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UBB / DIMEC 
UNIVERSIDAD DEL BÍO BÍO 
FACULTAD DE INGENIERIA 
DEPARTAMENTO DE MECANICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Tema : Polímeros y Plásticos. 
 Profesor : Federico Grossmann. 
UBB / DIMEC 
Polímeros y plásticos 
 
 
 
Los plásticos se basan en polímeros, y antes de adentrarse en el estudio de su manufactura, es 
necesario repasar las respuestas a algunas preguntas básicas, como: 
 
• ¿Por qué algunos polímeros son deformables mientras que otros son completamente 
frágiles? 
• ¿Por qué sus aplicaciones están tan limitadas por la temperatura? 
• ¿Qué permite que un caucho experimente una deformación elástica repetida sin fallar? 
• ¿Qué mecanismos se pueden explotar para su manufactura? 
• ¿Por qué algunos productos plásticos se pueden usar en lugar de los metales? 
 
Un polímero es, como indican sus raíces griegas poli (muchos) y meros (parte), cualquier 
sustancia compuesta de muchas (normalmente millares) unidades repetidas, llamadas meros. 
La mayor parte de los polímeros se basa en un esqueleto de carbono, por lo que son materiales 
orgánicos. Hay muchos polímeros naturales, y después del concreto, la madera aún es el 
material estructural que más ampliamente se utiliza. Sin embargo, nos interesan ahora los 
polímeros sintéticos; cuando se encuentran en una forma apta para el trabajo posterior, también 
se llaman resinas. Rara vez se emplean en su forma pura; con mayor frecuencia, se mezclan 
con varios aditivos, y al material resultante se le denomina plástico (de nuevo, del griego 
plastikos, derivado de plassein: formar, moldear). Comúnmente, los términos polímero, resina y 
plástico se usan de manera indistinta. 
 
Desde hace relativamente poco (tabla 1-1), el crecimiento de la industria de los plásticos ha sido 
fenomenal. Como se muestra en la tabla 13-1, la venta de plásticos-respecto a su volumen-ha 
crecido a más del doble que la producción de acero en Estados Unidos. Se espera que esta 
tendencia de crecimiento continúe, en parte porque aún se están descubriendo nuevas 
aplicaciones y también porque los plásticos mejorados pueden sustituir a otros materiales. 
Inicialmente, la mayor parte de los plásticos se emplearon en aplicaciones en que su baja 
densidad, su alta resistencia a la corrosión, su aislamiento eléctrico y su facilidad de 
manufactura en formas complejas representaban ventajas, y donde la resistencia mecánica era 
de importancia secundaria. Estas aplicaciones todavía consumen grandes cantidades. Una 
tendencia más reciente y técnicamente más importante es el surgimiento de polímeros 
estructurales (tabla 5-4), de los que se pueden fabricar componentes y estructuras para soporte 
de carga, al menos para aplicaciones en que las temperaturas sólo son moderadamente altas, 
comúnmente de entre 150 y 250°C, o menores. 
 
Muchos de los principios analizados hasta este punto también se aplican a los polímeros; no 
obstante, hay diferencias suficientes para justificar un repaso de la estructura y propiedades de 
los polímeros, haciendo referencia a los conceptos previamente explorados para los metales. 
 
 
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TABLA 13-1 
 
13.1 REACCIONES DE POLIMERIZACIÓN 
 
Los polímeros, igual que los metales, se obtienen a partir de materias primas en plantas 
especializadas y se suministran a las industrias en formas adecuadas para su procesamiento 
para fabricar artículos terminados (Fig. 5-3). La manufactura primaria sólo se analiza hasta el 
grado necesario para comprender las propiedades de manufactura. 
Hay muchas maneras de clasificar los polímeros, una de ellas se basa en la tecnología utilizada 
para fabricarlos. Los detalles rebasan el enfoque de este libro; será suficiente hacer notar que 
las macromoléculas se pueden obtener mediante una de las dos técnicas de procesamiento 
(Fig. 13-1): 
 
Polimerización en cadena: El carbono es un elemento tetravalente y sus cadenas se pueden 
formar con enlaces simples, dobles o triples entre los átomos adyacentes de carbono. El 
material inicial para la polimerización en cadena con frecuencia es un monómero, en el que hay 
un enlace doble que se puede abrir con la ayuda de un compuesto llamado iniciador (sustancia 
orgánica o inorgánica u un catalizador que no se consume en la reacción), después de lo que 
ocurre la polimerización simultáneamente en todo el lote en pocos segundos. Llevando a cabo a 
temperatura elevada y presión baja, el proceso también se conoce como polimerización por 
adición. Las estructuras más frecuentes son los hidrocarburos (Fig. 13-1), en los que el carbono 
y el hidrógeno pueden formar cadenas rectas (hidrocarburos alifáticos) o anillos de benceno 
(hidrocarburos aromáticos). Otras moléculas poliméricas también pueden contener N, O, S, P o 
Si (en la parte central o en las cadenas laterales), mientras que los elementos Cl, F o Br 
monovalentes pueden reemplazar al H. (Algunos de ellos se pueden reciclar mediante 
fraccionado a alta temperatura.) 
 
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FIGURA 13-1 
 
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Polímeros de reacciones por pasos: En la mayor parte de estos procesos se unen dos 
monómeros disímiles en grupos cortos que crecen gradualmente; a menudo también se libera 
un derivado de peso molecular bajo (agua en el ejemplo del nylon 6,6, Fig. 13-1), así que se 
acostumbra hablar de una reacción por condensación. (A menos que existan enlaces cruzados, 
algunos de estos polímeros son reciclables a través de la despolimerización: a una temperatura 
mayor, y en presencia de un agente reactivo, se pueden "abrir" para regenerar el monómero.) 
De cualquier forma, el químico que trabaja con polímeros controla la longitud promedio de las 
moléculas al terminar la reacción. Así, el peso molecular (el peso promedio, en gramos, de 6.02 
x 10^23 moléculas) o grado de polimerización (número de meros en la molécula promedio) se 
puede controlar. Por ejemplo, la longitud de las moléculas varía de unas 700 unidades 
repetitivas en el polietileno de baja densidad (LDPE) a 170000 en el polietileno de peso 
molecular ultraalto (UHMWPE). 
 
 
13.2 POLÍMEROS LINEALES (TERMOPLÁSTICOS) 
 
Todos los ejemplos mostrados en la figura 13-1 dan como resultado la formación de cadenas 
más o menos rectas; de ahí que estos polímeros sean llamados polímeros lineales. 
 
 
Estructura de los polímeros lineales 
 
En los metales, la unidad básica es el átomo, o cuando mucho la celda unitaria de un 
compuesto intermetálico; estas unidades se conforman fácilmente a un ordenamiento de largo 
alcance para constituir una estructura cristalina. La gran longitud de las moléculas poliméricas 
se combina con otras características espaciales para contribuir a una gran variedad de 
estructuras posibles. Aquí se analizan haciendo énfasis en la importancia de la estructura para 
la manufactura y las propiedades de servicio. Las moléculas de un polímero lineal no son 
simples cadenas rectas por las siguientes razones: 
 
1. Aun la cadena más simple, la del polietileno (PE), no es recta. El enlace C-C forma un ángulo 
de enlace fijo igual a 109.5°. El espaciamiento entre los átomos de carbono es 0.154 nm a lo 
largo del enlace, pero sólo de 0.126 nm en una línea recta. Así, una molécula de PE de 2000 
átomos de carbono tendría una longitud de 252 nm (o 0.25 µm) cuando se estira 
completamente. Sin embargo, el enlace sencillo entre los átomos de carbono permite la rotación 
alrededor de éste; así, la molécula se enrolla y tuerce en forma aleatoria, y la distancia 
promedio real de extremo a extremo es por lo general de sólo 18 nm. Una molécula como ésa 
no cabrá fácilmente en una estructura ordenada de largo alcance, y el polímero será amorfo. 
 
2. Las cadenas de algunos polímeros, como la del HDPE, son uniformes cuando se estiran (Fig. 
13-2a) mientras que otras, como la del polipropileno (PP), tienen grupos ramificados (en este 
caso, -CH3) en ciertas posiciones. El orden (en griego: taktika) de estos grupos determina si el 
polímero es isotáctico (contodos los grupos en un lado de la columna, Fig. 13-2b), sindiotáctico 
(alternándose en los dos lados, Fig. 13-2c), o atáctico (configurados aleatoriamente, Fig. 13-2d). 
El grupo ramificado (un anillo de benceno) es aún mayor en el poliestireno (Fig. 13-1). El 
empaquetado compacto de las moléculas es obviamente más difícil, de modo que la flexibilidad 
se reduce si los grupos ramificados son grandes y están orientados de forma aleatoria. De esta 
manera, el PP atáctico es amorfo con escasas propiedades mecánicas, mientras que el PP 
isotáctico puede ser altamente cristalino, por lo que se utiliza mucho, hasta en aplicaciones de 
ingeniería. 
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3. Incluso las moléculas sencillas como el LDPE pueden no ser cadenas verdaderamente 
rectas, sino que tienen ramificaciones que incrementan aún más la dificultad de empacamiento 
compacto y el ordenamiento. Sólo algunos polímeros, como el LDPE lineal (LLDPE) o el HDPE 
polimerizado en presencia de catalizadores especiales y del politetrafluoetileno (PTFE), están 
libres de ramificaciones. 
 
