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• Laura Suarez

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MATERIALES SINTETICOS, POLIMEROS, TERMOPLASTICOS, TERMOESTABLES: Materiales Sintéticos: Concepto, Tipos y Ejemplos: Los materiales sintéticos son aquellos materiales que están hechos de polímeros sintetizados o de pequeñas moléculas. Los compuestos usados para realizar estos materiales vienen de químicos derivados del petróleo o petroquímicos. Distintos compuestos químicos se usan para fabricar distintos tipos de fibras. La mayoría de los materiales sintéticos están fabricados de químicos que provienen de polímeros, por lo tanto son más fuertes y resistentes. Tipos de materiales sintéticos y características Bioplásticos Nylon Compuestos de plástico Polyester Material auto reparante Fibra de carbón Kevlar Licra: Polímeros reactivos inteligentes Acrílico Los materiales sintéticos componen casi la mitad de todos de los materiales que son utilizados en todos los campos de la tecnología textil. Existen distintos métodos para fabricar estos materiales, pero el más común es el torneado en estado de fusión. En este proceso, se utilizan altas temperaturas para cambiar y moldear la forma y las dimensiones de las fibras o materiales sintéticos. Estos materiales son resistentes y suelen ofrecer características amigables para el consumidor. Algunas de las características más comunes son materiales a prueba de agua, materiales que se pueden estirar y piezas resistentes a las manchas. Esto es posible ya que las fibras naturales son sensibles a los elementos y tienden a quebrarse con el paso del tiempo; esto quiere decir que son biodegradables. Las

fibras naturales también son propensas a daños de plagas que se alimentan de ellas, como es el caso de las polillas que se alimentan del algodón, lana y seda. Las fibras sintéticas son inmune a estas plagas y no sufren los daños por exposición al sol, agua o aceite. Algunos de los materiales sintéticos más comunes son el nylon, el poliéster, la fibra de carbón, el rayón y el spandex o licra. En tiempos recientes, ha surgido un auge en cuanto a la invención de nuevos materiales sintéticos. Con la tecnología, los científicos han descubierto nuevas rutas sintéticas de unir pequeñas moléculas en grandes cadenas de poliéster con las propiedades correctas para usos particulares. Un ejemplo de estos son las fibras de polipropileno que se usan en las alfombras o las variedades de polietileno que se usan para hacer botellas de plástico. También han logrado desarrollar sustancias increíblemente fuertes como el kevlar. Los plásticos no se degradan, por eso son una gran fuente de contaminación ambiental. Adicionalmente, la mayoría de los plásticos son derivados del crudo, el cual no es renovable. Pero la tecnología ha hecho posible convertir recursos renovables en plásticos y gomas sintéticas. Estas sustancias son sustentables porque guardan recursos fósiles y aunque todavía no son biodegradables, es un gran avance para la ciencia. Es familia de los polímeros sintéticos y fue producido por primera vez en 1935; fue la primera fibra sintética producida en masa. Esto se debió a la necesidad de reemplazar la seda asiática y el cáñamo en los paracaídas durante la II Guerra Mundial. En esa época fue utilizada para fabricar llantas, carpas, ponchos y otros suministros militares. Incluso fue usada para hacer papel de moneda en los Estados Unidos. Es altamente inflamable, se quema en vez de derretirse. Es bastante elástica; es muy fuerte, resiste muy bien a los insectos, animales, hongos y a muchos químicos. Tiene muchas aplicaciones comerciales en fibras sintéticas, como en revestimientos de pisos y refuerzos de goma; también se usa para modelar partes de automóviles, especialmente el compartimiento del motor, y en equipos eléctricos, en cepillos dentales, alfombras, medias de nylon y telas para confeccionar ropa. El nylon sólido también se usa para fabricar cepillos de cabello y partes mecánicas, como tornillos y engranajes. Las resinas de nylon se utilizan en algunos empaques de alimentos; sobretodo en los que vienen en bolsas para el horno y en empaques de embutidos y carnes. Este es el nombre que se le da a los plásticos que han sido reforzados por distintas fibras para que sean más elásticos y fuertes. Un ejemplo son las mezclas entre

