Calzados "El Caminante"

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USACH
POLÍMEROS Y PLÁSTICOS EN NUESTROS DÍAS FRANCO
M. RABAGLIATI CANESSA GRUPO POLÍMEROS DEPARTAMEN
TO CIENCIAS DEL AMBIENTE FACULTAD QUÍMICA Y
BIOLOGÍA UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE
CHILE SANTIAGO, CHILE PROGRAMA
EXPLORA-CONICYT 2 DE MAYO DEL 2006
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Los polímeros poseen muchos atractivos
Primitivamente se andaba descalzo o se protegía
los pies con cuero de animales. El cuero es un
polímero natural

• Esta zapatilla posee
  
  
  
  exteriores de cuero y también
  nylon. La suela es de un caucho rígido llamado
  caucho SBS.

Los mismos materiales conforman estas botas de
paseo incluyendo las plantillas, que son de
espuma de poliuretano
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También los hay revestidos con PVC el mismo
plástico que suele encontrarse en los techos
vinílicos de los autos y recubrimientos
vinílicos.
Los cordones de los zapatos están hechos a base
de nylon y algodón. El algodón es otro polímero
natural celulosa.
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Calzado de pato es excelente para mantener sus
pies secos en días de lluvia. Está
fabricado con caucho natural, el poliisopreno

Los calcetines no se tendrían sin polímeros
como el algodón y mate- riales sintéticos como
el poliéster y el nylon. Y los que llevan
una banda elástica contienen otro polímero
el caucho natural..
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Epoca Pre-Colombina. Coagulación del Latex
Pelota

L.H. Baekeland, 1909. Resinas
Fenol-Formaldehido
Bakelita
Decada del 30 Ingleses, Polimerización de
etileno Alemanes,
Desarrollo del poliestireno
W. Carothers (Dupont), Nylon
De la misma época, PVC
Decada del 50. G. Natta y K. Ziegler (premio
Nobel 1963)
Cat.Ziegler-Natta. Estereoregularidad.
Tecnopolímeros, Polímeros de Ingeniería,
Superpolímeros
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CONTENIDO POLIMEROS Definiciones, conceptos,
Características PLASTICOS
Procesamientos,
Aplicaciones
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POLIMEROS

• Polímero molécula muy grande, resultante de
  millares de moléculas pequeñas, unidas
  químicamente entre sí. Macromolécula gigante.
• Los términos macromolécula y polímero se utilizan
  como sinónimos, sin embargo polímero es la
  palabra más frecuentemente utilizada en lo
  relacionado a los plásticos. Describe mejor a las
  especies que presentan muchas (poli) de una
  unidad (mero).

