Características de los plásticos, Resistencia de los materiales

CARACTERIZACIÓN DE
MATERIALES PLÁSTICOS
Materia: Resistencia De Los Materiales
Integrantes.
Vazquez Ostiguin Eduardo Ezequiel
Luis Fernando Hernández Pérez
Carlos Gutiérrez Ramos
Juan Antonio Geronimo Rodriguez
Misael Chi Ruiz
Doc. Lourdes Vital López

INTRODUCCIÓN
• La caracterización de materiales plásticos es un proceso esencial en la ingeniería
de materiales que busca evaluar propiedades físicas, químicas y mecánicas de los
polímeros sintéticos conocidos como plásticos. Estos materiales versátiles
encuentran aplicaciones en una amplia gama de industrias, y la caracterización
implica la medición de propiedades clave como resistencia mecánica, estabilidad
térmica, y estructura molecular. Técnicas como pruebas mecánicas, análisis
térmico y espectroscopía infrarroja se utilizan para obtener datos fundamentales
que orientan el diseño de productos y garantizan la calidad y rendimiento de los
plásticos en diversas condiciones.

• La comprensión exhaustiva de estas propiedades permite a los ingenieros y
científicos seleccionar y diseñar materiales plásticos específicos para aplicaciones
particulares, contribuyendo al desarrollo de tecnologías innovadoras y productos
de alta calidad. La caracterización de materiales plásticos desempeña un papel
crucial en el avance continuo de la ingeniería de materiales y en la adaptación de
estos materiales a las demandas cambiantes de la industria y la tecnología.

TIPOS DE ENSAYOS PARA LA CARACTERIZACIÓN DE LOS
MATERIALES PLÁSTICOS
• Comportamiento mecánico: Ensayos de impacto (Izod, Charpy, impacto a alta velocidad,
ensayos de caída)
El ensayo de Impacto es otra de las pruebas mecánicas que nos sirven para evaluar las propiedades de los
materiales, en donde su objetivo es determinar la Tenacidad de los mismos.
IZOD
Los ensayos de impacto que utilizan el método Izod se utilizan para caracterizar la resistencia al impacto de un
material plástico o compuesto a altas tasas de deformación.
CHARPY
Los ensayos de flexión por impacto según Charpy proporcionan valores característicos de la resistencia al
impacto a altas tasas de deformación en forma de valor de energía referido a la superficie de la probeta.

Impacto de alta velocidad
El ensayo de impacto analiza la reacción de un material al ser sometido a una fuerza a alta velocidad.
Ensayo de caída
El impacto por caída es un ensayo mecánico que consiste en dejar caer un peso determinado a una altura
definida sobre una probeta. Después del ensayo de impacto por caída, se lleva a cabo una evaluación visual
de las superficies de rotura, tanto de rotura por deformación como de rotura por fragilidad.

¿Qué es la caracterización térmica?
La caracterización térmica evalúa cómo un material reacciona ante cambios de temperatura, proporcionando información clave sobre
sus propiedades.
Termogravimetría (TG): La termogravimetría mide el cambio de peso de un material al calentarse o enfriarse, proporcionando datos
sobre descomposición, oxidación y otras reacciones térmicas. Es útil para determinar la estabilidad térmica y composición de
materiales.
Análisis térmico diferencial (TG):
El análisis térmico diferencial mide la diferencia de temperatura entre una muestra y una referencia durante calentamiento o
enfriamiento, ofreciendo información sobre transiciones de fase, reacciones químicas y cambios térmicos en un material.
Calorimetría diferencial de barrido (DSC): La DSC mide el flujo de calor en una muestra durante cambios de temperatura,
proporcionando información sobre transiciones de fase, capacidad calorífica y entalpía de fusión.

Análisis termo mecánico (TMA):
El TMA mide la expansión o contracción de una muestra bajo un programa de temperatura controlado, siendo útil para
estudiar la deformación y las propiedades térmicas de materiales.
Análisis de calorimetría de barrido de velocidad de calentamiento (DSC de velocidad de calentamiento):
Variante de DSC mide las transiciones térmicas según la velocidad de calentamiento, ofreciendo datos sobre la cinética de
las transiciones de fase.
Análisis de dilatometría:
Dilatometría mide cambios de longitud/volumen en función de la temperatura, útil para estudiar expansión térmica,
transiciones de fase y contracción en sólidos y líquidos.
Análisis térmico dinámico (DTA dinámico):
DTA dinámico calienta o enfría muestra a velocidad constante, registrando flujo de calor para estudiar reacciones
exotérmicas/endotérmicas y determinar temperaturas de transición.

