Tema 30B – Los plásticos- tipología, constitución, propiedades y aplicaciones.

Tema 30B – Los plásticos- tipología, constitución, propiedades y aplicaciones.

INDICE.

1.- INTRODUCCIÓN.

2.- TIPOLOGÍA.

3.- CONSTITUCIÓN.

4.- PROPIEDADES.

4.1. Resistencia mecánica.

4.2. Rozamientos y desgaste.

4.3. Propiedades eléctricas.

4.4. Propiedades ópticas.

4.5. Propiedades térmicas.

4.6. Permeabilidad a los gases y vapores.

4.7. Estabilidad a altas temperaturas, comportamiento en el fuego.

4.8. Resistencia a disolventes y a reactivos químicos.

5.- APLICACIONES.

6.- PROCEDIMIENTOS DE IDENTIFICACIÓN

6.1.Ensayos previos

6.2. Ensayos de identificación.

1.- INTRODUCCIÓN.

Desde muy antiguo se conocían una serie de productos, a los que se les denominó “plásticos” por unas cualidades fuera de lo normal, se encontraban entre los sólidos y los líquidos, se les daba fácilmente forma, tenían mucha elasticidad, poca densidad y eran poco o nada conductores, solían ser materias naturales o muy poco modificadas para su uso.

La producción y comercialización de materias plásticas fue muy anterior a tener conocimiento de que se trataba de verdaderas macromoléculas, en principio se producían compuestos poco polimerizados, con bajo peso molecular, posteriormente se fabricaron productos de mayor peso molecular, generalmente homopolímeros, pasando después a utilizar dos o más productos.

En 1839 Goodyear vulcanizó el caucho natural, comenzando a utilizar rudimentarios catalizadores y cargas para mejorar las propiedades, se sintetizó el linóleo, se comenzó a utilizar distintos métodos de conformación.

El desarrollo de estas sustancias se inicia en 1860, cuando Wesley Hyatt, quien desarrolló un método de procesamiento a presión de la piroxilina, un nitrato de celulosa de baja nitración, tratado previamente con alcanfor y una cantidad mínima de disolvente de alcohol. Su producto, patentado con el nombre de celuloide, se utilizó para fabricar diferentes objetos, desde placas dentales a cuellos de camisas. El celuloide tuvo un notable éxito comercial a pesar de ser inflamable y de su deterioro al exponerlo a la luz.

Durante las décadas siguientes aparecieron de forma gradual más tipos de plásticos. Se inventaron los primeros plásticos totalmente sintéticos: un grupo de resinas desarrollado hacia 1906 por el químico Leo Hendrik Baekeland, y comercializado con el nombre de baquelita. Entre los productos desarrollados durante este período están los polímeros naturales alterados, como el rayón, fabricado a partir de productos de celulosa.

En 1920, el químico alemán Hermann Staudinger aventuró que éstos se componían en realidad de moléculas gigantes. Explicó la teoría de las macromoléculas, por lo que recibió el Nobel de química en 1953. Se dio un gran paso en la maquinaria, prensa inyectora, extrusor de tornillo. En los diez años siguientes aparecieron el etanoato de celulosa (llamado originalmente acetato de celulosa), utilizado en el moldeo de resinas y fibras; el cloruro de polivinilo (PVC), empleado en tuberías, recubrimientos de vinilo y aplicaciones eléctricas y la resina acrílica, desarrollada como un pegamento para el vidrio laminado.

Por el año 1935, se puso en funcionamiento la primera maquina de soplado de cuerpos huecos, se sintetizó la resina ABS y polietileno de baja densidad.

Uno de los plásticos más populares desarrollados en este período es el metacrilato de metilo polimerizado, que se comercializó en Gran Bretaña con el nombre de Perspex y como Lucite en EE.UU. , y que se conoce en España como plexiglás. Este material tiene unas propiedades ópticas excelentes; puede utilizarse para gafas y lentes, o en el alumbrado público o publicitario. Las resinas de poliestireno, comercializadas por el 1937, se caracterizan por su alta resistencia a la alteración química y mecánica a bajas temperaturas y por su muy limitada absorción de agua. Estas propiedades hacen del poliestireno un material adecuado para aislamientos y accesorios utilizados a bajas temperaturas, como en instalaciones de refrigeración y en aeronaves destinadas a los vuelos de gran altura. El politetrafluoretileno, (PTFE), sintetizado por primera vez en 1938, se comercializó con el nombre de teflon en 1950. Otro descubrimiento fundamental de la década de 1930 fue la síntesis del nailón, el primer plástico de ingeniería de alto rendimiento.

Durante la Segunda Guerra Mundial, la industria de plásticos demostró ser una fuente de sustitutos aceptables. Alemania, por ejemplo, que perdió sus fuentes naturales de látex, inició un programa que le llevo al desarrollo de un caucho sintético. Para EE.UU., el naylón se convirtió en una fuente principal de fibras textiles, los poliésteres se utilizaron en la fabricación de blindajes y otros materiales bélicos y se producía gran cantidad de caucho sintético.

Durante los años de posguerra, comenzó el interés por los plásticos técnicos, como los policarbonatos, los acetatos y las poliamidas. Se utilizaron otros materiales sintéticos en lugar de los metales en componentes para maquinaria, cascos de seguridad, aparatos de altas temperaturas y muchos otros para condiciones ambientales extremas. En 1953, el químico alemán Karl Ziegler desarrolló el polietileno, y en 1954 el italiano Giulio Natta desarrolló el polipropileno, que son los dos plásticos mas utilizados en la actualidad. Una década más tarde estos dos químicos compartieron el Premio Nobel de Química de 1963 por sus estudios acerca de los polímeros.

Merece mención especial: Paul Flory, que presentó con todo rigor la teoría de los polímeros, que recibió el Nobel en 1974.

En los siguientes años, el “boom” tanto de productos como de maquinaria, y que ha llevado a los polímeros a todas los hogares incluso con abuso de su utilización. La modificación de sus propiedades, la facilidad de transformación y los bajos precios han llevado a los plásticos a su estado actual.

En la actualidad y por la numerosa cantidad de productos que lo integran así como las características y reacciones que presentan tan variadas no se puede dar ni concretar una sola definición al término “plástico” que tan generalizado esta en la vida cotidiana.

Para valores económicos ver Anexos I y II. Tanto de producción como de consumo, un valor significativo, el consumo per cápita español para el año 1998 fue de 76,47 kg./Hb. y año y va en aumento.

2.- TIPOLOGÍA.