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Polimerización
La reacción química por la cual se obtienen los
polímeros se denomina polimerización. Todas las
polimerizaciones tienen un detalle en común
comienzan con moléculas pequeñas, que se van
uniendo entre sí para formar moléculas gigantes.
Llamamos monómeros a estas moléculas pequeñas que
originan polímeros. Se suele distinguir entre
Polimerización por ADICION y por
CONDENSACION. ADICION A A A A . A
A-A-A-A-.A o -(A)n- CONDENSACION
n X-A-Y X-A-A-A-A-Y (n-1) XY o
X-(A)n-Y (n-1)XY
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El etileno tiene dos átomos de carbono y cuatro
de hidrógeno. La unidad repetitiva del
polietileno también tiene dos átomos de carbono
y cuatro de hidrógeno. No se gana ni se pierde.
Este átomo de cloro y este de hidrógeno no entran
en el polímero. Salen como HCl gas
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COPOLIMERIZACION
La copolimerización consiste en la
formación de macromoléculas a partir de dos o
más monómeros de estructura química diferente.
Esto conduce a la obtención de una extensa gama
de productos cuya naturaleza va a depender de la
naturaleza de los monómeros, de su concentración
relativa en la mezcla reaccionante y de la
secuencia en que se unan durante el proceso de
polimerización.
La copolimerización es importante para
obtener productos con determinadas
características físicas, útiles para
aplicaciones específicas.
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En los copolímeros según la ubicación de las
unidades a lo largo de la cadena se distinguen
Copolímeros al azar o estadísticos
A-B-B-A-B-A-A-A-
Copolímeros alternados
A-B-A-B-A-B-A-B-A-B
Copolímeros en bloque
A-A-.A-BBBBBB.BAAAAAABBBB..
Copolímeros de injerto
AAAAAAAAAAAAAA.AAAA
BBBBBB BBBBBB
12
(No Transcript)
13
(No Transcript)
14
(No Transcript)
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CARACTERÍSTICAS, PROPIEDADES DE POLIMEROS
PROPIEDADES QUIMICAS Similares a la de las
moléculas pequeñas. Experimentan las mismas
reacciones aunque su velocidad de reacción y
eficiencia se ven influenciadas por el tamaño
molecular.
NOMENCLATURA Diversas formas para
nombrarlos Fuente de preparación Es la forma
más simple y más usada para nombrar alos
polímeros. Poli(nombre del monómero),
Polietileno, Poli(óxido de etileno) Poli(metacrila
to de metilo) Basada en Estructura Se usa en los
polímeros de condensacióna partir de dos
monómeros. Poli(estructura química),
Poli(hexametilen adipamida), Poli(etilen
tereftalato). Nombres Comerciales Nylon 6,6,
Nylon 6, Teflon, otros.
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PESO MOLECULAR
Los polímeros a diferencia de las moléculas
pequeñas no presentan un peso molecular único,
sino que el polímero resultante es una mezcla de
polímeros de la misma naturaleza pero de diversos
de tamaño moleculares. Se tiene un peso molecular
promedio. Mn ? Mv ? Mw.
Distribución de Pesos Moleculares, DPM, indica
cuan disperso, en cuanto a tamaño molecular, es
un polímero.
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ESTRUCTURA DE LAS CADENAS POLIMERO Como
resultado del mecanismo y proceso de
polimerización como también de la naturaleza de
los monómeros que generan el polímero, las
cadenas polímero pueden ser lineales,
ramificadas e incluso entrecruzadas.
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Lineal
Ramificado (A)
Ramificado (B)
Ramificado (C)
Entrecruzado
ESTRUCTURA DE POLIMEROS
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CRISTALINO, AMORFO La mayoría de los polímeros
pueden presentar características tanto de sólidos
cristalinos como de líquidos altamente viscosos.
Se usa los términos Cristalino y Amorfo
que indican regiones ordenadas y
desordenadas. La mayoría de los polímeros
son con carácter parcial o semi cristalinos.
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POLIMERO CRISTALINO NO-ORIENTADO
21
POLIMERO CRISTALINO ORIENTADO
22
ESTEREOREGULARIDAD Se utiliza la terminología de
polímeros atácticos, isotácticos y sindiotácticos
para indicar el ordenamiento, a lo largo de la
cadena polímero, de los grupos laterales
presentes en la unidad repetitiva del polímero.
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ESTEREOREGULARIDAD EN POLIMEROS
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6,65 A
5,06 A
PS isotáctico 1955 G. Natta
PS sindiotáctico 1985 N. Ishihara