polímeros y carbón, que crean un material ligero que sirve para transportar cosas utilizando combustible de manera eficiente. Estos compuestos son cada vez más usados, particularmente en la industria aeroespacial. Los aviones Airbus A360 y el Boeing 787 están hechos de 50% compuesto de plásticos. Lo único que impide que se utilice más, sobretodo en la fabricación de vehículos, es su alto costo. Este material se utiliza ampliamente en la industria textil; la mayoría de la ropa tiene algún grado de poliéster. Hay algunas variedades que incluso son biodegradables, aunque la mayoría no lo es. Además de la ropa, muchas telas tejidas en poliéster se usan en muebles caseros y ropa de casa. Se puede encontrar poliéster en camisas, pantalones, chaquetas, sombreros, sabanas, edredones, cojines, rellenos, muebles tapizados y toallas. El poliéster industrial se usa para reforzar llantas, cinturones de seguridad, y para reforzar plásticos de alta absorción.

Este material también se usa para fabricar botellas, canoas, cables y hologramas, entre otros. Adicionalmente, se utiliza como acabado en productos de madera, tales como guitarras, pianos e interiores de yates. El poliéster es altamente resistente a las manchas; los únicos colorantes que pueden teñirlo son los llamados colorantes dispersos. En muchas oportunidades se crean combinaciones entre poliéster y fibras naturales para obtener distintos resultados. Por ejemplo, la mezcla entre poliéster y algodón, el poli algodón, es un tejido fuerte, resistente a las arrugas y que no se encoje. Estos nuevos materiales que están siendo desarrollados tienen la capacidad de reparar daños que en otras ocasiones podrían considerarse irreparables. Fueron descubiertos a principios de los 2000. Los polímeros no son el único material capaz de auto repararse, pero son los más eficientes. Involucran diseños muy complicados y es difícil fabricarlos, pero al repararse son más duraderos que otros polímeros. Se espera que cada vez se usen más en revestimientos, electrónicos y en transportes. Es un plástico reforzado, fuerte y ligero, que contiene fibra de carbón. La fibra de carbón puede ser costosa al fabricarse, pero es ampliamente usada en las industrias automotoras, aeroespaciales, en la ingeniería civil, productos deportivos y en otras aplicaciones técnicas. Es rígida pero al mismo tiempo moldeable y tiene una buena resistencia a las altas temperaturas.

El Kevlar es un plástico muy fuerte. Tiene propiedades muy buscadas ya que está hecho de fibras que están fuertemente presionadas las unas con las otras. Es un familiar del nylon, es considerado un súper polímero y fue introducido al mercado en los años 70. Es un material muy fuerte, pero relativamente ligero. No se derrite y solo se descompone en una temperatura mayor a 450°C; el frío tampoco lo daña, puede sobrevivir a temperaturas de hasta -196°C. Resiste ataques de distintos químicos y la humedad no lo daña. El Kevlar es una excelente material antibalístico, ya que es difícil que una bala o un cuchillo pueda pasar a través de las fibras. Es más fuerte que el acero, como una armadura moderna, pero más ligera y flexible que el acero. Otros usos del Kevlar incluyen ser usado en la fabricación de llantas de bicicletas, barcos de vela y parches de tambor para baterías musicales. La licra o spandex es una fibra conocida por ser excepcionalmente elástica; puede expandirse hasta 5 veces su tamaño. Sus características más preciadas son que a pesar de estirarse vuelve a su tamaño original y que se seca más rápido que otras telas. Es más fuerte y duradera que el caucho y fue inventada en los años 50. Por su elasticidad y fuerza es usada en muchos artículos de ropa, sobretodo en el ámbito deportivo. Los shorts de ciclismo, los traje de baños para natación, los pantalones de ski, los trajes para triatlón y los trajes acuáticos, son solo algunos de los usos más comunes. Otros usos incluyen en ropa interior, trajes de baños, guantes y licras. Las gomas sintéticas y los geles pueden ajustar su forma en respuesta a estímulos externos; esto quiere decir que responden a cambios en el ambiente. Esta capacidad es muy útil ya que puede ayudar a diseñar otros materiales inteligentes, como por ejemplo sensores y alarmas. Cuando se añade la tecnología auto reparadora a esta ecuación, los resultados podrían tener usos importantes en muchas industrias. Estos materiales pueden ser sensibles a cambios en temperatura, humedad, pH, intensidad de la luz y campos magnéticos y electrónicos. Pueden alterar su color, transparencia o incluso su forma. Se usan en ingeniería biomédica, hidrogeles y empaques biodegradables. Fue desarrollada en los años 40. Es fuerte, ligero y tibio, por lo tanto es usada comúnmente en sweaters, como tapicería de muebles, en alfombras y para recubrir botas y guantes.

