Introducción a la estructura de polímeros para diseño de producto. Universidad de Guadalajara.

1. Polímeros
Introducción a la estructura de los
Alberto Rosa + Francisco González Madariaga
Cuerpo Académico 381_Innovación Tecnológica para el Diseño
Universidad de Guadalajara

2. ?
2

3. Metales
Oro
Cobre
Bronce
Polímeros y Hierro Metales cristalinos
elastómeros Al-Li Lento desarrollo:
Aceros de fase dual Mejora en la calidad,
Acero Aceros microaleados control y procesamiento
Madera Nuevas super aleaciones
Pieles
Fibras Aleaciones de acero
Adhesivos
Caucho Aleaciones ligeras
Compuestos Papel Pollímeros
de alta
temperatura
Importancia relativa
Super aleaciones
Pollímeros
Piedra Bakelita Compuestos
Titanio de alto
Cerámica Zirconia módulo Cerámicos
Nylon etc
Poliesteres Compuestos
Metal-matriz
Vidrio Epóxis
Cemento PE PC PS Acrílicos Kevlar-FRP
Cerámicos y PMMA PP CFRP
Refractarios GFRP
vítreos Cerámica de ingeniería
Cemento Sílica
portland Pyro-cerámica
fundida
Fecha

4. Materialtiempo de
Línea de
Timeline materiales
uso de los
From pre-historic times presente
De la prehistoria al to the present Source: National Academy of Engineering (US) and
‘Lightness: The Inevitable Renaissance of
Metales Minimum Energy Structures’
Ed van Hinte & Adriaan Beukers
010 Uitgeverij, 1998
Madera Importancia relativa
Otros naturales
Cerámicos
Vidrio
Plásticos
Composites
Níquel
Primeros textiles Bronce Hule natural
Herramientas Herramientas
de piedra Cobre Aceites
de pedernal Latón Carpintería Vidrio soplado Imanes
vegetales Ladrillo
Oro Platino
Terracota Anzuelos Papiro Mercurio Tungsteno
Concreto Chapa Pergamino Papel
Arcilla de hueso Cáñamo Molibdeno
Loza de barro Carbón
Grasa Seda Acero Porcelana Petróleo
animal Vidrio Hierro Plomo Loza de China Yeso
500,000 AC 5000 AC 1000 AC 0 1000 1500
1800 1900 1925 1950 1975 2000
Triplay Titanio Poliamida (PA) Cristal Piel sintética
Cemento Plástico Transistor molecular
Aluminio Baquelita Fibra de Vidrio de Silicio Nanotecnología
Portland sintético
Fibra Vidrio de Triplay Fibra de Ca Plástico de
Zirconia Electromagnetos borosilicato Polietileno (PE) Imanes de tierras raras
sintética curvado Vidrio flotado almidón (PLA)
Grafito Caucho vulcanizado Acero Caucho sintético Siliconas Poliuretano (PU)
inoxidable HDPE Polipropileno Aleaciones de Superconductores Plástico biodegradable
Magnesio Poliestireno (PS)
ABS metales amorfos
Acrílico Aleación NiTi
Aramidas
Poliesteres (PE)
PET
Super-aleaciones
basadas en Níquel
70 — INGREDIENTS NO. 2 INGREDIENTS NO. 2 — 71
Fuente: Academia Nacional de Ingeniería (US)
Traducción: Alberto Rosa Sierra, CA_381, UdeG

5. Artículos deportivos (5%) Mobiliario (3%)
Artículos electrónicos (7%) Aplicaciones médicas (1%)
Varios (8%)
Transportes (14%)
Construcción (22%) Envase y embalaje (40%)
Principales sectores de aplicación de polímeros

6. H H
METHANE
C
GAS
CH4 H H
PENTANE
LIQUID
C5H12
POLYETHYLENE
SOLID
C100H202
Incremento del peso molecular
6

7. Polimerización
1 monómero 2 polímero (cadenas macromoleculares)

8. C
H
H H H H H H H H H H H
n· C C C C C C C C C ^
=H C C H
H H H H H H H H H H H n
Ethylene Polyethylene (HDPE)
8

9. Chapter 4 Stiffness and weight: density and elastic moduli
H H H H H H H H
–
–
–
–
–
–
–
–
– C – C – C – C – C – C – C – C – Polyethylene, PE
–
–
–
–
–
–
–
–
H H H H H H H H
H H H CH3 H H H CH3
–
–
–
–
–
–
–
–
– C – C – C – C – C – C – C – C – Polypropylene, PP
–
–
–
–
–
–
–
–
H CH3 H H H CH3 H H
H H H C6H5 H H H C6H5
–
–
–
–
–
–
–
–
– C – C – C – C – C – C – C – C – Polystyrene, PS
–
–
–
–
–
–
–
–
H C6H5 H H H C6H5 H H
H H H Cl H H H Cl
–
–
–
–
–
–
–
– –
–C–C–C–C–C–C–C–C – Polyvinyl chloride, PVC
–
–
–
–
–
–
–
H Cl H H H Cl H H
F F F F F F F F
–
–
–
–
–
–
–
–
–C–C–C–C–C–C–C–C – Polytetrafluoroethylene, PTFE
–
–
–
–
–
–
–
–
F F F F F F F F
gure 4.16 Five common polymers, showing the chemical make-up. The strong
9
carbon–carbon bonds are shown in red.

10. Clases de polímeros
10

11. Morfología
–AABABBBABBAAAB– Random copolymer
–AAAAAAABBBAAABBBBB– Block or sequence copolymer
–AAAAAAAAAAAAA– Graft copolymer
B B B
B B B
B B B
B B
B
B
11

12. Tipos de estructuras
2.18 Crystalline and amorphous structures 12

13. Región
Amorphous
amorfa
region
Chain
Ramificación
branching
de cadena
Región
Crystalline
cristalina
region
Side groups
Grupos
PP de baja densidad, mostrando PE de alta densidad, mostrando
las regiones amorfas y las cristalinas las regiones amorfas y las cristalinas
13

14. Esquema de un polímero
amorfo-linear, mostrando
los enlaces principales y los
enlaces secundarios.
14

15. Estructura semi-cristalina
Estructura amorfa

16. Enlaces fuertes
Enlaces débiles (Van der Waals)
Comparación entre las estructuras de un termoplástico y un termoestable

17. Arquitectura de la estructura
cristalina del PE
H H H H H H H
C C C C C C C
H H H H H H H
Polyethylene (HDPE)
17

18. Estructuras semi-cristalinas
Bandas de
cizalladura
(c)
18

19. emblanquecimiento
rotura
19

20. gure 4.2 Schematic illustration of a normal stress craze
zone [4.3]
a) Undisturbed amorphous structure
b) Highly aligned molecular structure
c) Incipient crack
gure 4.3 Model-based simulation of the irreversible
deformation of semi-crystalline lamellar
structures [4.2]
20

21. gure 4.4 Terms, characteristic values, and designations in stress-strain curves as defined in
ISO 10 350 [4.4]
a) Brittle materials
b) Tough materials having a yield point
d) Tough materials without a yield point
Y
X
RELATIVE STRENGTH
Z
Anisotropía de la madera
21