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La ingeniería de polímeros es generalmente un campo de la ingeniería que diseña, analiza y modifica materiales poliméricos . La ingeniería de polímeros cubre aspectos de la industria petroquímica , polimerización , estructura y caracterización de polímeros, propiedades de polímeros, composición y procesamiento de polímeros y descripción de polímeros principales, relaciones de propiedades estructurales y aplicaciones.

Historia [ editar ]

La palabra "polímero" fue introducida por el químico sueco JJ Berzelius. Consideró, por ejemplo, que el benceno (C 6 H 6 ) era un polímero de etino (C 2 H 2 ). Posteriormente esta definición sufrió una sutil modificación. [1]

La historia del uso humano de polímeros se remonta a mediados del siglo XIX, cuando entró en la modificación química de polímeros naturales, 1839 C. Goodyear ha encontrado un avance crítico en la investigación de la vulcanización del caucho, que ha convertido al caucho natural en un material de ingeniería práctica. [2] En 1870, JW Hyatt usa alcanfor para plastificar la nitrocelulosa para hacer plásticos de nitrocelulosa industriales. 1907 L. Baekeland informó de la síntesis de la primera resina fenólica termoendurecible, que se industrializó en la década de 1920, el primer producto plástico sintético. [3] En 1920, H. Standinger propuso que los polímeros son moléculas de cadena larga que están conectadas por unidades estructurales a través de enlaces covalentes comunes. [4]Esta conclusión sentó las bases para el establecimiento de la ciencia moderna de los polímeros. Posteriormente, Carothers dividió los polímeros sintéticos en dos amplias categorías, a saber, un policondensado obtenido mediante una reacción de policondensación y un polímero de adición obtenido mediante una reacción de poliadición. Década de 1950 K. Ziegler y G. Natta descubrieron un catalizador de polimerización por coordinación y fueron pioneros en la era de la síntesis de polímeros estereorregulares. En las décadas posteriores al establecimiento del concepto de macromoléculas, la síntesis de altos polímeros ha logrado un rápido desarrollo y muchos polímeros importantes se han industrializado uno tras otro.

Clasificación [ editar ]

La división básica de polímeros en termoplásticos , elastómeros y termoestables ayuda a definir sus áreas de aplicación.

Termoplásticos [ editar ]

Termoplástico se refiere a un plástico que tiene propiedades de endurecimiento por enfriamiento y ablandamiento por calor. La mayoría de los plásticos que utilizamos en nuestra vida diaria pertenecen a esta categoría. Se vuelve suave e incluso fluye cuando se calienta, y el enfriamiento se vuelve duro. Este proceso es reversible y se puede repetir. Los termoplásticos tienen módulos de tracción relativamente bajos , pero también tienen densidades y propiedades más bajas, como la transparencia, que los hacen ideales para productos de consumo y productos médicos . Incluyen polietileno , polipropileno , nailon , resina acetálica , policarbonato y PET, todos los cuales son materiales ampliamente utilizados. [5]

Elastómeros [ editar ]

Un elastómero generalmente se refiere a un material que se puede restaurar a su estado original después de eliminar una fuerza externa, mientras que un material que tiene elasticidad no es necesariamente un elastómero. El elastómero solo se deforma bajo una tensión débil, y la tensión se puede restaurar rápidamente a un material polimérico cercano al estado y tamaño originales. Los elastómeros son polímeros que tienen módulos muy bajos y muestran una extensión reversible cuando se tensan, una propiedad valiosa para la absorción y amortiguación de vibraciones. Pueden ser termoplásticos (en cuyo caso se conocen como elastómeros termoplásticos ) o reticulados, como en la mayoría de los productos de caucho convencionales, como los neumáticos . Los cauchos típicos usados ​​convencionalmente incluyen caucho natural ,caucho de nitrilo , policloropreno , polibutadieno , estireno-butadieno y cauchos fluorados.

Termoestable [ editar ]

Se utiliza una resina termoendurecible como componente principal, y un plástico que forma un producto se forma mediante un proceso de curado reticulado en combinación con varios aditivos necesarios. Es líquido en la etapa inicial del proceso de fabricación o moldeo, y es insoluble e infusible después del curado, y no se puede derretir ni ablandar nuevamente. Los plásticos termoendurecibles comunes son plásticos fenólicos, plásticos epoxi, aminoplastos, poliésteres insaturados, plásticos alquídicos y similares. Los plásticos termoendurecibles y los termoplásticos juntos constituyen los dos componentes principales de los plásticos sintéticos. Los plásticos termoendurecibles se dividen en dos tipos: tipo de reticulación de formaldehído y otro tipo de reticulación.

Los termoestables incluyen resinas fenólicas , poliésteres y resinas epoxi , todas las cuales se utilizan ampliamente en materiales compuestos cuando se refuerzan con fibras rígidas como fibra de vidrio y aramidas . Dado que la reticulación estabiliza la matriz de polímero termoestable de estos materiales, tienen propiedades físicas más similares a los materiales de ingeniería tradicionales como el acero . Sin embargo, sus densidades mucho más bajas en comparación con los metales los hace ideales para estructuras ligeras. Además, sufren menos fatiga , por lo que son ideales para aplicaciones críticas para la seguridad. piezas que se someten a tensión regularmente en servicio.

