Elementos sinteticos

ELEMENTOS SINTETICOS

BREVE HISTORIA

Los materiales sintéticos son ampliamente utilizados y empleados en casi todas las áreas de la vida. El celuloide, que se desarrolló en 1860, fue uno de los primeros materiales sintéticos. Fue creado a través de la modificación química de las moléculas de celulosa que se encuentran en la plantas. Este material fue utilizado para la producción de materias primas de alta calidad, en lugar del marfil.

En 1889, George Eastman comenzó a utilizar el celuloide como película fotográfica. Sin embargo, la desventaja de este material consistía en que era sumamente inflamable y se decoloraba fácilmente con la luz.

En 1862, Alexander Parkes había fabricado un material duro que podía ser moldeado en formas. El “Parkesin”, fue el primer material semi-sintético. El químico belga Leo Hendrik Baekeland, desarrolló el primer material completamente sintético en 1906, llamado “Baquelita”. Lo destacable de este material era que, cuando se calentaba, se endurecía en lugar de derretirse.

Durante los años 1920 y 1930, se desarrollaron los procesos para la fabricación de materiales sintéticos derivados del petróleo. Rápidamente se obtuvieron materiales con una gran variedad de características, tales como la resistencia térmica, la maleabilidad o la conductividad eléctrica.

El polimetilo metacrilato, introducido en el mercado como “Plexiglás”, es uno de los materiales sintéticos más conocidos inventado en esa época. El politetrafluoroetileno, fabricado por primera vez en 1938, fue vendido bajo el nombre de “Teflón” a partir de 1943.

COMPOSICIONES FISICAS

Las diferentes características físicas de los materiales sintéticos son muy conocidas en la vida cotidiana. Una bolsa plástica, por ejemplo, se derrite a altas temperaturas, mientras que una cuchara de madera permanece intacta. Conocemos también materiales que mantienen su forma aún cuando se les aplica fuerza, mientras que otros pueden ser estirados y luego vuelven a su forma original.

Estas características básicas también se utilizan para clasificar a los materiales sintéticos:

·         Los materiales térmicamente deformables se llaman termoplásticos .

 

Los materiales termoplásticos son aquellos materiales que están formados por polímeros que se encuentran unidos mediante fuerzas intermoleculares o fuerzas de Van der waals, formando estructuras lineales o ramificadas.

Como su propio nombre indica, estos plásticos se vuelven deformables (plásticos) por acción del calor, de manera que se les puede volver a dar forma muchas veces. Esto es debido a que las cadenas moleculares no están unidas entre sí y al calentar el material pueden deslizarse unas respecto a las otras adquiriendo nuevas posiciones de manera que el conjunto puede tomar una nueva forma que se mantiene al solidificarse.

   

 

·         Los materiales resistentes al calor se llaman termoendurecibles.

Los plásticos termoendurecicbles o termoestables (thermosets) son polímeros que mediante la presión y la temperatura se reblandecen y pueden moldearse en su fase fluida una sola vez y antes de que la reacción de polimerización haya finalizado por completo. El producto final termoestable ya no se reblandece nuevamente por acción de la presión y la temperatura, pues a elevadas temperaturas experimenta su descomposición. Una vez que han sufrido el proceso de calentamiento-fusión y formación-solidificación, se convierten en materiales rígidos que no vuelven a fundirse.

Estos plásticos, durante el proceso de fabricación, sufren una reacción que se denomina de degradación o fraguado. Una vez que han sufrido esta reacción no se pueden volver a modelar, permanecen con la forma que han adquirido durante este proceso. Lo que ocurre durante el fraguado es que las distintas cadenas se enlazan entre sí por distintos puntos, formando una especie de red. Debido a esto las cadenas ya no se pueden deslizar unas respecto a las otras y el plástico mantiene la forma que ha adquirido.

 

·         Los materiales elásticos se llaman elastómeros.

La mayoría de los elastómeros pertenecen a los materiales termoestables, por lo que presentan las mismas características.

