VISCO ELASTICIDAD DE POLÍMEROS
La visco elasticidad de polímeros es el estudio de las propiedades mecánicas de los polímeros, que son materiales que presentan visco elasticidad. Un material visco elástico es un material que presenta tanto propiedades viscosas como elásticas. Es por ello que a los polímeros termoplásticos se les llama de forma común simplemente plástico.
La elongación en estos materiales depende no sólo de la tensión sino que depende del tiempo que ésta es aplicada. Mientras se aplica una tensión constante, la elongación incrementa lentamente, alcanzando un valor máximo de forma exponencial. La base de la explicación de este fenómeno obedece a fricciones internas en el material.
La viscoeleasticidad, también conocida como anelasticidad, es el tipo de comportamiento que presentan ciertos materiales que exhiben tanto propiedades viscosas como propiedades elásticas cuando se deforman.
En un sólido visco elástico:
• la deformación generalmente depende del tiempo ; aún en ausencia de fuerzas, la velocidad de deformación puede ser diferente de cero ;
• las tensiones y esfuerzos resistidos dependen tanto de la deformación como de la velocidad de deformación, por tanto la ecuación constitutiva que relaciona tensiones y deformaciones debe tener la forma :
Oij=(Eij,Eij)
Físicamente las propiedades elásticas son el resultado de desplazar ligeramente los átomos de su posición de equilibrio a lo largo de planos cristalográficos, mientras las propiedades viscosas proceden de la difusión de átomos o moléculas en el interior del material1 .
Un termoplástico es un plástico que, a temperatura ambiente, es plástico o deformable, se derrite cuando se calienta y se endurece en un estado vítreo cuando se enfría lo suficiente. La mayor parte de los termoplásticos son polímeros de alto peso molecular, los cuales poseen cadenas asociadas por medio de débiles fuerzas Van der Waals (polietileno); fuertes interacciones dipolo-dipolo y enlace de hidrógeno, o incluso anillos aromáticos apilados (poliestireno). Los polímeros termoplásticos difieren de los polímeros termoestables en que después de calentarse y moldearse pueden recalentarse y formar otros objetos, mientras que en el caso de los termoestables o termoduros, después de enfriarse la forma no cambia y arden.
• Deformación (visco)plástica o irreversible. Modo de deformación en que el material no regresa a su forma original después de retirar la carga aplicada. Esto sucede porque, en la deformación plástica, el material experimenta cambios termodinámicos irreversibles al adquirir mayor energía potencial elástica. La deformación plástica es lo contrario a la deformación reversible.
• Deformación elástica o reversible el cuerpo recupera su forma original al retirar la fuerza que le provoca la deformación. En este tipo de deformación, el sólido, al variar su estado tensional y aumentar su energía interna en forma de energía potencial elástica, solo pasa por cambios termodinámicos reversibles
En el rango elástico, en el cual es válida la ley de Hooke, la relación entre tensión y elongación es una constante llamada módulo de elasticidad E (también conocido como módulo de Young), es:
cuya fórmula general es:
Cuando un cable (o una barra) es sometido a extensión, su incremento en longitud está conectado con un decremento en su sección transversal. El cociente de este cambio de diámetro e incremento de longitud es llamado el coeficiente de Poisson ν. Este es constante (con algunas excepciones) para cada material con rango entre 0.5 (no hay cambio de volumen) y 0 (la sección transversal no cambia).
La característica elástica predomina en materiales sólidos (por encima de su Tg) y obedece la ley de Hooke. Cuando el polímero está fundido predomina el componente viscoso del material, que obedece la ley de Newton
En física, la ley de elasticidad de Hooke o ley de Hooke, originalmente formulada para casos de estiramiento longitudinal, establece que el alargamiento unitario ε de un material elástico es directamente proporcional a la fuerza aplicada F:
DEFORMACION ELASTOMERICA
Se definen así los aparatos de apoyo constituidos por una placa de material elastomérico que permite, con su deformación elástica, traslaciones o giros de los elementos estructurales que soportan.
También se les llama hules. Son materiales que pueden ser deformados por aplicación de una tensión. Se estiran con facilidad y, en general, también resisten a la compresión. La deformación es reversible. Los hules son polímeros cristalinos que se pueden reticular, casi siempre por vulcanización. Los hules tienen propiedades intermedias entre los sólidos y los fluidos viscosos, aunque sus propiedades se modifican sustancialmente con la adición de diversas sustancias: cargas, aceleradores, antioxidantes..
