Tecnopolímeros
Termoplàsticos
Tecnopolímeros
Inicialmente, el término "tecnopolímeros" identificaba todos aquellos materiales poliméricos orgánicos cuyo alto rendimiento mecánico y térmico permitía su uso en lugar de materiales metálicos, especialmente en aplicaciones estructurales. En los últimos años, sin embargo, este mismo nombre se ha utilizado de manera más general para un número cada vez mayor de materiales poliméricos de alto rendimiento, tanto termoplásticos como termoestables, para generar una diferenciación de los materiales plásticos ordinarios. Desafortunadamente, la matriz comercial más que científica del término en cuestión ahora hace imposible una clasificación clara y significa que en algunos casos su atribución a un material específico es más una operación de marketing que un reconocimiento efectivo de los servicios que posee. En otros contextos, las sustancias clasificadas como tecnopolímeros a menudo se denominan "polímeros de ingeniería" (de los polímeros anglosajones para ingeniería), "superpolímeros" o "polímeros de alto rendimiento". Para limitar el alcance de esta clase de materiales, contra el abuso que se lleva a cabo con fines comerciales, un tecnopolímero puede definirse como un material de naturaleza polimérica orgánica cuyo alto rendimiento en el caso de aplicación individual lo hace insustituible o posible candidato para el reemplazo de materiales más nobles, ampliando la definición original que, en cambio, solo proporcionaba comparación con materiales metálicos. La superposición con la clase de materiales compuestos de matriz plástica es en algunos casos inevitable.
Plásticos básicos (Commodity Plastics)
Poli(cloruro de vinilo), abreviado como PVC, polietileno de alta densidad (HDPE), polietileno de baja densidad (LDPE), polietileno lineal de baja densidad (LLDPE), polietileno de muy baja densidad (VLDPE), polipropileno isotáctico (PP), poliestireno (PS) , espuma de poliestireno como poliestireno expandido (EPS) y poli(tereftalato de etileno) (PET).
Plásticos de ingeniería (Engineering Plastics)
Polipropileno (PP), poli(tereftalato de etileno) (PET), poli(tereftalato de butileno) (PBT), poliamidas (alifáticas, amorfas, aromáticas) (PA), policarbonato (PC), polioximetilenos (POM), poli(metacrilato de metilo) (PMMA), algunos poliestirenos modificados como los copolímeros de estireno-acrilonitrilo (SAN) y acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS), y poliestirenos de alto impacto (HIPS), así como varias mezclas como poli (óxido de fenileno)-poliestireno ( PPO–PS), polioximetileno–poliuretano (POM–PUR), polipropileno–goma de poli(etileno-co-propeno-co-dieno) (PP–EPDM) y policarbonato–ABS (PC–ABS).
Plásticos de alto rendimiento (High-Performance Plastics)
Polímeros de cristal líquido (LCP), polieteretercetona (PEEK), diversas polisulfonas, poliimidas, fluoropolímeros, etc. Algunos termoestables también se clasifican como plásticos de ingeniería o de alto rendimiento. Sin embargo, en general, los termoestables se consideran un grupo separado de plásticos. Comprenden resinas alquídicas (→ resinas alquídicas), fenólicas (→ resinas fenólicas) y amínicas (→ resinas amínicas) (resinas de melamina y urea), epóxidos (epoxis) (→ resinas epoxi), poliésteres insaturados (incluidos los llamados ésteres vinílicos ) (→ Resinas de Poliéster, Insaturadas), poliuretanos (→ Poliuretanos), y alílicos (→ Compuestos Alílicos).
