MATERIALES SINTETICOS

Hola a todos!! es el momento de hablar de los materiales sintéticos en esta ocasión con en la entrada de materiales metálicos haremos un introducción de los que es este mundo..

¿QUE UN MATERIA SINTÉTICOS?

Un material sintético es aquel producto de la "síntesis química", que consiste en el proceso de obtención de compuestos químicos partiendo de sustancias más simples.

Por ejemplo el proceso permite obtener productos que no se encuentran en la naturaleza, como los plásticos.

Los materiales sintéticos, en su mayoría son elaborados en base derivados del petróleo.

Son telas ,plásticos, adherentes, recubrientes, pinturas, detergentes, insecticidas, químicos, medicamentos, aceites, grasas, ceras, colorantes, aditivos, y un sinnúmero de substancias que han modificado el mundo.

Las diferentes características físicas de los materiales sintéticos son muy conocidas en la vida cotidiana. Una bolsa plástica, por ejemplo, se derrite a altas temperaturas, mientras que una cuchara de madera permanece intacta. Conocemos también materiales que mantienen su forma aún cuando se les aplica fuerza, mientras que otros pueden ser estirados y luego vuelven a su forma original. Estas características básicas también se utilizan para clasificar a los materiales sintéticos: los materiales térmicamente deformables se llaman termoplásticos, los materiales resistentes al calor se llaman termoendurecibles y los materiales elásticos se llaman elastómeros.

Los materiales sintéticos están formados por moléculas gigantescas que son aumentadas durante el proceso de polimerización. Sus características especiales dependen de la interconexión de sus macromoléculas. En los termoplásticos, por ejemplo, las macromoléculas se encuentran una junto a la otra. Si este tipo de material sintético se calienta, las moléculas pueden deslizarse unas sobre otras, y el objeto se deforma. Cuando se enfría, el material sintético se endurece y toma una nueva forma. En contraste, los plásticos termoendurecibles están formados por finas mallas de macromoléculas. Las uniones firmes que se producen entre ellas hacen que estas moléculas no se deslicen unas sobre otras cuando se calientan.

¿QUE ES SINTETIZAR MATERIALES?

La fabricación de los plásticos y sus manufacturados implica cuatro pasos básicos: obtención de las materias primas, síntesis del polímero básico, obtención del polímero como un producto utilizable industrialmente y moldeo o deformación del plástico hasta su forma definitiva.

Materias primas:

En un principio, la mayoría de los plásticos se fabricaban a partir de resinas de origen vegetal, como la celulosa (del algodón), el furfural (de la cáscara de la avena), aceites de semillas y derivados del almidón o del carbón. La caseína de la leche era uno de los materiales no vegetales utilizados. A pesar de que la producción del nailon se basaba originalmente en el carbón, el aire y el agua, y de que el nailon 11 se fabrica todavía con semillas de ricino, la mayoría de los plásticos se elaboran hoy con derivados del petróleo. Las materias primas derivadas del petróleo son tan baratas como abundantes. No obstante, dado que las existencias mundiales de petróleo tienen un límite, se están investigando otras fuentes de materias primas, como la gasificación del carbón.

Síntesis del polímero:

El primer paso en la fabricación de un plástico es la polimerización. los dos métodos básicos de polimerización son las reacciones de condensación y las de adición. Estos métodos pueden llevarse a cabo de varias maneras. En la polimerización en masa se polimeriza sólo el monómero, por lo general en una fase gaseosa o líquida, si bien se realizan también algunas polimerizaciones en estado sólido. Mediante la polimerización en disolución se forma una emulsión que se coagula seguidamente. En la polimerización por interfase los monómeros se disuelven en dos líquidos inmiscibles y la polimerización tiene lugar en la interfase entre los dos líquidos.

Aditivos:

Con frecuencia se utilizan aditivos químicos para conseguir una propiedad determinada. Por ejemplo, los antioxidantes protegen el polímero de degradaciones químicas causadas por el oxígeno o el ozono. De una forma parecida, los estabilizadores lo protegen de la intemperie. Los plastificantes producen un polímero más flexible, los lubricantes reducen la fricción y los pigmentos colorean los plásticos. Algunas sustancias ignífugas y antiestáticas se utilizan también como aditivos. Muchos plásticos se fabrican en forma de material compuesto, lo que implica la adición de algún material de refuerzo (normalmente fibras de vidrio o de carbono) a la matriz de la resina plástica. Los materiales compuestos tienen la resistencia y la estabilidad de los metales, pero por lo general son más ligeros. Las espumas plásticas, compuestas de plástico y gas, proporcionan una masa de gran tamaño pero muy ligera.

Forma y acabado:

Las técnicas empleadas para conseguir la forma final y el acabado de los plásticos dependen de tres factores: tiempo, temperatura y deformación. La naturaleza de muchos de estos procesos es cíclica, si bien algunos pueden clasificarse como continuos o semicontínuos. Una de las operaciones más comunes es la extrusión. Una máquina de extrusión consiste en un aparato que bombea el plástico a través de un molde con la forma deseada. Los productos extrusionados, como por ejemplo los tubos, tienen una sección con forma regular. La máquina de extrusión también realiza otras operaciones, como moldeo por soplado o moldeo por inyección. Otros procesos utilizados son el moldeo por compresión, en el que la presión fuerza al plástico a adoptar una forma concreta, y el moldeo por transferencia, en el que un pistón introduce el plástico fundido a presión en un molde.