4. En los polímeros aromáticos, la presencia del anillo de benceno ofrece la posibilidad de crear 
una columna de doble filamento con enlaces cruzados regulares, parecida a una escalera 
(polímero de escalera). Como se deben romper dos enlaces antes de formar un producto de 
menor peso molecular, esas estructuras pueden ser altamente resistentes a la temperatura. 
 
 
 
FIGURA 13-2 
 
 
 5. Los ejemplos mostrados en la figura 13-1 se componen de una clase única de unidades 
repetitivas y se llaman homopolímeros, inclusive si dichas unidades se componen de dos 
moléculas precursoras. 
 
6. Es posible polimerizar dos tipos de monómeros (por lo general A y B) para obtener 
copolímeros (más exactamente, copolímeros binarios) en cierta forma análogos a las 
aleaciones de solución sólida. En los copolímeros cada unidad repetida es capaz de formar un 
polímero por su propia cuenta, como en un copolímero etileno-propileno. (Un polímero de tres 
componentes es un copolímero ternario o terpolímero; un ejemplo es el ABS, formado por los 
monómeros acrilonitrilo, butadieno y estireno.) 
Las unidades repetidas pueden surgir en una secuencia aleatoria (AAABBABAA-BBA), 
(alternante (ABABABAB) o de bloque (AAAAABBBBAAAABBBBBBAAAA); o una especie se 
puede ramificar en un polímero injerto 
 
 
 
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7. Dos polímeros miscib1es, o un polímero y un monómero, se pueden combinar en una 
aleación polimérica homogénea. Existe una sola Tg y las propiedades con frecuencia exceden a 
las de los constituyentes. 
8. Una posibilidad adicional es mezclar dos polímeros incompatibles (los cuales no entran en 
una cadena unida); uno de ellos funcionan como matriz. Esto se llama combinaciones de 
polímeros (policombinación, pero algunas veces también se denomina aleaciones poliméricas) y 
se consideran la contraparte polimérica de las aleaciones metálicas de dos fases. Hay dos 
valores diferentes de Tg. Las propiedades deseables de los polímeros constituyentes se 
combinan pero no necesariamente se exceden, como se verá más adelante en el ejemplo de 
los elastómeros termoplásticos. Cuando las dos redes de polímeros se interpenetran (polímeros 
de redes interpenetrantes), las propiedades se pueden mejorar de forma considerable. 
 
 
Fuentes de resistencia 
 
Una pieza de ingeniería consiste de muchas macromoléculas. El enlace dentro de cada 
molécula lo proporcionan los electrones compartidos entre átomos adyacentes (enlace 
covalente). La energía de enlace (la que se requiere para romper una mal, es decir, 6.02 x 
10^23 enlaces) es del orden de 350 a 830 kJ/mol, lo cual hace que sea muy fuerte la molécula. 
Sin embargo, esto nos dice poco acerca de la resistencia real de una pieza polimérica; para 
apreciar la resistencia, o su carencia en ciertos polímeros, se deben investigar las fuerzas que 
mantienen unida a la multitud de moléculas. El enredo es el responsable de parte de la 
resistencia, pero la causa predominante es la presencia de enlaces secundarios. Éstos son de 
distintas clases: 
 
FIGURA 13-3 
 
 
1. Al menos, siempre están presentes las fuerzas de Van der Waals, aunque sean muy débiles 
(2 a 8 kJ/mol) (Fig. 13-3a). 
 
2. Cuando los átomos comparten electrones en enlaces covalentes, el que los pierde parece 
tener una carga positiva y viceversa; de esta manera se establece un dipolo permanente (la 
molécula tiene un carácter polar). Las moléculas polares, como las que contienen valencias 
libres de Cl, F u O, forman enlaces dipolares más fuertes (6 a 13 kJ/mol) (como en el policloruro 
de vinilo, PVC, Fig. 13-3b). 
 
3. El enlace del hidrógeno, establecido entre el hidrógeno y el O, el N o el F, es un caso 
especial de enlaces dipolares. La energía de enlace es grande (13 a 30 kJ/mol), como en el 
nylon 6,6 (Fig. 13-3c). 
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El número de enlaces secundarios se incrementa con la longitud de la cadena, dando 
resistencia al cuerpo. De esta manera, los enlaces secundarios son fuentes de resistencia. Al 
mismo tiempo, a temperaturas mayores-donde la excitación térmica es significativa y los 
enlaces secundarios se rompen y se reforman fácilmente-permiten que las moléculas se 
muevan unas con respecto a otras. La facilidad del movimiento depende del número de enlaces 
secundarios presente; los plásticos de cadena muy larga, como el UHMWPE y el PTFE, pueden 
carbonizarse aun antes de alcanzar el estado moldeable. 
 
Polímeros cristalinos y amorfos 
 
Cuando los polímeros lineales se calientan hasta una temperatura elevada (pero no a una que 
rompa los enlaces primarios), se puede visualizar una masa de moléculas de polímero como un 
plato de espagueti. Como no existe ordenamiento de largo alcance, el polímero es amorfo (Fig. 
13-4a). Sin embargo, la comparación con el espagueti es incompleta. Bajo la influencia de la 
temperatura elevada, las moléculas están en movimiento constante y el volumen libre (espacio 
dentro del polímero) es grande. Al enfriarse, puede ocurrir una de dos situaciones. 
 
Cristalización: Si la molécula es de forma relativamente simple, con regularidad química a lo 
largo de la cadena y las condiciones son favorables, se puede desarrollar un ordenamiento de 
largo alcance: el polímero comienza a cristalizarse al enfriarse por debajo del punto de fusión 
Tm. Igual que en los metales (Secc. 6-1-7), el proceso inicia con la nucleación seguida del 
crecimiento. Ello implica el plegado repetido de cadenas en laminillas delgadas, con un espesor 
aproximado de 10 nm, con reentrada ordenada (Fig. 13-4b) o aleatoria (Fig. 13-4c). Los 
cristales crecen en las dos dimensiones laterales y varias laminillas que crecen de un núcleo 
común forman una esferulita (Fig. 13-4d). Las regiones adyacentes se mantienen unidas por 
moléculas de sujeción. 
 
FIGURA 13-4 
 
 
Una cristalinidad perfecta, como la que se encuentra en los metales y los cerámicos, nunca se 
consigue; siempre existe algún material amorfo entre las esferulitas. Así, el término polímero 
cristalino se refiere a una estructura en la cual predominan las regiones cristalinas. Durante la 
formación de las zonas cristalinas ocurre la disminución correspondiente en el volumen 
específico (Fig. 13-5a), pero no es tan pronunciada ni tan completa como en los metales (Fig. 6-
ld). Las propiedades mecánicas, como el módulo de elasticidad, también se ven afectadas en 
gran medida por la cristalinidad (Fig. 13-5b). Si el polímero se deforma mientras se enfría por 
debajo de Tm, las cadenas de los polímeros se orientan y se forman cristales con el pliegue en 
dirección del flujo (estructura nucleada en filas, Fig. 13-4e). 
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FIGURA 13-5 
 
 
El grado de cristalinidad depende de muchos factores. Es mayor para los polímeros formados 
por meros de forma regular, sin ramificaciones laterales o grupos ramificados. Si éstos existen 
(Fig. 13-2), la forma isotáctica se cristalizará más fácilmente que la atáctica. Por las mismas 
razones, los copolímeros en general,y los polímeros aleatorios y de injerto en particular, no se 
cristalizan. Como se necesita tiempo para que las moléculas se plieguen, el enfriamiento más 
lento promueve la cristalización. Para la cristalización rápida de la fusión, la temperatura del 
molde se fija a (Tm + Tg)/2. Arriba de Tg, la cristalización puede continuar por un periodo 
prolongado. Esto causa contracción posterior, como en el nylon 6,6, el cual tiene una Tg por 
debajo de la temperatura ambiente. El calentamiento a temperaturas elevadas provoca la 
terminación rápida de la cristalización. 
 
La rapidez de enfriamiento afecta el tamaño de las esferulitas. Como en los metales, la rapidez 
de crecimiento alcanza su máximo a una temperatura mayor que la rapidez de nucleación; en 
consecuencia, las esferulitas se vuelven más gruesas a una rapidez de enfriamiento menor. La 
rapidez de nucleación se puede incrementar y así el tamaño de las esferulitas se reduce 
mediante la germinación, por ejemplo, con sílice muy fina (nucleación heterogénea). 
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La alineación mecánica inducida por la deformación direccional, como en el estirado o 
extrusión, también contribuye a la cristalización; asimismo, la direccionalidad pronunciada de la 
estructura (textura, Secc. 8-1-3) propicia una direccionalidad (anisotropía) de las propiedades, 
con mayor resistencia en la dirección de la longitud de las moléculas. 
 
Polímeros amorfos: Si las estructuras y las condiciones del proceso son desfavorables para la 
cristalización, el polímero continúa enfriándose mientras permanece amorfo. El volumen 
específico baja a la rapidez usual del estado fundido (Fig. 13-5a); aunque la excitación de las 
moléculas se reduce, aún se pueden mover una respecto a la otra para reducir el volumen libre 
y en algunos casos se pueden formar enlaces secundarios adicionales. La libertad de 
movimiento se pierde a una temperatura característica llamada, como en los vidrios (Secc. 12-
5-1), punto fictivo o temperatura de transición vítrea, Tg. No se establecen enlaces adicionales y 
el volumen específico cambia a una rapidez mucho menor, como resultado del movimiento 
térmico reducido de las moléculas fijas en el espacio. La situación se semeja a la de los metales 
en que Tg a menudo es de alrededor de 0.5Tm, (éstas son temperaturas homólogas, Secc. 4-
6). Ya se vio que en los metales el inicio del comportamiento en caliente puede ocurrir a 
temperaturas mayores por medio de la aleación. De igual manera, Tg también se puede 
desplazar sustancialmente. Es de alrededor de 0.66Tm para los homopolímeros usuales, puede 
disminuir hasta 0.25Tm en los copolímeros en bloque, y llegar a un valor de 0.9Tm en los 
copolímeros aleatorios. En contraste con los metales, la estructura molecular abierta provoca un 
incremento sustancial de Tg con el aumento de la presión. 
 
