Plásticos de ingeniería – Química

Tú plásticos de ingeniería son materiales estables (durante un cierto período de uso) en aplicaciones que requieren resistencia mecánica, térmica, a la tracción, química y a la intemperie. Tienen un costo mayor en comparación con los materiales conocidos como commodities, ya que tienen altas características y propiedades en relación a estos materiales.

Breve historia

Los plásticos de ingeniería han sido utilizados por la humanidad durante siglos, desde aproximadamente el año 1000 a.C., cuando los chinos utilizaron un barniz extraído de un árbol llamado Rhus vernicflua como revestimiento impermeable. Hasta los años 50, este barniz fue muy utilizado en muebles, asegurando impermeabilización y mayor duración. En el 79 aC, se descubrió el ámbar en la región del Mar Báltico, este material proviene de árboles fosilizados, es una resina termoplástica que se puede moldear por compresión. A lo largo de los años, las partes de animales como los cuernos (marfil, que se encuentra comúnmente en los cuernos de elefante) y las pezuñas se utilizaron para moldear las piezas mezclando un elemento de unión con estos materiales molidos o raspados, formando una masa que se moldeó por compresión. En el 800 d.C., se descubrió la gutapercha, una resina natural de los árboles de Malasia, y casi 8 siglos después, en 1550, se mencionó por primera vez el caucho natural extraído de árboles nativos de América Central. Después de 1600, se realizaron varios descubrimientos y aplicaciones a materiales recién descubiertos, como podemos mencionar en 1835, el descubrimiento del cloruro de vinilo (cloruro de polivinilo o monómero de PVC), en 1838, el descubrimiento del nitrato de celulosa, en 1839, la creación del proceso de vulcanización de caucho natural por Charles Goodyear en los Estados Unidos, seguido de la aplicación del material para la fabricación de neumáticos en 1845, inventado por Robert William Thompson. A partir de 1850 se inicia un período de grandes descubrimientos en el área de los polímeros, y también de varios estudios en Química Orgánica. En 1858, Friedrich Kekulé y Archibald Couper demostraron estudios relacionados con las moléculas orgánicas y sus composiciones, en 1859, Butlerov descubre algunos polímeros a base de formaldehído, y en 1865 se descubre el acetato de celulosa, y en 1869 los hermanos Hyatt descubren el celuloide, un material utilizado en la fabricación de bolas de billar, reemplazando materiales que usaban cuernos (marfil) por elementos de unión. En 1884, se descubre el rayón, que es un material compuesto de fibras producidas a partir de celulosa, y en 1887, Goodwin creó una película fotográfica hecha de celuloide.

En 1900, Kipping descubre la silicona, y en 1903, Stern & Topham descubre la viscosa, conocida como “seda” artificial. En 1908, Cross descubrió el celofán a partir de una mezcla de acetato de celulosa, viscosa y rayón. En 1909, Baekeland patentó la baquelita en los Estados Unidos y Staudinger desarrolló el caucho sintético conocido como isopreno.

La década de 1920 estuvo marcada como la “Edad de Oro” en los descubrimientos de la síntesis y obtención de materiales poliméricos, basados ​​en la investigación fundamental realizada por Staudinger en Alemania, basada en los mecanismos de polimerización de moléculas orgánicas. En 1922, Staudinger sintetizó caucho y en 1926 comenzó a investigar las macromoléculas que forman las estructuras de los polímeros. En 1926 se patentó la primera máquina de moldeo por inyección comercial en Alemania y en 1937 comenzó la producción a gran escala del equipo.

En 1927, apareció en Alemania el Poli (metacrilato de metilo), desarrollado por Rohm, y se inició el proceso de plastificación del PVC, utilizando una metodología desarrollada por Semon, en Estados Unidos. En 1931, Hansbeke desarrolló el neopreno, otro tipo de caucho sintético, que fue comercializado en 1932 por DuPont en los Estados Unidos. En 1933, investigadores del ICI desarrollaron Polimetacrilato de metilo PMMA, conocido como acrílico, y en ese mismo año se inyectaron los primeros artículos elaborados con este material.

En 1934, Wallace Carothers de DuPont desarrolla el nailon en forma de fibra, que se burla en 1935, y en 1937, Carothers se suicida antes del lanzamiento oficial del material descubierto por él que sería presentado en 1938. Otto Bayer inicia el desarrollo de poliuretanos en 1937. En 1943 se iniciaron los estudios sobre el uso de fibras de vidrio como refuerzo en materiales plásticos, y en 1948 apareció el ABS (Acrilonitrilo – Butadieno – Estireno). En 1956, apareció el polioximetileno (POM), y en 1964, GE lanzó el poli (óxido de fenileno), conocido comercialmente como PPO.

En 1965, DuPont comienza a producir polisulfonas y Stephanie Kwolock desarrolla fibra de Kevlar (aramida). En 1970, Coca-Cola comenzó a realizar pruebas para la fabricación de botellas de plástico, reemplazando las de vidrio. En 1972, ICI lanzó Poli (etersulfona) en Inglaterra y en 1976, se lanzaron las primeras botellas de PET para Pepsi-Cola.

