NOMBRE DE LA MATERIA:                                Propiedades de los Polímeros

CÓDIGO DE LA MATERIA:                                 IQ 611

DEPARTAMENTO:                                      Ingeniería química.

Carga total de horas teoría:       60 horas

Total de horas:                                   60 horas

Número de créditos:                   8 créditos

NIVEL DE FORMACIÓN:                      Posgrado

Tipo de curso:                                         Curso

Prerrequisitos:

 

objetivo general:

                  Al termino  de este curso el alumno aprenderá los conceptos  fundamentales  para la predicción y  modificación de las propiedades de los polímeros.

 

objetivos específiCOS:

                  Al finalizar este curso el alumno deberá:

                                    1).-Comprender los aspectos fundamentales de la estructura de los polímeros.

 

                                    2).- Comprender los aspectos fundamentales de las propiedades mecánicas , eléctricas , acústicas y                           ópticas de los polímeros.                    

                                    3).- Entender los efectos del procesado sobre las propiedades finales de los materiales poliméricos.

 

                                    4)-.Entender el efecto de aditivos en las propiedades de los polímeros , tomando en cuenta las                                           propiedades reologícas y el grado de mezclado de estos aditivos.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CONTENIDO TEMÁTICO:

 

 

 

UNIDAD I.     INTRODUCCION A LOS POLIMEROS.

            1.1. Desarrollo histórico

            1.2. Datos estadísticos

            1.3. Propiedades generales    

 

UNIDAD II.   ESTRUCTURA DE LOS POLIMEROS.

            2.1. Estructura macromolécula de los polímeros

            2.2. Atracción intermolecular y enlace molecular

            2.3. Peso molecular

            2.4. Conformación y configuración de moléculas de polímeros

            2.5. Arreglos de moléculas de polímeros

                        2.5.1. Polímeros termoplásticos

                        2.5.2. Termoplásticos amorfos

                        2.5.3. Termoplásticos semicristalinos

                        2.5.4. Termofijos y elastómeros entrecruzados

            2.6. Copolímeros y mezclas poliméricas

            2.7.Comportamiento viscoelástico de polímeros

                        2.7.1. Prueba de relajación de esfuerzos

                        2.7.2. Superposición tiempo-temperatura

                        2.7.3. Principio de superposición de Boltzmann

                        2.7.4. Aplicación de la viscoelasticidad lineal en la descripción del comportamiento de                                      los polímeros

 

UNIDAD III. PROPIEDADES TERMICAS DE LOS POLIMEROS.

            3.1. Propiedades materiales

                        3.1.1. Conductividad térmica

                        3.1.2. Calor específico

                        3.1.3. Densidad

                        3.1.4. Difusividad térmica

                        3.1.5. Coeficiente lineal de expansión térmica

                        3.1.6. Penetración térmica

                        3.1.7. Temperatura de transición vítrea

                        3.1.8. Temperatura de fusión

            3.2. Medición de datos térmicos

                        3.2.1. Análisis térmico diferencial

                        3.2.2. Calorimetría diferencial de barrido

                        3.2.3. Análisis termomecánico

                        3.2.4. Termogravimetría

                        3.2.5. Mediciones de densidad

 

 

 

 

UNIDAD IV.  REOLOGIA DE POLIMEROS FUNDIDOS.

 

            4.1. Introducción

                        4.1.1 Mecánica del medio contínuo

                        4.1.2. Fluído Newtoniano generalizado

                        4.1.3. Esfuerzos normales en flujos cortantes

                        4.1.4. Número de Deborah

            4.2. Modelos de flujo viscoso

                        4.2.1. Modelo de la Ley de Potencia

                        4.2.2. El modelo de Bird-Carreau-Yasuda

                        4.2.3. El fluído de Bingham

                        4.2.4. Viscosidad elongacional

                        4.2.5. Reología de termofijos curados

                        4.2.6. Reología de suspensiones

            4.3. Modelos de flujo viscoelástico

                        4.3.1. Modelos viscoelásticos diferenciales

                        4.3.2. Modelos viscoelásticos integrales

            4.4. Reometría

                        4.4.1. Indice de fluidez

                        4.4.2. El viscosímetro capilar

                        4.4.3. Cálculo de la viscosidad usando las ecuaciones de Bagley y Weissenberg-                                                 Rabinowitsch

                        4.4.4. Aproximación de la viscosidad usando el Modelo Representativo de viscosidad

                        4.4.5. El reómetro de cono y plato

                        4.4.6. El reómetro de Couette

                        4.4.7. Reometría extensional

            4.5. Tensión superficial

 

UNIDAD V.   MEZCLADO DE POLIMEROS, SOLUCIONES Y ADITIVOS.

