Hinchazón
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Hinchazón
Cual es la diferencia entre el comportamiento del material viscoso y elástico y la viscoelasticidad?
Sobre la base del comportamiento del material viscoelástico de los polímeros, en la práctica surgen fenómenos importantes para el procesamiento de polímeros. Estos fenómenos se pueden ver, por ejemplo, en la pérdida de presión de entrada, hinchazón "die swell" de la matriz y contracción a través de la orientación. Si se presiona una masa fundida a través de una constricción (por ejemplo, a través de una boquilla), las cadenas de polímero en el capilar se aceleran (ecuación de continuidad) y, por lo tanto, se cortan en la dirección del flujo. Esta alineación fue posible en parte por los cambios en el ángulo de valencia (elástico), en parte por cambiar la posición de las cadenas de polímero (plástico). Mientras que las partes deformadas plásticamente no se restablecen, las partes elásticas se restablecen inmediatamente después de salir de la boquilla. En lugar de mirar una boquilla del extrusor, echemos un vistazo a un hueco de un molde de inyección; Aquí se producen mecanismos de deformación bastante similares. Durante la inyección, algunas cadenas moleculares también se deforman elástica y plásticamente al mismo tiempo y por lo tanto, se orientan. Sin embargo, esta condición se congela rápidamente en el molde de inyección, especialmente con componentes de paredes delgadas. Con plásticos transparentes, se puede hacer visible con luz polarizada. Los llamados filtros de polarización se utilizan para obtener luz polarizada. Estos son filtros hechos de placas anisotrópicas y, por lo tanto, ópticamente birrefringentes que solo permiten el paso de una dirección de oscilación de la luz. Si estos filtros se colocan uno contra el otro de tal manera que los planos de oscilación que pasan a través de ellos sean perpendiculares (transversales) entre sí, el sistema (polariscopio) es opaco.
Los plásticos amorfos y transparentes como PC, PS o PMMA aparecen negros entre los polarizadores cruzados de un polariscopio si son isotrópicos, libre de tensión o orientación. Los componentes estresados mecánicamente o los componentes sujetos a tensiones debido al proceso de fabricación muestran una birrefringencia de tensiones ópticas, que al observador le parecen isocromáticas (líneas del mismo color). El color y la distancia de las líneas son una medida de la birrefringencia y por lo tanto, de los estados de tensión existentes. Si las cadenas de polímero congeladas en este estado orientado tienen más espacio para moverse nuevamente (temperatura más alta y tiempo suficiente), las cadenas deformadas elásticamente retroceden rápidamente, a la derecha. Este restablecimiento también se conoce como efecto de memoria. Se usa deliberadamente en películas retráctiles; sin embargo, en la mayoría de los componentes, demasiada orientación es indeseable y puede conducir a fallas prematuras debido a grietas (entre orientaciones) o deformaciones no deseadas. La medición de contracción se utiliza para estimar el grado de orientación de los polímeros semicristalinos y los plásticos. En este punto, es importante enfatizar la diferencia entre la contracción y la contracción. La contracción describe el efecto de una disposición molecular más densa durante la solidificación (por ejemplo, durante la cristalización de un termoplástico o durante la reticulación de un termoestable) y, por lo tanto, claramente un cambio en el volumen. La contracción ocurre exclusivamente al restablecer las orientaciones. Esto puede cambiar la forma, pero no el volumen. Muchas publicaciones no distinguen entre contracción y contracción, pero eso sería útil para describir mejor los mecanismos que actúan después del procesamiento.
Esta propiedad no mecánica también se usa mucho para caracterizar materiales elastoméricos. Es una deformación inusual ya que los cambios de volumen son de importancia central, en lugar de ser insignificantes. Es una dilatación tridimensional en la que la red absorbe solvente, alcanzando un grado de equilibrio de hinchamiento en el que la energía libre disminuye debido a la mezcla del solvente con las cadenas de la red. El aumento de energía libre que acompaña al estiramiento de las cadenas. En este tipo de experimento, la red se coloca típicamente en un exceso de disolvente, que absorbe hasta que el estiramiento por dilatación de las cadenas impide una mayor absorción. Esta extensión de equilibrio de hinchamiento puede interpretarse para producir el grado de reticulación de la red, siempre que se conozca el parámetro de interacción polímero-disolvente χ. Por el contrario, si se conoce el grado de reticulación de un experimento independiente, entonces se puede determinar el parámetro de interacción. El grado de equilibrio de la inflamación y su dependencia de varios parámetros y condiciones proporcionan, por supuesto, importantes pruebas de teoría. El material hinchado en sí es de considerable interés, particularmente en el caso de sistemas a base de agua o "hidrogeles". También son de interés los geles formados como resultado de tener reactivos de mayor funcionalidad de dos como participantes en un proceso de polimerización. En estos casos, caracterizar el proceso de gelación también es de considerable importancia, y algunas simulaciones relevantes han sido de interés.
Se requiere una prueba de hinchazón para cualquier elastomero que pueda entrar en contacto con aceites, solventes o otros líquidos durante el uso. Existe un método de prueba en el que las muestras oblongas se sumergen en un recipiente graduado. Cilindro que contiene aceite o grasa para medir su volumen. Las muestras se secan y se sumergen en el medio de prueba durante un período específico bajo una temperatura específica. Después de la exposición, se extraen las muestras y se vuelve a medir su volumen. El aumento en el volumen de la hinchazón se registra como un porcentaje del volumen original. Sin embargo, varios otros fluidos están disponibles para determinar las características de hinchazón. Muchas marcas de gasolinas, aceites y otros fluidos tienen ingredientes de fórmula patentados. El polvo, los humos y las temperaturas, entre otros factores, pueden afectar la composición de los fluidos. Por lo tanto, en aplicaciones críticas como el combustible y los sistemas de frenos, se deben realizar extensas pruebas de vida útil con elastomeros en las condiciones de operación esperadas. Si el tejido recubierto tiene que funcionar a temperaturas elevadas, se realizan pruebas de hinchamiento a las temperaturas esperadas. En algunos casos, se mide el aumento porcentual en el calibre o el peso, en lugar del cambio en el volumen.