¿A QUE NOS REFERIMOS CUANDO HABLAMOS INDUSTRIALMENTE DE LOS MATERIALES SINTÉTICOS

La Feria Mundial de Nueva York de 1939 a-1940 fue todo un éxito al darle a sus asistentes un vistazo del mundo del mañana. La televisión, el videoteléfono y automóvil Mustang fueron algunos de los aparatos presentados ahí; sin embargo, una fibra artificial totalmente sintético acaparó la atención. Está fue la primera oportunidad para conocer el nylon, creado por DuPont. Así, las medias de nylon se convirtieron en un gran éxito con la venta de 64 millones de pares tan sólo en su primer año en el mercado.

Pero las invenciones de materiales sintéticos no se limitan al nylon. Investigadores químicos han descubierto nuevos catalizadores y han desarrollado nuevas vías de síntesis para unir pequeñas moléculas de polímeros en cadenas largas con propiedades especiales y particulares.

También han diseñado nuevos métodos de procesamiento y nuevas tecnologías que mejoran el rendimiento de las sustancias, como por ejemplo el kevlar o poliparafenileno tereftalamida.

No obstante, la sociedad moderna es cada vez más demandante y espera productos que mejoren aún más su calidad de vida, por lo que se buscan que los materiales y las tecnologías sean cada vez más eficientes, sustentables ecológicos. Todo un reto.

Sin embargo, los especialistas continúan innovando y posiblemente estos sean materiales sintéticos que utilizaremos próximamente, según The Conversation.

1. Bioplástico

Como todos sabemos, el plástico no es biodegradable y es uno de los principales contaminantes ambientales, pero lo que es peor es que el plástico está conformado por bloques de construcción llamados monómeros, derivados de petróleo crudo.

Sin embargo, las innovaciones en los procesos del uso de enzimas y catalizadores han hecho posible convertir recursos renovables (como el biogás) en los principales bloques de construcción para la fabricación de plásticos y cauchos sintéticos. Además, estas sustancias ahorran recursos fósiles.

Pero esto sólo resuelve parte el asunto. A menos que las sustancias también sean completamente biodegradables, no dejarán de ser un problema para el medio ambiente.

2. Compuestos y nanocompuestos plásticos

Materiales compuestos de plástico" es el nombre para plásticos que han sido reforzados con diferentes fibras para hacerlos más fuertes o más elásticos. Por ejemplo, se puede hacer un polímero más fuerte mediante la incorporación de fibras de carbono, creando un material ligero, ideal para el transporte moderno de bajo consumo de combustible. Estos tipos de plásticos reforzados se utilizan cada vez más, en especial en la industria aeroespacial, el Boeing 787 y el Airbus A360 son 50% de material compuesto (si no fuera por los altos costos, estos materiales se utilizarían en todos los vehículos).

Recientemente, se han adicionado los nanocompuestos, aquí los plásticos se refuerzan con diminutas partículas de otras sustancias, como el grafeno. Los nanocompuestos tienen un número de usos potenciales que van desde ligeros sensores para aerogeneradores, baterías más potentes o estructuras internas que aceleran el proceso de curación de fracturas y huesos rotos. Si se tiene éxito en la producción a través de métodos de procesamiento controlada, los nanocompuestos serán cada vez más frecuentes. Aunque estos materiales suenan sumamente sofisticados, no se compararan con la naturaleza, Las estructuras de la madera, por ejemplo, son muy complejas, complicadas e intrincadas.

3. Polímeros auto-curativos

No importa que tan precavidos sean los ingenieros y desarrolladores en el diseño y selección de materiales con base en su capacidad para soportar esfuerzos mecánicos y condiciones climáticas, éstos siempre fallarán. El envejecimiento, la degradación y la pérdida de la integridad mecánica debido a factores de impacto o fatiga son factores que contribuyen a que estos suceda. Además, de costoso, este puede ser muy desastroso, como el caso de la explosión de la plataforma "Deepwater Horizon" en el Golfo de México en 2010.

Inspirados en sistemas biológicos, nuevos materiales que se están desarrollando son capaces de curar en respuesta a lo que se considera como un daño irreversible. Los polímeros no son los únicos materiales con el potencial de auto-sanación, pero al parecer son muy buenos en eso. No obstante, la aplicación de la idea de materiales de auto-sanación exige un diseño mucho más complicado que las generaciones anteriores de polímeros. Pero todo indica que este será el camino de la transición hacia materiales de larga duración, con tolerancia a fallos. Estos se utilizarán en revestimientos, electrónica y medios de transporte.

4. Electrónicos de plástico

La mayoría de los polímeros son aislantes y por lo tanto, no conducen la electricidad. Sin embargo, Alan MacDiarmid, Alan Heeger y Hideki Shirakawa descubrieron un polímero, llamado poliacetileno, que condujo las impurezas mediante un proceso conocido como dopaje.

Este proceso puede hacer que otros polímeros similares puedan conducir la electricidad e incluso, algunos pueden ser convertidos en diodos emisores de luz (LEDs), elevando así la posibilidad de la existencia de las pantallas y monitores flexibles.