Los plásticos los clasificaremos por su estructura molecular:

a) Termoplásticos: Se ablandan y se plastifican por el calor, pueden ser conformados varias veces, suelen ser lineales, con o sin ramificaciones. Las moléculas quedan entrelazadas pero sin reticular los enlaces. Al elevar la temperatura, fluyen como un líquido viscoso.

b) Termoestables o duroplásticos o termoendurecibles: Se endurecen por calor, de estructura altamente reticulada, y a más alta temperatura más retículas, por lo que no tienen movilidad al calentarse.

c) Elastómeros.: Son productos que admiten grandes deformaciones de tipo elástico, que la vuelven a recuperar al terminar el esfuerzo que la produce, son también reticulados pero en mucha menos extensión que los duroplásticos.

Los polímeros sintéticos, han sustituido en numerosas aplicaciones al papel, algodón, lana, cuero, acero, vidrio, etc. siendo los más usados los termoplásticos, con multitud de aplicaciones en los embalajes, fibras sintéticas, los duroplásticos con menor importancia, suelen servirse de otros productos o mezclas para formar materiales compuestos. “composites” que tienen cualidades extraordinarias, en competencia con los metales. Los elastómeros a temperatura ambiente son flexibles y deformables lo que los lleva a ser estabilizadores de vibraciones, de choque, etc.

3.- CONSTITUCIÓN.

Los plásticos consisten en grandes moléculas (polímeros) formadas por muchas unidades pequeñas que se repiten (monómero), el número de unidades que se repite en una molécula es el grado de polimerización. Los homopolímeros son polímeros con un solo tipo de monómero. Cuando participan dos o más monómeros distintos se les suele llamar copolímeros.

Con la particularidad de que los plásticos, pueden deformarse hasta conseguir una forma deseada por medio de procesos de muy variada índole. Las moléculas pueden ser de origen natural, como la celulosa o el caucho, o sintéticas, como el polietileno; los materiales empleados en su fabricación se les denominan resinas, pudiendo ser polvos, bolas o soluciones.

Su peso molecular oscila desde 10.000 a 1.000.000.

Es de hacer notar que composiciones idénticas, con el mismo peso molecular, si se tiene diferente estructura molecular o configuración se tienen propiedades distintas, p.ej. las ramificaciones dificultan el buen empaquetamiento molecular, disminuyendo la densidad y las reticulaciones limitan el deslizamiento relativo bajo esfuerzos de tracción, impidiendo la termoplasticidad.

CH3

CH3–CH2–CH2-…CH3 |

CH3–CH-…CH3

Otro tipo de estructura espacial o conformación (isomería espacial o estereoisomería), debida a la posición relativa de los diferentes grupos atómicos o átomos contiguos a los átomos de carbono unidos entre sí por dobles enlaces. Tal es el caso de los productos de la polimerización de monómeros con dos dobles enlaces conjugados, que pueden originar polímeros isotácticos (cis o trans pero todos la misma) o sindiotácticos (se suceden alternativamente la cis con la trans) o atácticos, si no se reconoce ningún orden.

CH3 CH3 CH3 H CH3

| | | | |

HC-CH2-…CH2–CH2 HC–CH2-…CH2–CH2 HC–CH2-…CH2–CH2

| | | |

H H CH3 CH3

Existen dos métodos generales para formar moléculas grandes (polímeros) a partir de monómeros: la polimerización por adición y la polimerización por condensación.

El proceso químico de polimerización por adición, los monómeros se unen sin que las moléculas pierdan átomos, ha existido una ruptura de un doble enlace para formar un enlace sencillo entre dos átomos, generalmente de carbono.

( CH2 = CH2 )n ——–à -[- CH2 – CH2 -]n

H H H H H H H H

: : : : : : : :

C : : C + C : : C —à ·C : C : C : C·

: : : : : : : :

H H H H H H H H

(Etileno) (..polietileno..)

En presencia de calor, presión o un catalizador, el doble enlace covalente se rompe (C : : C) y se estabiliza por unión con otro monómero, formando un simple enlace covalente (C : C) ; la estructura real es tetraédrica, como seria de esperar con el carbono, con una serie de tetraedros orientados, a fin de encajar los átomos de hidrogeno, las posiciones ocupadas por el hidrogeno, como en toda la química orgánica, puedan ser sustituidas por átomos de estructura electrónica equivalente, caso del ion cloro, ion flúor e incluso grupos de átomos que tienen un electrón capaz de ser compartido.

El mecanismo se lleva a cabo por adición de peróxido de hidrogeno, que se desdobla en dos grupos reactivos ( .O:H ) y uno o los dos se aproximan al carbono rompiendo el doble enlace y dejando un radical inestable con un electrón reactivo que acepta el otro electrón que le propicia el grupo OH, activando el otro extremo donde se puede unir otro radical inestable y así se formaría la cadena.

. .

. . . . H H . . H H H · · O ·

H : O : O : H : : H : O · : : · ·

· · · · + C : : C –à · · + · C · · C · –à +

: : . . : : H H

H H H : O · H H . . : :

· · H : O · · C · · C ·

· · : :

H H

Cadena iniciada

La cadena termina, si se bloquea el extremo, con el reactivo o con otra cadena.

En particular en los termoplásticos, el peso molecular de las macromoléculas que lo constituyen no es el mismo, debido a que el número de moléculas que se agrupan en la reacción de polimerización (grado de polimerización) queda determinado por circunstancias casuales, teniendo que definir: peso molecular medio, grado de polimerización medio y un índice de heterogeneidad, que sirven de referencia para caracterizarle, a falta de una curva de distribución exacta, que generalmente corresponde muy aproximadamente en su representación diferencial a la campana de Gauss.

El proceso de polimerización por condensación consiste en que dos o más monómeros se unen con la eliminación simultanea de átomos o grupos de átomos, que generalmente son moléculas muy estables y/o sencillas es el caso de formar agua. Son necesarios un aporte de calor, presión o un catalizador.

Pensemos en un monómero con terminal carbonilo: R : C :: O

..

H

H R’ R’

: : :

R : C <··· C H : C : H ——à R : C H : C H : C H O

:: + : :: :

O <··· H O OH

H R’ R’

: : :

R : C : C :: C : O —à R : C H :: C : C :: O + H2O

: : : :

OH H H H

En este caso, se ve la condensación aldólica, en la que de un aldehído en presencia de álcalis ha producido un aldol (grupo hidroxi y carbonilo) que es inestable y por la perdida de agua se forma un aldehído olefínico, proceso por el que se ha alargado la cadena, y esto ocurre en los polímeros.

En 1983 se anunció un nuevo método de polimerización por adición llamado por transferencia de grupo. Un grupo activador dentro de la molécula que inicia el proceso se transfiere al final de la cadena polímera creciente mientras que los monómeros individuales se insertan en el grupo. En la actualidad y por la gran cantidad de métodos de llevar a cabo la polimerización así como necesidades particulares para cada materia o producto acabado podemos leer en la bibliografía: polimerización en disolución, en suspensión, radical, de reactores cerrados, continua, etc.