- Elastómeros termoestables - son aquellos elastómeros que al calentarlos no se funden o se deforman

- Elastómeros termoplásticos - son aquellos elastómeros que al calentarlos se funden y se deforman.

Los materiales sintéticos están formados por moléculas gigantescas que son aumentadas durante el proceso de polimerización. Sus características especiales dependen de la interconexión de sus macromoléculas.

En los termoplásticos, por ejemplo, las macromoléculas se encuentran una junto a la otra. Si este tipo de material sintético se calienta, las moléculas pueden deslizarse unas sobre otras, y el objeto se deforma. Cuando se enfría, el material sintético se endurece y toma una nueva forma.

En contraste, los plásticos termoendurecibles están formados por finas mallas de macromoléculas. Las uniones firmes que se producen entre ellas hacen que estas moléculas no se deslicen unas sobre otras cuando se calientan.

COMPOSICION QUIMICA

Los materiales sintéticos están formados por moléculas gigantes (macromoléculas). Estas moléculas se forman por reacciones en las que se unen muchas unidades de otras moléculas pequeñas (monómeros) formando largas cadenas (polímeros). Estas reacciones se llaman de polimerización.

Según su origen pueden ser:

1.- Polímeros naturales: provenientes directamente del reino vegetal o animal. Por ejemplo: celulosa, almidón, proteínas, caucho natural, ácidos nucleicos, etc.

2.- Polímeros artificiales: son el resultado de modificaciones mediante procesos químicos, de ciertos polímeros naturales. Ejemplo: nitrocelulosa, etonita, etc.

3.- Polímeros sintéticos: son los que se obtienen por procesos de polimerización controlados por el hombre a partir de materias primas de bajo peso molecular. Ejemplo: nylon, polietileno, cloruro de polivinilo, polimetano, etc.

Los materiales sintéticos presentan todos la misma estructura, ya que están formados por cadenas de carbono. La diferencia que existe en cada uno de los materiales se debe a los aditivos que son introducidos a estos, que les dan una serie de propiedades o contrarrestan otras.

MATERIALES SINTETICOS PUROS

Técnicos, reparables y adaptables a cualquier exigencia

Estas son las características principales de los materiales sintéticos. No se trata de una alternativa pobre a preciados materiales naturales, sino de una elección que casa con los ritmos y costumbres cotidianas de la vida contemporánea.

Un producto realizado con estos materiales puede resistir a  cualquier ataque, del ácido de los cítricos, al agua y a los aceites.

ELEMENTOS ORGANICOS SINTETIZADOS

Compuesto orgánico o molécula orgánica es una sustancia química que contiene carbono, formando enlaces carbono-carbono y carbono-hidrógeno. En muchos casos contienen oxígeno, nitrógeno, azufre, fósforo, boro, halógenos y otros elementos menos frecuentes en su estado natural. Estos compuestos se denominan moléculas orgánicas.

Las moléculas orgánicas pueden ser de dos tipos:

• Moléculas orgánicas naturales: son las sintetizadas por los seres vivos, y se llaman biomoléculas, las cuales son estudiadas por la bioquímica y las derivadas del petróleo como los hidrocarburos.
• Moléculas orgánicas artificiales: son sustancias que no existen en la naturaleza y han sido fabricadas o sintetizadas por el hombre, por ejemplo los plásticos.

MATERIAS PRIMAS

PROCESOS INDUSTRIALES:

Los procesos industriales para la obtención de estos materiales sintéticos son:

1.- Polimerización:

La polimerización es un proceso químico por el que los reactivos, monómeros (compuestos de bajo peso molecular) se agrupan químicamente entre sí, dando lugar a una molécula de gran peso, llamada polímero, o bien una cadena lineal o una macromolécula tridimensional.

Este, es un proceso por el cual mediante un catalizador se unen entre sí varias moléculas individuales y homogéneas en un compuesto. Este compuesto se denomina monómero.

Posteriormente estos monómeros se unen entre sí dando lugar a cadenas gigantes llamadas macromoléculas.

