POLIMEROS. Propiedades Mecanicas.

Para comenzar a hablar de Polimeros tenemos que conocer información básica de estos. A manera de introducción comenzaremos por definir de la manera mas sencilla lo que es un Polimero.

Los polimeros son macromoleculas (fig 1.) que en su mayoría son orgánicas formadas por la unión de moléculas mas pequeñas llamadas monomeros.

Ahora hagamoslo mas explicito, un monomero (fig. 2.) es una molécula de masa pequeña que al unirse en conjunto con cientos o miles de monomeros por enlace covalente regularmente conforman una "macromolecula " la cual nos lleva de regreso al nombre Polimero. Son unidades básicas o moléculas orgánicas relativamente simples, con estructura definida, estabilizada y especifica. Algunos ejemplos de monomeros son: aminoacidos, monosacaridos, ácidos grasos.

Fig. 1. Ejemplo de las Unidades de Poliestireno

Fig. 2. Monomero 3D

Bien pues ya enterados y entendido los conceptos de anteriormente mencionados podemos entrar en materia. Hablaremos primero de las Propiedades Mecanicas de los Polimeros.

PROPIEDADES MECANICAS

Hablando del termino Propiedades mecanicas podemos decir que es el proceso en el cual podemos diferenciar el uso de un material de otro en su aplicacion, gracias al estudio de las propiedades mecanicas en los materiales podemos hacer la seleccion correcta de estos para los diferentes procesos. Entre las caracteristicas mecanicas y tecnologicas destacan:

• Resistencia a esfuerzos de traccion, compresion, flexión y torsión, así como desgaste y fatiga, dureza, resiliencia, elasticidad, tenacidad, fragilidad, cohesión, plasticidad, ductilidad, maleabilidad, porosidad, magnetismo, las facilidades que tenga el material para soldadura, mecanizado, tratamiento térmico así como la resistencia que tenga a los procesos de oxidación, corrosión. Asimismo es interesante conocer el grado de conductividad eléctrica y la conductividad térmica que tenga y las facilidades que tenga para formar aleaciones.
  


• Aparte de estas propiedades mecánicas y tecnológicas cabe destacar cuando se elige un material para un componente determinado, la densidad de ese material, el color, el punto de fusión la disponibilidad y el precio que tenga.
  

Debido a que cada material se comporta diferente, es necesario analizar su comportamiento mediante pruebas experimentales.
Entre las propiedades mecánicas más comunes que se mide en los materiales están la resistencia a tracción, a compresión, la deformación, el coeficiente de Poisson y el módulo de elasticidad o módulo de Young.

El estudio de las propiedades mecanicas no es mas que exponer a un material a una fuerza externa la cual mostrara una respuesta con la deformacion que sufre dicho material, en cuestion de las propiedades mecanicas de los polimeros podemos notar un estudio de propiedades mecanicas de tension-estiramiento segun los tipos de polimeros.

Modulo de Flexion.

El modulo de flexion se refiere a la relacion que existe en el esfuerzo maximo sobre la fibra con la deformacion maxima dentro del limite elastico del diagrama esfuerzo-deformacion obtenido en un ensayo de flexion.

DIAGRAMA ESFUERZO-DEFORMACION.

Gráfico del esfuerzo como una función de la deformación. Puede construirse a partir de los datos obtenidos en cualquier ensayo mecánico en el que se aplica carga a un material, y las mediciones continuas de esfuerzo y de formación se realizan simultáneamente. Se construye para ensayos de compresión, tensión y torsión. A continuación se muestra un ejemplo.

fig. 3. Dentro de esta grafica podemos observar cuatro tipos de polimeros reales y sus propiedades mecanicas ante la exposicion Tension-Estiramiento.

Observemos en la figura, cuatro lineas las cuales representan los tipos de polimeros explicados continuacion:

1. Verde. Polimeros rigidos.
2. Azul. Fibras
3. Amarillo. Plasticos Flexibles.
4. Violeta. Elastomeros.

Polimeros rigidos. Como el poliestireno, el poli(metil metacrilato o los policarbonatos pueden soportar una gran tension, pero no demaciada elongacion antes de su ruptura, se necesita una gran fuerza para poder deformar este tipo de plasticos.

Plasticos flexibles. Como el polietileno y el polipropileno difieren de los rigidos porque no soportan tan bien la deformacion pero tambien no tienden tan facil a la ruptura. Resisten por un tiempo la deformacion, pero si se aplica demaciada tension o la necesaria a un plastico flexible, este llega a la deformacion.

Fibra. Como el Kevlar, la fibra de carbono y el nylon al igual que los plasticos rigidos son mas resistentes que duros y no se deforman demaciado bajo tension, pero si necesitamos resistencia, estamos hablando de fibras, estas mencionadas poseen una mayor resistencia tensil que el mismo acero.

Elastomeros. Como el poliisopreno, el polibutadieno y el poliisobutileno poseen caracteristicas muy propias como lo es la falta de resistencia asi como la baja posibilidad de exponer a tension pero estos pueden ser de gran utilidad en algunas aplicaciones ya que aparte de poseer modulos bajos estos logran ser de facil flexion pero regresan a su estado original.

Es asi como podemos apreciar las propiedades mecanicas en cuanto a tension y estiramiento de los polimeros.

Referencias:

Odian, George; Principles of Polymerization, 3rd ed., J. Wiley,
New York, 1991.
Jang, B. Z.; Advanced Polymer Composites: Principles and
Applications, ASM International, Materials Park, OH, 1994.