Polímeros de cristal líquido: Una clase menor pero importante de polímeros termoplásticos se 
distingue porque las moléculas en forma de varilla se alinean paralelas en el estado líquido. Al 
solidificarse, las moléculas se atraen más entre sí, pero conservan su orientación; de ahí que 
prácticamente no haya contracción en la dirección longitudinal y que las dimensiones sean muy 
estables. 
 
Reología de los polímeros lineales 
 
La reología de los polímeros (del griego rheos = flujo) estudia su respuesta a los esfuerzos, la 
cual es una función de la estructura y de la temperatura. 
 
Flujo viscoso: Arriba de Tm, las moléculas pueden moverse, deslizarse unas respecto a las 
otras, y los polímeros de bajo peso molecular pueden presentar flujo viscoso newtoniano (Fig. 
7-5b, repetida aquí como Fig. 13-6a), el cual está sujeto a la ecuación (7 -1), repetida aquí 
debido a su importancia: 
 
(13-1) 
La viscosidad aumenta con el incremento del peso molecular debido al mayor número de 
enlaces secundarios disponibles a lo largo de una cadena más larga (para muchos polímeros 
de alto peso molecular, la viscosidad es proporcional a la potencia 3.4 del peso molecular 
promedio). 
La viscosidad también es función de la estructura molecular. El enredo, una estructura menos 
abierta (menos cadenas laterales), y una rotación restringida del segmento molecular (menor 
flexibilidad de la cadena) contribuyen a una viscosidad más amplía, mientras que una 
distribución más amplia del peso molecular (lo cual implica la presencia de cadenas más cortas) 
conduce a una viscosidad menor. 
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FIGURA 13-6 
 
La viscosidad se eleva con la disminución de la temperatura, debido al decremento del volumen 
libre y a la aminorada movilidad de las moléculas. Igual que en los procesos térmicamente 
activados en general, la viscosidad cambia en forma exponencial con el inverso de la 
temperatura 
 
(13-2) 
donde A es una constante del material, E la energía de activación, R la constante universal del 
gas ideal y T la temperatura (K). 
La variación de viscosidad con la temperatura se puede expresar al considerar e1 cambio en el 
volumen libre; esto conduce a la ecuación de Wi1liams-Landel-Ferry (WLF). Con constantes 
determinadas experimentalmente, adquiere la siguiente forma: 
 
(13-3) 
donde T es la temperatura de interés (K), y ηT y ηTg, son las viscosidades a T y Tg, 
respectivamente. La importancia de la temperatura de transición vítrea es obvia. 
 
Las moléculas se desenrollan al someterse al esfuerzo cortante; al reducirse el enrrollamiento 
se desenmarañan y por lo tanto, disminuye la viscosidad. Así, la mayoría de los polímeros 
presentan flujo no newtoniano: el esfuerzo cortante necesario para la deformación es una 
función no lineal de la tasa de la deformación por cortante (Fig. 13-6a). En otras palabras, la 
viscosidad no es una constante sino que varía con la tasa de deformación (Fig. 13-6b). Muchos 
polímeros son seudoplásticos (Fig. l3-6a) y obedecen la ley de potencia 
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 (13-4) 
donde m < 1. La simi1itud con la ecuación (8-11) (esfuerzo de fluencia en el trabajo en caliente 
de un metal) es evidente, excepto que la ecuación (13-4) está escrita en términos del esfuerzo 
cortante τ de la rapidez de la deformación por cortante γ´. Respecto a los metales, el exponente 
de la sensibilidad a la tasa de deformación m de un polímero seudoplástico es negativo y 
alcanza valores cercanos a la unidad a temperaturas por arriba de Tm. 
 
Para propósitos de cálculo es conveniente expresar una viscosidad aparente ηa como el 
esfuerzo cortante a una tasa dada de deformación (Fig. 13-6a) 
 
(13-5) 
Ésta no es una constante, sino una función de la tasa de deformación por cortante (Fig. 13-7a), 
de la temperatura (Fig. 13-7b) y de la presión (no se muestra). 
 
(13-6) 
Como la viscosidad representa la resistencia al deslizamiento de las moléculas, y como la 
presión se reduce mientras que la temperatura T (arriba de Tg) incrementa el volumen libre, los 
efectos combinados de la temperatura, la presión, el peso molecular y, para un peso molecular 
dado, el ordenamiento, se puede expresar cualitativamente como: 
 
 
 (13-7) 
 
Generalmente un aumento de la presión de 100 MPa es equivalente a una disminución de la 
temperatura de entre 30 y 50°C. Muchos polímeros se comportan como sustancias de Bingham 
(Fig. 13-6a) y comienzan a fluir de manera viscosa sólo después de que se ha impuesto cierto 
esfuerzo cortante inicial; éste se eleva con la presión. Otros son tixotrópicos: su viscosidad 
disminuye con el tiempo a una tasa constante de deformación. 
 
Para propósitos prácticos de procesamiento, es preciso conocer las propiedades de flujo de los 
polímeros en condiciones reales. Así, el esfuerzo cortante se determina como una función de la 
temperatura y de la tasa de deformación en reometros de par. Para algunos polímeros, se 
proporciona el índice de flujo de la fusión ("melt index"), el cual es simplemente la masa del 
plástico (en gramos) que se extruye en 10 min a través de un orificio estándar (ASTM D1238); a 
una presión de 300 kPa a una temperatura específica (190°Cpara el PE y 230°C para el PP). 
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De esta manera, el índice de fusión está inversamente relacionado con la viscosidad, y es 
adecuado para comparar diferentes grados del mismo tipo de polímero. 
 
Con la imposición de una carga, un material viscoso se deforma a una rapidez dictada por su 
viscosidad. Cuando la fuerza cortante se retira, el material permanece con deformación 
permanente, de ahí que se pueda modelar mediante un amortiguador en el que un émbolo se 
desplaza contra la resistencia ejercida por el cortante de un aceite (Fig. 13-8a). Se debe notar 
que de acuerdo con la ecuación (13-1) la deformación ocurrirá, sin importar lo lento que ésta 
puede ser, aun bajo la imposición de la carga más ligera. Por lo tanto, la temperatura limitante 
para uso estructural está por debajo de Tm en los polímeros altamente cristalinos y por 
bastante debajo de Tg para polímeros amorfos. 
 
FIGURA 13-7 
 
 
Deformación elástica: Cuando la temperatura disminuye por debajo de Tm para un polímero 
altamente cristalino, o bien por debajo Tg para un polímero amorfo, no hay movilidad de la 
cadena (excepto en una escala de tiempo muy grande). Con la imposición de una carga, el 
polímero se deforma sólo elásticamente, y las dimensiones originales se reestablecen de 
inmediato después de retirar la carga. E] polímero se comporta como un resorte (Fig. 13-8b). 
Por analogía con la ecuación (4-5), el esfuerzo cortante τ es 
 
 (13-8) 
donde G es el módulo de elasticidad en corte y γ la deformación por cortante. Esto se relaciona 
con E de acuerdo con 
 
 (13-9) 
donde υ es el módulo de Poisson y varía de 0.25, para polímeros rígidos, a 0.5 para los 
flexibles. 
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Figura (13-8) 
 
 
Como la deformación elástica en un polímero está acompañada por el alargamiento de los 
enlaces intermoleculares relativamente débiles, es posible tener una deformación elástica 
mucho mayor que en los metales. Sin embargo, si el esfuerzo excede un valor crítico (la 
resistencia a la tensión), la pieza se rompe de manera frágil (Fig. 4-4a); en consecuencia se 
habla de comportamiento elástico vítreo o frágil Un polímero con esas características es útil 
corno un material de construcción en ingeniería, ya que mantendrá su forma bajo las cargas 
impuestas, pero su fragilidad (falta de tenacidad, baja resistencia al impacto con muesca) es 
una desventaja en muchas aplicaciones. Obviamente, los polímeros se pueden procesar en 
este intervalo de temperatura sólo por medio del maquinado. 
 
