Mod-01 Lec-37 Propiedades y evaluación de polímeros
donde Hm y Hpc son las entalpías de fusión y post-cristalización, respectivamente, de las muestras evaluadas durante el segundo ciclo de calentamiento; wp es la fracción de peso del polímero; y Href es la entalpía de fusión del polímero completamente cristalino. Se consideró que las Href del PLA y de la PA12 eran de 93 J g-1 [24,25] y 209,2 J g-1 [26,27], respectivamente. En el caso de los materiales compuestos basados en TPE y TPU, debido a la falta de información sobre la Href de los polímeros puros, la variación de la cristalinidad debida a la adición de fibras WB se calculó de la siguiente manera:Δχ=χcχp-1×100=Hm,cHm,p×wp-1×100,(2)
donde JE y JV son las contribuciones instantáneas de la conformidad elástica y viscosa de la fluencia, respectivamente, mientras que tc y βc son el tiempo característico y el parámetro de forma de la conformidad de la fluencia, respectivamente.Cuando se aplica a los datos de recuperación de la fluencia, la ecuación mantiene su forma pero los términos son diferentes, y tiene la siguiente forma:Rt=RE+RV1-exp-ttcβc,(4)
T5 (°C)T15 (°C)Tpeak (°C)PLA334,1 347,4370,4PLA10WB329,2344,0363,5PA12327,2329,7469,0PA1210WB287,5331,2330. 6TPU321.1334.9415.7TPU10WB320.3334.9345.4TPE370.8404.0444.7TPE10WB324.5325.6426.2Abrir en otra ventana3.3. Las propiedades térmicas de los materiales compuestos basados en WB, evaluadas mediante DSC, se muestran en la Tabla 3 y en la Figura 4. A partir de estos datos, es evidente que tanto la temperatura de cristalización (Tc) como la de fusión (Tm) no se vieron significativamente influenciadas por la adición de fibras WB. Las únicas ligeras diferencias detectadas entre los materiales compuestos y los correspondientes polímeros puros se referían a los valores de cristalinidad (χ). En particular, la muestra de TPU10WB presentaba una cristalinidad menor (-4,3%) en comparación con el TPU puro. Este hecho indica que las fibras WB podrían haber obstaculizado el autoensamblaje de los bloques duros del TPU en dominios cristalinos durante el ciclo de enfriamiento. Por el contrario, los composites basados en PA12 y TPE mostraron mayores cristalinidades (+1,5% y +1,0%, respectivamente) y mayores temperaturas de cristalización (+4,9 y +3,6 °C, respectivamente), indicando la capacidad de las fibras de WB para trabajar como agente nucleante bajo ciertas condiciones, de acuerdo con lo observado en otros trabajos que tratan sobre composites reforzados con fibras [25,43]. Abrir en otra ventanaFigura 4Curvas de DSC de las muestras basadas en WB durante (a) el enfriamiento y (b) el segundo barrido de calentamiento.Tabla 3Propiedades térmicas de los composites basados en WB evaluadas por DSC.
Análisis Mecánico Dinámico (AMD) de Polímeros para Principiantes
Los nanocompuestos polímero/arcilla son una nueva clase de compuestos con matrices poliméricas en los que la fase dispersa es un silicato con partículas elementales que tienen al menos una de las dimensiones en orden nanométrico. Se prepararon nanocompuestos de poliamida 6 y organoarcilla brasileña por intercalación en fusión, y se estudiaron sus propiedades mecánicas, térmicas y termomecánicas. La estructura y la morfología de los nanocompuestos se evaluaron mediante difracción de rayos X (XRD) y microscopía electrónica de transmisión (TEM). Se verificó mediante los análisis de DRX y TEM que todos los sistemas presentaban predominantemente una estructura exfoliada. Por termogravimetría (TG), los nanocompuestos mostraron mayor estabilidad en relación con el polímero puro. Se observó que los nanocompuestos mostraron mejores propiedades mecánicas en comparación con las propiedades de la poliamida 6. Los valores de la temperatura de deflexión térmica (HDT) de los nanocompuestos mostraron un aumento significativo en relación con el polímero puro.
