Elastómero
Introducción
Los elastómeros suelen ser normalmente polímeros termoestables pero pueden ser también
termoplásticos. Las largas cadenas poliméricas enlazan durante el curado. La estructura
molecular de los elastómeros puede ser imaginada como una estructura de "espaguetis con
albóndigas", en dónde las albóndigas serían los enlaces. La elasticidad proviene de la habilidad
de las cadenas para cambiar su posición por sí mismas y así distribuir una cierta tensión aplicada
. El enlace covalente asegura que el elastómero retornará a su posición original una vez deje de
aplicarse la tensión. Como resultado de esa extrema flexibilidad, los elastómeros pueden alargarse
de un 5% a un 700%, dependiendo del material en concreto. Sin los enlaces o con pocos de ellos, la
tensión aplicada puede provocar una deformación permanente.
termoplásticos. Las largas cadenas poliméricas enlazan durante el curado. La estructura
molecular de los elastómeros puede ser imaginada como una estructura de "espaguetis con
albóndigas", en dónde las albóndigas serían los enlaces. La elasticidad proviene de la habilidad
de las cadenas para cambiar su posición por sí mismas y así distribuir una cierta tensión aplicada
. El enlace covalente asegura que el elastómero retornará a su posición original una vez deje de
aplicarse la tensión. Como resultado de esa extrema flexibilidad, los elastómeros pueden alargarse
de un 5% a un 700%, dependiendo del material en concreto. Sin los enlaces o con pocos de ellos, la
tensión aplicada puede provocar una deformación permanente.
Los elastómeros que han sido enfriados llevándolos a una fase vítrea o cristalina tendrán menos
movilidad en las cadenas, y consecuentemente menos elasticidad que aquellos manipulados a
temperaturas superiores a la temperatura de transición vítrea del polímero.
movilidad en las cadenas, y consecuentemente menos elasticidad que aquellos manipulados a
temperaturas superiores a la temperatura de transición vítrea del polímero.
Es también posible para un polímero exhibir elasticidad que no es debida a los enlaces covalentes,
sino a razones termodinámicas.
sino a razones termodinámicas.
Justificaciones matemáticas
Usando las leyes de la termodinámica, las definiciones de tensión y las características de los
polímeros, llegamos a un comportamiento ideal de la tensión:
polímeros, llegamos a un comportamiento ideal de la tensión:
![\sigma\ = n k T [ \lambda\ _ 1 ^ 2 + \lambda\ _ 1 ^ {-1} ]](http://upload.wikimedia.org/math/2/a/f/2af12e1879f096d2e92fa53e4aac6856.png)
donde n es el número de monómeros por unidad de volumen, k es la constante de Boltzmann,
T es la temperatura y
es la distorsión en la dirección 1.
T es la temperatura y
es la distorsión en la dirección 1.Estos valores son bastante precisos hasta aproximadamente un 400% de deformación.
En este punto, el alineamiento entre cadenas estiradas comienza a provocar una cristalización.
En este punto, el alineamiento entre cadenas estiradas comienza a provocar una cristalización.
Mientras el módulo de Young no existe para elastómeros debido a la naturaleza no
lineal de la relación tensión-deformación, un "módulo secante" puede ser encontrado
a una tensión particular.
lineal de la relación tensión-deformación, un "módulo secante" puede ser encontrado
a una tensión particular.
Tipos y nomenclatura
Existen muchas clasificaciones posibles de los numerosos tipos de elastómeros.
En primer lugar se indica la clasificación más extendida, según la composición química,
con su nomenclatura (norma ISO 1629). A continuación se presenta la clasificación según
las propiedades a alta temperatura.
En primer lugar se indica la clasificación más extendida, según la composición química,
con su nomenclatura (norma ISO 1629). A continuación se presenta la clasificación según
las propiedades a alta temperatura.
Clasificación según su composición química
- Grupo R (del inglés Rubber) - la cadena principal se compone de carbono e hidrógeno y
- contiene dobles enlaces
- Caucho natural (NR)
- Poliisopreno (IR, forma artificial del caucho natural)
- Polibutadieno
- Caucho estireno-butadieno (SBR)
- Caucho butilo (IIR)
- Caucho nitrilo (NBR)
- Neopreno (CR)
- Grupo M (del inglés Methylene) - su cadena principal sólo contiene átomos de carbono
- e hidrógeno y está saturada (no dobles enlaces)
- Caucho etileno-propileno (EPM)
- Caucho etileno-propileno-dieno (EPDM)
- Caucho etileno-acetato de vinilo (EVM)
- Caucho fluorado (FKM)
- Caucho acrílico (ACM)
- Polietileno clorado (CM)
- Polietileno clorosulfurado (CSM)
- Grupo N - contiene átomos de nitrógeno en la cadena principal
- Grupo O - contiene átomos de oxígeno en la cadena principal
- Grupo Q - contiene grupos siloxano en la cadena principal
- Caucho de silicona (MQ)
- Grupo U (de Uretano) - contiene átomos de nitrógeno, oxígeno y carbono en la
- cadena principal formando el grupo NCO (uretano)
- Elastómeros de poliuretano (AU y EU)
- Grupo T - contiene átomos de azufre en la cadena principal
- Caucho de polisulfuro o "Thiokol"
- X indica presencia de grupos carboxilo (por ejemplo, XNBR)
- C y B indican cauchos halogenados (por ejemplo, CIIIR y BIIR)
- H indica caucho hidrogenado (por ejemplo, HNBR)
- S, normalmente minúscula, indica polímero obtenido mediante un proceso en
- solución (por ejemplo, sSBR)
- E ó EM, normalmente en minúsculas, indican polímero obtenido mediante un
- proceso en emulsión (por ejemplo, eSBR)
- OE indica un polímero al que se ha añadido aceite (por ejemplo, OE-SBR)
- Y suele indicar propiedades termoplásticas.
Clasificación según su comportamiento a alta temperatura
Elastómeros termoestables
Al calentarlos no cambian de forma y siguen siendo sólidos hasta que, por encima
de una cierta temperatura, se degradan. La mayoría de los elastómeros pertenecen a este grupo
de una cierta temperatura, se degradan. La mayoría de los elastómeros pertenecen a este grupo
Elastómeros termoplásticos
Al elevar la temperatura se vuelven blandos y moldeables. Sus propiedades no cambian si
se funden y se moldean varias veces. Este tipo de materiales es relativamente reciente,
el primero fue sintetizado en 1959.
se funden y se moldean varias veces. Este tipo de materiales es relativamente reciente,
el primero fue sintetizado en 1959.
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