Térmicas espectroscópicas
(espectroscopia de infrarrojo)
Composición Cualitativa:
• La espectroscopia infrarroja
identifica elementos en una
muestra mediante patrones
únicos de absorción de
energía.
Composición Cuantitativa:
• En términos cuantitativos,
evalúa proporciones de
elementos en mezclas,
aunque su precisión es
limitada en comparación con
otras técnicas como la
espectroscopia UV-Vis o la
cromatografía.
IR
Composición Cualitativa:
- Identificación de elementos
químicos mediante patrones de
absorción en espectro
infrarrojo.
- Basada en vibraciones
moleculares específicas.
Composición Cuantitativa:
- No mide directamente
concentraciones, pero permite
aproximaciones.
- Uso de calibración
multivariante o patrones
conocidos para estimar
concentraciones.
Ultravioleta-visible
Cualitativa:
- UV-A (400-315 nm): "Radiación
negra" para detectar fluorescencia.
- UV-B (315-280 nm): Absorbida por
la capa de ozono, menos prevalente.
- UV-C (280-10 nm): Altamente
absorbida, limitada en la superficie.
- Vis (400-700 nm): Colores de los
arcoíris asociados con longitudes de
onda específicas.
Cuantitativa:
- UV-C (10-280 nm): Mayormente
absorbida, llega limitadamente.
- UV-B (280-315 nm): Potencialmente
dañina para la piel.
- UV-A (315-400 nm): Menos
energética, utilizada en fluorescencia.
- Luz visible (400-700 nm):
Perceptible por el ojo humano,
colores del violeta al rojo.
Cromatografía de gases y
líquida de alta resolución
Cualitativa:
- En cromatografía de gases, el
gas (helio, nitrógeno,
hidrógeno) se desplaza.
- Fase estacionaria: sílice o
polímeros.
- Detectores: FID, ECD, MSD.
Cuantitativa:
- Introducción de muestra
gaseosa.
- Separación por afinidad en
fase estacionaria y gas
transportador.
- Detección con detector
específico.
- La señal se convierte en
medida cuantitativa usando
estándares conocidos.

HPLC
Cualitativa:
- Análisis de elemento líquido
por HPLC (solución, extracto, etc.).
- Uso de disolvente, columna
cromatográfica, detector y
software de análisis.
Cuantitativa:
- Columna interactiva con
muestra.
- Detector basado en
propiedades y sensibilidad.
- Bomba impulsa solventes para
separación.
- Muestreador automático
mejora precisión.
- Software controla y procesa
resultados.
Espectrometría de masas
Cualitativa:
- El analizador de masas separa
iones por su relación masa/carga
(m/z).
- La fuente de ionización
convierte compuestos en iones,
analizados por el detector.
- En algunos casos, hay
analizadores de fragmentación.
- El software procesa los
resultados para identificar
compuestos.
Cuantitativa:
- La proporción cuantitativa se
mide en el espectro de masas.
- La identificación se basa en la
relación masa-carga (m/z).
- La cuantificación compara
intensidades de picos con
estándares o curvas de calibración.
Fluidos Supercríticos
Cualitativa:
- Sustancias puras o mezclas bajo
condiciones críticas con
propiedades únicas para
extracción.
Cuantitativa:
- Fase intermedia entre gas y
líquido, composición depende de
sustancia y condiciones, ajustable
con temperatura y presión.
Microondas
Cualitativa:
- El magnetrón genera
microondas.
- El revestimiento interno refleja
microondas y tiene funciones de
control externas.
- Elementos eléctricos y envoltura
resistente al calor complementan
el diseño.
Cuantitativa:
- El magnetrón interactúa con
moléculas para cocinar.
- La cavidad interna metálica y
placa giratoria aseguran
distribución uniforme del calor.
- Elementos electrónicos y
sistemas de ventilación controlan
funciones y previenen
sobrecalentamiento.

