Monografia policarbonato y polímeros PDF

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Las nuevas tecnologías buscan aligerar las cargas, de tal forma que los requerimientos de los elementos estructurales sean menores, haciendo que las construcciones sean menos densas, pero más seguras y más estables. ...

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DEDICATORIA

A Dios, por permitirnos estudiar una carrera, guiarnos y guardarnos en todo momento.

A nuestros padres por el apoyo, la confianza y compresión a lo largo de nuestras vidas.

A nuestro docente, porque gracias a sus conocimientos brindados, pudimos realizar este trabajo monográfico.

ÍNDICE DEDICATORIA ................................................................................................... 1 ÍNDICE ............................................................................................................... 2 INTRODUCCIÓN ............................................................................................... 4 CAPÍTULO I: POLICARBONATO....................................................................... 5 1.1.

Definición de Policarbonatos .................................................................... 5

1.2.

Reseña Histórica de los Policarbonatos ................................................... 5

1.3.

Propiedades de los Policarbonatos .......................................................... 7

1.3.1.

Propiedades Eléctricas ...................................................................... 7

1.3.2.

Propiedades Mecánicas ..................................................................... 7

1.3.3.

Propiedades Físicas........................................................................... 8

1.3.4.

Propiedades Térmicas ....................................................................... 8

1.3.5.

Propiedades Químicas ....................................................................... 8

1.3.6.

Propiedades Ópticas .......................................................................... 9

1.3.7.

Propiedades Acústicas....................................................................... 9

1.3.8.

Otras Consideraciones del Policarbonato .......................................... 9

1.4.

Características de los Policarbonatos .................................................... 10

1.4.1.

Transparencia .................................................................................. 10

1.4.2.

La Transmisión de Luz ..................................................................... 10

1.4.3.

El Comportamiento al Fuego ........................................................... 10

1.4.4.

Resistencia a los Agentes Químicos ................................................ 10

1.4.5.

Aislamiento Térmico......................................................................... 11

1.4.6.

Resistencia Térmica......................................................................... 11

1.4.7.

Dilatación Térmica ........................................................................... 11

1.4.8.

Ahorro de Energía ............................................................................ 11

1.5.

Tipos de los Policarbonatos.................................................................... 12

1.5.1.

Láminas de Policarbonato Compactas............................................. 12

1.5.2.

Láminas de Policarbonato Alveolar (Celular o multi-pared). ............ 13

1.6.

Proceso de Fabricación de los Policarbonatos ....................................... 13

1.6.1.

Proceso de Extrusión. ...................................................................... 14 2|Página

1.7.

Aplicaciones de los Policarbonatos ........................................................ 14

1.7.1.

Placas de policarbonato alveolar. .................................................... 14

1.7.2.

Placas de policarbonato compacto. ................................................. 15

1.7.3.

Placas de policarbonato ondulado. .................................................. 16

CAPÍTULO II: POLÍMEROS ............................................................................. 17 2.1.

Definición ................................................................................................ 17

2.2.

Raíz Etimológica ..................................................................................... 17

2.3.

Reseña Histórica de los Polímeros ......................................................... 17

2.4.

Nomenclatura de los Polímeros.............................................................. 19

2.5.

Estructura molecular de los Polímeros ................................................... 20

2.6.

Clasificación de los Polímeros ................................................................ 22

2.6.1.

Según su Origen .............................................................................. 22

2.6.2.

Según su Composición Química ...................................................... 22

2.6.3.

Según su Estructura......................................................................... 22

2.6.4.

Según su Comportamiento al Elevar la Temperatura ...................... 23

2.6.5.

Según la Reacción de Polimerización .............................................. 23

CONCLUSIONES ............................................................................................. 28 BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................ 29 ANEXOS .......................................................................................................... 30 Anexo N° 1. Proceso de Fabricación de los Policarbonatos ............................. 30 Anexo N 2° – Aplicación de placas de policarbonato alveolar .......................... 30 Anexo N° 3: Aplicación de placas de policarbonato compacto ........................ 31 Anexo N° 4 – Aplicación de placas de policarbonato ondulado ......................... 31 Anexo N° 5. ¿Qué son polímeros? ................................................................... 32 Anexo N° 6: estructura molecular de los polímeros .......................................... 32