PS Atáctico
Amorfo Cristalino
Cristalino
Veloc. Cristn. ------
Lenta Rápida Tg, (ºC)
100
99 100 Tm, (ºC)
------ 240
270
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TRANSICIONES TERMICAS EN POLIMEROS Se
distinguen dos tipos de temperatura de
transición Tg y Tm Temperatura de Transición
Cristalina, Tm, corresponde a fusión de la
componente cristalina del polímero. Temperatura
de Transición vitrea, Tg, por debajo de ella la
porción amorfa del polímero adquiere las
carac-terísticas del estado vitreo.
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TERMOPLASTICOS, TERMOESTABLES La terminología
termoplástico y termoestable se usa para indicar
el comportamiento en cuanto a temperatura de un
material polimérico. Termoplástico, para
aquellos que se ablandan, funde y fluyen por
aplicación de presión y temperatura. Se pueden
moldear una y otra vez. Termoestable, materiales
infusible e insolubles, pueden ser moldeados sólo
una vez. Corresponden a polímeros altamente
entrecruzados.
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APLICACIONES DE LOS POLIMEROS
La utilidad de un polímero como material
depende de sus propiedades y características. En
estas están involucrados
tamaño molecular (PM),
grado de cristalinidad,
grado de entrecruzamiento,
temperaturas Tg y Tm.
Dependiendo de la combinación particular de estos
parámetros, un polímero se podrá utilizar como
FIBRA
PLASTICO RIGIDO
PLASTICO FLEXIBLE
ELASTOMERO
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FIBRAS
Alta resistencia a la deformación, bajas
elongaciones.
Polímeros altamente cristalinos con cadenas
polares que presentan fuerzas secundarias fuertes.
Se usa estiramiento mecánico para alcanzar
alta cristalinidad.
Con Tm ? 200ºC y ? 300ºC. Tg intermedio
aprox. 50ºC.
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PLASTICOS RIGIDOS Alta rigidez y resistencia
a la deformación. Polímeros amorfos con grupos
laterales voluminosos o con alto grado de
entre-cruzamiento.
PLASTICOS FLEXIBLES Grado de cristalinidad de
moderado a alto, amplia variedad para Tm y Tg.
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ELASTOMEROS
Pueden experimentar fácilmente elongaciones
reversibles muy grandes.
Corresponden a polímeros amorfos, con Tg baja,
fuerzas secundarias bajas, y con un cierto
grado de entrecruzamiento.
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Aplicaciones de Polímeros
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SINTESIS, PREPARACION DE POLIMEROS
SINTESIS, PREPARACION DE COPOLIMEROS
MEZCLAS DE POLIMEROS/COPOLIMEROS
33
MEZCLA DE POLIMEROS
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ALGUNOS COMPONENTES DE AUTOMOVILES
Limpiaparabrisas Poliisopreno
Neumáticos Rodaje P(SBS), Lateral
P(isopreno), Interior P(isobutileno), Refuerzo
Cuer- da Kevlar, Nylon-6
Filtro de Aire Papel (celulosa)
Parachoques, ABS
Alfombra Nylon
Bidon Polietileno
Manguera Polibutadieno
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No hay mejor lugar para sumergirse en el mundo de
los polímeros que un negocio de piscinas e
hidromasajes.
Pileta Natación PVC
Antiparra Poliisopreno, Polibutadieno Cristales
Policarbonato
Salvavidas Espuma PS, Cuerdas Nylon
Bañera Superficie, PMMA
Juguetes Inflables PE, PVC
Balsa PVC Espuma PS
Redes Nylon
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Y en los deportes
Guante beisbol, cuero, Algodón, Nylon, poliéster
Pelota Basquet Cuero,
Poliisobutileno
Raqueta tenis marco fibra carbono, cuerdas
nylon
Pantalón ciclismo Cop en bloque Spandex
Pelota golf Surlin, Ionómero/elastómero
Pantalones Poliéster
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Producción Global de Plásticos
Produción en peso
(1970 100)
Plásticos
Crecimiento anual 1970-2004 Acero 2
Aluminio 3 Plásticos 6
Aluminio
Acero
Fuente SPI, Milacron
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Consumo Global de Plásticos
2003 176 M Ton
2010 250 M Ton
1990 86 M Ton
5.1
5.7
América del Norte 24
América del Norte 25
América del Norte 29
Europa29
Sudeste Asia- tico 36
Europa 19
Europa 22
Sudeste Asia- tico 32
Sudeste Asia-tico 16
Japón12
Europa Oriental 6
Africa/Medio Oriente 4
América Latina 4
Europa Oriental 4
América Latina 5
Japón6
Europa Oriental 4
Africa/Medio Oriente 6
América Latina 5
Japón6
Africa/Medio Oriente 6
fuente VKE, Junio 2004
39
Consumo de Plásticos en Estados Unidos
2ND Largest Market

