Compuestos - Polímeros termoplásticos, elastómeros y aditivos

Lo que logran los compuestos desde ladrillos rellenos de paja, pasando por construcciones de adobe hasta madera contrachapada y hormigón armado, está claro que las estructuras compuestas siempre han sido vitales para el hombre y sus obras. La llegada de polímeros y fibras sofisticados, y las nuevas técnicas para combinarlos, ha ampliado enormemente el alcance y la capacidad de los materiales. Se puede decir que los compuestos combinan muchas de las mejores características tanto de los metales como de los plásticos. Es un cuadro complejo y, como siempre, hay un precio que pagar por cualquier beneficio. La resistencia puede ser muy alta, pero en lugar de la falla dúctil de los plásticos "duros" en condiciones normales, o la "aplastabilidad" del acero en condiciones extremas, el modo de falla es frágil. Cuando las fibras son largas y el contacto entre las fibras y la matriz es bueno, la falla toma la forma de astillamiento o deslaminación, en la cual la muestra conserva su integridad. Por lo tanto, la falla es mucho menos catastrófica que con los metales que no exhiben la capacidad de aplastamiento de la chapa de acero. El acabado superficial puede ser un problema con los materiales compuestos, aunque hay muchos ejemplos bien conocidos de superficies compuestas pintadas que se consideran de acabado superficial "Clase A". Sin embargo, el problema más sistemáticamente subestimado con los compuestos reforzados con fibras es la anisotropía. es decir. la dependencia direccional de las propiedades mecánicas y dimensionales. Surge de la orientación de las fibras y, en consecuencia, es más pronunciado cuando un componente ha sido moldeado mediante un proceso de flujo de fusión a alta velocidad; el moldeo por inyección es el mejor ejemplo. Es mejor asumir que la anisotropía siempre está presente en un material compuesto, a menos que se haya diseñado isotropía en el material; ya sea mediante el uso de una estera de vidrio al azar, o mediante un proceso de capas deliberado en el que se equilibra la orientación en diferentes capas. Vuriedades de los compuestos automotrices La variedad de materiales y procesos en uso puede parecer bastante desconcertante. Esto omite algunos de los procesos manuales más básicos, junto con algunos de los nuevos procesos más especulativos que surgen de la industria aeroespacial. También se omiten en este estudio los rellenos, cuya función es esencialmente aumentar la rigidez y la resistencia a la deformación o reducir el costo de los polímeros y los agentes reforzantes textiles. Estos (en fenólicos en la década de 1920) eran de hecho los compuestos poliméricos originales. La principal fibra de refuerzo es, por supuesto, el vidrio, y específicamente el vidrio E. Es poco probable que se cuestione el dominio del vidrio, al menos en la industria del automóvil. La fibra de carbono se está volviendo cada vez más importante en las aplicaciones aeroespaciales, debido a su mayor resistencia y rendimiento de fricción. Además de su aplicación espectacular pero enrarecida en estructuras de alta resistencia para autos de carreras de Fórmula Uno, sus principales usos automotrices son en termoplásticos de ingeniería reforzados para partes móviles en motores y transmisiones. La fibra de aramida se utiliza como fibra de refuerzo en piezas móviles donde la lubricidad y la estabilidad dimensional son más importantes que la resistencia o la rigidez. El asbesto se estaba volviendo popular como fibra de refuerzo de bajo costo en PS, PP y PA hasta que se reconoció como un peligro para la salud en la década de 1970. Ahora ha desaparecido de las gamas de productos de los proveedores de materias primas. Las propiedades de los materiales compuestos determinan las técnicas de procesamiento utilizadas, y estas pueden ser muy diferentes. Los dos polos del espectro de los composites están representados por un lado por materiales aptos para procesos de conversión de alta velocidad, como el nailon reforzado moldeable por inyección, y por otro lado por materiales utilizados para estructuras de alta resistencia en cantidades muy reducidas, como el vidrio. poliéster reforzado para el casco de un dragaminas o epoxi reforzado con fibra de carbono para un fuselaje. El proceso de pultrusión implica extraer fibras longitudinales continuas a través de un baño de impregnación de resina y luego curar rápidamente. Esto da como resultado compuestos con una resistencia y rigidez extremadamente altas en la dirección favorecida. Cuando tiene lugar una operación de formación durante el curado, el proceso se convierte en "formación de pulpa".