Sea cual fuere el método seguido para la polimerización el resultado es una cadena extendida en zig-zag, es la de mínima energía y máxima estabilidad a no ser que los grupos sustituidos causen un impedimento estérico que favorezca la adopción de otras formas espaciales, así cuando en un polímero con grupos sustituyentes voluminosos muy próximos a lo largo de la cadena, toman con frecuencia una conformación helicoidal en la fase cristalina, ya que esta permite que los sustituyentes se empaqueten estrechamente sin distorsión apreciable de los enlaces de la cadena.

       
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clip_image002clip_image003clip_image003[1] 1 2 7 8 C

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H

clip_image013clip_image002[4]clip_image002[5] 3 4

 
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clip_image001[3] 5 6

El grado de cristalinidad y la forma y el tamaño de los cristales dependen del proceso seguido en la cristalización, tanto en lo que se refiere a velocidad de evaporación del disolvente, como de velocidad de eliminación del calor y de la existencia de tensiones mecánicas que orienten las cadenas moleculares en una o varias direcciones. Las esferulitas que aparecen en la cristalización lenta de los polímeros fundidos se convierten en fibrillas orientadas en sentido del flujo cuando la masa se somete a esfuerzos cortantes mientras se enfría durante el proceso de extrusión, de estirado o de soplado.

Otra característica química de muchos plásticos sobre todo los elastómeros, que por tener reticulaciones no pueden llegar a fundir, se trabaja con las mismas técnicas que los termoplásticos, realizándose finalmente una etapa adicional en la que se produce la reticulación que proporciona al elastómero su estructura definitiva, es el proceso de la vulcanización, por medio del cual un producto plástico adquiere unas propiedades muy diferentes de las que poseía sin ser vulcanizado, así, el caucho es un polímero obtenido del látex, su peso molecular oscila entre los 260.000 y 400.000, su estructura responde a la de un polímero monodimensional formado por tres a seis mil unidades del monómero isopreno. El caucho bruto es duro y quebradizo en frío y blando en caliente; además es pegajoso. Amasado el caucho con azufre y calentándolo se efectúa el proceso de vulcanización, como resultado del cual se obtiene el caucho vulcanizado, que no se deforma por el calor, no es quebradizo en frío y no es pegajoso. En la vulcanización se rompen dobles enlaces, formándose puentes de cadenas de azufre que unen las moléculas de caucho entre sí.

R-CH=CH-CH2–R’ R-CH=CH-CH-R’ R-CH=CH-CH-R’

| |

+ S2 —-à H-S-S —-à S—–S

|

R’’-CH=CH-CH2–R’’’ R’’-CH=CH-CH2–R’’’ R’’-CH2–CH-CH2–R’’’

La reacción es lenta, pero gracias a ello se obtiene un grado de reticulación bueno, si fuese rápida evitaría la homogeneización del polímero, con pérdida de fluidez, en algunos caso suelen utilizar activadores.

En consecuencia, las características (mecánicas, térmicas, químicas, etc.) de una pieza o producto fabricado con un material plástico dependerán, no solo de la estructura macromolécular de la materia prima utilizada, sino también del proceso de transformación al que ha sido sometido.

4.- PROPIEDADES.

La naturaleza química de un polímero le viene dada por el monómero del que procede, si bien, las modificaciones que se realizan sobre su proceso de polimerización le afectan, tanto positiva como negativamente, es importante a la hora de conocer las propiedades de un polímero su historial, es decir, cada uno de los tratamientos, los catalizadores, las cargas, aditivos, colorantes que se han utilizado y los condicionantes de la reacción y de la mecanización, con ello podremos conocer como nos responderá el plástico.

Como hemos dejado ver, las propiedades que caracterizan a un polímero no solo dependen de la estructura o configuración molecular, sino también de la disposición espacial o conformación de las cadenas moleculares, que son modificables con métodos físico: variaciones térmicas y esfuerzos mecánicos.

Por lo que a la hora de seleccionar un polímero para una determinada aplicación, requiere el conocimiento de cada una de estas variables, incluso los

requisitos exigibles a la pieza terminada, en la actualidad la industria de los plásticos esta tan desarrollada que nos pueden ofrecer cualquier propiedad que podamos exigir al material, sabiendo de antemano que propiedades va a tener la pieza resultante. Existiendo una normalización para su investigación. En España nos hemos estado sirviendo de normas americanas, (ASTM); alemanas (ISO) y francesas (AFNOR) hasta que nuestro desarrollo nos ha implantado las normas UNE en su comité 53. En Anexo III se enumeran algunas de ellas.

Entre las propiedades generales que destacan, citaremos: bajo peso específico, por lo que la relación resistencia/ densidad es alta, resistencia química aceptable, resiste ácidos, álcalis y disolventes, baja constante dieléctrica, que los destaca como aislantes, eléctricos, acústicos y térmicos, facilidad de transformación y manufactura de productos terminados. Su principal limitación está en relación a su comportamiento a temperaturas del orden de los 150 a 200 ºC y, en algunos casos, aún por debajo de este límite. A mayor tamaño aumentan el punto de fusión la resistencia y la rigidez.

Veremos cada una de las propiedades que dan importancia a los plásticos.

4.1. Resistencia mecánica.

Las relaciones entre las tensiones principales (normales, de comprensión o de tracción, y cortantes) y las deformaciones que se originan se expresan simplificados con sus correspondientes módulos. Las condiciones límites corresponden a deformaciones inadmisibles o, incluso, a la rotura.

Módulo longitudinal de comprensión o tracción: E = s / e, siendo e la deformación en la misma dirección de la tensión principal s, sea esta de tracción (alargamiento) o de compresión (acortamiento).

Modulo de cortadura o transversal: G= t / tg a , siendo a el ángulo de deformación que origina un esfuerzo cortante puro t.

Conforme a la teoría de la elasticidad ambos módulos y la relación de Poisson se encuentran interrelacionados mediante la ecuación:

E = 2 ( 1 + np ) G

Siendo np el cociente entre la deformación transversal y la deformación en la misma dirección.(Relación de Poisson: n p = e ´ / e )

Modulo de flexión: E f , o más correctamente, seudomódulo de elasticidad de los materiales viscosoelásticos en ensayos de flexión, correspondiente al módulo elástico que, de conformidad con la teoría de la elasticidad lineal y considerando una distribución de tensiones triangular de tracción –comprensión con respecto a la línea neutra proporciona un valor de la máxima deformación.

Ensayos de desgarro y torsión.

Este tipo de ensayos son ensayos mecánicos. Conocer el comportamiento

de los plásticos bajo condiciones de esfuerzo, sea el que sea, (impacto,

tensión, cizalla, etc.). En una segunda etapa será necesario determinar como

varía este comportamiento con la temperatura y con el tiempo.