Materiales [ editar ]

Plástico [ editar ]

El plástico es un compuesto polimérico que se polimeriza mediante polimerización por poliadición y policondensación . Es libre de cambiar la composición y la forma. Está compuesto por resinas sintéticas y cargas, plastificantes, estabilizantes, lubricantes, colorantes y otros aditivos. [6] El componente principal del plástico es la resina . Resina significa que el compuesto polimérico no se ha agregado con varios aditivos. El término resina se nombró originalmente por la secreción de aceite de plantas y animales, como colofonia y goma laca.. La resina representa aproximadamente el 40% - 100% del peso total del plástico. Las propiedades básicas de los plásticos están determinadas principalmente por la naturaleza de la resina, pero los aditivos también juegan un papel importante. Algunos plásticos están hechos básicamente de resinas sintéticas, con o sin aditivos como plexiglás , poliestireno , etc. [7]

Fibra [ editar ]

La fibra se refiere a un filamento continuo o discontinuo de una sustancia. Los animales y las fibras vegetales juegan un papel importante en el mantenimiento de los tejidos. Las fibras se utilizan ampliamente y se pueden tejer en buenos hilos, extremos de hilo y cuerdas de cáñamo. También se pueden tejer en capas fibrosas al hacer papel o al tacto. También se utilizan comúnmente para fabricar otros materiales junto con otros materiales para formar compuestos. Por tanto, ya sea material filamentoso de fibra natural o sintética. En la vida moderna, la aplicación de fibra es omnipresente y existen muchos productos de alta tecnología. [8]

Caucho [ editar ]

El caucho se refiere a materiales poliméricos altamente elásticos y formas reversibles. Es elástico a temperatura ambiente y puede deformarse con una pequeña fuerza externa. Después de eliminar la fuerza externa, puede volver al estado original. El caucho es un polímero completamente amorfo con una baja temperatura de transición vítrea y un gran peso molecular, a menudo superior a varios cientos de miles. Los compuestos poliméricos altamente elásticos se pueden clasificar en caucho natural y caucho sintético. El procesamiento del caucho natural extrae caucho de goma y caucho de pasto de las plantas; El caucho sintético es polimerizado por varios monómeros. El caucho se puede utilizar como materiales elásticos, aislantes e impermeables al aire.

Aplicaciones [ editar ]

Bombardero furtivo B-2 Spirit de la Fuerza Aérea de EE . UU .

Polietileno [ editar ]

Los polietilenos de uso común se pueden clasificar en polietileno de baja densidad (LDPE), polietileno de alta densidad (HDPE) y polietileno lineal de baja densidad (LLDPE). Entre ellos, el HDPE tiene mejores propiedades térmicas, eléctricas y mecánicas, mientras que el LDPE y el LLDPE tienen mejores propiedades de flexibilidad, impacto y formación de película. LDPE y LLDPE se utilizan principalmente para bolsas de plástico, envoltorios de plástico, botellas, tuberías y contenedores; El HDPE se usa ampliamente en varios campos, como películas, tuberías y necesidades diarias debido a su resistencia a muchos disolventes diferentes. [9]

Polipropileno [ editar ]

El polipropileno se usa ampliamente en diversas aplicaciones debido a su buena resistencia química y soldabilidad. Tiene la densidad más baja entre los plásticos básicos. Se utiliza comúnmente en aplicaciones de embalaje, bienes de consumo, aplicaciones automáticas y aplicaciones médicas. Las láminas de polipropileno son ampliamente utilizadas en el sector industrial para producir tanques de ácidos y químicos, láminas, tuberías, Embalajes de Transporte Retornables (RTP), etc.por sus propiedades como alta resistencia a la tracción, resistencia a altas temperaturas y resistencia a la corrosión. [10]

Compuestos [ editar ]

Una bicicleta compuesta de fibra de carbono contrarreloj con ruedas aerodinámicas y barras aerodinámicas.

Los usos típicos de los compuestos son estructuras monocasco para la industria aeroespacial y automóviles , así como productos más mundanos como cañas de pescar y bicicletas . El bombardero furtivo fue el primer avión totalmente compuesto, pero muchos aviones de pasajeros como el Airbus y el Boeing 787 utilizan una proporción cada vez mayor de compuestos en sus fuselajes, como la espuma de melamina hidrófoba . [11]Las propiedades físicas bastante diferentes de los compuestos dan a los diseñadores mucha más libertad para dar forma a las piezas, por lo que los productos compuestos a menudo se ven diferentes de los productos convencionales. Por otro lado, algunos productos, como ejes de transmisión , palas de rotor de helicópteros y hélices, parecen idénticos a los precursores metálicos debido a las necesidades funcionales básicas de dichos componentes.