Flujo viscoelástico: Los polímeros amorfos de bajo peso molecular presentan viscoelasticidad 
por debajo de Tg y por arriba de Tm. La movilidad incrementada de las moléculas permite que 
ocurra alguna deformación-además del deslizamiento relativo de las moléculas entre sí-por 
medio del desenrollado y estiramiento de las moléculas, del movimiento cooperativo de los 
segmentos moleculares o de su rotación alrededor de enlaces sencillos (como el C-C). Así, 
después de retirar la carga, se recupera algo de la deformación elástica (el polímero tiene 
memoria), pero parte de ella puede permanecer como flujo viscoso. 
El comportamiento viscoelástico se puede describir a través de varios (ya menudo complejos) 
modelos. Entre los más simples se encuentra el elemento de Maxwell (un amortiguador y un 
resorte en serie, Fig. l3-8c), en el cual la deformación elástica (resorte) inicial es seguida por el 
flujo viscoso y la componente elástica se reestablece inmediatamente después de la descarga. 
La deformación ocurre con una tasa 
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(13-10) 
Alternativamente, el polímero se puede describir mediante un elemento de Voigt (un 
amortiguador y un resorte en paralelo, Fig. 13-8d), en el que la deformación elástica es 
amortiguada por el flujo viscoso en el amortiguador y sólo se recupera poco a poco después de 
la descarga. El esfuerzo activo es 
 
 (13-11) 
Los modelos realistas de los polímeros normalmente requieren vanos elementos de Maxwell y 
de Voigt que actúen en serie y/o paralelo. Esto explica por qué el módulo en la figura 13-5b es 
una función no sólo de la temperatura, sino también del tiempo: después de una carga rápida, 
hay menos tiempo para el flujo viscoso y el módulo es mayor. 
 
Debido al componente del fluido viscoso, los polímeros se pueden procesar en el régimen 
viscoelástico de temperatura. El comportamiento de los polímeros amorfos por arriba de Tg se 
denomina ahulado. Es importante que estos polímeros se enfríen bien por debajo Tg antes de 
liberarlos del molde, de manera que el nuevo arreglo molecular se congele. No obstante, esto 
significa que no se debe permitir que la parte se caliente por arriba de Tg en uso, porque la 
distorsión, debida a la recuperación de la deformación elástica, continuará. En los polímeros 
parcialmente cristalinos, la deformación provoca una fragmentación de las regiones cristalinas, 
un estiramiento de las moléculas de sujeción y un ordenamiento de los fragmentos de cristal 
(Fig. 13-9); esto inhibe la deformación por arriba de Tg (comportamiento correoso). En 
consecuencia, los polímeros sustancialmente cristalinos (con al menos 50% de fase cristalina) 
se pueden emplear por arriba de su Tg (ése es el caso para PE y PP). 
 
Desde el punto de vista de la manufactura, los comportamientos viscoso y viscoelástico son de 
extrema importancia. En tensión, es posible una elongación total muy amplia: Aunque una 
estricción puede aparecer solamente después de una elongación uniforme de entre 2 y 15%, la 
estricción es resistente a la fractura debido a los efectos de la tasa de deformación y del 
reforzamiento debido a la alineación de las moléculas (Secc. 8-1-6 y Fig. 4-16). Es factible 
formar estricciones sucesivas, por lo que la elongación total de varios cientos e incluso de miles 
de porcentajes, se pueden obtener antes de que ocurra la fractura. 
 
Polímeros termoplásticos: A partir del análisis anterior, es evidente que el comportamiento de 
los polímeros lineales se ve afectado en gran medida por la temperatura. 
 
FIGURA (13-9) 
UBB / DIMEC 
Cuando un polímero amorfo se calienta por arriba de Tg, (o uno cristalino por arriba de Tm), se 
vuelve deformable y retiene su forma al enfriarlo debajo de esa temperatura. La secuencia de 
calentamiento y enfriamiento se puede, en principio, repetir; así que se acostumbra hablar de 
polímeros termoplásticos. Es posible formar un polímero como ése hasta una forma 
semifabricada (pastilla, barra, tubo, lámina o película), que luego se enfría y se envía al 
fabricante secundario, quien lo recalienta y conforma hasta la forma final. El desperdicio limpio 
se puede reciclar agregándole un polímero virgen, al menos hasta un punto limitado (aunque 
puede ocurrir una degradación). 
 
El enlazamiento cruzado de los polímeros termoplásticos ya formados es factible por medio de 
la aplicación de radiación de alta energía, como luz ultravioleta (UV), haces de electrones, rayos 
γ, rayos x, y haces de partículas. El enlazamiento cruzado por radiación se aprovecha para 
incrementar la resistencia, como la del aislamiento de alambres y cables, o para dotar al 
polímero de una capacidad para cambios importantes de forma, como en las fundas y películas 
termoencogibles. La exposición excesiva conduce a la degradación concurrente en cadena, a la 
oxidación y a la formación de gas; entonces se habla de degradación por radiación del 
polímero. 
 
13.3 POLÍMEROS CON ENLACES CRUZADOS (TERMOESTABLES) 
 
 
En los polímeros lineales analizados hasta ahora, los enlaces covalentes existían únicamente 
dentro de las moléculas y éstas se vinculaban entre sí mediante enlaces secundarios que se 
podían romper y reformar durante la deformación. Cuando los enlaces covalentes se establecen 
entre las moléculas, están firmemente enlazados lino al otro, por lo que el rompimiento del 
enlace resultaría en la falla. 
 
Por lo tanto, los polímeros termoestables o termofijos se llaman así porque una vez que se 
completa la polimerización(el polímero se cura, por ejemplo, con la aplicación de calor o con un 
catalizador) no es posible una deformación adicional. La densidad de enlaces cruzados es tan 
alta que tampoco es posible una deformación elástica significativa; el polímero es frágil pero 
tiene un módulo elástico y una resistencia a la temperatura relativamente altos. Los enlaces 
covalentes forman una red espacial, como en el fenol formaldehído (Fig. 13-10) Y las resinas 
termoendurecibles de poliéster, lo que fija permanentemente la forma de la pieza. El 
calentamiento prolongado de un polímero curado a una temperatura relativamente baja causa 
un enlazamiento cruzado adicional; un polímero completamente enlazado no se ve afectado. 
Una vez que un polímero termoestable se cura, el único cambio posible es la destrucción de los 
enlaces por medio del sobrecalentamiento (Fig. 13-11), lo cual resulta en la formación de una 
masa carbonosa (ceniza). El desperdicio no se puede reciclar, excepto como relleno molido. 
UBB / DIMEC 
 
FIGURA (13-10) 
 
 
Se debe notar que no es necesario completar la polimerización y la degradación en un paso 
único hasta la etapa final. 
 
1. Con algunos termofijos es posible polimerizar de manera parcial los materiales precursores 
en una resina lineal mayormente monomérica de etapa A. 
 
2. Después de agregar rellenos, colorantes y algunos agentes de curado (también llamados, 
incorrectamente, catalizadores), se forma un prepolímero u oligómero (resina de etapa B), el 
cual se suministra al fabricante secundario. Esta resina es estable a temperatura ambiente y 
puede ser termoplástica por un tiempo limitado a temperatura elevada. 
 
 
FIGURA (13-11) 
UBB / DIMEC 
 
FIGURA (13-12) 
 
 
3. Así, la polimerización final y la formación de enlaces cruzados (etapa C) ocurren después de 
moldear en la forma deseada, bajo la influencia de calor o de agentes de curado. 
 
La viscosidad de los monómeros o de las resinas de etapa B no suele ser excesivamente alta, 
pero se eleva repentinamente cuando, bajo la influencia de los agentes de curado o del calor, 
se forman muchas moléculas grandes (Fig. 13-12a). Debido a que la formación de enlaces 
cruzados y la polimerización suceden simultáneamente con el flujo del material hacia el molde, 
la reología de los termofijos se complica, por lo que la tasa máxima de flujo se obtiene a una 
temperatura intermedia (Fig. l3-12b). 
 
La diferencia esencial entre los polímeros termoplásticos y los termoestables es, entonces, que 
el polímero termoestable se calienta para estabilizar su forma, mientras que el polímero 
termoplástico se calienta para hacerlo moldeable y debe ser enfriado para fijar su forma. 
 
 
13.4 ELASTÓMEROS 
 
Los elastómeros son una clase especial de polímeros. Cuando se someten a una carga de 
tensión, son capaces de extensiones de un mínimo de 200%, y a menudo de más de 500%. 
Luego de retirar la carga, toda la deformación se recupera: el elastómero se comporta como un 
resorte. Los elastómeros son básicamente de dos tipos. 
 
Elastómeros termofijos: Están hechos de polímeros lineales amorfos y se usan por arriba de 
su Tg. La unidad de repetición debe contener un enlace doble que se pueda abrir para 
estab1ecer enlaces cruzados. Una vez establecidos éstos, a estos elastómeros no se les puede 
dar forma posteriormente. Toda la estructura es una sola molécula gigante. Las propiedades 
dependen de la unidad de repetición y del grado de enlazamiento cruzado. 
 
El grupo-CH3 en el poliisopreno (Fig. 13-13a) presenta mayor resistencia a la deformación y 
cuando las cadenas principales forman enlaces cruzados (vulcanizan) con azufre, se obtienen 
propiedades altamente deseables. (El descubrimiento accidental del enlazamiento cruzado del 
caucho natural con azufre, hecho por Charles Goodyear en 1839, sentó las bases de la 
industria del caucho.) Cuando se forman sólo algunos enlaces cruzados, digamos entre cada 
500 y 1000 unidades de repetición (como en los guantes de caucho), las moléculas enrolladas 
UBB / DIMEC 
no sólo se desenrrollan, sino que también se mueven entre sí tan lejos corno lo permitan los 
enlaces cruzados (Fig. l3-13b). Un nivel creciente de enlaces cruzados (digamos cada 20 o 50 
meros) vuelve al caucho más duro adecuado, por ejemplo, para neumáticos automotrices. 
 
Como no hay grupo-CH3 en el polibutadieno, un caucho butadieno sintético tiene menor 
resistencia mecánica y menos resistencia al desgarre. Al añadir estireno se obtiene un 
copolímero de propiedades superiores que también puede formar enlaces cruzados (Fig. 13-
13c); el poliuretano también muestra este comportamiento (Fig. 13-l3d). 
 