B.2.1- Hule estireno-butadieno (SBR)
Es el más barato, con gran resistencia a la abrasión y a los disolventes. Tiene gran utilidad sobre todo para los neumáticos.
B.2.2- Hule natural "sintético"
Es el poliisopreno en su forma cis. Este hule se puede sacar de la Naturaleza (árbol Hevea brasilienis), pero además se puede sintetizar en el laboratorio. También se usa para neumáticos pero el precio es mayor; su vulcanización tiene más riesgo. El producto sintético no es tan elástico como el natural.
B.2.3- Hule de polibutadieno (BR)
Tiene mayor elasticidad que los anteriores y mayor resistencia a la oxidación. No se puede usar para neumáticos debido a su baja resistencia a los patinazos, sin embargo, unido a ellos les confiere resistencia. Es un hule barato.
B.2.4- Hule butílico
Es un copolímero. Es el que resiste mejor la oxidación y tiene poca permeabilidad ante los gases. Se utiliza como recubrimiento interno de los neumáticos sin cámara y para aquellas aplicaciones en las que no se desea que haya presencia de oxígeno. Tiene baja elasticidad y absorbe la vibración.
B.2.5- Hule etileno-propileno (EPT y EPDM)
Son hules costosos y tardan mucho en curarse, sin embargo estos hules tienen grandes propiedades mecánicas, excelente resistencia a la oxidación, el calor y el ataque químico. Su consumo está en crecimiento.
B.2.6- Hule de neopreno
Tienen una gran resistencia al fuego, a los disolventes, al envejecimiento y al calor. Es costoso y su vulcanización tiene problemas, por lo que su consumo no es muy alto. Se usa para aislantes, mangueras, montajes de máquinas y ropa protectora.
B.2.7- Hules de nitrilo
Tienen una excelente resistencia a los aceites y a la abrasión, pero su procesamiento es muy difícil. Se usa para sellos contra aceite, tanques de combustible y para pegar piezas de PVC.
B.2.8- Hules de polisulfuro
Pertenece al grupo de los hules especiales y se usa para revestimientos de tanques, compuestos sellantes y para tomar impresiones dentales. Tiene una buena resistencia a los disolventes y fidelidad al molde.
VISCO ELASTICIDAD DE POLÍMEROS
La visco elasticidad de polímeros es el estudio de las propiedades mecánicas de los polímeros, que son materiales que presentan visco elasticidad. Un material visco elástico es un material que presenta tanto propiedades viscosas como elásticas. Es por ello que a los polímeros termoplásticos se les llama de forma común simplemente plástico.
La elongación en estos materiales depende no sólo de la tensión sino que depende del tiempo que ésta es aplicada. Mientras se aplica una tensión constante, la elongación incrementa lentamente, alcanzando un valor máximo de forma exponencial. La base de la explicación de este fenómeno obedece a fricciones internas en el material.
La viscoeleasticidad, también conocida como anelasticidad, es el tipo de comportamiento que presentan ciertos materiales que exhiben tanto propiedades viscosas como propiedades elásticas cuando se deforman.
En un sólido visco elástico:
• la deformación generalmente depende del tiempo ; aún en ausencia de fuerzas, la velocidad de deformación puede ser diferente de cero ;
• las tensiones y esfuerzos resistidos dependen tanto de la deformación como de la velocidad de deformación, por tanto la ecuación constitutiva que relaciona tensiones y deformaciones debe tener la forma : .
Físicamente las propiedades elásticas son el resultado de desplazar ligeramente los átomos de su posición de equilibrio a lo largo de planos cristalográficos, mientras las propiedades viscosas proceden de la difusión de átomos o moléculas en el interior del material1 .
Un termoplástico es un plástico que, a temperatura ambiente, es plástico o deformable, se derrite cuando se calienta y se endurece en un estado vítreo cuando se enfría lo suficiente. La mayor parte de los termoplásticos son polímeros de alto peso molecular, los cuales poseen cadenas asociadas por medio de débiles fuerzas Van der Waals (polietileno); fuertes interacciones dipolo-dipolo y enlace de hidrógeno, o incluso anillos aromáticos apilados (poliestireno). Los polímeros termoplásticos difieren de los polímeros termoestables en que después de calentarse y moldearse pueden recalentarse y formar otros objetos, mientras que en el caso de los termoestables o termoduros, después de enfriarse la forma no cambia y arden.