El comportamiento frente al desgarro para un material puede responder a

uno de estos cinco tipos:

Tipo a) Blando y débil: presentan una baja resistencia a la tracción y

alargamiento moderado.

Tipo b) Blando y tenaz: tienen alargamientos enormes con moderada

resistencia a la tracción.

Tipo c) Duro y frágil: Tiene alta tenacidad pero sin punto de fluencia.

Soporta bajos alargamientos pero tiene una alta resistencia a la

tracción.

Tipo d) Duro y fuerte: Poseen una elevada resistencia a la tracción con un

buen alargamiento.

Tipo e) Duro y tenaz: presentan punto de fluencia, gran alargamiento y una

buena resistencia a la tracción.

Los ensayos que se realizan bajo condiciones de torsión(retorcidos) pertenecen al campo de las medidas mecánicas denominadas dinámicas. De él se deriva información sobre la capacidad del material para soportar cargas y resistencia en el tiempo.

Numerosas propiedades pueden ser medidas en los plásticos como las derivadas de ensayos de tracción, comprensión, flexión e impacto. La mayoría de ellas de alto interés para la industria de producción y transformación se encuentran normalizadas.

Cualquier polímero puede presentar una ruptura frágil o dúctil según las circunstancias y, sobre todo, (pero no solo) la temperatura, la evolución en el tiempo de la tensión y su frecuencia, en el caso de tensiones alternativas (fatiga). A temperaturas por debajo de la transición vítrea, Tg , todos los polímeros presentan una rotura frágil, mientras que a temperaturas altas se favorece la rotura dúctil. La presencia de plastificantes, que rebajan la Tg del material base, también induce a la ruptura dúctil. Un paulatino incremento de la tensión en el tiempo, que ocasione lentas velocidades de deformación, favorece la rotura dúctil, mientras que esfuerzos bruscos, de gran intensidad, favorecen la ruptura frágil.

El comportamiento en la rotura de los materiales sometidos a esfuerzos duraderos está íntimamente ligado con los fenómenos de choque o impacto.

Y que se puede cuantificar en ensayos estandarizados mediante la medida de la energía consumida en la creación de nueva superficie.

Entre los ensayos de resistencia al impacto mas usados están los del péndulo, tipo Charpy o Izod (según la forma de sujetar la probeta) para medir la energía absorbida en el impacto, que tiene lugar en el punto inferior de su carrera.

4.2. Rozamiento y desgaste.

En el rozamiento no lubricado entre superficies sólidas se suele admitir como una primera aproximación simplificadora que la fuerza que se opone al movimiento F es proporcional al esfuerzo normal N entre las dos superficies e independiente del área de contacto: F = m N

El valor del coeficiente de rozamiento, depende de la naturaleza de las dos superficies, habiéndose comprobado sistemáticamente que el que corresponde a las condiciones límite previas a la iniciación del deslizamiento es siempre superior al que se verifica cuando ya hay movimiento, resultando, además este último independiente de la velocidad relativa. Iniciado el movimiento, las superficies en contacto sufren un proceso de limado, reduciéndose las asperezas y los resaltes y disminuyendo la resultante de los esfuerzos de cortadura.

4.3. Propiedades eléctricas.

Como regla general los polímeros son malos conductores de la electricidad, por lo que se emplean masivamente en la industria eléctrica y electrónica como materiales aislantes.

Las porcelanas y el vidrio fueron sustituidas por baquelita que a su vez lo han sido por PVC y por PE, llegando en la actualidad a tensiones superiores a los 20 Kv, y casi todas las carcasas de los equipos electrónicos (ordenadores, estufas, secadores, etc.) se construyen con termoplásticos.

Las propiedades eléctricas de los polímeros están determinadas por la naturaleza química del material (enlaces covalentes de mayor o menor polaridad) y son poco sensibles a la microestructura cristalina o amorfa del material, que afecta mucho más a las propiedades mecánicas.

Los polímeros industriales siguen la ley de Ohm hasta valores muy altos del campo eléctrico

D V L 1 L

E = ——— D V = I r —– = I —– · ——-

L S c S

La resistividad específica r suele estar comprendida entre 1010 y 1022 W cm. (su inversa c = 1 / r se denomina conductividad específica). La baja conductividad de los polímeros es debida a la emigración de iones extraños (restos de monómeros o de catalizadores) ocluidos en su masa, que se desplazan movidos por el efecto del campo eléctrico.

Independientemente de la resistencia que ofrecen los polímeros al paso de la corriente a su través, es importante considerar su comportamiento al paso de la corriente por su superficie. La presencia de iones extraños, incluso de humedad, puede hacer conductiva la superficie, de forma que el paso de la corriente eléctrica se produce principalmente por ella. Este fenómeno puede caracterizarse mediante una cierta resistencia(resistividad superficial se le denomina para diferenciarla de la resistividad específica), medida en ohmios.

Para algunas aplicaciones una alta resistividad superficial ocasiona ciertos inconvenientes, debido a la presencia de cargas estáticas (electrones e iones), que aparecen cuando dos superficies se separan después de haber estado en contacto. Tal es el caso de los filmes que se adhieren fuertemente entre sí, dificultando su manipulación. Para evitar estos inconvenientes, en la fabricación del polímero se adicionan antiestáticos que pueden emigrar desde la masa del polímero a su superficie, proporcionando, con la ayuda, de la humedad atmosférica una cierta conductividad superficial que elimina la presencia de las cargas estáticas.

4.4. Propiedades ópticas.

Las propiedades ópticas más interesantes de los plásticos son las relacionadas con su capacidad de transmitir la luz, tomar color y disponer de brillo, que proporcionan a los objetos fabricados una apariencia visual estética de alta calidad.

Si el polímero fuera isótropo, ópticamente homogéneo y no absorbiera la luz, el rayo incidente se transmitiría a través del polímero sin perdida de intensidad, pero en la realidad se produce una cierta dispersión que desvía parte de la intensidad lumínica en otras direcciones, además de producirse una cierta absorción, a medida que aumenta la profundidad o espesor del material. Se define como factor de transmisión directa T de un material a la relación entre la intensidad del flujo lumínico no desviado y la del rayo incidente.

Para que un material presente una alta transparencia es necesario que el índice de refracción del material sea constante en el recorrido de la luz, la máxima transparencia se encuentra en los polímeros amorfos, libres de cargas y otras impurezas. Se suelen añadir agentes nucleantes que multiplican los gérmenes de cristalización originando cristalitos micrométricos, con lo que la transparencia aumenta.

La absorción de la luz, o de cualquier otra radiación, es generalmente selectiva en los materiales plásticos. La energía electromagnética asociada a una determinada longitud de onda que se absorbe en un plástico se disipa aumentando el nivel energético de ciertos electrones localizados en determinados grupos atómicos. Este fenómeno produce dos efectos distintos: por una parte, el efecto del color y, por otra, el de la fotodegradación.