            5.1. Mezclado:

                        5.1.1. Mezclado distributivo

                                   5.1.1.1. Efecto de la orientación

                                   5.1.1.2. Efecto de las razones de viscosidad

                        5.1.2. Mezclado dispersante

                                   5.1.2.1. Rompimiento de aglomerados de partículas

                                   5.1.2.2. Rompimiento de gotas de fluído

                        5.1.3. Aparatos mezcladores

                                   5.1.3.1. Mezclador estático

                                   5.1.3.2. Mezclador Bandbury

                                   5.1.3.3. Extrusor de un solo husillo

                                   5.1.3.4. Cokneader

                                   5.1.3.5. Extrusor de dos husillos

                        5.1.4. Consumo de energía durante el mezclado

                        5.1.5. Eficiencia y calidad de mezclado

            5.2. Plastificación

            5.3. Otros aditivos de los polímeros

                        5.3.1. Retardantes de flama

                        5.3.2. Estabilizadores

                        5.3.3. Agentes antiestáticos

                        5.3.4. Cargas

                        5.3.5. Agentes de soplado

 

UNIDAD VI.  ANISOTROPIA DURANTE EL PROCESADO.

            6.1. Orientación en la parte final

                        6.1.1. Procesado de polímeros termoplásticos

                        6.1.2. Procesado de polímeros termofijos

            6.2. Predicción de la orientación:

                        6.2.1. Función de distribución de orientación planar

                        6.2.2. Movimiento simple de partícula

                        6.2.3. Modelo de Jeffery

                        6.2.4. Modelo de Folgar-Tucker

                        6.2.5. Representación tensorial de la orientación de las fibras:

6.2.5.1. Predicción de la orientación en partes complejas usando simulaciones  con computadora

            6.3. Deterioro de fibras

 

UNIDAD VII.SOLIDIFICACION DE POLIMEROS.

            7.1. Solidificación de termoplásticos

                        7.1.1. Termodinámica del enfriado

                        7.1.2. Estructura morfológica

                        7.1.3. Cristalización

                        7.1.4. Transferencia de calor durante la solidificación

            7.2. Solidificación de termofijos

                        7.2.1. Reacción de curado

                        7.2.2. Cinética de curado

                        7.2.3. Transferencia de calor durante el curado

            7.3. Esfuerzos residuales de partes poliméricas

                        7.3.1. Modelos de esfuerzos residuales

                                   7.3.1.1. Modelo de esfuerzo residual sin efectos de cambio de fase

                                   7.3.1.2. Modelo de esfuerzo residual con efectos de cambio de fase

                        7.3.2. Otros modelos simples para predecir los esfuerzos residuales

                                   7.3.2.1. Molde no uniforme de temperatura

                                   7.3.2.2. Esfuerzos residuales en una parte delgada termofija

 

 

UNIDAD VIII. COMPORTAMIENTO MECANICO DE LOS POLIMEROS.