Aún así, los polímeros enfrentan a dos fuertes competidores el silicio y los LEDs orgánicos, por lo que tendrían que tener un mayor desarrollo. Pero los polímeros pueden ofrecer reemplazos baratos para los dispositivos electrónicos existentes y soluciones para las impresoras 3D.

5. Polímeros inteligentes y reactivos

El gel y el caucho sintético pueden ajustar fácilmente su forma en respuesta a los estímulos externos, lo que significa que son capaces de responder a los cambios de su entorno.

Normalmente, el estímulo externo sería un cambio de temperatura o del grado de PH (acidez/alcalinidad), pero también puede ser un cambio en la luz o deberse a agentes químicos. Estos productos inteligentes son extremadamente útiles para la creación de sensores, dispositivos para la administración de fármacos y muchas otras aplicaciones.

La capacidad natural de un polímero para responder a tales estímulos puede modificarse mediante el diseño de una sustancia con un fin particular. Por ejemplo, los “mechanophores”, son unidades moleculares que pueden alterar las propiedades de un polímero cuando se sometan a fuerzas mecánicas, pueden tener cualquier número de aplicaciones industriales, especialmente cuando se incorporan con otras tecnologías, como la auto-sanación. Otras posibilidades de polímeros inteligentes incluyen recubrimientos para ventanas que se pueden auto-limpiar o puntadas de cirugías que desaparecen cuando una lesión ha sanado.

En resumen cada día los materiales sintéticos ganan mas importancia en nuestras vidas y en este pequeño reportaje que he encontrado nos dicen que todavía esto va a evolucionar mucha mas.

Pero en que terminos hablamos cuando nos referimos a los materiales sintéticos  industrialmente pues no referimos a los siguente:

Elastómeros

hacen referencia al conjunto de materiales que formados por polímeros que se encuentran unidos por medio de enlaces químicos adquiriendo una estructura final ligeramente reticulada.

Un elastómero lo podemos asimilar al siguiente ejemplo, imaginemos que encima de una mesa tenemos un conjunto de cuerdas entremezcladas unas con otras, cada uno de estas cuerdas es lo que llamamos polímero, tendremos que aplicar un esfuerzo relativamente pequeño si queremos separar las cuerdas unas de otras, ahora comenzamos a realizar nudos entre cada una de las cuerdas, apreciando que conforme más nudos realizamos más ordenado y rígido se vuelve el conjunto de las cuerdas, los nudos de nuestra cuerda es lo que representa a los enlaces químicos, con un cierto grado de nudos, o enlaces químicos, necesitamos tensionar con mayor fuerza el conjunto de cuerdas con objeto de separarlas, además observamos que cuando tensionamos la longitud de las cuerdas aumentan y cuando dejamos de tensionar el tamaño de las cuerdas vuelven a la longitud inicial.

La principal característica de los elastómeros es su alta elongación o elasticidad y flexibilidad que disponen dichos materiales frente a cargas antes de fracturarse o romperse.

En función de la distribución y grado de unión de los polímeros, los materiales elastómeros pueden disponer de unas características o propiedades semejantes a los materiales termoestables o a los materiales termoplásticos, así pues podemos clasificar los materiales elastómeros en:

• Elastómeros termoestables - son aquellos elastómeros que al calentarlos no se funden o se deforman
• Elastómeros termoplásticos - son aquellos elastómeros que al calentarlos se funden y se deforman.

Termoplástico

Un termoplástico es un plástico que, a temperaturas relativamente altas, se vuelve deformable o flexible, se derrite cuando se calienta y se endurece en un estado de transición vítrea cuando se enfría lo suficiente. La mayor parte de los termoplásticos son polímeros de alto peso molecular, los cuales poseen cadenas asociadas por medio de fuerzas de Van der Waals débiles (polietileno); fuertes interacciones dipolo-dipolo y enlace de hidrógeno, o incluso anillos aromáticos apilados (poliestireno). Los polímeros termoplásticos difieren de los polímeros termoestables o termofijos en que después de calentarse y moldearse pueden recalentarse y formar otros objetos.

Características

Sus propiedades físicas cambian gradualmente si se funden y se moldean varias veces (historial térmico), generalmente disminuyendo estas propiedades al debilitar los enlaces. Los más usados son el polietileno (PE), el polipropileno (PP), el polibutileno (PB), el poliestireno (PS), el polimetilmetacrilato (PMMA), el policloruro de vinilo (PVC), elpolitereftalato de etileno (PET), el teflón (o politetrafluoroetileno, PTFE) y el nailon (un tipo de poliamida).

Se diferencian de los termoestables o termofijos (baquelita, goma vulcanizada) en que éstos últimos no funden al elevarlos a altas temperaturas, sino que se queman, siendo imposible volver a moldearlos.

Muchos de los termoplásticos conocidos pueden ser resultado de la suma de varios polímeros, como es el caso del vinilo, que es una mezcla de polietileno y polipropileno.

Cuando se enfrían, partiendo del estado líquido y dependiendo de la temperaturas a la cual se expongan durante el proceso de solidificación (aumento o disminución), podrán formarse estructuras sólidas cristalinas o no cristalinas.