Los nanocompuestos de polímero con arcilla son una nueva clase de compuestos en los que la fase de la matriz de polímero es un silicato disperso formado por partículas elementales que tienen al menos una de sus dimensiones en el orden de los nanómetros. Las partículas minerales comúnmente utilizadas en estos materiales son las arcillas esmectitas (montmorillonita, hectorita y saponita) en sus partículas de morfología laminar, con lados del orden de un micrómetro y un espesor de aproximadamente un nanómetro[11 Shi, H., Lan, T., & Pinnavaia, T. J. (1996). Interfacial effects on the reinforcement properties of polymer organoclay nanocomposite. Chemistry of Materials, 8(8), 1584-1587. http://dx.doi.org/10.1021/cm960227m.http://dx.doi.org/10.1021/cm960227m…
Propiedades mecánicas de los polímeros semiconductores
Los polímeros termoestables se utilizan habitualmente como material matriz en los compuestos de polímeros reforzados con fibras (FRPC) debido a sus buenas propiedades mecánicas, su estabilidad química y su facilidad de fabricación. El curado convencional de los termoestables y sus compuestos requiere calentar los monómeros de la matriz a temperaturas elevadas durante largos ciclos de curado para producir polímeros totalmente reticulados, lo que supone un alto coste de fabricación en términos de tiempo, energía e inversión de capital. La polimerización frontal (FP) es un enfoque prometedor para la fabricación rápida y energéticamente eficiente de termoestables y FRPC de alto rendimiento. En la FP, un estímulo térmico (trigger) provoca una onda de reacción exotérmica autopropagada que transforma los monómeros líquidos en polímeros totalmente curados, eliminando la necesidad de aporte de energía externa por parte de grandes hornos o autoclaves. Hemos utilizado la FP de diciclopentadieno (DCPD) para fabricar con éxito polímeros termoestables y piezas compuestas. En esta novedosa estrategia de curado, el grado final de curado del polímero, y por tanto su rendimiento mecánico, se rige por el fenómeno de transferencia de calor que se produce en el frente de polimerización. Durante la fabricación de los FRPC, una parte del calor generado es absorbido por las fibras continuas o se pierde a través del utillaje. En este trabajo, discutiremos la caracterización de las propiedades termo-mecánicas del polímero DCPD fabricado por curado FP.
Puntos más turbios: Polímeros I – Introducción
El análisis mecánico dinámico (abreviado DMA) es una técnica utilizada para estudiar y caracterizar materiales. Es muy útil para estudiar el comportamiento viscoelástico de los polímeros. Se aplica una tensión sinusoidal y se mide la deformación en el material, lo que permite determinar el módulo complejo. A menudo se varía la temperatura de la muestra o la frecuencia de la tensión, lo que provoca variaciones en el módulo complejo; este enfoque puede utilizarse para localizar la temperatura de transición vítrea[1] del material, así como para identificar transiciones correspondientes a otros movimientos moleculares.
Figura 1. Una máquina de ensayos de DMA típica con mordazas para sujetar la muestra y una cámara ambiental para proporcionar diferentes condiciones de temperatura. La muestra se monta en las mordazas y la cámara ambiental puede deslizarse para encerrar la muestra.
Los polímeros compuestos por largas cadenas moleculares tienen propiedades viscoelásticas únicas, que combinan las características de los sólidos elásticos y los fluidos newtonianos. La teoría clásica de la elasticidad describe las propiedades mecánicas de los sólidos elásticos en los que la tensión es proporcional a la deformación en pequeñas deformaciones. Esta respuesta de la tensión es independiente de la velocidad de deformación. La teoría clásica de la hidrodinámica describe las propiedades de los fluidos viscosos, para los que la respuesta de la tensión depende de la velocidad de deformación[2] Este comportamiento de los polímeros, similar al de los sólidos y al de los líquidos, puede modelarse mecánicamente con combinaciones de muelles y puntos de rotura[3].