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.