Polímeros Semicristalinos

Los polímeros semicristalinos forman mezclas de pequeños cristales y materiales amorfos. Funden en un rango de temperatura, en lugar de un punto de fusión definido. La morfología de la mayoría de los polímeros es semicristalina.

Propiedades Comunes de los Polímeros

A pesar de que los distintos plásticos presentan grandes diferencias en su composición y estructura, hay una serie de propiedades comunes a todos ellos que los distinguen de otros materiales:

• Baja Densidad: El rango de densidades de los plásticos es relativamente bajo (desde 0.9 hasta 2.3). Esta baja densidad se debe a dos motivos:
  • Están compuestos por átomos ligeros, básicamente Carbono (C) e Hidrógeno (H).
  • Las distancias entre los átomos dentro de los plásticos son muy grandes.
• Baja Conductividad Térmica: El valor de la conductividad térmica es muy pequeño, unas 2000 veces menor que la de los metales, lo que les confiere un valor añadido en su utilización como aislantes.
• Alta Resistencia Eléctrica: Presentan una resistencia eléctrica muy elevada y son utilizados frecuentemente como aislantes de la electricidad.
• Estabilidad Dimensional: En general, los polímeros ofrecen una menor estabilidad dimensional en comparación con los metales.
• Temperaturas de Fusión Bajas: Las temperaturas de reblandecimiento y de fusión son más bajas que las de otros materiales.

Polímeros Conductores

Un polímero conductor consiste en una cadena carbonada muy larga con una conjugación muy extendida. Poseen orbitales electrónicos π extendidos sobre toda la estructura. Los electrones situados en estos orbitales tienen una gran libertad de movimiento, de manera que es posible la conducción de electricidad.

Los polímeros conductores pueden clasificarse en:

1. Compuestos de Polímero y un Relleno Conductor: El polímero no es conductor por sí mismo, sino que el relleno le proporciona esta propiedad.
2. Polímeros de Conducción Intrínseca: El polímero es conductor por sí mismo.
3. Polielectrolitos: El polímero en una solución es capaz de separarse en dos partes y conducir electricidad, tal como el NaCl en agua.
4. Semiconductores: Los polímeros semiconductores actúan de manera similar a los semiconductores dopados con silicio o germanio. Su conductividad se encuentra en el rango intermedio entre los aislantes y los conductores.

Propiedades Mecánicas de los Polímeros

Resistencia

La resistencia es la fuerza por unidad de superficie necesaria para romper una muestra. Se puede medir por:

• Estiramiento (Resistencia a la Tracción o Tensil)
• Compresión
• Torsión
• Impacto

La resistencia nos indica cuánta fuerza se necesita para romper un material, pero no describe lo que ocurre con la muestra mientras está bajo tensión.

Elongación (Deformación)

La elongación es el cambio en la forma que experimenta el material bajo tensión. Se mide en porcentaje (%) y se calcula mediante la fórmula: % = (L / L₀) x 100.

Dos mediciones importantes son:

• Elongación Final: Cuánto puede ser estirada la muestra antes de que se rompa.
• Elongación Elástica: Porcentaje al que se puede llegar sin causar deformación permanente.

Módulo

El módulo es una medida de la resistencia de los materiales a la deformación. Para calcularlo, se aumenta lentamente la tensión hasta que el material se rompe.

• El Módulo Tensil es la pendiente de la recta y se expresa en unidades de resistencia (N/cm²).
• Una muestra con bajo módulo se deforma con facilidad.
• Una muestra con módulo elevado será resistente a la deformación.
• Los gráficos con líneas rectas representan polímeros que cumplen la Ley de Hooke (la tensión es proporcional a la elongación).
• En los casos de pendiente variable, se toma la pendiente inicial como módulo.

Resiliencia

La resiliencia viene representada por el área comprendida bajo la curva tensión-deformación hasta el límite elástico.

Dureza

La dureza es la resistencia de un sólido a ser rayado. Una sustancia dura no se raya con facilidad. Lo opuesto a duro es blando, una sustancia que se raya con mucha facilidad. La dureza se mide mediante la escala de Mohs.

Tenacidad

La tenacidad es la energía que una muestra puede absorber antes de que se rompa. Gráficamente, es el área bajo la curva tensión-estiramiento. El término fragilidad hace referencia a la falta de tenacidad.

Diferencias Clave

• Tenacidad vs. Resistencia: La resistencia es la fuerza necesaria para romper la muestra, mientras que la tenacidad es la energía que absorbe antes de romperse.
• Tenacidad vs. Dureza: No son equivalentes. Por ejemplo:
  • El vidrio es frágil (baja tenacidad) pero duro (no se raya fácilmente).
  • La cera es tenaz (no se rompe al ser golpeada) pero blanda (se raya con la uña).

Viscoelasticidad

La viscoelasticidad se define como el comportamiento comprendido entre los extremos clásicos de una respuesta elástica de Hooke y un comportamiento viscoso de Newton.

• Comportamiento Elástico (Ley de Hooke): Un sólido es elástico cuando la deformación conseguida es directamente proporcional al esfuerzo aplicado.
• Comportamiento Viscoso (Ley de Newton): La viscosidad es la resistencia que tienen las moléculas de un fluido a separarse unas de otras, es decir, es la oposición de un fluido a deformarse, debido a las fuerzas de adherencia entre las moléculas.

Los polímeros, tanto en su estado sólido como en estado fundido o en disolución, presentan un comportamiento viscoelástico.