            8.1. Conceptos básicos de esfuerzo y deformación

                        8.1.1. Plano de esfuerzos

                        8.1.2. Plano de deformaciones

            8.2. La prueba de tensión a corto tiempo

                        8.2.1. Elasticidad del hule

                        8.2.2. La prueba de tensión y los polímeros termoplásticos

            8.3. La prueba de tensión a largo tiempo

                        8.3.1. Gráficas de fluencia isócronas e isométricas

            8.4. Comportamiento viscoelástico de polímeros

                        8.4.1. Modelo de Kelvin

                                   8.4.1.1. Respuesta de fluencia

                                   8.4.1.2. Relajación de esfuerzos

                                   8.4.1.3. Recuperación de deformación

                                   8.4.1.4. Respuesta dinámica

                        8.4.2. Modelo Jeffrey

                                   8.4.2.1. Respuesta de fluencia

                                   8.4.2.2. Relajación de esfuerzos

                                   8.4.2.3. Recuperación de la deformación

                        8.4.3. Modelo sólido lineal standard

                                   8.4.3.1. Respuesta de fluencia

                                   8.4.3.2. Relajación de esfuerzos

                        8.4.4. Modelo de Maxwell-Wiechert

                                   8.4.4.1. Relajación de esfuerzos

                                   8.4.4.2. Respuesta dinámica

            8.5. Efectos de la estructura y la composición en las propiedades mecánicas

                        8.5.1. Termoplásticos amorfos

                        8.5.2. Termoplásticos semicristalinos

                        8.5.3. Termoplásticos orientados

                        8.5.4. Polímeros entrecruzados

            8.6. Comportamiento mecánico de polímeros cargados y reforzados

                        8.6.1. Relación anisotrópica esfuerzo-deformación

                       

UNIDAD IX.  FALLAS EN LOS POLIMEROS.

            9.1. Fractura mecánica

                        9.1.1. Predicciones de fractura basadas en el factor de intensidad de esfuerzos

                        9.1.2. Predicciones de fractura basadas en un balance de energía

                        9.1.3. Predicciones de fractura lineal viscoelástica basadas en las integrales J

            9.2. Resistencia a tensión en corto tiempo

                        9.2.1. Falla quebradiza

                        9.2.2. Falla dúctil

                        9.2.3. Falla de sistemas altamente cargados

            9.3. Falla al impacto

                        9.3.1. Métodos de prueba de impacto

                        9.3.2. Análisis de fracturas mecánicas de fallas de impacto

            9.4. Ruptura de fluencia

                        9.4.1. Pruebas de ruptura de fluencia

                        9.4.2. Análisis de fracturas mecánicas de ruptura de fluencia

            9.5. Fatiga y desgaste

                        9.5.1. Métodos de prueba de fatiga

                        9.5.2. Análisis de fracturas mecánicas de fallas de fatiga

            9.6. Fricción y desgaste

            9.7. Efectos del ambiente en las fallas de los polímeros

            9.8. Degradación química

            9.9. Degradación térmica de polímeros

 

UNIDAD X.   PROPIEDADES ELECTRICAS DE LOS FLUIDOS.

            10.1. Comportamiento dieléctrico

                        10.1.1. Coeficiente dieléctrico

                        10.1.2. Mecanismos de polarización dieléctrica

                        10.1.3. Factor de disipación dieléctrica

                        10.1.4. Implicaciones de pérdidas térmicas y eléctricas en un dieléctrico

            10.2. Conductividad eléctrica

                        10.2.1. Resistencia eléctrica

                        10.2.2. Causas físicas de la conductividad volumetrica

            10.3. Propiedades magnéticas

                        10.3.1. Magnetizabilidad

                        10.3.2. Resonancia magnética

           

           

UNIDAD XI.  PROPIEDADES OPTICAS DE LOS POLIMEROS.

            11.1. Indice de refracción

            11.2. Fotoelasticidad y birrefringencia

            11.3. Transparencia, reflexión, absorción y transmitancia

            11.4. Brillo

            11.5. Color

            11.6. Espectroscopía infrarroja

            11.7. Pirometría infrarroja

            11.8. Calentamiento con radiación infrarroja

 

UNIDAD XII. PROPIEDADES DE PERMEABILIDAD EN LOS POLIMEROS.

            12.1. Sorción

            12.2. Difusión y permeasión

            12.3. Medición de sorción, difusión y permeasión

            12.4. Corrosión de polímeros

            12.5. Difusión de moléculas de polímeros en sí mismos

 

UNIDAD XIII. PROPIEDADES ACUSTICAS DE LOS POLIMEROS.

            13.1. Velocidad del sonido

            13.2. Reflexión del sonido

            13.3. Absorción del sonido

           

BILBLIOGRAFÍA BÁSICA:

Ferry, J.D. 1961.Viscoelastic Properties of Polymers. John Wiley ; New York.

Mark, J.E. Einsenberg , A. Graessley , W. W. Mandelkern, L., Koening, J.L. 1984.

            Physical Properties of Polymers. American Chemical Soc.

 

BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA:

Rosen, S.L. 1971.Fundamentals Principles of Polymers Materials.barnes and Noble.

Mark , S.M. 1971.Mechanical  Propierties of Solid Polymers. 2nd. Edition, John Wiley.