Elastómeros termoplásticos: El desarrollo de los elastómeros termoplásticos es más reciente. 
Éstos deben sus propiedades elásticas no a los enlaces covalentes cruzados, sino a la 
presencia de regiones vítreas en una matriz amorfa. Es el caso de los copolímeros de bloque 
estireno-butadieno (Fig. 13-13c): los segmentos de estireno se congregan para formar regiones 
vítreas semejantes al poliestireno con alta Tg las cuales actúan como puntos de anclaje 
similares a los enlaces cruzados, en las regiones ahuladas semejantes al polibutadieno (Fig. l3-
l3e). Los copolímeros de polipropileno y polietileno presentan propiedades similares. Lo más 
importante para el procesamiento y el reciclado es que estos elastómeros pueden calentarse y 
enfriarse repetidamente, y el desperdicio se puede reciclar. Sin embargo, no es factible 
utilizarlas por arriba de la Tg de la fase vítrea. 
 
 
FIGURA (13-13) 
 
UBB / DIMEC 
13.5 ADITIVOS Y RELLENOS 
 
El amplio margen de propiedades disponibles en varios polímeros se puede modificar aún más 
al añadir agentes que se clasifican en dos grupos. Los que entran a la estructura molecular 
normalmente se denominan aditivos, mientras que los que forman una fase secundaria 
claramente definida se llaman rellenos. El mezclado profundo de los aditivos y de los rellenos es 
un paso crítico en el procesamiento. 
 
Aditivos 
 Los aditivos son agentes diseñados para cambiar propiedades. 
 
1. Los antioxidantes se agregan en particular a los polímeros de reacción en cadena como el 
PP; también actúan como estabilizadores contra la acción del calor y de la luz UV. Los 
estabilizadores específicos se deben agregar al PVC y a otros polímeros que contienen cloro 
porque la liberación de HCl inicia una reacción destructiva en cadena. 
 
2. Los retardantes de flama son importantes ya que todos los polímeros con base de carbono 
soportan la combustión. En general, el control se ejerce para varios propósitos: incrementar la 
temperatura a la cual se soporta una flama, aminorar la rapidez de la propagación de la flama, 
generar una atmósfera que no soporte la combustión y eliminar o reducir la emisión de humos 
nocivos. Todo un conjunto de pruebas está disponible para evaluar la flamabilidad de los 
plásticos; además, los códigos y los reglamentos correspondientes se han hecho gradualmente 
más estrictos. 
Los plásticos nunca pueden ser a prueba de fuego en el sentido que lo son los cerámicos o de 
la mayoría de los metales, pero presentan algunas diferencias amplias en su comportamiento. 
Algunos plásticos (por ejemplo los que contienen cloro) son más resistentes a la flama que 
otros, aunque al arder pueden liberar gases tóxicos. Los polímeros que tienen grupos laterales 
de menor resistencia no soportarán una flama, sino que se reducirán a un cuerpo sólido, 
carbonizado (se carbonizan o queman). En otros polímeros, la ruptura de los enlaces primarios 
resulta en la formación de compuestos líquidos o gaseosos de peso molecular bajo, los cuales 
se encienden posteriormente. 
 
3. Los plastificantes convierten a un polímero termoplástico rígido en flexible. En la década de 
1860, Parkes en Inglaterra y los hermanos Hyatt en Estados Unidos introdujeron el celuloide, el 
primer plástico moldeable al plastificar nitrocelulosa con alcanfor. En la actualidad, la mayor 
aplicación de plastificantesen el PVC. Un plastificante es un fluido que suele ser de alto peso 
molecular (más de 300) cuyas moléculas se entremezclan entre las del polímero (que aflojan la 
estructura), disminuyen la Tg y permiten mayor flexibilidad. 
 
4. Los solventes son sustancias orgánicas cuya longitud de cadena es corta. Sus moléculas se 
introducen entre las moléculas de los polímeros, rompiendo los enlaces secundarios. Así, son 
indeseables en el servicio, de modo que los polímeros se seleccionan para resistir solventes 
específicos. Los enlaces cruzados evitan la disolución, a lo mucho, las moléculas del solvente 
causan hinchamiento. Los polímeros con alta cantidad de enlaces cruzados son del todo 
resistentes a muchos solventes. 
Sin embargo, los solventes pueden tener un propósito útil en la manufactura al permitir el 
procesamiento en el estado fluido; así que deben ser removidos por evaporación. Algunos 
solventes, como el cloruro de metileno, atacan a los polímeros termoplásticos amorfos como el 
poliestireno, el PMMA, el policarbonato y el ABS, lo que es útil para la soldadura por solventes. 
Los polímeros cristalinos como PP y PTFE son mucho más resistentes. 
 
UBB / DIMEC 
5. Muchos plásticos fundidos o moldeados son transparentes, como el PMMA y los 
policarbonatos (PC); otros son translúcidos (PE, PP), pero algunos más son opacos o pueden 
tener un color natural. Los antes orgánicos (solubles en solventes) y los pigmentos orgánicos e 
inorgánicos (sustancias insolubles finamente divididas como los óxidos) se agregan para 
impartir el color deseado. Por ejemplo, el dióxido de titanio es un pigmento blanco excelente; los 
óxidos de hierro dan un color amarillo, café o rojo; el negro de carbono no sólo es un pigmento, 
sino también un absorbente de luz UV. El carbonato de calcio, finamente dividido, diluye 
(extiende) el color y se emplea en grandes cantidades como relleno de bajo costo. 
 
6. Los lubricantes y los promotores de flujo se agregan principalmente al PVC, PS y ABS para 
facilitar el flujo dentro de moldes y matrices. Los agentes desmoldantes se pueden añadir al 
polímero o a la superficie del molde. 
 
Rellenos 
Los rellenos se incorporan para mejorar las propiedades mecánicas, por lo que se llaman 
agentes reforzantes. En otras ocasiones, su propósito principal es reducir el costo del material, 
reducir la contracción y el coeficiente de dilatación térmica, incrementar la conductividad 
eléctrica o térmica del plástico, o facilitar el procesamiento; de modo que se denominan 
extensores (o simplemente, rellenos). 
Como muchos rellenos son muy diferentes estructural o químicamente del polímero básico, su 
efecto en las propiedades mecánicas se puede analizar con referencia a la figura 6-15, que 
ilustra las propiedades de las estructuras de dos fases. 
 
1. Los rellenos que no se humectan, y por tanto producen una interfaz débil, actúan como 
concentradores de esfuerzos, reduciendo la resistencia y la tenacidad del polímero (Fig. 6-15, 
casos 4 y 5). 
 
2. La efectividad de los rellenos humedecidos por el polímero depende de su forma, tamaño y 
distribución. 
a. Los rellenos más o menos equiaxiales de mayor tamaño sólo sirven para aumentar el 
volumen, con poco efecto en las propiedades (Fig. 6-15, caso 3a). No obstante, cuando están 
finamente distribuidos, cambian las características del polímero porque la longitud del enlace 
entre las partículas se reduce, incrementando la rigidez de la estructura (Fig. 6-15, caso 3b). 
Los rellenos granulados incluyen minerales finos (entre 0.5 y 20 µm) como carbonato de calcio, 
arcilla, talco, cuarzo, tierra de diatomeas (fósiles silíceos de algas); óxidos metálicos (como la 
alúmina); polvos metálicos; negro de humo; los rellenos orgánicos naturales más gruesos (de 
70 a 500 µm) (como el aserrín) y los polímeros sintéticos. 
 
b. Un efecto más poderoso se obtiene cuando el relleno es como una placa (hojuela), porque 
los enlaces cortos desarrollados sobre un área superficial mayor (Fig. 6-15, caso 2d) son más 
fuertes. Un ejemplo usual es la mica. Durante el procesamiento, las hojuelas a menudo se 
alinean y la estructura adquiere propiedades direccionales. 
c. El mayor efecto de reforzamiento se alcanza cuando la segunda fase es una fibra más fuerte, 
con mayor módulo de elasticidad, y con una razón longitud-diámetro de por lo menos 50: l. La 
resistencia del plástico aumenta en tensión porque los esfuerzos se transfieren, a través del 
enlace interfacial, a la fibra. La resistencia también se eleva en compresión, ya que el pandeo 
elástico de la fibra se evita mediante el polímero circundante. El refuerzo adicional se deriva de 
la longitud más corta de enlace entre las fibras. Si éstas se orientan, se pueden obtener 
propiedades marcadamente direccionales. La resistencia al impacto se eleva mediante la 
energía necesaria para romper las fibras, desenlazarlas de la matriz, y jalarlas de ella. Los 
rellenos fibrosos incluyen celulósicos, asbesto, vidrio, carbono (grafito), boro, metales, y 
UBB / DIMEC 
polímeros de resistencia y/o tenacidad mayores. Los polímeros reforzados con fibras continuas 
(filamentos) se clasifican como compuestos y se analizarán en la sección 15-3. La tenacidad de 
los plásticos frágiles con frecuencia se mejora incorporando una fase elastomérica separada en 
la matriz frágil. 
Algunos rellenos se humedecen inmediatamente por el plástico, mientras que otros polímeros 
(como el PE, el PTFE y las siliconas) necesitan tratamientos superficiales especiales. En 
muchos otros casos se necesitan agentes de acoplamiento especiales; por ejemplo, se aplican 
si1anos a la fibra de vidrio o a las fibras minerales. 
 