Los plásticos en estado puro son generalmente incoloros por lo que se les suele añadir algún colorante en muy pequeña cantidad para evitar eliminar su transparencia. Si lo que queremos es dar color y opacidad entonces se utilizan pigmentos.

La fotodegradación es como consecuencia de la absorción de la energía radiante luminosa por las estructuras químicas de un polímero, se produce una degradación, que se pone de manifiesto en una fragilidad y decoloración superficial, suele ser debida a la energía absorbida por un determinado enlace existente entre dos átomos. La fotodegradación de los polímeros es más importante por la radiación ultravioleta que por la visible, si bien esta última produce oxidaciones irreversibles. Esta propiedad se utiliza para su eliminación.

4.5. Propiedades térmicas.

Los polímeros son malos conductores del calor, el fenómeno de transmisión de calor por conducción en los materiales no metálicos, en los que no existen electrones móviles, puede considerarse como la transmisión del movimiento vibratorio de unos átomos (o de unos iones) de mayor nivel energético a los contiguos; esta transmisión resulta mucho más fácil cuando su estructura es cristalina, estando los iones ordenados en el espacio, que los materiales amorfos

Existen unos conceptos que se esquematizan en el siguiente cuadro:

Tg P rb Tm

Plásticos amorfos y lineales: ——|———–|———-|————————

Vidrio…. correoso-gomoso…. fluido

Plásticos entrecruzados:————|———–|———-|————————

…………Gomosos………

Plásticos cristalinos: —————–|———–|———-|————————

……………………..Funde… líquido viscoso

Plásticos sólidos rígidos:————|————|———|————————

Vítreo- vidrio… gomoso….. …líquido viscoso

Donde podemos ver las referencias térmicas importantes: Tg: Punto de transición vítrea; PR Punto de reblandecimiento; y Tm: Punto de fusión. Es de resaltar que los plásticos cristalinos no tienen el punto de transición vítrea y se comportan de forma gomosa hasta la fusión.

Se aprovecha esta propiedad para mejorar su eliminación ya que por medio de una degradación térmica se puede llevar a cabo una despolimerización y llegar hasta el monómero que generalmente es más fácil de eliminar.

4.6. Permeabilidad a los gases y vapores.

Al utilizar plásticos en el envasado de productos que pueden deteriorarse en contacto con el oxigeno o el vapor de agua (aceites que se enrancian, aguas carbónicas, etc.) e incluso migraciones del envase al producto o del producto al envase por su posible reutilización, hacen importante este punto, se distinguen permeabilidad, solubilidad y difusividad, en cualquier caso es importante la compatibilidad con el polímero, y por tanto cada caso es una particularidad, si bien se puede decir que la difusión a través de zonas amorfas es más fácil que a través de zonas cristalinas, a mayor densidad del material se corresponde una menor difusividad.

4.7. Estabilidad a altas temperaturas y comportamiento en el fuego.

Una limitación del uso de los materiales plásticos convencionales se debe principalmente a la perdida de características físicas que tiene lugar a temperaturas relativamente bajas, a veces muy por debajo de los 200 ºC, para exposiciones de larga duración. A esas temperaturas ya es perceptible una cierta degradación química: las cadenas moleculares se fisionan, (se rompen) reduciéndose progresivamente el peso molecular; se separan moléculas sencillas originadas por condensación y otros residuos orgánicos volátiles y en contacto con el aire se verifica una oxidación acelerada, que progresa según un mecanismo de peroxidación mediante radicales libres.

A partir de los 400 ºC la degradación de los polímeros es muy rápida, con reacciones de pirólisis, originándose residuos volátiles, que en presencia de oxígeno, dando diferentes aspectos a la llama, al mismo tiempo que dejan residuos carbonosos (alquitrán) de difícil combustión.

La combustión de plásticos produce una gran cantidad de humos y gases tóxicos, sobre todo si en su composición entra el N , Cl H o el fosgeno, por lo que suele ser peligroso un incendio donde se queman estos productos.

Se denomina punto de ignición de un polímero a la temperatura a la que, en un ambiente rico en oxígeno la combustión se mantenga indefinidamente. Eso sucede porque el aporte de calor generado en las múltiples reacciones de oxidación supera al que se consume en las reacciones endotérmicas de pirólisis junto con el que se pierde en el ambiente exterior. Su valor para cada material depende de su naturaleza y composición, pero sobre todo, de las circunstancias en que se produce el fuego; por eso no es un parámetro significativo del comportamiento de estos materiales.

Mayor interés presenta la medida de la facilidad o dificultad que ofrece cada material al mantenimiento y propagación del fuego una vez producida la ignición, que es muy diferente según la naturaleza del material, evidentemente, el mantenimiento y propagación del fuego depende de la concentración de oxígeno presente en la atmósfera que rodea al material en combustión y se ha encontrado como parámetro más significativo del comportamiento de los plásticos en el fuego al valor mínimo de esa concentración.

4.8. Resistencia a disolventes y reactivos químicos.

La utilización de los materiales plásticos en la fabricación de envases, recipientes e incluso, maquinaria (bombas, ventiladores, agitadores, etc.) para el almacenamiento y manipulación de productos químicos presenta grandes ventajas sobre los metales, el vidrio y los materiales cerámicos: Inexistencia de fenómeno de corrosión, que tanto afecta a los metales, y mucho mejores características mecánicas que el vidrio y la cerámica, con unos costes competitivos. En algunos caso se realiza el recubrimiento de plástico sobre metales, consiguiendo las dos ventajas, resistencia mecánica y la química.

En general puede afirmarse que los grandes enemigos de los plásticos son los disolventes, por una parte, y los ácidos, las bases y los oxidantes fuertes, por otra.

Los disolventes perjudican la consistencia del material, hinchándolo (solvatación) o incluso la disolución, de cualquier forma perjudican gravemente las propiedades del polímero. El principio de “semejante disuelve a semejante” aquí también se cumple, la resistencia a la solvatación y a la disolución es tanto mayor cuanto mayor es el peso molecular y a mayor sea la reticulación existente, al elevar la temperatura se favorece este proceso.

El ataque químico supone una modificación de la composición molecular, los ácidos y bases fuertes hidrolizan los grupos internos tipo ésteres o amidas. Los oxidantes provocan la oxidación y la fisión de las moléculas poliméricas. En presencia de tensiones el ataque químico es potenciado, originándose en el material pequeñas grietas, aún con productos que en otras condiciones serían inocuos, como por ejemplo algunos detergentes. Este fenómeno, de consecuencias graves, es conocido como “ Environmental Stress Cracking” (ESC) y equivale a la corrosión bajo tensión en metales.

