doble reptación tiene su origen en la idea de los enredos como contactos binarios [62], que, por sí misma, sigue siendo una cuestión sin resolver [189, 223-228]. La restricción sobre el valor de puede relajarse por motivos numéricos y físicos, permitiendo cualquier valor de . Dependiendo de cómo se analicen los datos experimentales, se han utilizado valores de que van desde ligeramente por debajo de 2 hasta casi 4 [229-231].Se han propuesto varias formas plausibles, que van desde las puramente teóricas hasta las completamente empíricas, para el núcleo . Los núcleos más complejos de inspiración empírica suelen introducir parámetros adicionales dependientes del modelo/material. Algunas opciones populares, clasificadas aproximadamente en el orden de complejidad creciente, son las siguientes:(i) El núcleo de Tuminello o de función escalonada [133]:
Propiedades de flujo de los polímeros pdf
Línea de investigación 3: Desarrollo de métodos en reologíaLas propiedades mecánicas y reológicas se utilizan habitualmente para establecer las condiciones de procesamiento o diseñar las aplicaciones de los polímeros. Estas propiedades del material se originan en la estructura molecular del polímero. Ni esta estructura ni su conexión con las propiedades materiales resultantes suelen conocerse en detalle. Por lo tanto, la correlación entre las propiedades mecánicas y la estructura molecular es un tema importante en nuestra investigación (fig. 2)
La Reología por Transformación de Fourier (FT-Reología), extiende el método estándar de reología oscilante al régimen no lineal y fue desarrollado en nuestro grupo. Recientemente, hemos introducido un nuevo parámetro de no linealidad Q. Se pueden encontrar ejemplos de su uso en la literatura [Cziep et al., 2016]. El parámetro Q es extremadamente sensible a la topología de los polímeros, uno puede distinguir, por ejemplo, polímeros lineales y en estrella. También refleja fuertemente la influencia de la ramificación de las cadenas largas, incluso para concentraciones extremadamente bajas de puntos de ramificación. Se trata de una capacidad importante porque la influencia de las ramificaciones de cadena larga en las propiedades de transformación es drástica, pero su detección y cuantificación es complicada mediante métodos alternativos. También otras clases de materiales se benefician de nuestros desarrollos en reología no lineal, por ejemplo, los cauchos rellenos y las emulsiones.