Es tan suave que al tacto se siente como lana; después de pasar por un procedimiento correcto, puede ser usada para imitar otras telas como el algodón. Algunas veces se usa como sustituto de la cachemira que es más costosa. El acrílico es muy duradero y resistente. Acepta el color muy bien, no tiene problemas al ser lavado y suele ser hipo alergénica. En cuanto a ropa, suele ser utilizada en la fabricación de medias, bufandas y sombreros. Adicionalmente, se usa en hilos para tejer, especialmente en el crochet. MATERIALES POLIMEROS: Los polímeros son moléculas de gran tamaño que se constituyen por la unión de dos moléculas de menor tamaño a las que se denomina monómeros. Estas macromoléculas se encuentran presenten en prácticamente todo lo que nos rodea. Existen dos tipos de polímeros: Polímeros naturales: Son aquellos que se encuentran en la naturaleza. Entre ellos se destacan: el ADN, el almidón, la seda y la celulosa. Polímeros artificiales: Son aquellos polímeros que precisan la intervención de la mano del hombre para su constitución. El plástico, las fibras o la goma, son algunos de ellos. Formas de polimerización Adición Condensación Ejemplos de polimerización por adición La polimerización por los radicales libres: la mutación de células en cancerígenas El teflón La baquelita El policloruro de vinilo (PVC) Ejemplos de polimerización por condensación Alcohol Ácidos carboxílicos Agua Ejemplos de Polímeros Polímeros naturales

Caucho Papel o tela El almidón (papa) Madera ARN y ADN Polímeros semi-sintéticos

Caucho vulcanizado Nitrocelulosa Polímeros sintéticos Nylon Pvc (cables, botellas plásticas) Polietileno Baquelita Policarbonato Existen 2 formas diferentes de polimerización: ADICION:Se da entre monómeros que presentan un doble o triple enlace. A esto se le conoce como in-saturación. CONDENSACION:Mayormente se da cuando existe pérdida de agua o pérdida de alguna molécula. Esta condensación puede formar lo que se conoce como multímeros o polímeros. Se obtienen cuando se trasforman los polímeros naturales Son aquellos polímeros que precisan la intervención del a mano del hombre par su constitución. MATERIALES TERMOPLASTICOS: Un termoplástico, a veces escrito como termo plástico, es un tipo de plástico fabricado con un polímero que se vuelve un líquido homogéneo cuándo se calienta a temperaturas relativamente altas y que cuándo se enfría es un material duro en un estado de transición vítrea. Cuándo se congela es un material frágil. Todas estas características son reversibles, lo que hace posible que los

termoplásticos se puedan calentar y enfriar repetidamente sin que se pierdan estas cualidades y haciendo de los termoplásticos un material fácilmente reciclable. Propiedades más destacadas: Pasan por estado líquido al calentarse antes de pasar a estado gaseoso, es decir, se pueden derretir. Tienen buena plasticidad con aplicación de calor, lo que permite moldearlos fácilmente Se pueden disolver con algunos disolventes Pueden absorber algunos solventes y, cuándo lo hacen, se hinchan Ofrecen buena irrecuperable).

