Estudiando las propiedades de viscoelasticidad de polímeros y plásticos

En física, la elasticidad es la capacidad de un cuerpo de resistir un efecto deformante y de regresar a su tamaño y forma original cuando el efecto o fuerza se retira. Piense en una liga común. Si la estira, regresa a su forma original. A nivel (macro) molecular, las cadenas dentro de la liga se pueden estirar y regresarán a su forma original.

Esto también aplica para los metales. Piense por ejemplo en un resorte, cuya elasticidad es su principal razón de ser. Sin embargo, usted sabe que si estira drásticamente la liga o el resorte, se puede deformar hasta el punto en el que se rompa la estructura molecular y ya no regrese a su estado original. En otras palabras, aunque unos son más elásticos que otros, ningún material es perfectamente elástico. En este caso se revierte esa metáfora deportiva que dice “la defensa se dobla pero no se rompe”.

Ahora piense en un material como el plástico ABS. Es conocido por su resistencia al impacto y por su construcción robusta, y sin embargo, cuando se calienta se convierte en un fluido que se puede moldear o extruir. ¿De qué otra manera se obtendrían esos ladrillos de plástico para la construcción perfectamente formados?

La viscosidad es la medida de la resistencia de un fluido a la deformación. Meta su dedo al agua y esta recuperará su estructura original. Pase su dedo sobre la cobertura de un pastel y, ¡seguramente estará en problemas!

Los materiales que al deformarse bajo estrés presentan características de elasticidad y viscosidad se conocen como viscoelásticos. Esto incluye a cualquier material polimérico, desde la mantequilla hasta los cascos para ciclistas. (Sí, la mantequilla, que es un lípido, se forma de largas cadenas de moléculas idénticas y repetidas conocidas como monómeros, es decir, un polímero. Entender las propiedades de viscoelasticidad de los lípidos es una disciplina clave en la ciencia de los alimentos).

La Reología es la rama de la física que estudia la deformación y el flujo de los materiales, líquidos y sólidos, y por lo tanto es una herramienta excelente para analizar las propiedades mecánicas de los polímeros en sus diversos estados físicos. Una función clave en la producción de plásticos es la caracterización de sus propiedades de flujo. ¿En qué punto se va a fundir? ¿Cuándo va a romperse? Cuando se enfríe, ¿será rígido o suave? ¿Se puede moldear? ¿Cómo puede extruirse? ¿Se puede hacer más fuerte o más económico?

Entender las propiedades viscoelásticas de un material polimérico es esencial para optimizar la formulación y las mezclas de plásticos, así como para controlar las propiedades del proceso del material. La estructura molecular de un polímero fundido determina qué comportamiento es dominante (viscosidad o elasticidad). Por ejemplo, mucha elasticidad puede derivar en anomalías de flujo y efectos no deseados durante los pasos habituales del proceso.

Especialistas en aplicación reológica publicaron recientemente una extensa revisión de pruebas que pueden realizarse con reómetros rotacionales. El documento explica cómo los resultados obtenidos se relacionan con diferentes condiciones y con las propiedades del producto final. Cualquier persona involucrad en ingeniería de polímeros, producción o control de calidad considerará este documento como una fuente valiosa para entender las propiedades viscoelásticas, con el fin de optimizar las formulaciones y mezclas, adaptar procesos a las propiedades de un material o evitar problemas causados por anomalías de flujo.

Para saber más, lea “Optimizando las condiciones de proceso y garantizando los requerimientos del producto final de plásticos con análisis reológico”

Post Author: Touchpoint Marketing.

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