Este documento introduce los polímeros, incluyendo su historia, definición, clasificación, propiedades y reciclaje. Explica que los polímeros son materiales formados por largas cadenas de unidades repetitivas llamadas monómeros unidos por enlaces covalentes. Se clasifican en termoplásticos, termoestables y elastómeros según su comportamiento mecánico y térmico. También cubre las propiedades mecánicas, térmicas y estructurales de los diferentes tipos de polímeros.

1. Introdución a los
Polímeros
MSc Luis Alberto Laguado Villamizar
Ciencia de los Materiales

2. CONTENIDO
• Historia
• Definición
• Clasificación
• Propiedades
• Reciclaje
• Ciclo de vida

3. Historia
1875
1907
ANT
1920
1839
1846
1860
1869
1930
1955
ACT
SXX
ASFALTO (MEDIO ORIENTE),ALGODÓN (MEXICO), LATEX (MAYAS).
PROCESO DE VULCANIZADO INDUSTRIAL DECAUCHO POR CHARLES GOODYEAR
CHRISTIAN SCHONBEIN (NITROCELULOSA) Y COLOIDON
CELULOIDE (PEINES Y PELICULAS FOTOGRAFICAS)
BOLAS DE BILLAR
ALFRED NOBEL DESCUBRE LA DINAMITA
NUEVAS INVESTIGACIONES
WALLACE HUME CAROTHERS PRIMERA FIBRA SINTETICA (DU PONT) Y POLIURETANOS, PMMA (BAYER)
STAUNDINGER POLIMERO “CADENA MACROMOLECULAR CONSTITUIDA DE ENLACES COV.”
LEO BAEKELAND RESINA TERMOESTABLE A PARTIR DEL FENOL Y FORMALDEHIDO
KARL ZIEGLER Y GIULIO NATTA POLIPROPILNO / ESTEREORREGULARIDAD
NUEVAS TECNOLOGIAS, MATERIALES Y APLICACIONES

4. Definición
► Los polímeros son materiales formados por largas cadenas
moleculares, de repetición de unidades estructurales llamadas
monómeros, unidos por enlaces covalentes.
► Polímero (del griego: “poli”, muchos; “meros”, partes)
► Un monómero es una unidad estructural básica y puede ser de
origen natural o sintético.
n

5. Estructura de los Polímeros
Enlaces covalentes:
► Son enlaces primarios o enlaces fuertes. Al interior de las
cadenas. Los átomos comparten electrones de valencia con
otros átomos. Entre átomos de un mismo elemento o de
afinidad electrónica similar.
► Enlaces direccionales: no conducen la electricidad ni la
temperatura.

6. Fuerzas de Van der Waals:
Son enlaces secundarios o enlaces débiles.
► Se forman por la atracción electrostática entre dos dipolos de
diferentes moléculas
► Estas fuerzas mantienen unidas las cadenas moleculares de los
termoplásticos a temperatura ambiente. Al subir la temperatura estos
enlaces se rompen y el material cambia de fase. Los polímeros pasan
de sólido a un estado de transición vítrea y después a estado líquido.
Enlace covalente fuerte
Fuerzas de
Van der Waals

7. Molécula de Polietileno
Hidrogeno

8. Clasificación de los polímeros
► Según su comportamiento mecánico y térmico, se clasifican en:
termoplásticos, termoestables y elastómeros.
► Según la estructura de las cadenas se pueden clasificar en
lineales, ramificadas y entrecruzadas.
► Según la naturaleza de los monómeros: Homopolímeros,
Copolímeros.
► Según la ubicación de las ramificaciones: Isotáctico,
sindiotáctico, atáctico.

9. Según su comportamiento mecánico y
térmico
Servicio Nacional de Aprendizaje SENA, 2005.
POLÍMEROS
Termoplásticos
Parcialmente
Cristalinos
Ejemplo:
polietileno,
polipropileno,
poliamidas
Amorfos
Ejemplo:
Policarbonato,
poliestireno,
polimetalicrato,
policloruro de vinilo
Termoestables
Ejemplo:
Fenol-formaldehido,
úreal-formaldehido,
resina epóxica.
Elastómeros
Ejemplo:
Poliuretano

10. Termoplásticos
► Formados por largas cadenas flexibles,
pueden ser lineales o ramificada, pueden
ser amorfos o cristalinos. Ejemplo: PE
► Los termoplásticos se ablandan con el
calor y se endurecen enfriándolos .
► Gracias a su flexibilidad y fluidez, se
pueden moldear por colada, rotación,
compresión, inyección, soplado,
extrusión.}
► Los Termoplásticos son reciclables
ASKELAND,2007