Este tipo de polímero está caracterizado por su estructura, está formado por cadenas de hidrocarburos cómo la mayoría de los polímeros, específicamente encontramos cadenas de tipo lineal o ramificadas.

Termoestables

Los polímeros termo-estables son Polímero infusibles e insolubles. La razón de tal comportamiento estriba en que las cadenas de estos materiales forman una red tridimensional espacial, entrelazándose con fuertes [enlaces equivalentes]. La estructura así formada es un conglomerado de cadenas entrelazadas dando la apariencia y funcionando como una macromolécula, que al elevarse la temperatura de ésta, simplemente las cadenas se compactan más, haciendo al polímero más resistente hasta el punto en que se degrada.

Las macromoléculas son moléculas que tienen una masa molecular elevada, formadas por un gran número de átomos. Generalmente se pueden describir como la repetición de una o unas pocas unidades mínimas o monómeros, formando los polímeros.

Características

Los plásticos termoestables poseen algunas propiedades ventajosas respecto a los termoplásticos. Por ejemplo, mejor resistencia al impacto, a los solventes, a la permeación de gases y a las temperaturas extremas. Entre las desventajas se encuentran, generalmente, la dificultad de procesamiento, la necesidad del curado, el carácter quebradizo del material (frágil) y el no presentar reforzamiento al someterlo a tensión.

Plasticos

dad del bronce, del hierro.... ¿Cómo se llamaría a la época actual?. Esta claro, estamos en la "Edad del Plástico", por que es el material que más usamos.

Para entender lo que son los plásticos primero tenemos que conocer lo que son los polímeros.

Polímeros: Un polímero es una macromolécula, es decir una molécula de gran tamaño formado por otras moléculas mas sencillas y que se repiten constantemente para formar el polímero.

Aquí vemos un ejemplo, el polietileno, que está formado por moléculas de etileno.

Los plásticos son materiales orgánicos formados por polímeros constituidos por largas cadenas de átomos que contienen fundamentalmente carbono. Otros elementos que contienen los plásticos pueden ser oxigeno, nitrógeno, hidrogeno y azufre.

Los plásticos dependiendo de su procedencia pueden ser:

- Naturales: si se obtienen directamente de materias primas vegetales como por ejemplo la celulosa, que se encuentra en las células de las plantas ,el Celofán que se obtiene disolviendo fibras de madera, algodón y cáñamo o el látex que se obtiene del jugo de la corteza de un árbol tropical.

- Sintéticos (artificiales): los que se elaboran a partir de compuestos derivados del petróleo, el gas natural o el carbón. La mayoría pertenece a este grupo.

En la actualidad, la mayoría de los plásticos que se comercializan provienen de la destilación del petróleo. La industria de plásticos utiliza el 6% del petróleo que pasa por las refinerías para convertirlo en plástico.

HITOS HISTÓRICOS DE LOS MATERIALES SINTÉTICOS

Antes de crearse los polímeros, la madre naturaleza era la única y exclusiva fuente de materiales con que el hombre contaba para la realización de sus herramientas, útiles y objetos de uso cotidiano. Las propiedades que ofrecían las piedras, las maderas o los metales no satisfacían todas las demandas existentes así que, el hombre en su innato afán de investigación y búsqueda comenzó a aplicar sustancias que suplieran estas carencias; se manipulan los polímeros naturales: el ámbar, el hasta natural, la goma laca y la gutapercha son los precursores de los polímeros actuales. 

En la naturaleza, encontramos al ámbar como una resina de coníferas que tras derramarse del árbol, endureció y atrapó en su interior a insectos o plantas que quedando incluidos en ella han llegado hasta nosotros como fieles testimonios del pasado. Avanzando en el transcurso de la historia, se tiene conocimiento de que los egipcios en el año 2000 a.C, en la época de los faraones, además de usar resinas naturales para embalsamar a sus muertos también usaban el asta natural calentándolo para moldear figuras y recipientes. El hasta natural del mismo modo tuvo sus aplicaciones en Europa durante el medievo, los trabajadores del cuerno (asteros) realizaban objetos cotidianos con este material, como cucharas, peines o faroles. La goma Laca es un polímero natural producido por las secreciones de la hembra de un chinche llamado lac, originaria de la India y el sudeste de Asia. Esta secreción endurecida se disuelve en alcohol, y se puede aplicar sobre superficies produciendo un recubrimiento brillante, impermeable y casi transparente. Por último, la gutapercha es una goma vegetal similar al caucho que se extraía por sangrado al practicar incisiones a determinados árboles que se hallan en las Indias orientales y en Indonesia. Los indígenas la utilizan para recubrir objetos y recipientes. 

