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7/23/2019 Cristalinidad de Los Polmeros
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MATERIA:
POLIMEROS
CRISTALINIDAD
DE LOSPOLIMEROS
Instructor invitado:M.C. Jess Via!ando " PP#
Maestra:ROSAL$A LEAL
%&'('%) %
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Porque interesa saber la cristalinidad?
Docente -Estudiante -Investigador
Procesador Transformad
or -Empresario
Al hablar de Polietilenoaracter!stic
asintr!nsecas"
propiedades
Aplicaciones" #DPE
$DPE
Al hablar de Polipropilenoaracter!stic
asintr!nsecas"propiedades
%&PP"transparenci
a"aplicaciones
Al hablar de PETaracter!stic
asintr!nsecas"propiedades
Transparencia"
cristali'ado"aplicaciones
%&'('%) *
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Problemas ( venta)as de la altacristalinidad
Alabeo *distorsi+n,
a(or peso
a(or estabilidad dimension
a(or fragilidad
a(or resistencia t.rmica
enor volumen *pie'ashuecas" porosas o con
rechupe,
%&'('%) +
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,#ue se entiende !or CRISTALINIDAD-
CRISTALINIDAD
%ueno" un material cristalino tiene un acomodo mu( bienordenado/ 0u. defecto presenta un material 1223cristalino? 4I4564&78
#os )+venes"0u. defectole ven a
Emma?
#as se9oritas" 0u.defecto le ven a
:ustin?
Por supuesto" aestra"ahora me diri)o a usted/0u. defecto le ve?
%&'('%)
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,#ue se entiende !or AMOR/O-
CRISTALINIDAD
6n material amorfo es contrario a un material cristalino8no tiene orden o acomodo/
%&'('%) )
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,#ue se entiende !orAMOR/O-
CRISTALINIDAD
%&'('%) 0
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,#ue se entiende !or CRISTALINIDAD-
CRISTALINIDAD
NaC
omo bien saben cristalinidad es un sin+nimode un ordenamiento molecular" por e)emplo lasal/0u. caracter!sticas presenta un material
cristalino?" es decir" a nivel macro-molecularque implica el ordena-miento molecular?;iempre nos han dicho que un materialcristalino es opaco" el amorfo es transparente/De que color es la sal?
1LA SAL ES
TRANSPARENTE2,D3nde esta a%&'('%) 6
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,#ue se entiende !or CRISTALINIDAD-
CRISTALINIDAD
En el caso de la sal" la diferencia de aspecto se debe a suforma de verla8 macro o microsc+pico/+mo es el arbono? Amorfo o cristalino
;iempre nos han dicho que un material cristalino es opaco" el
amorfo es transparente/ El gra
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Pol!meros vin!licos
$=> $
> $
Si: Mon37ero
Etileno
Po87ero
Poli-Etileno
> $@ Propileno Poli-Propileno
> l loruro de vinilo P
> B$C Estireno Poli-Estireno
> Acetato Acetato de vinilo PA
> Acrilo etil metacrilato PA
ules son semi-cristalinos?ules son amorfos?;i todos provienen del etileno" Por qu. no todos son semi-cristalinos?
omo breviario cultural" consid.rense como e)emplo los
%&'('%) 9
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Pol!meros vin!licos
Por qu. son amorfos?
Porque el sustitu(ente diferente al $idr+geno es mu( grande/
ul tiene ma(or tama9o? El metilo" o el cloro/
$=> $
$@
$=> $
l
4o es cierto del todo8
Ambos tienen dimetros similares8 apro/ =/2A/Entonces" Por qu. el P es amorfo ( el PP es cristalino?
%&'('%) %&
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ristalinidad
omo se de
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A una cierta temperatura todos los polmeros son rgidos (por debajo de la temperatura
vtrea, Tg) Las zonas amorfas presentan movilidad a temperaturas superiores a Tg .
Los cristales presentan bien definida su temperatura de fusin, Tm. El grado decristalinidad es responsable del comportamiento trmico del polietileno en estado
!slido"# a ma$or grado de cristalinidad ma$or temperatura de fusin, $ viceversa.
En la siguiente figura se muestra el comportamiento trmico de diversos polmeros#
%or calorimetra diferencial de barrido (transiciones trmicas# Tg, Tc, Tm)
Polmero Cristalino
Polmerosemi-
cristalino
Polmero
amorfo
Tg Tm
Temperatura
Resistenciaaladeformacin
Regin slida
(vtrea)
Regin
plstica
Regin de
polmerofundido
Slido ideal
Polmero Cristalino
Polmero
semi-cristalino
Polmero
amorfo
Tg Tm
Temperatura
Volum
enEspecfico
Regin slida
(vtrea)
Regin
plstica
Regin de
polmero fundido
%&'('%) %*
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+mo entender la ristalinidad?
+mo diferenciar un pol!mero semi-cristalino de uno amorfo?Es decir" como saber si un plstico es semi-cristalino o esamorfo?
%odega
Eslabonesadena Paquete
Tarima
%&'('%) %+
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%
ol.cula
s libres
ol.culas
agrupadas enlamelas o laminillas
#amelasagrupadas en
esferulitas
Esferulitasagrupadas en un
grnulo
A7oro
Crista;ino
Densidad
%&'('%)
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,#ue se entiende !or Ata o $ae a dierencia en
densidades-
Densidad
Eisten productos de ba)o peso que se hunden/ &tros conma(or peso pueden Fotar" aunque sea el mismo material defabricaci+n/#a diferencia estriba en el peso relativo al volumen queocupa/
%&'('%) %)
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?a 4ue 7enciono e Titanic ,Por 4u5 se @undi3-
Densidad
Porque el acero de su construcci+n era mu( resistente (refor'adoG a temperatura ambiente/ Pero mu( r!gido a 2H/onclusi+n8 se fractur+
%&'('%) %0
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&'omo distinguir un semicristalino de un amorfo...