11. Reciclaje de Polímeros
Símbolo Material Usos comunes
PET: Tereftalato de
Polietileno
Envases para bebidas
Fibras de tapetes
PEAD - HDPE:
Polietileno de Alta
densidad
Botellas de leche
Botellas de shampoo
Juguetes
Vasos de plástico
PVC: Policloruro de
Vinilo
Tuberías
Botellas de aceite
Moldes
PEBD - LDPE:
Polietileno de Baja
densidad
Papel envolvente
Bolsas plásticas
PP: Polipropileno
Tapas de botellas
Carcasas
PS: Poliestireno
Platos desechables
Accesorios nevera
NEWELL,2009

12. Estructura Lineal
a. Estructura lineal con enlaces débiles entre cadenas: Termoplásticos.
b. Estructura parcialmente cristalina: se forman regiones
en las cuales las cadenas forman patrones geométricos
(Termoplásticos semicristalinos).
a. Estructura amorfa o vidriosa
(Termoplásticos) Material dúctil.
Cadena de polímeros Cristalino Amorfo
Enlace covalente fuerte
Enlace de hidrógeno
débil
a) Enlaces Cruzados b) Parcialmente Cristalinos

13. Servicio Nacional de Aprendizaje SENA, 2005.

14. PARCIALMENTE CRISTALINOS
PP Polipropileno
PE Polietileno
HDPE Polietileno de alta densidad
LDPE
Polietileno de baja
densidad
POM Polióxido de Metileno
PA Poliamida
AMORFOS
PC Policarbonato
PMMA Polimetacrilato de Metilo
PS Poliestireno
PVC Policloruro de vinilo
PVCw Policloruro de vinilo blando
PVCc Policloruro de vinilo clorado
PVCh Policloruro de vinilo duro
ABS Caucho de Acrilonitrilo
SAN Copolímero de Estireno -
Acrilonitrilo
SB Copolímero de Estireno -
Butadieno
BR Caucho de Butadieno
PTFE Politetrafluor Etileno
PB Polibutileno

15. Moléculas de Termoplásticos
Polietileno, PE
Polipropileno, PP
Poliestireno, PS
Policloruro de vinilo, PVC
Politetrafluoretileno, PTFE

16. Aplicaciones Termoplásticos
PET PEAD
PVC
PEBD Polipropileno Poliestireno GPPS

17. Poliestireno HIPS Poliestireno EPS Poliestireno XPS
ABS
PTFE “Teflón” Poliamida “Nylon”
Aplicaciones Termoplásticos

18. Termoestables
► Están constituidos por cadenas
largas (lineales o ramificadas) de
moléculas que están fuertemente
unidas por enlaces cruzados, para
formar estructuras de red
tridimensional. Ejemplo: PU
► Se presentan en forma de resinas
que se pueden moldear a
temperatura ambiente, alcanzando
una estructura sólida irreversible. ASKELAND,2007

19. Estructura lineal
Estructura lineal con enlaces fuertes cruzados. Materiales Rígidos
Enlace covalente fuerte
Enlace cruzado
d) Altamente enlace cruzado

20. TERMOESTABLES
SI Resinas de Silicona
UF Resinas de Urea - Formaldehido
UP Poliésteres no saturados
PF Resina de Fenol – Formaldehido
MF Resina de Melamina - Formaldehido
EP Resina Epoxi

21. TIEMPO(MIN)
TEMP ºC
TIEMPO DE GEL
PICO EXOTERMICO
TIEMPO DE
MADURACION
Diagrama exotérmico

22. Aplicaciones Termoestables
Silicona Resinas Uréicas Resinas Poliéster
Resinas Fenólicas Resinas Melamínicas Resinas Epóxicas

23. Elastómeros
► Tienen la propiedad de recuperar la forma original después de una gran
deformación causada por fuerzas externas.
► Conocidos como caucho, tienen una deformación elástica mayor al
200%, pueden ser tanto termoplásticos como termoestables ligeramente
entrelazados. Las cadenas poliméricas tienen forma de moléculas en
espiral.
► Ejemplos: Caucho natural: “Látex”, Polibutadieno, Neopreno, Caucho
vulcanizado.