13.6 PROPIEDADES DE SERVICIO DE LOS PLÁSTICOS 
 
El vasto número de plásticos disponibles presenta un amplio intervalo de características, 
haciéndolos adecuados para una gran variedad de aplicaciones. 
 
Propiedades mecánicas 
Las propiedades de 1os plásticos se determinan en ensayos similares a los descritos en el 
capítulo 4. Antes de los ensayos, las probetas se llevan a una condición estándar (temperatura 
y humedad) de acuerdo con la norma ASTM D618. 
 
Resistencia: Los ensayos estándar de tensión se realizan sobre probetas moldeadas o 
maquinadas (ASTM D638) y sobre películas (ASTM D882): La curva característica esfuerzo-
deformación puede mostrar un comportamiento puramente frágil para los termofijos, y muy por 
debajo de Tg para los termoplásticos (Fig. 13-14a). Arriba de Tg se forma una estricción 
después de alcanzar el esfuerzo máximo y la fuerza (y en consecuencia el esfuerzo de 
ingeniería) disminuye (Fig. 13-14b). La estricción se extiende sobre la longitud de la probeta con 
una fuerza casi constante y ésta sólo se eleva cuando las moléculas se alargan antes de la 
fractura. (En términos del esfuerzo real, la curva esfuerzo-deformación unitaria sube 
continuamente.) Por razones explicadas en la sección 8-1-6, la elongación posterior a la 
estricción aumenta con el incremento de m, y por tanto con la temperatura por arriba de Tg. La 
rapidez de deformación tiene el mismo efecto que una temperatura más baja; un plástico que es 
capaz de deformación sustancial a una rapidez de deformación baja puede sufrir una fractura 
frágil cuando dicha rapidez es alta. 
 
FIGURA (13-14) 
UBB / DIMEC 
En la mayoría de las aplicaciones para ingeniería, la estabilidad dimensional es un requisito 
principal. Aun la deformación permanente más ligera es indeseable; por lo tanto, el rango útil de 
carga está limitado para el régimen elástico. La pendiente inicial del registro fuerza-
desplazamiento de nuevo proporciona el módulo elástico E [ecuación (4-6)], también llamado 
módulo de tensión. Éste es de aproximadamente dos órdenes de magnitud menor que en los 
metales (revise la información de las tablas 5-2 y 5-4), y no está bien definido, porque hay una 
desviación ligera de la linealidad incluso a deformaciones muy bajas. Además, en la mayor 
parte de los po1ímeros el módulo disminuye con el incrementode la temperatura (Fig. 13-5b). 
Muchos termoplásticos presentan sensitividad a la tasa de deformación aún por debajo de Tg; 
así el módulo de tensión también es una función de la rapidez de carga. La resistencia de 
algunos plásticos, como el nylon 6,6, se reduce en forma significativa por la humedad. 
 
Cuando la deformación se realiza más allá del régimen de deflexión lineal, aún puede ser 
principalmente elástica pero se sigue una curva diferente después de la descarga (Fig. 13-14c). 
El área del lazo de histéresis representa el trabajo que se transforma en calor. Con cargas 
repetitivas, se puede provocar sobrecalentamiento y fatiga. 
 
Los esfuerzos de tensión impuestos en termoplásticos vítreos y semicristalinos pueden causar 
la localización de la deformación en bandas perpendiculares a la dirección de la carga. Los 
vacíos internos que se forman en estas bandas (Fig. 13-l4d) las hacen visibles como grietas 
capilares. Aunque estas bandas pueden aparecer como grietas finas, las moléculas orientadas 
fuera del volumen (microfibrillas) continúan soportando la carga. Finalmente, la falla puede 
incluso provocarse por cargas muy por debajo de la resistencia a la tensión. 
 
La rigidez de los plásticos a menudo se determina en un ensayo de flexión de tres puntos (Fig. 
4-9a). El esfuerzo máximo en la fractura es la resistencia a la flexión; para plásticos tenaces, se 
toma el esfuerzo máximo de la fibra a una deformación de 5%. El módulo de flexión es la 
pendiente inicial de la curva de fuerza de flexión-deformación y normalmente es un poco mayor 
que el módulo de tensión. 
 
Cuando los plásticos se someten a compresión, la deformación localizada en las bandas de 
cortante provocan una disminución temporal en el esfuerzo de fluencia; al continuar la 
deformación, el esfuerzo se eleva. Los ensayos de compresión y de dureza por indentación se 
utilizan sobre todo para verificar procesos en clases específicas de plásticos. Para aplicaciones 
como juntas, resortes y ajustes a presión, se realizan ensayos de relajación de esfuerzos para 
conocer el decaimiento del esfuerzo bajo condiciones de deformación constante (véase más 
adelante). 
 
Tenacidad: Los ensayos de impacto proporcionan una evaluación rápida de la tenacidad de los 
plásticos. El ensayo de Charpy (Fig. 4-10) es adecuado, pero a menudo se prefiere el de Izod 
(ASTM D256), en el que la probeta muescada se sujeta por un extremo. Debido a la alta rapidez 
de deformación y a la flexión impuesta, la tenacidad al impacto puede diferir considerablemente 
de la obtenida mediante el ensayo de tensión; un ensayo de tensión por impacto (ASTM D1822) 
a menudo se correlaciona mejor con el rendimiento de campo. En los polímeros termoplásticos, 
la resistencia al impacto sólo es significativa por debajo de Tg. La tenacidad aumenta con la 
cristalinilidad moderada al disminuir el tamaño de las esferulitas, y en los copolímeros de 
bloque, cuando se incorpora un componente que tenga una Tg muy por debajo de la 
temperatura de servicio (lo cual crea, en esencia, un elastómero). 
Para las hojas y las películas, la resistencia al cortante y la resistencia a la perforación con 
frecuencia son importantes. Para aplicaciones que involucran fatiga, se determina un límite de 
resistencia a ésta (Fig.4-14a). 
UBB / DIMEC 
Propiedades a temperatura elevada: La sensibilidad de los polímeros a la alta temperatura y 
al tiempo hace que la deformación por termofluencia sea importante; la termofluencia es el 
agente primario en la pérdida de la estabilidad dimensional. También es responsable de la 
relajación de esfuerzos: cuando una pieza se somete a una carga, el esfuerzo inicial decae 
gradualmente. El decaimiento puede analizarse mediante un modelo de Maxwell (Fig. 13-8c). 
La deformación inicial impuesta en un tiempo t = 0 induce un esfuerzo τ0. Como la deformación 
se mantiene constante, dγ/dt = 0 y la ecuación (13-10) se transforma en 
 
 
(13-10`) 
Despejándola, el esfuerzo en cualquier punto en el tiempo es 
 
(13-12) 
S i se define η/G como el tiempo de relajación tr, se obtiene 
 
(13-13) 
Así, el tiempo de relajación es el tiempo necesario para que el esfuerzo decaiga a l/e de su 
valor inicial. La ecuación se puede escribir en forma similar para esfuerzos de tensión o de 
compresión. 
 
La termofluencia es una función muy compleja de la temperatura, de la magnitud y del estado 
de esfuerzo, así como de los solventes (y de la humedad para materiales higroscópicos) 
habidos en el ambiente. Por lo tanto, el diseño se basa en los principios seudoelásticos: se 
supone que la temperatura y carga máximas operan completamente, así que los datos de 
termofluencia-esfuerzo se sustituyen en las ecuaciones clásicas elásticas de esfuerzo-análisis. 
 
El límite superior de la temperatura de aplicación con frecuencia se define como la temperatura 
de deflexión por calor (ASTM D648). Una barra de 12.7 mm de ancho, 127 mm de longitud y de 
3 a 13 mm de espesor se carga en un ensayo de flexión de tres puntos (Fig. 4-9a), con un claro 
de 102 mm. La carga se elige para provocar un esfuerzo máximo [ecuación (4-12a)] de 1820 
kPa (264 psi) para polímeros muy rígidos, y 455 kPa (66 psi) para los flexibles. La barra se 
calienta, bajo carga, a una rapidez de 2°C/min; la temperatura de distorsión por calor se alcanza 
cuando la deflexión a la mitad del claro es 0.25 mm. Sin embargo, la prueba predice mal la 
termofluencia a temperaturas bajas. 
 
Para termoplásticos altamente cristalinos, la temperatura a la que una aguja aplanada estándar 
penetra al plástico se considera como el punto de ablandamiento de Vicat (ASTM D1525). 
Los cambios graduales a temperaturas elevadas conducen a la pérdida de propiedades, y la 
resistencia al envejecimiento térmico a menudo se especifica de acuerdo con el estándar UL 
746B de Underwriters Laboratories (Northbrook, Illinois). 
UBB / DIMEC 
Muchos componentes se someten a fatiga; en el diseño se debe tomar esto en cuenta. El 
diseño con plásticos está más allá del alcance del presente tratamiento, por lo que se deben 
consultar las referencias dadas al final del capítulo 14. 
 
Esfuerzos residuales: Con frecuencia, los procesos de manufactura inducen esfuerzos 
residuales en los componentes plásticos. Esto es particularmente interesante en los 
termoplásticos, en los que la rapidez de enfriamiento desigual causa diversos grados de 
cristalización y, en consecuencia, de contracción. Además, el flujo del plástico puede provocar 
el desdoblamiento variable de las moléculas en diferentes secciones de una pieza. Las capas 
superficiales y del centro de las secciones más gruesas tienen historias térmicas diferentes, 
debido a la escasa conductividad térmica, y esto puede inducir diferencias adicionales en la 
estructura. Tanto en los termoplásticos como en los termofijos, la forma del molde puede evitar 
la contracción uniforme de todas las secciones, por lo que de nuevo se establecen esfuerzos 
residuales. 
 