C) ENSAYOS DE ENVEJECIMIENTO ACELERADO: CÁMARAS DE ENSAYO (NIEBLA
SALINA, CÁMARA CLIMÁTICA Y DE ENVEJECIMIENTO).
¿QUÉ ES EL ENVEJECIMIENTO
ACELERADO DE MATERIALES?
Es un fenómeno de deterioro
avanzado de sustancias que no se
produce de forma natural, sino
provocada por su exposición a
situaciones ambientales artificiales en
laboratorios científicos.
¿PARA QUÉ SIRVEN LOS
ENSAYOS DE ENVEJECIMIENTO
ACELERADO DE MATERIALES?
Para calcular el tiempo de vida útil de
los materiales, y garantizar que los
objetos que salen al mercado cumplen
con los requisitos de calidad

CÁMARAS DE ENSAYO
ENSAYO DE NIEBLA SALINA:
OBJETIVO: Evaluar la resistencia a la
corrosión de materiales y
recubrimientos metálicos.
ENSAYO EN CÁMARA
CLIMÁTICA:
OBJETIVO: Evaluar la
resistencia de un material o
producto a cambios extremos
de temperatura y humedad.
ENSAYO DE
ENVEJECIMIENTO A LA
LUZ:
OBJETIVO: Evaluar la
resistencia a la degradación
causada por la exposición a la
luz ultravioleta (UV).

TIPOS DE PRUEBAS DE
ENVEJECIMIENTO ACELERADO.
• ENVEJECIMIENTO
ACELERADO DE
MATERIALES POR
RADIACIÓN
• TEMPERATURA
• HUMEDAD
• GASES CONTAMINANTES
• EROSIÓN
COMPROBACIÓN DE ASPECTOS.
DEGRADACIÓN DEL MATERIAL:
NIEBLA SALINA: Este ensayo puede revelar la degradación del material
debido a la corrosión.
CAMBIOS DE COLOR:
CÁMARA CLIMÁTICA: Los cambios de temperatura y humedad en una
cámara climática pueden provocar cambios de color en algunos
materiales o recubrimientos.
ENVEJECIMIENTO A LA LUZ: Este ensayo evalúa la resistencia a la
degradación del color causada por la exposición a la luz ultravioleta.
TENSIONES EN LA ESTRUCTURA:
CÁMARA CLIMÁTICA: Los ciclos de temperaturas extremas en una
cámara climática pueden provocar tensiones en la estructura de los
materiales.

 ASTM D1238
-Método de prueba estándar
para tasas de flujo de fusión de
termoplásticos.
-Es una norma que se utiliza
para medir la fluidez de los
materiales plásticos fundidos.
 ASTM D2565
-Prueba de exposición al arco
de xenón de plásticos para
aplicaciones al aire libre.
-Se emplea para determinar la
resistencia al desgaste de los
materiales plásticos mediante
el ensayo de desgaste por
abrasión.
 ASTM D4218
-Se utiliza para determinar el contenido
de negro de carbón en compuestos de
polietileno mediante la técnica del horno
de mufla. Tiene como objetivo
proporcionar una mejor uniformidad de
temperatura y de aislar los materiales.
 ASTM D695
-Se utiliza para medir las propiedades
de compresión de los materiales
plásticos.
-El método de ensayo estándar se
utiliza para determinar las
propiedades de compresión de
plásticos y materiales compuestos
reforzados con fibra continua.
 ASTM D2240
-Se utiliza para medir la
dureza de los materiales
plásticos mediante el método
de Shore (dureza Shore).

NORMATIVIDAD ASTM VIGENTE
LAS NORMAS ASTM SON DOCUMENTOS TÉCNICOS QUE ESTABLECEN ESPECIFICACIONES
DETALLADAS PARA MATERIALES, PRODUCTOS, SISTEMAS Y SERVICIOS, EMPLEADAS
PARA LOS ENSAYOS DE CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES PLÁSTICOS:
ASTM D638: Prueba de propiedades
de tracción de plástico.
-Mide la fuerza requerida para
romper una muestra de plástico y
cuánto se estira o alarga la muestra
hasta ese punto de rotura.
-Esta norma se utiliza para realizar
ensayos de tracción en materiales
plásticos.
 ASTM D790
-Esta norma describe los
procedimientos para realizar
ensayos de flexión en materiales
plásticos. Permite determinar la
resistencia a la flexión.
(ASTM D256) Resistencia al impacto
Izod plástico.
-Determina la resistencia al impacto
en plásticos. La tensión de flexión por
impacto se produce de golpe en una
probeta con entalla sujeta, por un lado.
 ASTM D648
-Determina la temperatura de deflexión bajo
carga (HDT) de los materiales plásticos.
-Este método de prueba se aplica a
materiales moldeados y laminados que son
sólidos o semirrígidos a temperatura normal,

CONCLUSION
En la caracterización de materiales plásticos, se utilizan
una variedad de ensayos para evaluar sus propiedades
físicas y mecánicas. Estos ensayos proporcionan
información crucial para comprender y utilizar
adecuadamente los materiales plásticos en diversas
aplicaciones.

REFERENCIAS
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