El uso de un catalizador en este proceso es necesario para que aumente la velocidad de la reacción sin aparecer restos de él en el producto final.

2.- Policondensación:

La policondensación o polimerización por condensación, es un proceso de polimerización donde distintas sustancias reaccionan para crear uno o más monómeros, los cuales se unirán entre si para formar un dímero, que por reacción con otros monómeros o dímeros (o trímeros, o tetrámeros...) dará a lugar el correspondiente polímero.

El proceso inicial es muy distinto a la polimerización por adición, donde las sustancias iniciales sirven a su vez como monómeros. Para que una policondensación se lleve a cabo satisfactoriamente, los monómeros formados han de tener un nivel de funcionalidad mínimo de 2, de lo contrario la cadena de monómeros en formación dejaría de crecer y no se formaría el polímero.

Por este método se obtienen poliésteres y resinas fenólicas. En este proceso dos moléculas diferentes e unen entre sí, dando lugar a uniones entre ellas mediante las que se forman macromoléculas y subproductos no polimerizables.

3.- Poliadición:

Las reacciones de poliadición son las reacciones químicas en las cuales el polímero se origina mediante sucesivas adiciones de grupos funcionales (monómero A) a estructuras moleculares con dobles enlaces (monómero B).

Es decir, partimos de una molécula que contiene dobles enlaces (monómero B), los cuales mediante la acción de la temperatura, presión o algún agente químico rompen el doble enlace, es en este momento cuando el monómero A ocupa el lugar del doble enlace adicionándose a la estructura y formando el polímero.

Una de las principales características de las reacciones de poliadición es que durante el proceso de formación del polímero no se desprende ningún compuesto volátil, tal y como es el caso de las reacciones de policondensación.

 

Adhesivos de curado mediante poliadición:

    Adhesivos de Epoxi:

Adhesivos de Epoxi de 2 componentes

Adhesivos de Epoxi de 1 componente

    Adhesivos de Poliuretano:

Adhesivos de Poliuretano de 2 componentes

Adhesivos de Poliuretano de 1 componente (humedad)

Adhesivos de Poliuretano de 1 componente (calor)

    Adhesivos de Siliconas:

Adhesivos de silicona de 2 componentes

Adhesivos de silicona de 1 componente (calor)

A través de este método se pueden obtener productos con mejores propiedades físicas y mecánicas, ya que se polimerizan simultáneamente dos o tres monómeros.
Estas reacciones se desarrollan liberando gran cantidad de calor. Por este procedimiento se obtienen poliuretanos y resinas epoxídicas.

 

 

PROCESOS DE PRODUCCION

INYECCIÓN:

Este es el método más utilizado para la producción de componentes de automóviles. El proceso consiste en calentar el material, e inyectarlo en las cavidades de un molde para que adquiera la forma de este.

La duración de este proceso depende del tipo de resina utilizada y la configuración de la pieza. Sin embargo este proceso se suele realizar con una cierta rapidez. Además salvo en casos especiales las piezas salen ya totalmente terminadas.

EXTRUSIÓN:

El proceso de extrusión consiste en introducir el material en un tornillo sin fin. Este material se calentará y saldrá a través de la boquilla con la forma de esta.

A la boquilla la podemos acoplar una cuchilla que vaya cortando el producto final, para darle la forma deseada.

 

MATERIALES SINTETICOS UTILIZADOS EN EL AUTOMOVIL.

El siguiente trabajo tiene como finalidad dar a conocer los materiales sintéticos utilizados últimamente en la construcción de los automóviles con el fin de abaratar costos y mejorar a su vez la calidad de estos.

Los materiales que logramos encontrar son los siguientes:

1.−MICA:

 Mineral que se encuentra generalmente en unión de otros. Esta construido por diversos silicato, siendo los más comunes los de aluminio o magnesio con potasio y sodio.

· Aplicaciones: zonas altas de temperatura, resistencia de planchas eléctricas, estufas y focos de automóviles.