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INTRODUCCIÓN Las nuevas tecnologías buscan aligerar las cargas, de tal forma que los requerimientos de los elementos estructurales sean menores, haciendo que las construcciones sean menos densas, pero más seguras y más estables. El policarbonato es una alternita que permite el uso de sistemas estructurales más livianos y que a la vez mejora la protección del ser humano respecto de las condiciones del medio ambiente, ya que el policarbonato es un grupo de termoplásticos fácil de trabajar, moldear y termoformar. su nombre se basa en los polímeros que presentan grupos funcionales unidos por grupos carbonato en una larga cadena molecular. El policarbonato cuenta con una gran resistencia a los impactos y a la temperatura, así como a sus propiedades ópticas Por otro lado, están los polímeros también conocidos como plásticos que son usados ampliamente en la vida cotidiana, al existir diferentes tipos de polímeros, pueden ser aprovechados para diferentes usos. Los materiales poliméricos tienen singulares propiedades mecánicas, físicas y químicas, que la mayor parte de otros materiales no poseen, sin mencionar que su costo es menor al de otros materiales. Generalmente los polímeros son materiales que difícilmente se degradan en la naturaleza. Por esa razón, los materiales poliméricos constituyen una gran parte de la contaminación, por lo que hoy en día el reciclaje de estos materiales es cada vez más frecuente con la finalidad de evitar un mayor impacto hacia el medio ambiente. En la presente monografía buscamos la protección frente a las condiciones del medio ambiente, de cómo las edificaciones son afectadas por dichas condiciones y proponer alternativas de solución para la protección del ser humano respecto de las condiciones del medio ambiente.

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CAPÍTULO I: POLICARBONATO 1.1. Definición de Policarbonatos El policarbonato es un panel de plástico estructurado en láminas multicapa y extrusionado que se puede utilizar tanto en interiores como en exteriores. Es un material transparente o traslúcido y que, por tanto, puede tener las mismas utilidades que el cristal. La estructura básica de los paneles de policarbonato está formada por la unión de un panel interno y otro externo mediante tiras verticales, lo cual crea un acabado acanalado. Esta estructura interior aporta al panel estabilidad y propiedades térmicas especiales. El policarbonato es empleado en muchos productos de uso cotidiano: automóviles, teléfonos celulares, computadoras y otros equipos de oficina, artículos de deporte, electrónica, electrodomésticos, y envases, etc. Este material robusto, durable, inastillable y resistente al calor es ideal en muchísimas aplicaciones y se utiliza en miles de productos. Que sea resistente no implica que sea pesado y esa es precisamente la mayor virtud del material. El término policarbonato describe a un polímero que se compone de muchas moléculas de Bisfenol-A conectadas por enlaces de carbonato en su cadena principal. Químicamente, un grupo de carbonato es un diéster de un ácido carbónico, cuyo resultado es una cadena polimérica. (Amstock, 1999) 1.2. Reseña Histórica de los Policarbonatos El policarbonato fue descubierto en 1928 como el resultado de las investigaciones que se estaban realizando en la rama de los poliésteres, pero no fue hasta 1952 por Bayer, y 1953 por General Electric, que se desarrollaron los procesos de producción. Ambas empresas patentaron el material casi simultáneamente. Bayer lo hizo ocho días antes que General

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Electric. En 1959 y 1960, respectivamente, estas dos empresas entraron en producción. El material tardó en colocarse en el mercado. En 1982 surgieron los discos compactos - fabricados de policarbonato - y a partir de los ochentas se comenzó a usar para botellas de agua, en sustitución del vidrio. El policarbonato apareció de la mano del uso de plásticos en general. Los plásticos tuvieron un auge en la década de los años 60, donde se lo catalogaba como “el material del futuro”. Los materiales plásticos o sintéticos se incluyeron en la vida cotidiana, primero a partir de lo que es el equipamiento interior de las viviendas y oficinas, y luego con las investigaciones y planteos de los Smithsons. Se utilizaba el plástico como componentes de la vivienda. Sus propuestas iban de la mano de la producción industrial y con ello de los nuevos materiales producidos industrialmente y los desarrollos tecnológicos. En esta imaginería tenía gran protagonismo el plástico, que expresaba la libertad de diseño y la estética del “pop art”. Posteriormente, la crisis del petróleo cargó de connotaciones negativas lo que había sido el material soñado, restringiendo su uso a elementos auxiliares, como por ejemplo a los elementos constitutivos de las instalaciones sanitarias y eléctricas. El creciente interés por las cualidades plásticas, visuales y perceptivas de los plásticos abre de nuevo la puerta a su amplia aceptación como material de construcción. A partir de eso y de la mano de otras cuestiones, como por ejemplo la búsqueda de la economía, los diferentes avances en las tecnologías de producción, y las mejoras en las prestaciones, han aumentado exponencialmente el uso de policarbonato. Pasada la crisis, el nuevo impulso del uso del policarbonato vino desde la arquitectura industrializada, barata, despojada de toda sofisticación innecesaria.