Plásticos de ingeniería
A diferencia de los plásticos de uso general y especiales, el término polímeros o plásticos de ingeniería se aplica a aquellos materiales que tienen un precio superior, generalmente asociado con un volumen de producción relativamente bajo, debido a su excelente equilibrio de propiedades que les permite competir con éxito con otros. materiales (metales, cerámica) en aplicaciones de ingeniería Son materiales fuertes, rígidos, duros y resistentes a la abrasión capaces de soportar amplios rangos de temperaturas y resistentes al ataque de la intemperie, productos químicos y otras condiciones hostiles. El valor que aportan al producto final justifica su precio más alto por libra. Las propiedades sobresalientes de los plásticos de ingeniería provienen principalmente de su naturaleza cristalina y fuertes fuerzas intermoleculares. La mayoría de ellos tienen puntos de fusión bastante altos, lo que garantiza la retención de buenas propiedades físicas a altas temperaturas. y buena tenacidad en amplios rangos de temperatura. Los altos puntos de fusión necesarios se pueden obtener de varias formas, como se describe en otra parte. Estos incluyen combinar un alto grado de cristalinidad con cadenas de polímero rígidas, o encontrar características estructurales que sustituyan la cristalinidad al impartir rigidez a la estructura total del material. Esto se puede hacer de dos maneras: reticulando y utilizando estructuras compuestas con un material extremadamente rígido, como fibras de vidrio. Hasta ahora, estas alternativas se han utilizado una a la vez en casi todos los casos. Es decir, las fibras de vidrio se usan generalmente para reforzar plásticos vítreos como los copolímeros de poliéster-estireno, los polímeros reticulados no son cristalizables, etc. ver casos en los que se combinan dos o más de estos enfoques de mejora de propiedades, con resultados sobresalientes, por ejemplo, el desarrollo de polímeros en escalera que combinan las características de reticulación con cristalizabilidad, y el uso de fibras inorgánicas de alto rendimiento (como el boro) para Reforzar los plásticos cristalinos Claramente, se está haciendo un gran esfuerzo para avanzar en estas direcciones.
Características ventajosas
Las características ventajosas de los plásticos en comparación con los materiales metálicos y no metálicos son la gran facilidad de procesamiento, la rentabilidad, la colorabilidad, el aislamiento acústico, térmico, eléctrico, mecánico (vibración), la resistencia a la corrosión y la inercia química. , así como la repelencia al agua y la resistencia al moho, hongos y bacterias. Las desventajas son el ataque de disolventes (especialmente termoplásticos) y ácidos (en particular materiales termoestables) y la escasa resistencia a las altas temperaturas. Las propiedades de diferentes polímeros pueden variar ampliamente, por ejemplo, el módulo puede variar de 1 MN/m2 a 50 GN/m2. Las propiedades también se pueden variar para cada material plástico individual, simplemente variando la microestructura del material. En su forma sólida, un polímero puede adoptar diferentes estructuras dependiendo de la estructura de la cadena polimérica así como de las condiciones de procesamiento. El polímero puede existir en una estructura aleatoria desordenada denominada polímero amorfo.
Desarrollo y comercialización
El impulso actual hacia el desarrollo y comercialización de nuevos tecnopolímeros proviene de la combinación de dos realidades diferentes. Por un lado, existe una creciente demanda de nuevos materiales de la industria automotriz o, en general, de los componentes eléctricos y mecánicos, mientras que inicialmente los tecnopolímeros eran casi utilizado exclusivamente en el sector aeronáutico y aeroespacial. En segundo lugar, se han logrado grandes avances en las tecnologías de transformación de plásticos en todos los campos principales, desde la deposición de películas hasta el moldeo y el moldeo. Un ejemplo típico de esta nueva tendencia para el uso masivo de tecnopolímeros es el moldeo por inyección de componentes para automóviles, bombas, electrodomésticos y dispositivos eléctricos y telefónicos. La capacidad de tener procesos cada vez más controlados e impulsados nos ha permitido aprovechar al máximo el potencial de los nuevos materiales termoplásticos, a su vez especialmente diseñados para moldeo por inyección. El desarrollo combinado de materias primas y tecnología de moldeo resulta en un gran retorno en términos económicos, considerando que los componentes producidos de esta manera reemplazan directamente las partes metálicas, reduciendo significativamente los costos y los tiempos de producción. La ventaja económica es particularmente relevante en aplicaciones industriales de productividad media y alta, donde los procesos de moldeo y termoformado son prácticamente inigualables. Dado que este tipo de procesos se aplican casi exclusivamente a los polímeros termoplásticos, se deduce que el desarrollo más consistente en el sector de los tecnopolímeros se ha producido precisamente en esta clase de materiales.