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Hoy en día

• Los plásticos se han hecho una parte integral de
  nuestras vidas, y de hecho juegan un rol
  ireemplazable en las actividades diarias

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COMPOSICION

Polímero Aditivos
Mezclado
COMPOUND Compuesto de Moldeo
42
Pellets, Gránulos de Moldeo
43
Transformación (Moldeo) Plásticos

• Técnicas de fabricación
• Compresión
• Inyección
• Extrusión
• Soplado
• Maquinado
• Termoformado
• Moldeo Rotacional

44
(No Transcript)
45
(No Transcript)
46
Laminado
Resina
Refuerzo
Calor y presión parte superior e inferior del
material
47
(No Transcript)
48
(No Transcript)
49
(No Transcript)
50
(No Transcript)
51
Plásticos Extruidos
52
(No Transcript)
53
(No Transcript)
54
(No Transcript)
55
Soplado
56
(No Transcript)
57
Polipropileno
58
Plásticos Termoformados
59
(No Transcript)
60
(No Transcript)
61
(No Transcript)
62
(No Transcript)
63
Plásticos Moldeo Rotacional
64
Maquinado de Plásticos
65
Enormes Beneficios por los Plásticos

• Los plásticos mejoran nuestra vida diaria y
  han hecho grandes mejoras en areas como
• Empaque, frescura, estabilidad de almacenaje,
  protección de bacteria.
• Agricultura, invernaderos, en terreno, ductos de
  regadio, otros
• Transporte, terrestre, marítimo, aereo,
  exploración espacial
• Construcción, materiales varios, paneles, ductos,
  otros. Durabilidad, estética, y alto
  performance
• Protección personal, niños, atletas, trabajos
  riesgosos, policia, bomberos, otros
• Electrónica, información, comunicación, y
  entretenimiento
• Medicina, ayudándonos a vivir más y más
  saludables
• Reciclado y Reuso

66
EMPAQUE
67
AGRICULTURA
68
TRANSPORTE
69
PVC en Automóviles

• Exterior
• Terminaciones externas, montaje ventanas/
  vidrios, cubierta techo de convertibles,
  protecciones parachoque, tapabarro

• Interior
• Tapicería, alfombras, paneles, consolas, apoya
  brazos, protectores sol, protección maletero

• Otros
• Recubrimiento superficie exterior inferior,
  separador platos batería, protección línea
  combustible

• Cables eléctricos
• Aislación de cables, tarugos y fijación molduras

70
Corazón artificial autosuficiente
Marcapasos
71
Suturas Quirúrgicas
Venas y Arterias Artificiales
72
Piel Artificial
73
(No Transcript)
74
El Futuro de los Plásticos Nanocompuestos

• Nueva clase de materiales denominados
  nanocompuestos plásticos reforzados con
  fibras de carbono tamaño nano.

• Perspectiva brillante para propiedades mejoradas
  y producción económica de plásticos moldeados por
  inyección y por extrusión. Posible
  comercialización a gran escala.

• Ventajas materiales de costo más bajos, libertad
  de diseño, estabilidad dimensional y estética.

• Propiedades totalmente nuevas respecto de los
  materiales existentes.

• Nueva frontera para el desarrollo de la ciencia
  de los materiales y procesadores de polímeros.

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Uso de Nanofibras Carbono en Autos del Futuro
Beneficios menor peso, mejor eficiencia de
combustible, reducción de precio
Sistema híbrido de fuerza (poder) bateria ion
litio, celda de combustible
Paneles Reducción de peso y costo, mejores
resultados térmicos
Soportes del motor reducción de vibraciones
Hoses y belts menor mantención
Pintura y terminación mejorado en pintura,
disminución de costo
Sellos menor costo reducción de ruido
Neumáticos mayor tracción y durabilidad, mejor
rendimiento
Potenciales aplicaciones en muchas otras
industrias y mercados artefactos médicos,
electrónicos, materiales de construcción,
artículos de uso doméstico, empaque,etc.
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POLIMEROS CONDUCTORES
Polímeros conductores, polímeros
orgánicos conjugados a través de los cuales se
pueden mover los electrones de un terminal al
otro. Los más comunes son polianilina (PAni) y
polipirrol (PPY).
Películas sandwich polianilina/película
ion-conductora para material de músculos de
robots. El flujo de corriente hace que un
terminal se expanda y el otro se contraiga.
Resulta un plegado del sandwich.
PAni
Película ion-conductora
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Materiales Sensibles Elastómeros Dieléctricos
Polímero electro-constrictivo
Electrodo
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Materiales Sensibles Polímeros Geles
Los más comunes son poli(alcohol vinílico),
PVA, poli(ácido acrílico), PAA,
y poliacrilonitrilo, PAN. Muchas aplicaciones
potenciales (ej.,músculos artificiales, movimiento
en robots, adsorvedores de químicos tóxicos),
aunque actualmente tienen poca difusión comercial.
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Los plásticos son una fuente alternativa de
energía

• Después de su uso, los plásticos pueden tener
  otra vida como fuente de combustible
• Una tonelada de plásticos puede desplazar
  dos
• toneladas de carbón y quemar sin
  emisiones de
• SO2 (los plásticos no contienen azufre).
• Hay una oportunidad significante tomar el fin de
  la utilidad de los plásticos y usarlos como
  fuente de energía.
• Esto provee una solución para los desperdicios y
  accede a fuentes de energía.

80
Investigación en Polímeros en el País
Universidad de Chile P. Universidad Católica de
Chile Universidad Tecnológica Metropolitana Univer
sidad de Santiago de Chile Universidad de
Concepción Universidad del Bio Bio Universidad
Austral de Chile Universidad Católica de
Valparaiso