No existe una regla general para conocer los efectos de un producto químico sobre un plástico y se recurre a la experiencia directa, aunque existen tablas de resistencia química y a distintas concentraciones y temperaturas, que son fiables.

No debemos dejar pasar por alto otra “propiedad” la Biodegradabilidad; que podemos decir que es: la transformación y el deterioro de los polímeros por la acción de los seres vivos. Lleva asociado varios efectos:

1º.- Efecto biofísico: de pérdida de las propiedades mecánicas del material debido al hinchamiento producido por el crecimiento de células.

2º.- Efecto bioquímico: resultante de la excreción de otras sustancias diferentes a los enzimas las cuales pueden actuar directamente sobre el polímero o cambia tanto el pH como las condiciones redox.

3º.- Acción enzimática: directa que conduce a la división y ruptura oxidativa del material.

En cualquiera de ellos se viene basando el hombre para eliminarlos plásticos. Las consecuencias macroscópicas observables de esta acción pueden ser expresadas en términos de corrosión, abrasión, o aumento de la facilidad para la ruptura.

5.- APLICACIONES.

Los plásticos tienen cada vez más aplicaciones en los sectores industriales y de consumo.

Económicamente hay razones para que la producción de estos materiales sea tan importante:

1º por que reducen costes, por ejemplo en un coche, además de reducir el material, hierro, se ha reducido el peso y por ende se reduce el consumo.

2º por la cantidad de variantes existentes, hay mas de 10.000 productos y su versatilidad, por ejemplo en el caso de las fibras textiles, para cada uso, existe un abanico de posibilidades amplio, y no digamos en sus formas de presentación, el mismo producto lo tenemos en tubo, lámina, escamas, etc.,

y 3º comerciales, unos están muy extendidos “los Commodity plastics” son productos de muy bajo coste y uso muy extendido y con poco valor añadido, frente a los “Ingeniering” que son muy caros pero con unas muy altas prestaciones.

Los polímeros se utilizan de muy diversas formas tanto puros como aditivados, en homogéneo o en forma de producto compuesto con algún material de refuerzo, (caso de la lana de vidrio) se pueden gasificar formando las espumas y se puede realizar todo un sin fin de operaciones.

– Dentro de los termoplásticos:

El polietileno de baja densidad (PEBD) se utiliza en sacos de embalaje, en empaquetado alimentario, botellas y bolsas, juguetes y película protectora en agricultura. El polietileno de alta densidad (PEAD) Se utiliza en bolsas tipo basura, contenedores, botellas alimentarias y de uso doméstico (productos de limpieza) recubrimientos de cables eléctricos de altos voltajes. El cloruro de polivinilo (PVC)se usa para fabricar tuberías y conexiones rígidas aislamiento de cables eléctricos de baja frecuencia, botellas, ventanas y persianas, revestimiento de paredes pinturas de alta resistencia a la intemperie, sacos de embalaje agrícola e industrial, sustituto del cuero en tapicerías y alfombras.

Polipropileno, (PP) sé esta utilizando para recipientes para microondas, por ser barrera al vapor de agua, juguetes, fibras para la fabricación de alfombras y cordelería, carpetas, embalaje protector del tabaco y pilas, fundas, pedales y techos de coches, piezas de electrodomésticos, equipos esterilizables en clínicas y laboratorios. El poliestireno, (PS) se usa fundamentalmente en utensilios de cocina, carcasas diversas espumas aislantes y cartonaje de embalaje. El cloruro de polivinilideno se usa en aplicaciones que requieren estanqueidad, ya que no permite el paso de gases, ni hacia dentro ni hacia fuera del paquete.

Las Resina ABS (copolímero del estireno: acronitrilo-estireno-acrilato de metilo) se están utilizando en carcasas para electrodomésticos, en televisión, telefonía, se utilizan en deportes, salpicaderos, guanteras, para fabricar calzado y embarcaciones de recreo.

Los derivados del ácido acrílico (fibras) y las poliamidas (PA)(Nylon) se utilizan fundamentalmente en fibras para tejidos de confección, si bien se usan en sutura, cuerdas diversas, cepillos, brochas, pinceles, conectores eléctricos, en material deportivo y en la fabricación de juguetes.

Entre los termoestables:

Las resinas fenólicas para cables y conectores eléctricos, adhesivos para la madera, dispositivos de transmisión. El grupo de los derivados de urea: para vestimentas resistentes químicamente, productos decorativos, y espumas de empaquetado y aislamiento.

Los poliésteres insaturados se utilizan en ropas, adhesivos, empaquetado, componentes del automóvil dispositivos eléctricos tuberías y tanques resistentes a ala corrosión y juguetes.

Las resinas epoxi, como adhesivos, laminados eléctricos, superficies electrónicas, y en construcción. Las resinas de melamina se utilizan como adhesivos, se fabrican botones y objetos de uso corriente (ceniceros etc.) y en revestimientos domésticos protectores.

Entre los llamados plásticos de ingeniería:

Los poliacetatos se utilizan como adhesivo, pinturas y aglomerantes, embalajes alimentarios, cosmética, acondicionadores de suelos, y cristales de seguridad. Los polifluoruros: en material eléctrico aislante a cualquier temperatura, condensadores eléctricos de alta temperatura, dispositivos estancos a medios agresivos, segmentos de pistón cojinetes, protectores a la fricción, en la industria aerospacial y en materiales hospitalarios, en prótesis.

Los policarbonatos se usan en utensilios para microondas, cristales de seguridad equipos eléctricos en aviones, botellas y recipientes alimentarios, prótesis dentales, lentes, rotores de bombas. Los polisulfuros de fenileno (PPS) se utilizan en aislamiento de cables de motores de alta temperatura, adhesivos y dispositivos del automóvil, Los poliésteres termoplásticos (PET) en botellas para bebidas y en utensilios para el microondas. Las polisulfonas se usan en placas de circuitos eléctricos y electrónicos, carcasas de cámaras y conexiones.

Los polióxidos de fenileno se están utilizando para fabricar carcasas de ordenador y televisores, paneles de instrumentación de automóviles, cajas de fusibles, utensilios domésticos grandes, como son lavadoras, lavavajillas, secadoras y pequeños, cafeteras, abrelatas, etc. Las poliimidas (PI) se usan para fabricar tarjetas de circuitos eléctricos e impresos, carcasas de motores eléctricos, adhesivos, barnices.

Entre las fibras sintéticas resaltamos:

Los poliésteres se utilizan para hilaturas y envoltorios; Nylon en paracaídas, lencería, hilatura y filtros. Los poliacrilatos: Como espesantes, abrillantado, protector acabados especiales en cuero. Los polimetacrilatos: (PMMA) recubridores de hilos no tejidos, estabilizadores de hilos de lana, refuerzos. Los poliacronitrilos (PAN) para cortinas de ventanas, tiendas de campaña, velas de barco, ropas deportivas, paraguas, filtros.