En 1977, ICI produce PEEK (poli-éter-cetona) y en 1981, Monsanto produce Santoprene, un elastómero conocido como caucho sintético.

La década de los 90 inició un nuevo ciclo para los materiales plásticos, la “Era de los Biodegradables”, produciendo varios materiales que se degradan en el medio ambiente, generalmente compuestos por materiales de fuentes renovables, como almidón y plantas.

La década de 2000 estuvo marcada por la conciencia de la necesidad de reciclar y reutilizar los materiales plásticos después del consumo, una conciencia que continúa hasta el día de hoy, con el creciente número de industrias y nuevas tecnologías para el reciclaje de materiales plásticos.

Plásticos de ingeniería

Los plásticos de ingeniería se dividen en materiales de uso general y de uso especial.

• Uso general: Son materiales con propiedades superiores a los commodities, ampliamente utilizados en la industria de transformación de plásticos en aplicaciones que requieren propiedades específicas superiores, como ejemplo de estos materiales podemos citar polietileno de muy alto peso molecular (PEUAPM), Poliamidas en general (PA’s). ), Poli (óxido de metileno) (POM), Policarbonato (PC), Poli (óxido de fenileno) (PPO), Poli (tereftalato de etileno) (PET), Poli (tereftalato de butileno) (PBT), entre otros.
• Uso especial: Son materiales con propiedades específicas, que garantizan la aplicabilidad de altas prestaciones a los materiales, tales como altas temperaturas, esterilización en autoclave, alta fricción o esfuerzo mecánico, cambios bruscos de temperatura, antiadherencia, etc. Ejemplos de estos materiales son: Poli (tetrafluoroetileno) (PTFE) – conocido comercialmente como Teflon®, Crystal Polymers – Liquid (LCP), Poliimidas en general (PI), Poli (amida imida) (PAI), Poli ( éter -imida) (PEI), poli (éter – cetona) (PEK), poli (éter – éter – cetona) (PEEK), polifenilsulfona (PPSU), polisulfona (PSU), polietersulfona (PES) y poliftalamida (PPA).

Fuente: http://feiplar.com.br/mateiais/pdf/engenharia.pdf

Aplicaciones de plásticos de ingeniería

Los usos de los materiales de ingeniería son inconmensurables, siendo aplicados en las áreas de medicina, automoción, menaje, industria aeronáutica y aeroespacial, equipos agrícolas, construcción civil, industria electro-electrónica, mobiliario, ingeniería mecánica de precisión, embalajes para todos los segmentos del mercado, impresión 3D. y creación de prototipos, entre otras aplicaciones diversas.

Las prótesis de reemplazo de huesos y extremidades se pueden fabricar a partir de polímeros de ingeniería como poliamidas y acrílico. Algunos equipos y cristalería analítica están fabricados con materiales como Polisulfonas y PEEK, que permiten esterilizarlos en autoclave.

Las piezas técnicas que sufren estrés mecánico y un alto desgaste en la industria automotriz, agrícola y de piezas de vehículos pesados ​​están fabricadas con materiales de ingeniería, como los tanques de combustible de los automóviles que normalmente están hechos de poliamida.

Las piezas fabricadas en ABS permiten la pintura metálica, proporcionando el efecto metálico en las piezas de plástico, que tienen mayor durabilidad y menor peso, como los tapacubos de los vehículos y las cubiertas de los teléfonos móviles.

Se puede observar que el rango de aplicación de estos materiales es innumerable y tienen una participación representativa en el mercado mundial de polímeros.

Ventajas de utilizar plásticos de ingeniería

Los plásticos de ingeniería tienen la principal ventaja de proporcionar una mayor resistencia mecánica a las piezas fabricadas con estos materiales en comparación con las fabricadas con materiales básicos. Sin embargo, las otras principales ventajas de estos materiales son: aplicaciones a diferentes temperaturas de uso (bajas o altas), los engranajes fabricados con estos materiales no necesitan lubricación y pueden reemplazar metales en algunas aplicaciones, reduciendo el costo y el peso de las piezas fabricadas. posibilidad de producir piezas acabadas en pintura metalizada (ABS) y con gran estabilidad dimensional. Tienen una excelente resistencia a la intemperie en general, y esta propiedad se puede mejorar con el uso de aditivos específicos.

Referencias:
Canevarolo Jr., Sebastião V. – La ciencia de los polímeros: un texto básico para tecnólogos e ingenieros. São Paulo, Editora Artiiber, 2002.

Wierbeck, H., Harada J. – Plásticos de ingeniería. São Paulo, Editorial Artiiber, 2005.

http://feiplar.com.br/mateiais/pdf/engenharia.pdf

https://www.plastico.com.br/plasticos-de-engenharia-aplicacoes-especiais-orientam-criacao-de-novos-mateiais/2/