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1.3. Propiedades de los Policarbonatos Se conocen multitud de propiedades y características técnicas del mismo, a los efectos de desarrollar el material y producirlo para proyectar en arquitectura, o desde un punto de vista constructivo y de manejo en obra, es de gran utilidad tener en cuenta las diferentes propiedades y características. (Brett , 2007) 1.3.1. Propiedades Eléctricas Es aislante eléctrico a diferencia del vidrio que es considerado un semiconductor cuya resistividad disminuye rápidamente a medida que aumenta la temperatura. • Constante dieléctrica a 1 MHz 2,9 • Factor de Disipación a 1 MHz 0,01 • Resistencia Dieléctrica 15 - 67 kV/mm • Resistividad Superficial 1015 Ω·m • Resistividad de Volumen 1014 - 1016 Ω/cm3 1.3.2. Propiedades Mecánicas Mecánicamente es un plástico que posee gran dureza. Además, es muy resistente a la tracción, a la compresión y sobre todo al impacto; e inclusive al romperlo posee una gran resistencia a la fragmentación. A pesar de esa gran resistencia, se raya muy fácilmente y su rayado no tiene fácil reparación. • Alargamiento a la Rotura: 100-150% • Coeficiente de Fricción: 0,31 • Dureza - Rockwell: M70 • Módulo de Tracción: 2,3 - 2,4 GPa • Relación de Poisson: 0,37 • Resistencia a la Abrasión - ASTM D1044: 10-15 mg/1000 ciclos • Resistencia a la Compresión: >80 MPa • Resistencia a la Tracción: 55-75 MPa • Resistencia al Impacto Izod: 600-850 J/m

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• Tensión de Fluencia / Límite Elástico: 65 MPa •

Se raya muy fácilmente y no tiene fácil reparación a diferencia del metacrilato.

1.3.3. Propiedades Físicas En cuanto a las propiedades físicas del material se puede destacar que es más liviano que el vidrio. • Absorción de agua - equilibrio: 0,35 % • Absorción de agua - en 24 horas: 0,1 % • Densidad: 1,20 g/cm3 • Índice de refracción: 1,584 - 1,586 • Índice de Oxígeno Límite: 5 - 27 % • Inflamabilidad: V0-V2 • Número Abbe: 32,0 o • Resistencia a los rayos ultra-violetas muy reducida. 1.3.4. Propiedades Térmicas • Calor Específico: aprox. 1200 J/(K· kg) • Coeficiente de Expansión Térmica: 65×10−6 - 70×10−6 K-1 • Conductividad Térmica a 23 °C: 0,19-0,22 W/(m·K) • Temperatura Máxima de Utilización: 115 - 130 °C • Temperatura Mínima de Utilización: -135 °C • Temperatura de deflexión en Caliente - 0,45 MPa: 140 °C •

Temperatura de deflexión en Caliente - 1,8 MPa: 128 - 138 °C

1.3.5. Propiedades Químicas • Resistencia a hidrocarburos: Deficiente • Resistencia a ácidos débiles a temperatura ambiente: Muy buena • Resistencia a bases débiles a temperatura ambiente: Regular • Comportamiento ante la combustión: Arde con dificultad • Propagación de la llama: Auto-extinguible •

Comportamiento ala quemarlo: Se descompone

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1.3.6. Propiedades Ópticas Presenta elevados índices de transmisión luminosa por lo que es ideal para utilizar la luz natural, aunque el vidrio trasmite de mejor manera la luz. • Transmisión luminosa total de luz (3 mm) - ISO 489: 87% • Índice de refracción 10: 1,584 ± 0,001 • Índice de transmisión lumínica 12: 90% ± 1% •