Si es factible la deformación por termofluencia, los esfuerzos residuales disminuyen 
gradualmente con las consecuentes distorsión (Fig. 4-19b) y pérdida de la estabilidad 
dimensional. En los polímeros sujetos al ataque de solventes, los esfuerzos desarrollan grietas; 
a una multitud de grietas finas se le denomina grietas capilares. Las grietas muy finas aparecen 
como un nublado de la superficie. 
 
Como las moléculas de los polímeros lineales se desdoblan y estiran durante la manufactura, 
una parte calentada por arriba de Tg puede regresar a la forma original. Esto se aprovecha en 
los plásticos de contracción por calor, pero es indeseable en partes estructurales. 
 
 
Propiedades físicas y químicas 
La densidad es importante en muchas aplicaciones. Los hidrocarburos amorfos tienen una 
densidad cercana a la del agua (de 0.86 a 1.05 g/cm3; por ejemplo: 0.91 para el LDPE, y 0.96 
para HDPE). Los polímeros tratados con cloro son más pesados (PVC l.4, cloruro de 
polivinilolideno 1.7), y el PTFE cristalinolo es aún más (2.2) (véase también la tabla 5-4). 
Las propiedades tribológicas de los polímeros generalmente son buenas. Muchos de ellos 
tienen un coeficiente de fricción muy bajo, ya sea por baja adhesión (como los cojinetes 
fenólicos reforzados con tela en presencia de lubricantes acuosos), o porque se forma una 
película de transferencia que asegura baja fricción en seco (nylon, PTFE). Los polímeros 
pueden tener una resistencia al desgaste intrínsecamente alta en aplicaciones particulares 
(como el UHMWPE), que se puede incrementar con enlaces cruzados o con rellenos que 
elevan la dureza e imparten propiedades lubricantes (como el bisulfuro de molibdeno en nylon). 
Los polímeros son, en general malos conductores de calor, aunque la conductividad se puede 
mejorar un poco al rellenar con polvos de metal (tabla 4-1). Su dilatación térmica es amplia 
(tabla 4-1), lo que puede crear problemas cuando los ensambles contienen tanto plásticos como 
metales. 
 
La resistencia de los polímeros a la intemperización (que involucra a la humedad, al ozono, a la 
luz UV y los cambios de temperatura) se hace más eficiente al incorporar rellenos opacos y 
absorbentes UV. De otra manera, puede ocurrir oscurecimiento, agrietamiento capilar y 
fragilidad. 
Los polímeros amorfos tienden a ser transparentes, puesto que no hay límites reflectantes 
internos en ellos. Los polímeros cristalinos son translúcidos u opacos excepto cuando los 
cristales son muy pocos o pequeños, o cuando el polímero está en forma de una película muy 
delgada. 
UBB / DIMEC 
Los polímeros tienen muchas propiedades eléctricas deseables: resistividad, resistencia 
dieléctrica, resistencia al arco y constante dieléctrica altas, así como un factor de disipación 
pequeño (es decir, se genera poco calor en ellos cuando se colocan en un campo eléctrico). 
Así, su ap1icación es vasta como aislantes y en general como sustratos. Si es necesario, se 
pueden fabricar conductores agregando polvo de metal (de 6 a 8% si están en fronteras de 
granos, de 35 a 40% si están distribuidos en forma aleatoria). Una clase especial de polímeros 
es intrínsecamente conductora y presenta electroluminiscencia y piezoelectricidad. Se pueden 
acumular cargas estáticas muy altas en los plásticos, como resultado de la fricción contra 
alguna otra superficie. Los aditivos antiestáticos se diseñan para disipar la carga por conducción 
eléctrica hacia el polímero, o esta disipación se realiza mediante radiación a la atmósfera 
circundante. 
 
 
13.7 PLÁSTICOS 
 
Como se indicó al inicio del capítulo, en este libro se distingue entre los polímeros puros y sus 
versiones compuestas: los plásticos. Hay una creciente variedad de plásticos disponibles y para 
obtener información detallada, se deben consultar los manuales listados al final de este 
capítulo. Una característica extraordinaria de los plásticos es la facilidad relativa con la que se 
pueden manufacturar como partes; con frecuencia se emplean plásticos de "propósito general" 
(también llamados plásticos comerciales), simplemente debido a su costeabilidad, para 
productos que no tienen exigencias muy altas. Sin embargo, los plásticos de propósito general 
también tienen muchas aplicaciones en la ingeniería, y a menudo se refuerzan con los rellenos 
apropiados para mayor resistencia en los componentes de soporte de carga. El término 
plásticos de ingeniería se aplica para describir los polímeros que son muy costosos para 
aplicaciones generales, pero que ofrecen resistencia, módulo elástico, tenacidad, resistencia 
química y a la temperatura, propiedades eléctricas deseables, y un buen acabado superficial; de 
manera que con frecuencia se emplean en aplicaciones estructurales, en vez de los metales. 
Muchos de ellos se pueden reforzar adicionalmente con reforzamientos fibrosos. Por lo tanto, su 
aplicación crece en cubiertas de instrumentos y de maquinaria, conectores eléctricos, engranes, 
levas, impulsores, válvulas y, en general, en componentes estructurales. 
 
Termoplásticos 
El número de polímeros termoplásticos se ha elevado en gran medida en las últimas cuatro 
décadas. Su clasificación es posible desde varios puntos de vista; aquí, los termoplásticos se 
analizan en grupos definidos por su estructura. 
 
1. Poliolefinas: Se basan en alquenos de cadena recta (es decir, en hidrocarburos con enlaces 
dobles entre los átomos de carbono, como el etileno de la Fig. 13-1). 
 
a) Polietilenos (PE, Fig. 13-1): Son plásticos muy versátiles con buenas propiedades 
químicas y eléctricas, pero necesitan antioxidantes y estabilizadores UV. El LDPE de 
cadena corta, ramificado (densidad: de 0.910 a 0.925 g/cm3) se utiliza principalmente en 
empaques, aunque está perdiendo terreno contra el LDPE lineal (LLDPE). El HDPE 
lineal (de 0.941 a 0.965 g/cm3) es adecuado para recipientes y tubos. El UHMWPE (con 
un peso molecular mínimo de 3 millones) es un verdadero termoplástico de ingeniería. 
Tiene una resistencia a la abrasión y una tenacidad al impacto extremadamente altas; 
de ahí que se use en muchas industrias para superficies de rozamiento. 
 
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b) El polipropileno (PP. Fig. 13-1): se emplea en forma isotáctica (Fig. 13-2b). Tiene 
buena rigidez, resistencia al agrietamiento por esfuerzo y una resistencia a la 
temperatura mayor que la del PE. Sus aplicaciones usuales son en piezas de artículos 
electrodomésticos y recipientes. Se reciclan grandes cantidades una vez que se 
desechan las cajas de baterías de ácido y plomo. 
 
c) Los ionómeros: contienen compuestos inorgánicos que proporcionan un enlace iónico 
entre las cadenas (enlaces cruzados), al tiempo que permiten los procesos de moldeo 
plástico a temperaturas elevadas. Son transparentes, muy tenaces y se usan 
generalmente para recubrimientos de pelotas de golf, cabezas de martillo, y para otras 
aplicaciones de alto impacto. 
 
2. Los vinilos: se basan en monómeros de etileno en los cuales se sustituye un H. 
 
a) El cloruro de polivinilo (PVC, Fig. 13-1): es un plástico de bajo costo, fácilmente 
procesado, de buena resistencia al agua y con una buena razón resistencia-peso. 
Necesita estabilizadores para evitar la descomposición a temperaturas altas de 
procesamiento y a causa de la luz solar. El PVC rígido es duro y relativamente frágil, 
pero se utiliza mucho en edificios en forma de marcos de ventanas, ductos para 
descarga de agua pluvial, tubos, y también para aislamiento de alambre y botellas. El 
PVC flexible, fabricado al agregar de 30 a 80% de plastificante, encuentra aplicaciones 
muy amplias; por ejemplo, como manguera de jardín, botas, tuberías, juntas e 
impermeables. Cuando se quema, el PVC genera HCl y es autoextintor. 
 
b) El cloruro de vinilideno: contiene dos átomos sustitucionales de Cl por mero (Fig. 13-
1). Es químicamente inerte, tiene baja permeabilidad a los líquidos y gases, y es 
relativamente resistente a la combustión. Se usa para cubiertas de asientos, tubos y 
válvulas, El copolímero con cloruro de vinilo (Saran TM) forma una película de empaque. 
 
3. Fluorocarbonos: Al reemplazar el H con F se crean polímeros químicamente inertes (Fig. 
13-1). El politetrafluoetileno (PTFE) completamente sustituido es cristalino y tiene gran 
resistencia al calor; además presenta una inercia química extrema y es inherentemente baja su 
fricción. No es inflamable pero libera gases tóxicos cuando se descompone al sobrecalentarlo. 
No se funde y se debe producir mediante tecnologías de metales (sinterizado). Las placas se 
cortan en finas capas (rasuran) para fabricar películas. El copolímero propileno etileno fluorado 
(FEP) es moldeable. 
 