Dejando atrás los polímeros naturales, surgen los primeros pasos hacia estireno, componente a partir del cuál, más adelante nacería el poliestireno y las resinas de poliéster. Pedro Pablo Gallardo relata como se hayan los primeros indicios ya en el año 1786, cuando en el Diccionario de la Química Práctica y teórica escrito por William Nicholson, describe como se destila el estorax, un bálsamo obtenido del árbol Liquambar orientalis [1]. Durante el siglo XIX, tuvo lugar el descubrimiento del caucho, la caseína, la ebonita y el celuloide, materiales considerados como los antecesores o padres de los plásticos modernos: en la publicación Aplicaciones del plástico en la construcción, su autor Juan de Cusa, relata cuando se tuvo noticia de la creación del caucho, en 1820, cuando se consiguió una masa plástica al triturar y mezclar goma cruda con una máquina ideada en Inglaterra por Thomas Hancock, el inconveniente es que la naturaleza de esta materia, no la permitía mantener una forma específica al ser extraída del molde, se deformaba y se aplastaba sobre si misma por el efecto de la fuerza de la gravedad, el aire no la secaba, una materia así no era útil [2]. Del mismo modo el autor nos explica como en 1839, Charles Goodyear remata la fase originada por Handcock, pues consigue transformar accidentalmente el caucho crudo en una material resistente y elástico al vulcanizarlo con azufre. Handcock lo denominó Vulcanización, término que deriva del dios Vulcano (Dios del fuego) [3]. De esta forma nació el material con el que se realizarían los neumáticos en una industria automovilística cada vez más creciente. Asimismo, Juan de Cusa nos da a conocer quien creó la Galatita y de que materias deriva este nuevo polímero:

 “1895.- Emil Bertiner materializa la Galatita, producto derivado de la caseína tratada con formol. El curioso nombre procede de la voz griega compuesta por gala, leche y litos, piedra. Literalmente leche de piedra”

. Nuevamente Pedro Pablo Gallardo nos comenta en su trabajo como otras materias se empiezan a fabricar a nivel industrial: la ebonita, obtenida en 1851 es un producto el de caucho endurecido resultante de añadir hasta un 50% de azufre al caucho, fruto de los trabajos de experimentación llevados a cabo por Handcock y Goodyear. Nelson Goodyear posteriormente patentó el proceso [5]. Un hecho destacable es el acaecido en 1855 cuando tiene lugar el descubrimiento de un nuevo material resultante de la disolución de dos elementos, se lo denominó Parkesita, conocido actualmente como celuloide. El nombre viene de su inventor el inglés Alexander Parker; el como se inventó y que particularidades tiene la Parkesita nos lo especifica Juan de Cusa en breves líneas:

 “Descubrió que el nitrato de celulosa se disuelve en alcanfor fundido, con la ayuda de calor y que al enfriarse la disolución, antes de convertirse en una masa dura, pasaba por una fase intermedia de plasticidad, durante cuyo transcurso podía ser objeto de moldeo”.

La Parkesita evolucionó hacia otro material, los autores del trabajo Industria del plástico, Richardson y Lokensgard nos indican que después en 1870, Wesley Hyatt, basándose en la Parkesita (que a Parkes se le olvidó patentar), crea y patenta el celuloide, material más avanzado, resultante de la mezcla de piroxilina con goma de alcanfor pulverizada y con el que ganó una recompensa ofrecida por un editor que buscaba un material alternativo al marfil para realizar bolas de billar [7]. En 1828 es entonces cuando tiene lugar un hecho importante dentro de los avances en cuanto a formulación química de los polímeros se refiere: tiene lugar la primera síntesis dentro de la química orgánica; Wöhler la logra a partir de la urea y las investigaciones realizadas con el cianato de plata. Posteriormente nuevos avances en cuanto a la polimerización del estireno se suceden, el ya citado Juan de Cusa nos explica en su trabajo como en 1845 se consigue acelerar su polimerización a la cifra de una hora, puesto a 200º C, labor realizada por Blyth y Hofman [8]. Asimismo, en 1847 el glicerol y ácido tartárico son condensados y dan lugar a un poliéster tridimensional, resultado obtenido derivado de los experimentos llevados a cabo por Berzelius

La génesis del primer plástico sintético. En estos momentos entra en escena un material que supondría la revolución en el mundo de los polímeros y el primero de la ingente cantidad de nuevos plásticos que advendrían posteriormente. Tiene lugar la creación del primer plástico sintético termoestable a manos del químico Leo Baekeland, de la publicación realizada por Antonio Miravete: “Los nuevos materiales en la construcción”, es esencial entrecomillar el siguiente párrafo: “La bakelita fue el primer polímero completamente sintético, fabricado por primera vez en 1909. Recibió su nombre del de su inventor, el químico estadounidense Leo Baekeland. La baquelita es una resina de fenolformaldehído obtenido de la combinación del fenol (ácido fénico) y el gas formaldehído en presencia de un catalizador; si se permite a la reacción llegar a su término, se obtiene una sustancia bituminosa marrón oscura de escaso valor aparente. Pero Baekeland descubrió, al controlar la reacción y detenerla antes de su término, un material fluido y susceptible de ser vertido en moldes”.