Número Abbe 1: 34,0

1.3.7. Propiedades Acústicas • Aislamiento acústico (4mm): 27 dB 1.3.8. Otras Consideraciones del Policarbonato Además de las propiedades mencionadas anteriormente, el policarbonato también permite ser curvado en frío y requiere poco mantenimiento. Desde un punto de vista químico, se dice que generalmente no es sensible a ácidos orgánicos e inorgánicos en condiciones normales de temperatura y concentración, y que su resistencia a los demás compuestos orgánicos es baja. En cuanto a la radiación solar, posee óptima estabilidad a las radiaciones UV, los tipos normales de policarbonato poseen una cierta estabilidad natural. El

policarbonato

permite

superar

estas

propiedades para

casos

particulares. Se pueden obtener policarbonatos que aguanten hasta 220ºC, que impidan el paso de gran parte de los rayos UV, que soporten la abrasión, que tengan un excelente comportamiento frente a compuestos químicos, etc. Estas modificaciones se consiguen mediante aleaciones con otros polímeros como el ABS, mediante recubrimientos exteriores con otros materiales, por medio de tratamientos tras su conformado con rayos UV y otras técnicas principalmente ingenieriles. (Brett , 2007)

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1.4. Características de los Policarbonatos las características de mayor importancia que presentan los materiales en placas de policarbonato, como son: 1.4.1. Transparencia Para evitar que las placas de policarbonato que son expuestas al sol pierdan sus propiedades, se han fabricado placas con una delgada película de protección contra los rayos ultravioleta que constituye un excelente estabilizador de la luz, absorbiendo estas radiaciones. Esta película permite mantener inalterables las características de transparencia y solidez de las placas evitando así la temprana degradación del material. (Miravete, 2007) 1.4.2. La Transmisión de Luz La transmisión luminosa de las placas de policarbonato es similar a la del vidrio, es por ello que se recomienda su aplicación en lugares donde se requiera un alto grado de aprovechamiento de la luz natural. Otra característica importante de los productos de policarbonato, es la dispersión uniforme de la luz incidente, eliminando a su vez peligrosos puntos de elevada luminosidad y calor, evitando así que la luz trasmitida no sea molesta para las personas. 1.4.3. El Comportamiento al Fuego El policarbonato es un material difícilmente inflamable que no propaga la llama. Este definido como autoextinguible por todas las normas internacionales que regulan el comportamiento de las llamas de los materiales. Al ser un termoplástico, la placa se derretiría bajo el calor de un incendio; sin embargo, no contribuiría en nada a empeorarlo ya que no propaga las llamas. (Miravete, 2007) 1.4.4. Resistencia a los Agentes Químicos El policarbonato es un material termoplástico con un alto grado de tolerancia a los agentes químicos e inalterable a otros. El ataque químico que puede ocasionar su destrucción parcial o completa, es el producido en contacto con alcalinos, sales alcalinas, aminas y altas concentraciones de 10 | P á g i n a

ozono. Las cetonas, ésteres, hidrocarburos aromáticos y halogenados, pueden generar abultamientos o decoloración, por una plastificación y/o cristalización de la superficie de la placa. 1.4.5. Aislamiento Térmico Las placas de policarbonato al presentar una particular estructura celular, es decir con dos, tres o cuatro paredes y cámaras de aire, junto con un bajo nivel de conductividad térmica garantizan un aislamiento térmico prolongado más elevado del obtenido con cualquier otra cobertura empleada, ya sea de vidrio o diversos materiales plásticos no celulares. 1.4.6. Resistencia Térmica La temperatura dentro de la cual se mantienen sin variación las características físicas del material de policarbonato está comprendida entre -35 ºC y 135 ºC. El intervalo permite su empleo en cualquier latitud. (Miravete, 2007) 1.4.7. Dilatación Térmica Es importante señalar que las láminas de policarbonato celular tienen una forma de trabajo muy diferente a otros materiales como el vidrio, acero o aluminio; se dilata aproximadamente hasta 8 veces más que el vidrio. Es por ello que el factor de dilatación se debe tener en cuenta en el montaje dejando un espacio adecuado entre los soportes por la gran dilatación que sufren las placas con las variaciones de temperatura. 1.4.8. Ahorro de Energía En lo que se refiere a las condiciones ambientales, un aislamiento insuficiente puede, hasta cierto punto, ser compensado por una calefacción más intensa. Por lo tanto, las condiciones económicas son las que determinarán esencialmente las bases para la elección del aislamiento térmico. Un buen aislamiento, además de un ahorro de combustible, proporciona otras

ventajas tales como

una

disminución de

las

c...