24. Estructura con pocos enlaces cruzados: Elastómeros, Materiales
elásticos.
Estructura Lineal
Enlace cruzado
Enlace
cruzado
a) Deformado b) Estirado

25. Servicio Nacional de Aprendizaje SENA, 2005.

26. Deformación en Elastómeros
©2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning™ is a trademark used herein under license.
cadenas

27. ELASTÓMEROS
PUR Poliuretano
SBR Caucho de Estireno - Butadieno
MQ Caucho de Silicona
NBR Caucho nitrílico
NR Caucho natural

28. Clasificación estructural
Lineal Lineal Ramificado
Lineal con
entrecruzamiento
Entrecruzado y
ramificado
ASKELAND,2007

29. Según naturaleza de los
Monómeros:
Homopolímeros
► Todos los monómeros que los constituyen son iguales.

30. Copolímeros
► Está formado por dos o más monómeros de origen
diferente.

31. Según ubicación de ramificaciones:
Isotáctico
► Es una disposición donde todos los grupos
funcionales ramificados están al mismo lado de la
cadena. Son configuraciones altamente cristalinas.

32. Sindiotáctico
► Los grupos se encuentran alternadamente a
ambos lados de la cadena principal. Poco
cristalino, menor resistencia mecánica.

33. Atáctico
► Los grupos se encuentran aleatoriamente a un
lado u otro de la cadena principal. Material
completamente amorfo, pocas aplicaciones.

34. Propiedades de los Polímeros
3.bp.blogspot.com

35. Resistencia Mecánica
ASKELAND,2007

36. Comportamiento mecánico
Cerámico
Metal
Termoplástico
Elastómero
ASKELAND,2007

37. Esfuerzo deformación NYLON 6,6
ASKELAND,2007
Deformación
Plástica
Deformación
elástica no lineal
Deformación
elástica lineal
Resistencia a la tensión
Tensión (%)
Resistencia a la fluencia
Rebajo

38. Esfuerzo – deformación elastómeros
Esfuerzoingenieril(psi)
Deformación ingenieril (pulg/pulg)
Desenrollado
de cadenas
Estirado de Enlaces

39. Propiedades mecánicas Termoplásticos
ASKELAND,2007

40. Propiedades mecánicas Elastómeros
ASKELAND,2007

41. Propiedades Mecánicas Termofijos
ASKELAND,2007
Fenólicos
Aminas
Poliésteres
Epóxidos
Uretanos
Silicones

42. Propiedades térmicas Termoplásticos

43. Efecto de la temperatura en Termoplásticos
ASKELAND,2007
Sólido
amorfo:
movimiento
de las
cadenas bajo
esfuerzo
Temperatura de Fusión
Temperatura
Temperatura de Transición Vítrea
Sólido
cristalino:
movimiento
difícil de las
cadenas
Líquido: movimiento fácil
de las cadenas
Vítreo: sólo movimiento
local de segmentos de
cadena

44. Propiedades Térmicas Termoestables
Temperatura de
descomposición

45. Temperaturas de transición
Polímero
Intervalo de
temperatura de
fusión
Intervalo de
temperatura de
transición vítrea (𝑻 𝒈)
Intervalo de
temperatura de
procesamiento

46. Conductividad térmica
Material W/mK
Plásticos:
PE
PA (Nylon)
0.32 – 0.4
0.23 – 0.29
Acero 17 – 50
Aluminio 211
Cobre 370 – 390
Aire 0.05

47. BIBLIOGRAFÍA
► ASHBY Michael, SHERCLIFF Hugh, CEBON David. MATERIALS: engineering,
science, processing and design. University of Cambridge, UK Butterworth-
Heinemann, first edition 2007.
http://the-eye.eu/public/WorldTracker.org/Physics/Materials%20Engineering%20%20-
%20Science%2C%20Processing%20and%20Design%20-
%20M.%20Ashby%2C%20et%20al.%2C%20%28B-H%2C%202007%29%20WW.pdf
► ASKELAND Donald, PHULÉ Pradeep. Ciencia e Ingeniería de los Materiales. Séptima
edición,Sexta edición, Thomson, México, 2007.
https://drive.google.com/file/d/1YeeQoXjCJndZoX2ZF0O3R2y6RFMiZLxw/view
file:///C:/Users/Mafe%20Pardo%20Lopez/Downloads/Askeland%20Issuu.pdf
► NEWELL James, Ciencia de los Materiales Aplicación e Ingeniería, Primera Edición,
Alfaomega S.A, Mexico,2009