Con este material se fabricaron carcasas de teléfonos  y de radios, artículos de escritorio, ceniceros, etc. Se avecina una nueva era al saber que ya se podían obtener nuevos plásticos a partir de la química y que eran capaces de imitar y superar las prestaciones de los plásticos naturales, que ya evidentemente, quedaron obsoletos; todo esto acaece en una fase en que tenía lugar la industrialización y el crecimiento de la 

comercialización de algunos polímeros como el acetato o las resinas urea-formaldehído con las cuales se podían elaborar objetos transparentes. La creciente demanda por parte de una sociedad cada vez más consumista sigue estimulando la producción masiva de objetos de plástico. Más avances se suceden, otro momento clave en la historia de los plásticos tuvo lugar en 1915 cuando se descubre la formación de polímeros por el encadenamiento molecular de dos o más monómeros de diferente naturaleza, lo que recibió el nombre de copolimerización. Esto supuso la creación de una mayor variedad de plásticos que se adecuarían a una cada vez más amplia gama de fines. Llegados a 1930, durante esa década se consigue el desarrollo industrial de los polímeros más importantes de nuestra actualidad como el poli(cloruro de vinilo), el poliestireno, las poliolefinas y el poli(metacrilato de metilo). Sobre todo porque de 1930 a 1935 nació la técnica de los termoplásticos . Lo que permitió desarrollar una noción más amplia acerca de las diversas herramientas y procedimientos de trabajo para tratar estos nuevos materiales. Asimismo en esta misma década la investigación con el poliéster gira entorno a su aplicación como pinturas y barnices y además surgirán lo que en el futuro supondrá un refuerzo muy utilizado en conjunción sinérgica con las resinas de poliéster conformando así los llamados plásticos reforzados, Duillo D´arsie así lo hace constar: 

“ …….empiezan a producirse en escala industrial las primeras partidas de fibras de vidrio de pequeño diámetro, aptas para ser tejidas, como resultado de las intensas investigaciones iniciadas algunos años antes por la Owens-Illinois Glass Co. en Estados Unidos, seguida pronto por Modigliani en Italia, la Saint-Gobain en Francia y otros en Alemania, Inglaterra, etc.”

 En 1936 Se lanzó al mercado el poli(metacrilato de metilo), que es un vidrio orgánico, transparente, ligero y fácil de moldear, su nombre comercial es Plexiglás en España y Alemania, Perpex en Gran Bretaña y Lucite en los EE.UU. Durante la segunda guerra mundial, se empleó para fabricar ventanillas de aviones. Un año después tenemos que subrayar un hecho muy importante que atañe al desarrollo de las resinas de poliéster. Carleton Ellis, en 1937, también estimuló un mayor interés por la resina, al descubrir que con la adición de monómeros insaturados a poliésteres insaturados se reducía considerablemente el tiempo de reticulación y polimerización. Ellis es considerado como el padre de los poliésteres insaturados. Años más tarde se utilizarán las resinas de contacto que serán las iniciadoras del empleo de materiales compuestos realizados con resinas de poliéster y que no necesitan presión externa. 

Cabe destacar que a la vez se siguen descubriendo nuevos polímeros como las poliamidas cuyo nombre comercial será el Nylon, descubierto en 1928 por Carothers y el equipo que dirigía trabajando en la DuPont; el politetraflouretileno cuyo nombre comercial será Teflón, nació casualmente gracias a Roy S. Plunkett cuando trabajaba para la DuPont en 1938, este material se caracteriza por soportar temperaturas de hasta 300ºC. También se seguirán estableciendo las bases sobre las que nacerán otros nuevos, todo esto a un ritmo cada vez más frenético. También se seguirán estableciendo las bases sobre las que nacerán otros nuevos, todo esto a un ritmo cada vez más frenético. 

Avances técnicos en la investigación y desarrollo de polímeros. Durante este periodo se produce un vertiginoso crecimiento del empleo de algunos polímeros para poder sustituir a otros materiales de difícil adquisición. Durante la Segunda Guerra Mundial, las tropas japonesas se hicieron con los territorios de las indias Orientales, quedando sin aprovisionamiento de caucho natural a los EE.UU, se descubrieron los elastomeros sintéticos para suplir esa falta de materiales, nace el neopreno para fabricar neumáticos de aviones y vehículos militares. Las aplicaciones militares también disparan el uso de los plásticos reforzados formados por poliésteres insaturados y fibra de vidrio así como los hilos de Nylon se emplean para paracaídas. Nació una industria que será la de mayor producción mundial; Siguen surgiendo y aplicándose nuevos polímeros: el polipropileno, la Bayer alema na descubre los poliuretanos, la Dow Corning y la General Electric desarrollan las aplicaciones de las siliconas, las resinas epoxidas se empleaban como adhesivos con el nombre de Araldit. Desde 1945 los estudios se encauzan hacia mejorar las cualidades de estos materiales y para promover el conocimiento científico y técnico de los plásticos, se crean sociedades como la SPE en 1942. 

A partir de la segunda mitad del siglo XX destacamos que las investigaciones se centran en el descubrimiento de nuevos modos de síntesis de polímeros, los ingenieros de materiales potencian las características de los polímeros ya existentes, nacen otros que pueden considerarse como derivados de los que ya se conocen, un ejemplo claro se sucede en 1951 cuando los laboratorios de la Basf A.G. (Alemania), hallan el modo de producir espuma rígida al calentar el poliestireno dentro de un horno que contiene un agente de espumación. Se desarrolló el poliestireno expandible, la Basf lo patenta, Antonio Miravete relata como en 1971, cuando las fibras de aramida son creadas y comercializadas por la Du pont, con el nombre de Kevlar. Durante la década de los cincuenta, 50 Karl Ziegler y Giulio Natta realizan estudios e investigaciones sobre catalizadores metalocénicos, trabajo que culminó con el Premio Nóbel de la Química que recibieron ambos en 1963. No obstante antes de esta fecha, en 1953, Ziegler había creado un nuevo polímero, el polietileno; un año más tarde su compañero italiano Giulio Natta descubre el polipropileno. 