Polímeros termoplásticos sintéticos
Los polímeros sintéticos se dividen en tres categorías:
- Productos básicos ( Commodity )
- Ingeniería ( Engineering )
- Especialidad( Specialty )
Las cinco familias poliméricas de gran volumen que pertenecen a las resinas Commodity son:
- polietilenos (PE)
- polipropilenos (PP)
- estirénicos (PS)
- acrílicos (PMMA)
- vinilos (PVC)
Su participación en el mercado mundial se mantiene relativamente estable: representan el 79% de todos los plásticos.
Las cinco familias de polímeros de Engineering son:
- poliamidas (PA)
- poliésteres termoplásticos (PEST)
- policarbonatos (PC)
- polioximetilenos (POM)
- éteres de polifenileno (PPE)
Constituyen alrededor del 11% en volumen y el 34% en valor del consumo de plástico
Los polímeros Specialty muestran un alto rendimiento mecánico y la temperatura de uso continuo (CUT) de 150°C.
- PEEK
- LCP
- PPS
- PSU
- PES
- TPI
- PAE
- PARA
- PEI
La industria de los polímeros favorece cada vez más la alta tecnología y los materiales de alto valor agregado. Estos se obtienen mediante nuevos métodos de polimerización, nuevas tecnologías de procesamiento o mediante aleaciones y refuerzos. Por ejemplo, el nuevo PP o PS sindiotáctico (sPP o sPS, respectivamente) supera el desempeño de sus predecesores. Las fibras de PE hiladas en gel tienen una resistencia a la tracción 200 veces mayor que el PE estándar. El nuevo poliéster aromático iene una resistencia a la tracción de 4,1 GPa, en comparación con los 70 MPa de una resina de poliéster estándar. Algunos de los polímeros termoplásticos que se conocieron como tecnopolímeros hace solo unos años y con los que este término se asoció por primera vez, hoy en día se usan tanto en la práctica del moldeo que aún pueden reconocerse como tales con dificultad. Este es, por ejemplo, el caso del policarbonato (acrónimo PC), poliamida (PA), polioximetileno (POM) y ABS (la mezcla polimérica de acrilonitrilo-butadienoestireno), todos los materiales ahora de uso común llamado "commodity".
Tecnopolímeros con refuerzo
Dejando de lado las infinitas nuevas formulaciones de estos primeros tecnopolímeros, también se ha introducido alguna innovación al cambiar en algunos casos el alcance y la calidad de cualquier refuerzo (en forma de polvo, fibras y partículas). Estos refuerzos se insertan en los materiales vírgenes aguas arriba de la operación de moldeo. Un ejemplo es el moldeo en el sector de componentes mecánicos y automotrices de piezas pequeñas y medianas en polipropileno, PP, cargadas con fibras de vidrio largas con un contenido de fibra de hasta 40% en peso. En este caso, las fibras largas en cualquier caso están destinadas a ser fibras discretas pero de hasta 50 mm de largo, un tamaño muy grande si se considera que típicamente los polímeros de moldeo están cargados con microfibras.
Superpolímeros
Entre los nuevos materiales de alto rendimiento que se han establecido recientemente en el mundo del moldeo, se debe mencionar primero la clase de superpolímeros derivados. Poliftaloamidas, sulfuro de polifenileno, poliarilsulfona, poliéster aromático y poliamida-imida, estos son conocidos como súper polímeros, que contienen anillos aromáticos en sus cadenas principales, que le da las propiedades alta resistencia mecánica , térmica y una resistencia superior al fuego incluso en comparación con los tecnopolímeros Además de la resistencia a altas temperaturas, tienen una alta resistencia y un módulo de elasticidad comunes, y una excelente resistencia a solventes, aceites y ambientes corrosivos.