Entre los cauchos sintéticos:

Estireno-butadieno: Para neumáticos, bandas de rodamiento, carcasas y flancos, calzado, correas cintas transportadoras. Los polibutadieno: Neumáticos, bandas de rodamiento, carcasas, y flancos, calzado. Etileno-Propileno: se utiliza en construcción de edificios (juntas de dilatación) placas de soporte de estructura de hormigón, lavadoras, juntas de motores de automóviles.

Y entre los “composites” se utilizan para la industria earospacial, superficies no detectadas por el radar, en industria del automóvil, y en deportes.

Dado que los plásticos son relativamente inertes, los productos terminados no representan ningún peligro para el fabricante o el usuario. Sin embargo, se ha demostrado que algunos monómeros utilizados en la fabricación de plástico producen cáncer. Caso del benceno. Los problemas de la industria del plástico son en general del mismo tipo que los de cualquier otra industria química.

La mayoría de los plásticos sintéticos no pueden ser degradados por el entorno, no se oxidan ni se descomponen con el tiempo. Se han desarrollado algunos plásticos degradables, pero ninguno ha demostrado ser válido para las condiciones requeridas en la mayoría de los vertederos de basuras.

Se han probado otras vías de degradación como son:

1.- Añadirles aditivos que favorezcan la degradación por la luz ultravioleta.

2.- Creación de bacterias que puedan degradar los plásticos.

En definitiva, la eliminación de los plásticos representa un problema medioambiental. El método más práctico para solucionar este problema es el reciclaje, que se utiliza, por ejemplo, con las botellas de bebidas gaseosas fabricadas con tereftalato de polietileno. En este caso, el reciclaje es un proceso bastante sencillo. Se están desarrollando soluciones más complejas para el tratamiento de los plásticos mezclados de la basura, que constituyen una parte muy visible, sí bien relativamente pequeña, de los residuos sólidos.

La solución más cercana, parece ser, el racionalizar los desechos domésticos, reutilizando cuando sea posible, y favoreciendo la recogida selectiva mediante la discriminación de los distintos tipos de residuos para reducir los costes de reciclaje, pudiendo recuperar y reutilizar la mayoría de estos polímeros.

6.- PROCEDIMIENTOS DE IDENTIFICACION.

La necesidad de identificar el tipo de polímero surge por:

1º.- Identificar el material desconocido.

2º.- Constatar si un material corresponde a lo previsto (pliego de condiciones).

3º.- Por razones técnicas y de aplicación, que es nuestro caso.

La identificación de los polímeros es complicada, pensemos que son compuestos que pueden llegar a ser muy complejos tanto por los monómeros que lo constituyen como, los aditivos, los materiales que fueron necesarios en su fabricación, acelerantes, catalizadores, etc. generalmente para determinaciones generales no influyen, pero si se trata de reacciones muy especificas habría que eliminarlos para que no interfieran.

El método normal es la extracción continua en caliente con un digestor Soxhlet. Para los elastómeros se quema la muestra en un crisol de porcelana. Una vez separados los aditivos podemos empezar a conocer el polímero, la primera información acerca de la naturaleza se obtiene de ensayos de tipo general, que si bien, no son decisorios, son rápidos y muy orientativos, para pasar después a las pruebas especificas funcionales y obtener respuestas más detalladas y que necesitan unas técnicas analíticas.

6.1 Ensayos previos.

Determinación del peso molecular medio.

Existen varios métodos de determinación del peso molecular medio; unos proporcionan valores absolutos y otros relativos. Evidentemente estos últimos deben ser contrastados con los resultados que se obtienen usando determinados patrones, para cuantificar el valor del peso molecular medio.

a) Por osmometría se determina MN entre los valores comprendidos entre 104 –106. En una célula osmótica, con membranas de celofán (Zim-Myersosn), se mide la diferencia de presión entre los disolventes puro y una serie de disoluciones diluidas de diferente concentración del polímero. Por extrapolación en un gráfico c (Concentración, en g/ml), p/ RTc (p,presión osmótica en atmósferas; R, constante de gases perfectos y T , temperatura en ºK) , se obtiene para c-> 0, el valor de 1/MN, pues:

p RT

Lim ———– = ———–

cà0 c MN

b) Por métodos ebulloscópicos y crioscópicos, que se basan en la variación de la temperatura de ebullición o de fusión de un disolvente en presencia de las moléculas de polímero.

c)El método viscosimétrico está basado en la viscosidad intrínseca de

una solución de un polímero, es función del peso molecular medio.

Generalmente se utiliza el viscosimetro Ubbelohe, que a nivel

de laboratorio tiene mejores resultados que el Hoppler, basándose en

mediciones de viscosidad a distintas disoluciones y extrapolar en gráficas,

aunque a nivel productivo y para pruebas de control rutinario, por rapidez,

facilidad y economía se utiliza el método de Copa Ford.

Determinación de la densidad.

La determinación de la densidad se lleva a cabo por cualquier método general de determinación de densidad, generalmente el pignómetro o por peso, dependiendo del tipo de compuesto.

Por pesada, consiste en pesar una porción de material, para conocer su masa y calcular su volumen real por inmersión (en un fluido en el que no sea soluble):

M

r = —— (gr/cm3)

V

Tiene buena orientación el método de flotación, que tiene como fundamento,

determinar la densidad de un líquido que sea igual a la del plástico por los

métodos clásicos.

Los aparatos comerciales suelen aplicar el sistema de tubo vibrante: el

densímetro determina las densidades indirectamente pues la magnitud que

se mide es la frecuencia de oscilación de un tubo en forma de U, en donde

se deposita el material del cual se quiere determinar la densidad. (UNE

53.020)

Ensayo de fusión por calor.

Al calentarse los termoplásticos no reticulados, comienzan a reblandecerse para al seguir elevando la temperatura comienzan a fluir, es la transición vítrea, los intervalos de temperaturas no están tan definidos como los que se obtienen para materiales no polímeros, que se ajusta su punto de fusión perfectamente, por encima de esta temperatura el material comienza a degradarse (pirólisis), dando fragmentos de su estructura con menor peso molecular que la mayoría de las veces se inflaman dando olores y colores característicos de los productos descompuestos o volatilizados.

Existen algunos parámetros como el grado Vicat, Temperatura de flexión bajo carga y grado Martens que nos pueden hacer alguna distinción entre polímeros. Se obtienen índices de fluidez: MFR (gr/10 min) y VFR (cm3/10 min); conocidos como Melt Flow Tester.(UNE 53.358) (UNE 53.165).

Ensayo a la llama.

Consiste en someter directamente una tira de material y ver su comportamiento, si arde o no, si se deforma, si funde, se puede ver el tipo de llama, la forma de arder, el colar de la llama, si “chisporrotea” o gotea, el tipo de humo que desprende y que tipo de residuo deja, importante en estos ensayos es la olor que en cada momento podemos ir anotando.