Durante estos años, estos nuevos materiales ya no solo competirán entre sí, sino que del mismo modo también lo hacían con los tradicionales como pueden ser las maderas o los metales, así tenemos el caso del plástico reforzado a base de una matriz resinosa de poliéster y refuerzo de fibra de vidrio, que compiten con el aluminio por su ligereza y rigidez y que crean la base para la construcción de elementos estancos fabricados de una sola pieza con una resistencia, flexibilidad y ligereza muy superiores. En 1973 el desarrollo de los plásticos sufre un colapso debido a la crisis energética provocada por los países árabes que embargaron el petróleo a aquellos que apoyaron a Israel en la guerra de Yom Kippur, como a los Estados Unidos y a Holanda, lo que derivó en una desestabilización total de la economía mundial y el encarecimiento de los plásticos pues las materias primas para su elaboración, se obtienen a partir del “oro negro”. 

La era de los superpolímeros. A partir de los años 70 tiene lugar el advenimiento de multitud de descubrimientos científicos y tecnológicos debido al mayor número de científicos que operan en este ámbito así como herramientas tan avanzadas con que cuentan. Los adelantos de los científicos así como las empresas productoras de polímeros en EE.UU como la Down Chemical, Hitachi, Du Pont, Unión Carbide New Kadel, Allied Corp, Allied Chemical, la Mitsubishi Chemical, la NASA, los laboratorios de fuerzas aéreas y otras tantas de todo el mundo, fomentan la investigación sobre nuevos polímeros para mezclar o alear algunos inmiscibles entre sí. Los programas I + D (Investigación y desarrollo) crean constantemente nuevos materiales. Se perfeccionan la maquinaria y los medios productivos para los plásticos, se suceden avances en cuanto a los plásticos reforzados y materiales reforzados (“composites”), se descubren nuevos tipos de aditivos para polímeros y los que han nacido recientemente tienen sus propiedades aún más potenciadas como la aplicación a temperaturas más elevadas, resistencia al dañado por el uso, con mayores resistencias mecánicas y módulos elásticos así como más resistencia a los agentes químicos y a la corrosión. Son polímeros específicos para aplicaciones aeroespaciales. Citamos algunos extraídos de la recopilación de materiales que hace Francisco Javier Melero Columbrí en su trabajo: 

“Recientemente, la firma DuPont ha presentado dos resinas de poliimida, denominadas AVAMID-K y AVAMID-N, que constituyen unas excelentes matrices termoplásticas con elevadas resistencias mecánicas a elevadas temperaturas, presentando buena resistencia al dañado por el uso. Se comienzan a emplear, preferentemente, en aplicaciones aeroespaciales y militares”. 

La ciencia de los plásticos se interna en otras áreas: se estudian la modificación superficial de los nuevos polímeros para favorecer la biocompatibilidad con el cuerpo humano, surgen los biopolímeros como los producidos por fermentación bacteriana como el polihidroxibutirato (PHB), producido por fermentación bacteriana del “Alcalígenes eutrophus”. Aparecen en escena los polímeros conductores, polímeros termocromáticos, se investigan polímeros piezoeléctricos, polímeros cristalinos líquidos, materiales reforzados trenzados. Nacen nuevas fibras y filamentos a partir de una gran variedad de polímeros, por ejemplo, la fibra denominada Spectra-900 de la Allied Chemical, una fibra a base de polietileno desarrollada entre los años 1985 y 90, es más ligera, resistente y con adhesividad mejorada. Utilizadas para protección balística y recipientes bajo fuertes presiones. Emergen elastómeros híbridos constituidos por gomas naturales y por gomas sintéticas o polímeros sintetizados para reproducir las mejores propiedades de las gomas sintéticas. Los polímeros se mezclan con otros materiales de diferente naturaleza: los cementos plásticos son cementosordinarios con una pequeña cantidad de agua y de polímero. Los plásticos han penetrado en la sociedad y hoy en día son cruciales pues han contribuido a facilitar nuestro modo de vida, la variedad de polímeros que están presentes en el mercado es muy grande, con lo cuál se generan tantos residuos que en 1988 el Bottle Institute de la Society of the Plastics Industry, crea un sistema de códigos para identificar los recipientes de plástico. Cada código tiene un número dentro de un símbolo triangular y una abreviatura debajo a fin de identificarlos correctamente para un eventual reciclaje.

MATERIAS PRIMAS DE LOS

MATERIALES SINTÉTICOS

Origen y Obtencion de la materia prima

En un principio, la mayoría de los plásticos se fabricaban a partir de resinas de origen vegetal, como la celulosa (del algodón), el furfural (de la cáscara de la avena), aceites de semillas y derivados del almidón o del carbón. La caseína de la leche era uno de los materiales no vegetales utilizados. A pesar de que la producción del nylon se basaba originalmente en el carbón, el aire y el agua, y de que el nylon 11 se fabrica todavía con semillas de ricino, la mayoría de los plásticos se elaboran hoy con derivados del petróleo.