resistencia

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deformación

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Tipos de termoplásticos Ejemplos de uso de termoplásticos Acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) es un tipo de termoplástico utilizado en automoción, juguetes (como los famosos bloques de LEGO® o muñecos de BANDAI®), equipamiento deportivo, carcasas de componentes electrónicos (ordenadores, televisores, vídeoconsolas) o material de oficina (carpetas, grapadoras). El policarbonato es un material utilizando en la fabricación de discos ópticos (CDs, Blu-ray, DVDs), botellas de refrescos o en las lentes de gafas. El polietileno puede ser el material termoplástico más fácil de encontrar a tu alrededor y en mayor cantidad. Existen dos tipos, de alta y baja densidad, siendo el primero un material rígido y resistente y el segundo un material muy elástico. Los puedes ver en botes de productos de limpieza y cosmética, en las bolsas del supermercado, recubrimiento de cables eléctricos, tubos de todo tipo e, incluso, en los chalecos antibalas. Otros termoplásticos muy conocidos y habituales son el poliestireno, poliamida, PVC (cloruro de polivinilo), etc. Los termoplásticos también se utilizan en la fabricación de adhesivos, por ejemplo los acrilatos y cianoacrilatos. Las principales propiedades de los materiales termoplásticos que han hecho de ellos que sean tan utilizados en todo tipo de industrias y fábricas son: Hay docenas de tipos de termoplásticos y en cada uno de ellos varía la organización cristalina/amorfa y la densidad. Los termoplásticos más utilizados hoy en día son el poliuretano, polipropileno, policarbonato y los acrílicos.

El celuloide (nitrato de celulosa) se considera el primer material termoplástico fabricado en la historia. Hizo su aparición estelar en la mitad del siglo XIX y por más de 100 años fue el material termoplástico más utilizado. Aunque hoy en día se sigue utilizando, por ejemplo en la fabricación de selectores de posición en guitarras, ha sido muy desplazado por otros materiales termoplásticos con mejores propiedades. Los materiales termoplásticos han estado a nuestro alrededor durante mucho tiempo y hoy en día forman parte de infinidad de productos. Veamos algunos ejemplos destacados. MATERIALES TERMOESTABLES:Los termoestables hacen referencia al conjunto de materiales formados por polímeros unidos mediante enlaces químicos adquiriendo una estructura final altamente reticulada. La estructura altamente reticulada que poseen los materiales termoestables es la responsable directa de las altas resistencias mecánicas y físicas (esfuerzos o cargas, temperatura...) que presentan dichos materiales comparados con los materiales termoplásticos y elastómeros. Por contra es dicha estructura altamente reticulada la que aporta una baja elasticidad, proporcionando a dichos materiales su característica fragilidad. Imaginemos que encima de una mesa tenemos un conjunto de cuerdas entremezcladas unas con otras, tendremos que aplicar poco esfuerzo si queremos separar las cuerdas unas de otras, ahora comenzamos a realizar nudos entre cada una de las cuerdas, apreciamos que conforme más nudos realizamos más ordenado y rígido se vuelve el conjunto de las cuerdas, cuanto más nudos realicemos más esfuerzo necesitaremos aplicar para separarlos, en este simil las cuerdas representan a los polímeros y los nudos representan a los enlaces químicos que hacen a los polímeros estar fuertemente unidos unos con otros y formar estructuras poliméricas altamente reticuladas, o lo que es lo mismo formar materiales termoestables. termoplastico, elastomero y termoestable Unos los parámetros característicos de los materiales termoestables es el punto de gelificación o punto de gel, el cual se refiere al momento en el que el material pasa de una manera irreversible de un estado liquido-viscoso a un estado sólido durante el proceso de curado o reticulado, una vez se ha traspasado dicho punto de gelificación el material deja de fluir y no puede ser moldeado o procesado de nuevo. Uno de los aspectos negativos que presentan los materiales termoestables es su nula capacidad de reciclaje dado a que una vez han solificado o curado es imposible volver a una fase líquida del material, los materiales termoestables tienen la

propiedad de no fundirse o deformarse en presencia de temperatura o calor, antes pasarán a un estado gaseoso que a un estado líquido. Propiedades de los materiales termoestables: No se pueden derretir, antes de derretirse pasan a un estado gaseoso Generalmente no se hinchan ante la presencia de ciertos solventes Son insolubles. Alta resistencia al fenómeno de fluencia Ejemplos y aplicaciones de materiales termoestables: Resinas epoxi - usados como materiales de pintura y recubrimientos, masillas, fabricación de materiales aislantes, etc... Resinas fenólicas - empuñaduras de herramientas, bolas de billar, ruedas dentadas, materiales aislantes, etc... Resinas de poliéster insaturado - fabricación de plásticos reforzados de fibra de vidrio conocidos comúnmente como poliester, masillas, etc... Ejemplos de adhesivos termoestables: Adhesivos de Epoxy Adhesivos de Poliéster insaturados Adhesivos de Poliuretano de 1 componente curado mediante calor Adhesivos anaeróbicos