• Deformación (visco)plástica o irreversible. Modo de deformación en que el material no regresa a su forma original después de retirar la carga aplicada. Esto sucede porque, en la deformación plástica, el material experimenta cambios termodinámicos irreversibles al adquirir mayor energía potencial elástica. La deformación plástica es lo contrario a la deformación reversible.
• Deformación elástica o reversible el cuerpo recupera su forma original al retirar la fuerza que le provoca la deformación. En este tipo de deformación, el sólido, al variar su estado tensional y aumentar su energía interna en forma de energía potencial elástica, solo pasa por cambios termodinámicos reversibles
En el rango elástico, en el cual es válida la ley de Hooke, la relación entre tensión y elongación es una constante llamada módulo de elasticidad E (también conocido como módulo de Young), es:
cuya fórmula general es:
Cuando un cable (o una barra) es sometido a extensión, su incremento en longitud está conectado con un decremento en su sección transversal. El cociente de este cambio de diámetro e incremento de longitud es llamado el coeficiente de Poisson ν. Este es constante (con algunas excepciones) para cada material con rango entre 0.5 (no hay cambio de volumen) y 0 (la sección transversal no cambia).
La característica elástica predomina en materiales sólidos (por encima de su Tg) y obedece la ley de Hooke. Cuando el polímero está fundido predomina el componente viscoso del material, que obedece la ley de Newton
En física, la ley de elasticidad de Hooke o ley de Hooke, originalmente formulada para casos de estiramiento longitudinal, establece que el alargamiento unitario ε de un material elástico es directamente proporcional a la fuerza aplicada F:
DEFORMACION ELASTOMERICA
Se definen así los aparatos de apoyo constituidos por una placa de material elastomérico que permite, con su deformación elástica, traslaciones o giros de los elementos estructurales que soportan.
También se les llama hules. Son materiales que pueden ser deformados por aplicación de una tensión. Se estiran con facilidad y, en general, también resisten a la compresión. La deformación es reversible. Los hules son polímeros cristalinos que se pueden reticular, casi siempre por vulcanización. Los hules tienen propiedades intermedias entre los sólidos y los fluidos viscosos, aunque sus propiedades se modifican sustancialmente con la adición de diversas sustancias: cargas, aceleradores, antioxidantes..
B.2.1- Hule estireno-butadieno (SBR)
Es el más barato, con gran resistencia a la abrasión y a los disolventes. Tiene gran utilidad sobre todo para los neumáticos.
B.2.2- Hule natural "sintético"
Es el poliisopreno en su forma cis. Este hule se puede sacar de la Naturaleza (árbol Hevea brasilienis), pero además se puede sintetizar en el laboratorio. También se usa para neumáticos pero el precio es mayor; su vulcanización tiene más riesgo. El producto sintético no es tan elástico como el natural.
B.2.3- Hule de polibutadieno (BR)
Tiene mayor elasticidad que los anteriores y mayor resistencia a la oxidación. No se puede usar para neumáticos debido a su baja resistencia a los patinazos, sin embargo, unido a ellos les confiere resistencia. Es un hule barato.
B.2.4- Hule butílico
Es un copolímero. Es el que resiste mejor la oxidación y tiene poca permeabilidad ante los gases. Se utiliza como recubrimiento interno de los neumáticos sin cámara y para aquellas aplicaciones en las que no se desea que haya presencia de oxígeno. Tiene baja elasticidad y absorbe la vibración.
B.2.5- Hule etileno-propileno (EPT y EPDM)
Son hules costosos y tardan mucho en curarse, sin embargo estos hules tienen grandes propiedades mecánicas, excelente resistencia a la oxidación, el calor y el ataque químico. Su consumo está en crecimiento.
B.2.6- Hule de neopreno
Tienen una gran resistencia al fuego, a los disolventes, al envejecimiento y al calor. Es costoso y su vulcanización tiene problemas, por lo que su consumo no es muy alto. Se usa para aislantes, mangueras, montajes de máquinas y ropa protectora.
B.2.7- Hules de nitrilo
Tienen una excelente resistencia a los aceites y a la abrasión, pero su procesamiento es muy difícil. Se usa para sellos contra aceite, tanques de combustible y para pegar piezas de PVC.
B.2.8- Hules de polisulfuro
Pertenece al grupo de los hules especiales y se usa para revestimientos de tanques, compuestos sellantes y para tomar impresiones dentales. Tiene una buena resistencia a los disolventes y fidelidad al molde.