Las materias primas derivadas del petróleo son tan baratas como abundantes. No obstante, dado que las existencias mundiales de petróleo tienen un límite, se están investigando otras fuentes de materias primas, como la gasificación del carbón.

Los plásticos, como todos los otros materiales que utilizamos, se obtienen mediante la extracción y procesamiento de los recursos naturales con que cuenta el planeta. Sin embargo, es posible diferenciarlos con base en el tipo de recursos naturales que han sido empleados como materia prima en su producción. La mayoría de los plásticos utilizados hoy en día se fabrican a partir del procesamiento de combustibles fósiles, como el petróleo o el gas natural, que son considerados como recursos naturales no renovables. Existen, por otro lado, plásticos biobasados, que contienen una proporción mayoritaria de materias primas renovables, es decir, aquellas que pueden regenerarse en lapsos de tiempo relativamente cortos. 

INFORMACION DE IMPORTACIA

ELEMENTOS SINTÉTICOS UTILIZADOS EN VEHÍCULOS Y SUS CARACTERÍSTICAS:

Termoplasticos:

-ABS ( acrilonitrilo-butadieno-estireno): Tiene buenas propiedades en cuanto a rigidez, tenacidad, estabilidad dimensional , resistencia a los productos químicos y buena calidad de las superficies.Se usan en calandras y rejillas, estructuras del salpicadero.

-ALPHA ( abs- policarbonato): Presenta buenas propiedades mecánicas y térmicas es rígido resistente al impacto y con buena estabilidad dimensional. Se utiliza en spoilers, cantoneras, rejillas.

-PA ( poliamida): También conocida como nailon, se fabrica en varias densidades.Es tenaz, resistente al desgaste y a los disolventes usuales.

-PC( policarbonato): Materiales rígidos y duros con una excepcional resistencia al impacto.Son dimensionalmente estables, resistentes a la intemperie y al calor.Es combustible pero de carácter autoextingible. Se utiliza para revestimientos, paragolpes, interiores, pasos de ruedas, carenados de moto.

-PE (polietileno): Es el polimero de mayor producción Es resistente a los productos químicos y a las levadas temperaturas, tiene una gran resistencia a la tracción y al impacto. Se utiliza para baterías, paragolpes, revestimientos.

-PP ( polipropileno): Tiene idénticas aplicaciones que el PE de alta densidad. Es buen aislante y muy resistente a la tracción y a la abrasión.

-PP-EPDM ( etileno-propileno-dieno-monomero): Es elástico y absorbe con facilidad los impactos, es resistente a la temperatura y de buenas propiedades eléctricas. Se utiliza en paragolpes, revestimientos interiores y exteriores.

-PVC 8cloruro de polivinilo): Resistente a la intemperie y a la humedad, pero no a la temperatura, por lo que hay que añadirle diversos estabilizantes. Se utiliza en cables eléctricos, pisos de autocares.

Termoestables:

-GU-P ( resinas de poliester reforzadas con fibra de vidrio): Son materiales rigidos, ligeros y de buenas propiedades mecanicas. Se utiliza en portones, capos, carenados de motos.

-GFK (plasticos reforzados con fibra de vidrio): Presentan una estructura formada por una resina termoendurecible y fibras de vidrio. SE usan en paragolpes, salpicaderos.

-EP ( resina epoxi): Son materiales duros, resistentes a la corrosión y a los agentes químicos no originan encogimiento. Se utiliza como adhesivo para los metales y para la mayoría de las resinas sintéticas.

Elastomeros:

-PU ( poliuretano) y PUR ( poliuretano rigido): Son la base de diversos elastomeros. Resitentes a la abrasion y na notable resistencia al desgarramiento. Se uso en cantoneras, revestimientos interiores, asientos.

-IDENTIFICACIÓN , MÉTODOS , NORMAS, LEGISLACIÓN:

En la reparación de los materiales sintéticos, es imprescindible conocer la naturaleza de los mismos, pues las soldaduras deben ser realizadas con el mismo plástico.Los métodos mas utilizados para realizar su identificación son:

1.-Por combustión: Es un procedimiento fácil y rápido. 

Se realiza en cuatro fases.

-Muestra necesaria para realizar la identificación.

-Limpiar el trozo extraído retirando la pintura,grasa.

-Prender el extremo con una llama limpia.

-Observar las características de la combustión y comprarla con una tabla.

2.-Por el test de soldadura:

-Quitar la pintura y limpiar una zona de la parte interior del elemento a reparar.

-Seleccionar la tobera de acuerdo con la medida de la varilla.

-Ajustar la temperatura.

-Pasar la varilla a través de la tobera y comenzar a soldar.

-Retirar el soldador, dejar enfriar y a continuación tirar de la varilla.

-Si se desprende es que el plástico no es igual, ni compatible.

3.- Por el código de identificación: Permite el reconocimiento inmediato del material.

4.-Por la documentación del vehículo desarrollada en microfichas.

Durante las operaciones de fresado, es necesario llevar guantes, gafas de protección y mascara protectora contra el polco para evita la irritación ocasionada por la partículas finas removidas por la fresadora.

Bueno esto a sido todo en esta ocasión espero que os sirva de mucho esta entra a la que hemos dedicado un tiempo con la finalidad que se familiaricen con los materiales sinteticos..hasta pronto, un saludo..