Inflamabilidad

Llama

Olor percibido

Material sugerido

No arden

-Picante (HF)

Silicona

Politetrafluoroetileno

Poliimida

Difícil de encender autoextinción sin la llama

Humo negro

Amarilla luminosa

Humo gris

Humo azul

Borde verde

Fenol, formaldehído

Amoniaco

Cuerno quemado

Picante (ClH)

Resinas fenólicas

Policarbonatos

Amino resinas

Caucho de silicona

Poliamidas

Policloruro de vinilo

Cauchos clorados

Arden en la llama

Autoextinción muy lenta sin la llama

Amarilla-anaranjada

Brillante

Goma quemada

Irritante

Policloropreno

Polialcohol vinílico

Fácil de encender

No se autoextinguen

Amarilla oscura

Amarillo-anaranjada

Azulada

Crepitante

Brillante

Acido acético

Acético y Butírico

Goma quemada

Papel quemado

Fragante, afrutado

Formaldehído

Acido acético

Oxidos de nitrógeno

Gas natural

Poliacetato de vinilo

Derivados celulósicos

Caucho

Celulosa

Polimetacrilato de metilo

Polioxido de metileno

Acetato de celulosa

Nitrato de celulosa

Poliestireno

El ensayo de llama da una información útil, ya que las diferencias son características de cada tipo de plástico, existiendo verdaderas “marchas analíticas” con identificación muy aproximada del tipo de plástico que se esta tratando.

Ensayo de solubilidad.

El proceso de disolución de los polímeros consta de varias fases, la primera en la que el disolvente embebe al polímero, produciendo un hinchamiento del sólido, la segunda, es la separación de cadenas por parte del disolvente, llegando a una verdadera disolución en la que todo el polímero esta solubilizado en una sola fase, El ensayo de solubilidad se lleva a cabo en forma de batería, en tubos de ensayo, y en cantidades de 10 ml. Ponemos junto a agua destilada otros diferentes disolventes, generalmente, uno polar otro apolar, un ácido fuerte, otro débil y un oxidante, una base fuerte y otra débil. Y si se tiene alguna sospecha fundada algún otro tipo de disolvente, siempre pensando que semejantes se disuelven. Se tritura el plástico motivo del análisis y se pesa la misma cantidad en cada tubo, transcurrido un tiempo se observan los hechos, si ha ocurrido algo, del tipo de solubilización, ataque o insensible.

Los disolventes usados son del tipo de la Dimetilformamida, Xileno, etc.

– Ensayos de heteroátomos.

Es importante el conocer si estamos tratando un producto con solo C, H, O o sí por el contrario contiene Cl, N, S, etc., en principio, es necesario conocer su posible toxicidad, sus productos de reacción en nuestras pruebas o el comportamiento con el aparataje que lo tratemos. Ya el ensayo a la llama nos da ideas por el color y el olor, para la investigación de los heteroátomos se siguen marchas analíticas del carbonato o del sulfuroso que son las mas extendidas, en la actualidad existe aparataje que nos da en un a sola determinación, C, N, S, O, P, Cl, etc. generalmente por espectroscopia de infrarrojos.

Ensayos de Tracción, Flexión, Alargamiento, Resistencia a choques, Impacto, Métodos Izod y Charpy (de péndulos) Todos ellos ya necesitan aparataje apropiado para llevar a cabo medidas de energía, de fuerza o de profundidad, y que cada uno tiene su correspondiente norma UNE.

Determinación de dureza Shore D y dureza IRHD: Es una característica muy estudiada y da una idea muy aproximada del tipo de polímero que se nos presenta por el grado de dureza, (UNE 53.130 y 53.549).

6.2 Ensayos de identificación.

Reacción de Lieberman-Storch-Morawski.

Consiste en disolver una muestra en anhídrido acético caliente, una vez fría se añaden tres gotas de ácido sulfúrico al 50% y se observa el color inicial, transcurridos 10 minutos y después de calentar a 100 ºC

Material

Inicial

Después de 10 minut

Después de 100 ºC

Resinas fenólicas

Violeta rojizo-rosa

Pardo

Pardo-rojo

Polialcohol vinílico

Incoloro-amarillento

Incoloro-amarillento

Pardo-negro

Poliacetato de vinilo

Incoloro-amarillento

Gris azulado

Pardo-negro

Caucho clorado

Pardo amarillento

Pardo amarillento

Pardo-amarillento-rojo

Resinas epoxi

Incoloro a amarillo

Incoloro a amarillo

Incoloro a amarillo

Poliuretanos

Amarillo limón

Amarillo limón

Pardo, verde, fluoresc.

Reacción del indofenol de Gibbs.

Es una reacción de tipo general de identificación del grupo fenol, se utiliza fundamentalmente en resinas fenólicas y en compuestos que contengan o desprendan fenol o sus derivados, es un método colorimétrico.

Reacción del formaldehído.

Es una reacción típica de formaldehído y consiste en calentar la muestra con ácido sulfúrico concentrado y trazas de ácido cromotrópico. Un color violeta intenso indica la presencia de formaldehído.

Reacción del p-dimetilaminobenzaldehído.

Reacción nos indica con un color azul intenso la presencia de policarbonatos, y con rojo burdeos la presencia de poliamidas.

Espectrofluorimetria.

Muchos plásticos tienen una luminiscencia intrínseca debida a los cromóforos fluorescentes o fosforescentes que incorporan en su estructura los polímeros que lo forman. Otros son también luminiscentes porque lo son sus aditivos. En ambos casos, la posición y estructura vibracional del espectro de emisión del producto comercial y/o del polímero aislado por precipitación, puede suministrar una valiosa información encaminada a su identificación, si se compara con los espectros de emisión de los plásticos de uso más frecuente.

En la formulación comercial de los plásticos más usados, la fluorescencia obtenida es a veces poco especifica debido a las regiones en las que se suele emitir, por ello la anisotropía de la fluorescencia está siendo utilizada para la identificación selectiva. En esencia consiste en observar el comportamiento que en emisión tienen los polímeros cuando se les ilumina con luz polarizada.

– Como métodos generales más utilizados en plásticos con muy buenos resultados están: la espectroscopia de infrarrojos (IR) y la Calorimetría (Termometría) de barrido diferencial (DSC) que individual y/o conjuntamente están dando los mejores resultados de identificación y cuantificación. Se utiliza el Análisis termogravimétrico, Se utiliza poco la cromatografía de gases, así como HPLC, aunque si la C.G. de exclusión y la de difracción de rayos X y la microscopía óptica y en los últimos años se está utilizando la espectrofotometría de Masas y la Resonancia Magnética Nuclear (1H-RMN y 13C-RMN)