2.−ERTALON 6 x Au+:

· Aplicaciones: bujes, poleas con alta carga, gran estabilidad dimensional.

3.−ROBALAN EXTRA (UHMW):

· Aplicaciones: placas de desgaste, revestimiento alto de impacto y absorción, baja carga.

4.− CUARZO:

· Aplicaciones: para hacer vidrios y porcelana que sirven para fabricar aisladores.

5.− GOMA LACA:

Sustancia resinosa que se produce de las ramas de algunos árboles al ser picados por un insecto llamado Coccus laca, que posee una materia colorante que es lo que le da el color característico.

Esta es insoluble al agua, pero el alcohol lo disuelve con gran facilidad.

· Aplicaciones: se emplea en conductores eléctricos con muy buenos resultados.

6.− TEFLON:

· Aplicaciones: boquillas, asientos de válvula, industrias químicas.

7.− VIDRIOS:

Material artificial compuesto de dos o más silicatos metálicos, debiendo ser uno de ellos necesariamente de sodio o potasio, con otros de calcio, aluminio, plomo, etc., los cuales se funden mezclados y se dejan enfriar lentamente.

Los vidrios más comunes que se pueden obtener son:

· Vidrios de silicato de potasio y calcio.

· Vidrios de silicato de sodio y potasio.

· Vidrios de silicato de plomo y potasio.

· Vidrios coloreados.

· Vidrios de cuarzo puros.

8.−ASBESTO:

· Características: Aislante natural del calor y la electricidad.

Se funde con mucha dificultad entre 1200 y 1300 ºC.

· Aplicaciones: Como aislante del calor se utiliza en gran escala para recubrir

Exteriormente hornos o calderas que entregan calor a la atmósfera.

9.− CHATTERTON:

Material aislante artificial de la electricidad compuesta por GUTA− PERCHA, resinas y alquitrán en las proporciones siguientes:

−Guta Percha 60%

−Resinas 20%

−Alquitrán 20%

A la temperatura ordinaria, es un cuerpo sólido color negro intenso.

−Aplicaciones: Empleado en la electricidad en forma de cemento, el que debido a su gran adherencia. Se aplica en estado plástico.

10.−BALATA:

Producto semejante al Guta− Percha que se utiliza como aislador de la electricidad en reemplazo de ésta con muy buenos resultados.

Obtenida de ciertas especies de árboles de Venezuela y Brasil en la misma forma que el caucho.

11.−DUROCOTON:

Aplicaciones: Engranajes, bujes, piezas eléctricas.

12.−TECHNYL

Aplicaciones: Engranajes, bujes, poleas, ruedas

13.−CELISOL

Aplicaciones: Placas de Desgaste, revestimiento altos de impacto y abrasión, bajo cargo.

Aparte de los materiales ya mencionados, también podemos citar otros tipos que igual los podemos encontrar en la fabricación del automóvil. Tales como:

· Gomas: soporte de motor, retenes varios, mangueras de vacío, pisos, tapiz.

· Plástico: fusibles, panel de instrumentos, revestimientos de cables, tapa de distribución, cubre tapa bornes.

· Corcho: empaquetaduras.

· Fibra de vidrio: parachoques.

IDENTIFICACIÓN

-Por combustión:

Es un procedimiento fácil y rápido. Se realiza en cuatro fases.

-          Muestra necesaria para realizar la identificación.

-          Limpiar el trozo extraído retirando la pintura, grasa.

-          Prender el extremo con una llama limpia.

-          Observar las características de la combustión y comprarla con una tabla.

-Por el test de soldadura:
Quitar la pintura y limpiar una zona de la parte interior del elemento a reparar. Seleccionar la tobera de acuerdo con la medida de la varilla. Ajustar la temperatura. Pasar la varilla a través de la tobera y comenzar a soldar. Retirar el soldador, dejar enfriar y a continuación tirar de la varilla. Si se desprende es que el plástico no es igual, ni compatible.

-Por el código de identificación:

Permite el reconocimiento inmediato del material.

-Por la documentación del vehículo desarrollada en microfichas.