Fabricación Mecánica · Técnico Superior en Programación de la Producción en Moldeo de Metales y Polímeros

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Programación de la Producción en Moldeo

FP, Fabricación Mecánica

Planificación de procesos de moldeo de metales y polímeros. Fuente: Wikipedia (CC BY-SA 4.0).

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Definición, historia y clasificación de los polímeros

Polímero: macromoléculas formadas por la unión de monómeros mediante enlaces covalentes
Origen del término: 1833 por Jöns Jacob Berzelius
Concepto moderno: propuesto en 1920 por Herman Staudinger
Propiedades clave: dureza, alta elasticidad, visco elasticidad y estructuras amorfas/semi-cristalinas
Polímeros naturales: poliisopreno, celulosa, lana, seda, proteínas, ácidos nucleicos y polisacáridos
Polímeros sintéticos: polietileno, polipropileno, poliestireno, nailon, silicona, entre otros
Producción mundial (2015): más de 330 millones de toneladas anuales
Esqueleto común: átomos de carbono
Esqueletos alternativos: silicio (silicona) y oxígeno (polietilenglicol, ADN)
Investigación emergente: polímeros supramoleculares (enlaces no covalentes)

Historia y mecanismos de la polimerización

Término «polímero» acuñado en 1866 por Marcellin Berthelot
Caucho vulcanizado: creado en 1839 por Charles Goodyear
Nitrato de celulosa: sintetizado accidentalmente en 1846
Celuloide: sintetizado en 1868 por John W. Hyatt
Baquelita: primer polímero totalmente sintético (1907)
Poliestireno (PS): sintetizado en 1911
Policloruro de vinilo (PVC): sintetizado en 1912
Hipótesis de cadenas covalentes: propuesta por Hermann Staudinger en 1926
Premio Nobel de Química (Staudinger): 1953
Catalizadores de Ziegler-Natta: desarrollados en los años 1950 (Nobel 1963)
Premio Nobel de Química (Paul J. Flory): 1974
Polímeros conductores: Premio Nobel en el año 2000
Polimerización por condensación: requiere monómeros bifuncionales y libera moléculas pequeñas
Polimerización por adición: masa molecular es múltiplo exacto del monómero
Fases de polimerización por adición: Iniciación, Propagación y Terminación

Estructura, clasificación y propiedades de los polímeros

Estructuras: lineales, con ramificaciones o con entrecruzamientos
Tacticidad: atáctico (sin orden), isotáctico (mismo orden), sindiotáctico (alternante)
Homopolímero: un solo tipo de monómero
Copolímero: varios monómeros (aleatorios, informativos o periódicos)
Tipos de copolímeros: alternante, en bloque, aleatorio y de injerto
Propiedades eléctricas: principalmente aislantes
Baquelitas: sustituto de porcelana y vidrio en baja tensión
PVC y PE: cables eléctricos para tensiones > 20 KV
Resinas ABS: carcasas electrónicas por resistencia y propiedades mecánicas
Antiestáticos: permiten conducción parcial de cargas
Propiedades eléctricas dependen de la polaridad de los enlaces covalentes
Polímeros conductores: desarrollados en 1974
Polietileno: 1.000 a 150.000 grupos CH2-CH2; ordenamiento por van der Waals
Nailon 66: ordenamiento por enlaces de H
Tf: temperatura de fusión de las zonas cristalinas
La temperatura de descomposición debe ser superior a la Tf

Propiedades mecánicas y clasificación de los polímeros

Propiedades mecánicas: dependen de la composición y estructura molecular
Objetivo de estudio: predecir comportamiento en aplicaciones prácticas
Respuestas mecánicas: elasticidad, viscoelasticidad, flujo plástico y fractura
Polímeros naturales: proteínas, ácidos nucleicos, polisacáridos, hule, caucho natural, lignina
Polímeros semisintéticos: transformación de naturales (ej. nitrocelulosa)
Polímeros sintéticos: obtenidos industrialmente de monómeros (ej. nailon, PVC)
Polimerización de adición: no libera moléculas pequeñas; usa catalizador y rompe unión doble
Polimerización de condensación: libera moléculas pequeñas (ej. agua) en cada paso
Reacción en cadena: requiere iniciador, genera radical libre o iones
Reacción por etapas: crecimiento lento, pasa por fase de oligómeros
Polímeros orgánicos vinílicos: cadena principal solo de carbono (poliolefinas, estirénicos, vinílicos halogenados, acrílicos)
Polímeros orgánicos no vinílicos: contienen carbono, oxígeno o nitrógeno (ej. poliésteres, poliamidas, poliuretanos)
Polímeros inorgánicos: basados en azufre (polisulfuros) o silicio (silicona)

Clasificación, nomenclatura y tipos de polímeros

Elastómeros: bajo módulo de elasticidad, alta extensibilidad y resiliencia.
Adhesivos: combinación de alta adhesión y alta cohesión.
Fibras: alto módulo de elasticidad y baja extensibilidad.
Plásticos: polímeros con deformación irreversible.
Termoestables: no fluyen, se descomponen por calor, tienen muchos entrecruzamientos.
Termoplásticos: fluyen al calor, se endurecen al frío, tienen pocos/ningún entrecruzamiento.
Relación: La clasificación térmica es independiente de la clasificación por propiedades.
Nomenclatura común: prefijo poli- + nombre del monómero (sin paréntesis).
Nomenclatura IUPAC: prefijo poli- + UER entre paréntesis.
Copolímeros: se listan los monómeros (ej. caucho estireno-butadieno).
Marcas comunes: Nailon (poliamida), Teflón (politetrafluoretileno), Neopreno (policloropreno).
Polímeros industriales clave: ABS, SAN, PA 6, PET, PVC, PE, PP, PU, TPU, PBT.

Referencias y enlaces sobre polímeros

Bibliografía: The Chemistry of Polymers (Nicholson, 2006)
Bibliografía: Química Física Macromolecular I y II (Katime, 1994/2004)
Bibliografía: Caracterización de películas poliméricas activas (Anbinder, 2011)
Definiciones: Disponibles en DRAE y Wikcionario
Recursos multimedia: Wikimedia Commons
Recursos educativos: Wikiversidad (Ingeniería de los Polímeros)
Investigación: Revista Iberoamericana de Polímeros y Proyecto Curie

Vista previa de las fichas (6 de 30)

01
Un polímero es una sustancia compuesta por grandes moléculas llamadas:
Macromoléculas
02
Los polímeros se forman por la unión de unidades simples llamadas:
Monómeros
03
¿Qué tipo de enlaces unen a las unidades en un polímero (según la definición moderna)?
Enlaces covalentes
04
Ejemplo de polímero natural que proviene del hule o caucho:
Poliisopreno
05
¿Cuál es el monómero de la unidad de repetición del polietileno?
Etileno
06
En 1866, ¿quién utilizó por primera vez el término «polímero»?
Marcellin Berthelot

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