Aplicaciones biomédicas [ editar ]

Los polímeros biodegradables son materiales ampliamente utilizados para muchas aplicaciones biomédicas y farmacéuticas. Se consideran muy prometedores para los dispositivos de administración de fármacos controlados . Los polímeros biodegradables también ofrecen un gran potencial para el tratamiento de heridas, dispositivos ortopédicos , aplicaciones dentales e ingeniería de tejidos . No como los polímeros no biodegradables, no requerirán un segundo paso para eliminarlos del cuerpo. Los polímeros biodegradables se descomponen y son absorbidos por el cuerpo después de que hayan cumplido su propósito. Desde 1960, los polímeros preparados a partir de ácido glicólico y ácido láctico han encontrado una multitud de usos en la industria médica. Polilactatos (PLA)son populares para el sistema de administración de fármacos debido a su velocidad de degradación rápida y ajustable. [12]

Tecnologías de membranas [ editar ]

Las técnicas de membrana se utilizan con éxito en la separación en los sistemas de líquido y gas desde hace años, y las membranas poliméricas se utilizan con mayor frecuencia porque tienen un menor costo de producción y son fáciles de modificar su superficie, lo que las hace adecuadas en diferentes procesos de separación. Los polímeros ayudan en muchos campos, incluida la aplicación para la separación de compuestos biológicos activos, membranas de intercambio de protones para pilas de combustible y contratistas de membranas para el proceso de captura de dióxido de carbono.

Mayor relacionado [ editar ]

  • Petróleo / Química / Mineral / Geología
  • Materias primas y procesamiento
  • Energia nueva
  • Automóviles y repuestos
  • Otras industrias
  • Tecnología electrónica / Semiconductor / Circuito integrado
  • Maquinaria / Equipo / Industria Pesada
  • Equipos / instrumentos médicos

Ver también [ editar ]

  • Ingeniería de plásticos
  • Ciencia de los polímeros
  • Polímeros
  • Silicona de grado médico
  • Categoría: Científicos e ingenieros de polímeros

Referencias [ editar ]

  1. ^ Sharma, Rajiv (enero de 1991). "Uso conveniente de aplicadores para PTLC". Revista de educación química . 68 (1): 70. Bibcode : 1991JChEd..68 ... 70S . doi : 10.1021 / ed068p70 . ISSN  0021-9584 .
  2. ^ Meister, John J. Modificación de polímeros: principios, técnicas y aplicaciones . ISBN 9781482269819. OCLC  1075130719 .
  3. ^ Rezwan, K .; Chen, QZ; Blaker, JJ; Boccaccini, Aldo Roberto (junio de 2006). "Andamios compuestos inorgánicos / polímero poroso biodegradable y bioactivo para la ingeniería de tejido óseo". Biomateriales . 27 (18): 3413–3431. doi : 10.1016 / j.biomaterials.2006.01.039 . ISSN 0142-9612 . PMID 16504284 .  
  4. ^ "Viscoelasticidad no lineal", Ciencia de la ingeniería de polímeros y viscoelasticidad (PDF) , Springer US, 2008, págs. 327–364, doi : 10.1007 / 978-0-387-73861-1_10 , ISBN  9780387738604
  5. ^ "Termoplásticos :: PlasticsEurope" . www.plasticseurope.org . Consultado el 25 de enero de 2019 .
  6. ^ Larson, Ronald G. (2014). Ecuaciones constitutivas para polímeros fundidos y soluciones: serie Butterworths en ingeniería química . Ciencia de Elsevier. ISBN 9781483162867. OCLC  1040036368 .
  7. ^ Principios de la quinta edición de Polymer Systems . 2003-07-29. doi : 10.1201 / b12837 . ISBN 9780203428504.
  8. ↑ Ho, Peter KH (30 de marzo de 2000). Ingeniería de interfaz a escala molecular para diodos emisores de luz de polímero . Nature Publishing Group. OCLC 927049007 . 
  9. ↑ Ho, Peter KH (30 de marzo de 2000). Ingeniería de interfaz a escala molecular para diodos emisores de luz de polímero . Nature Publishing Group. OCLC 927049007 . 
  10. ^ "Plástico de polipropileno (PP): tipos, propiedades, usos e información de estructura" . omnexus.specialchem.com . Consultado el 17 de marzo de 2019 .
  11. ^ http://www.polytechinc.com/news/08232013-recognized-by-theboeingcompany
  12. ^ Bartosz Tylkowski; Karolina Wieszczycka; Renata Jastrząb, eds. (25 de septiembre de 2017). Ingeniería de polímeros . ISBN 9783110469745. OCLC  1011405606 .

Bibliografía [ editar ]

  • Lewis, Peter Rhys y Gagg, C, Ingeniería de polímeros forenses: Por qué los productos de polímeros fallan en el servicio , Woodhead / CRC Press (2010).

Enlaces externos [ editar ]

  • Estructuras poliméricas