%or ejemplo el %olietileno#
HDPE LDPE LLDPELos polietilenos con pocas ramificaciones pueden acomodarse de manera ordenada
formando un !cristal", mientras *ue los mu$ ramificados no pueden acomodarse $
permanecen en estado amorfo (sin forma ordenada).
+e re*uieren anlisis especializados como -, -/0, 1+', 2%', densidad, para
determinar diferencias fsicas $ fsico*umicas# la densidad (cristalinidad), temperatura
de fusin $ ramificaciones.
%&'('%) %6
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%olietileno de baja densidad vs. alta densidad#
Estas diferencias tambin generan diferencias fsicas, trmicas, de procesado
%armetro L1%E 31%E
Tm, 4' 556557 58958:
'ristalinidad,; 96
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&'omo distinguir un semicristalino de un amorfo...
&'ul bolsa es de alta densidad,cual de baja densidad &%or *u
E@pli*ue tcnicamente su
respuesta.
&En *u otros polmeros se puede
distinguir fcilmente cuando es
amorfo o semicristalino
&%or *u el 31%E tiene alta
densidad, por*ue el L1%E tienemenor densidad
a simple vista!!!
Aora se comprende por*ue la sal
esta formada por cristales
transparentes $ es opaca $ blanca
en el salero
%&'('%) %9
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Eisten dos Polipropilenos semi-cristalinos ( uno amorfo
Isotctico
;indiotctico
Atctico
E Poi!ro!ieno= PP
$=> $
$@ Poi!ro!ieno
uales son semi-cristalinos ( cual elamorfo?
0u. caracter!sticas losdistinguen?%&'('%) *&
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Isotctico
E Poi!ro!ieno= PP
;olo uno de los @ se utili'a en procesos de transformaci+n" cul
de ellos?
qu. caracter!sticas presenta?
u( alta temperatura de fusi+n *1BJ vs/ 1@=-1@J del $DPE,"cristalinidad ( rigide' similar al $DPE" mu( frgil a -C 2J" altaopacidad" caracter!sticas propias del polipropileno *homopol!mero,
+mo reducir su fragilidad ( su opacidad?&PIEKILA4D& E# PK&PI#E4& &4 ETI#E4&/
onsecuenciasKeducci+n de8 temperatura de fusi+n" rigide'" cristalinidad"Incremento en8 resistencia al impacto" transparencia" brillo"resistencia a ba)a temp/Ahora hablamos de un copol!mero/ De hecho" comercialmente soloeisten el polipropileno homopol!mero ( el copol!mero
%&'('%) *%
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El tama9o de los cristales determina latransparencia" la estabilidad t.rmica"dimensional ( mecnica/El tama9o de las esferulitas depende dela cantidad de nMcleos ( de la velocidadde cristali'aci+n/
#os nMcleos son part!culas contaminantes+ s+lidas a partir del cual comien'a elcrecimiento de la esferulita/ Esta terminade crecer al encontrarse con otra/
E Poi!ro!ieno=CoPP#as caracter!sticas mas apreciadas del oPP son su transparencia (rigide'" sin embargo su alta cristlinidad no le permite brindar alta
transparencia/
uando el pol!mero es puro" lasesferulitas son de gran tama9o"
contribu(endo a la opacidad ( rigide';i durante la transformaci+n del PP se le agregan contaminantescontrolados" + agentes de nucleaci+n" las esferulitas sern demenor tama9o" ( los productos tendrn ma(or resistencia alimpacto" ma(or transparencia ( ma(or estabilidad/;i el aditivo es un agente clari
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+mo entender la cristali'aci+n natural" la inducida poragentes nucleantes o por clari
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El PP es siendo similar al los polietilenos#DPE ( $DPE" es a la ve' mu( diferente alos mismos8 puede ser ms transparenteque el #DPE ( alta cristalinidad como el$DPE+mo se logran estas caracter!sticas en elPP?#a velocidad de cristali'aci+n del $DPE estan rpida" que no permite controlar eltama9o de los cristales/ Estos siempre
sern grandes ( la cristalinidad es ma(or alC3/ Kesultado8 siempre opaco/0u. hace diferente al PP? Porqu. se puede conrtolar la velocidadde cristali'aci+n (Qo tama9o del cristal del PP?Por el alto porcenta)e de rami
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;i es cristalino" porque es transparente?
Amorforistali'ado
Densidad 1/@ 1/RCTg 2H -Tc - 1@2JTm =R=J =C=-=B2
omo de
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Policondensaci+n
Peleti'ado
Pellets amorfos
Pellets ristali'ados
ristali'aci+n
In(ecci+n de preformas
calentamiento
oldeo soplado
,C37o se !rocesa-
%&'('%) *0
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In(ecci+n ( soplado de preformas
%&'('%) *6
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en que procesos interesa lacristalinidad?
EHtrusi3n
Modeo;So!ado
Inecci3n
%&'('%) *(
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MATERIA:POLIMEROS
CRISTALINIDAD DE LOS POLIMEROS
Instructor invitado:M.C. Jess Via!ando " PP#