4. Estirenos: Se obtienen sustituyendo un anillo de benceno por H. 
 
a) Los poliestirenos (Fig. 13-1): son polímeros amorfos, transparentes, de bajo costo 
pero frágiles. Se pueden incluir elastómeros para mejorar su resistencia al impacto 
(poliestireno de alto impacto). Aparte de las formas sólidas, el poliestireno también se 
emplea en forma de esferas expandibles.Tiene vastas aplicaciones como empaques, 
charolas y utensilios domésticos. 
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Figura (13-15) 
 
b) El acrilonitrilo estireno (SAN): es un copolímero aleatorio (Fig. 13-15a) transparente 
pero tiene mejor rigidez. Se utiliza en aparatos y para barnizado. 
 
c) El ABS: es un copolímero de caucho butadieno injertado con SAN. Las regiones 
parecidas al caucho muy finamente distribuidas (de 0.1 a 1.0 µm de diámetro) imparten 
ductilidad a temperatura baja, y tenacidad mientras mantienen la alta dureza y la rigidez 
del estireno vítreo. Es un plástico de ingeniería, cuyas propiedades pueden variar al 
cambiar las razones de los monómeros y a través del método de manufactura. Necesita 
estabilización UV. Esencialmente se emplea para máquinas de oficina, en cubiertas de 
herramientas eléctricas manuales, para las partes superiores de las casetas de 
camionetas y en tubos. 
 
5. Poliéster: Los ésteres son productos de la reacción entre un ácido orgánico y un alcohol 
(Fig. 13-1); de esta manera, los grupos de ésteres están en la cadena principal. 
 
a) Poliéster termoplástico. El polietileno-terafralato (PET, fig. 13-15b): es un polímero 
claro, tenaz, se puede orientar y tiene mayor resistencia a la temperatura. Se usa mucho 
en envases para bebidas carbonatadas y licores, y frecuentemente se recicla como 
plástico después de que el consumidor lo desecha. El polibutileno terefralato (PBT) es 
semicristalino. Después de reforzarlo, tiene una buena resistencia a la termofluencia, 
haciéndolo adecuado para carrocerías de automóviles, cuerpos de aparatos y partes 
eléctricas. 
 
b) El éster aromático poliarilato: es un plástico de ingeniería de alta resistencia a la 
termofluencia. 
 
c) Los acrílicos: tienen grupos éster en cadenas laterales. El PMMA (Fig. 13-15c) es 
transparente, frágil y sensible a la muesca. Los de alto impacto contienen un 
plastificante o copolímero. Se polimeriza en forma de lámina a partir de una solución de 
monómero y prepolímero, o el polímero se fabrica mediante técnicas termoplásticas. Se 
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utiliza ampliamente para barnizado, domos, accesorios, lentes (incluyendo lentes 
Fresnel grandes). 
 
7. Celulósicos: La celulosa es un polímero natural obtenido de la fibra del algodón o de la 
pulpa de madera (después de la remoción de la lignina). No se funde. Químicamente 
modificada (acetato, etcétera), se convierte en un termoplástico tenaz para recipientes, mangos 
de herramientas, cajas para cintas. 
 
8. Los poliuretanos (Fig. 13-15d): formados a partir de la reacción de un poliol (un alcohol con 
al menos dos grupos-OH) y un isocianato (con al menos dos grupos-NCO) son extremadamente 
versátiles. Así, pueden ser polímeros termoplásticos lineales que encuentran uso como 
recubrimientos de alambre, fascias, y otros componentes. 
 
9. Las poliamidas: se forman mediante la condensación de una amina y un ácido carboxílico. 
 
a) Los Nylon (Fig. 13-1): son el primer polímero de ingeniería, son polímeros tenaces y 
cristalinos. Los grados modificados son amorfos y transparentes. Absorben humedad, 
que los plastifica, con lo que se provoca henchimiento y pérdida de la resistencia y las 
propiedades eléctricas. Se deben procesar secos (menos de 0.2% de humedad). Los 
nylon son autolubricantes. Los rellenos de vidrio y de fibras minerales mejoran en gran 
medida las propiedades a alta temperatura. Los engranes, cojinetes, piezas de 
carrocería para automóviles, tapas, rines y ventiladores son productos usuales. 
 
b) Las poliamidas aromáticas (aramidas, nylon aromático, Fig. 13-16): tienen una 
estabilidad térmica incrementada debido a la columna aromática. No se funden. Todos 
los enlaces extensores de cadena son paralelos, lo que les permite tener, después de un 
procesamiento especial, una resistencia y un módulo de tensión excepcionalmente altos. 
Se emplean principalmente como fibras de refuerzo (como en las llantas radiales y en 
materiales compuestos para aplicaciones aeroespaciales), pero también en chalecos a 
prueba de balas, como cables, o para guantes de trabajo pesado. 
 
10. Termoplásticos aromáticos: Una gran variedad de plásticos de ingeniería tienen en 
común una columna aromática que contribuye a incrementar la resistencia a la temperatura. 
 
a) El policarbonato (Fig. 13-16): es un plástico de alta claridad, amorfo, transparente y 
resistente al impacto; se utiliza en faros de automóviles, tableros de instrumentos, 
aplicaciones ópticas y eléctricas (incluyendo discos compactos), así como en botellas 
retornables para leche. 
 
b) La poliamida (Fig. 13-16): tiene una estructura de semiescalera que le da alta 
resistencia a la temperatura y tenacidad. Entre los copolímeros, la poliamida-imida es un 
polímero amorfo, tenaz, opaco, con Tg > 275°C, y tiene muchas aplicaciones en la 
ingeniería. El poliéter-imida es transparente y resistente a la luz UV. Es altamente 
transparente a las microondas, por lo que se puede usar, por ejemplo, para utensilios de 
cocina para microondas. 
 
c) Las sulfonas incluyen polisulfona, poliarilsufona (Fig. 13-16) y poliéter sulfona. 
 
d) Las resinas basadas en fenileno, como el óxido de polifenileno (PPO), también son 
útiles en aplicaciones de alta temperatura. 
 
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e) Las poliariletercetonas tienen propiedades similares. La polieteretercetona (PEEK) 
tiene alta resistencia al impacto. 
 
11. Los poliacetales: se crean mediante la polimerización de formaldehído, así tienen una 
columna-CH20-(Fig. 13-17). Éstos son plásticos de ingeniería altamente cristalinos, opacos, a 
menudo rellenos de vidrio. Los copolímeros contienen enlaces C-C distribuidos aleatoriamente y 
son altamente resistentes a la termofluencia. Se emplean para plomería, lavabos, accesorios, 
recipientes y piezas de ingeniería. 
 
 
 
Figura (13-16) 
 
 
 
 
Figura (13-17) 
 
12. Las siliconas: tienen un enlace de siloxano (Si-O-Si) en la columna (Fig. 13-17), lo cual los 
vuelve útiles para una amplia gama de temperatura. Repelen el agua, son resistentes a la 
intemperie y tienen propiedades eléctricas excelentes. Muchos se utilizan como cauchos, 
mientras que las resinas rígidas se usan para encapsulación y moldeo. 
 
13. Los copolímeros y las aleaciones: representan un campo en rápido crecimiento porque 
los nuevos plásticos con propiedades apropiadas se pueden fabricar sin tener que desarrollar 
nuevos polímeros. Ya se mencionaron los copolímeros ABS y polibuteno-estireno. Muchas 
aleaciones se fabrican para mejorar las propiedades de la matriz. Por ejemplo, partículas de 
segunda fase de ABS (de 1 a 10 μm de diámetro) se pueden agregar al PVC, PS o PC para 
optimizar la resistencia a la muesca; también se puede añadir un óxido de polifenileno al nylon 
para mejorar la resistencia a alta temperatura. Los polímeros de cristal líquido también son 
policombinaciones. 
 
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14. Los polímeros biodegradables: han encontrado amplias aplicaciones como suturas que 
puede absorber el cuerpo. Por definición, no tienen aplicación en la ingeniería, y todavía no 
existe alguna que esté exenta de problemas. 
 
 
Termofijos 
Los termofijos ofrecen, en general, mayor estabilidad dimensional que los termoplásticos, pero a 
costa son más frágiles. Sin embargo, estas propiedades se pueden modificar y en muchas 
aplicaciones los termofijos y los termoplásticos compiten directamente. 
 
1. El fenolformaldehído (Fig. 13-10): es la resina sintética más antigua y aún se emplea 
extensamente (la marca comercial original Bakelita se ha convertido en un término genérico). 
De color oscuro, casi de manera invariab1e se rellena con aserrín, o para mejores propiedades 
al impacto, con vidrio, asbesto o fibras de algodón. Se obtienen mejoras adicionales agregando 
caucho copolímero butadieno-acrilonitrilo a la resina de etapa A. Los compuestos de moldeo se 
utilizan para propósitos eléctrico, automotriz y de artículos domésticos, como equipo de 
interruptores, partes de ignición y manijas. La buena adhesiónde los fenólicos a otros 
materiales los hace adecuados como aglutinante para arena de fundición (Secc. 7-5-4), madera 
contrachapada y ruedas de amolar (16-8-4). 
 
2. Las aminorresinas: se llaman así porque contienen al grupo amino (-NH2). Estrictamente 
hablando, sólo la melamina-formaldehído pertenece a este conjunto; pero la urea-fomaldehído, 
que contiene grupos amida (-ONH2), a menudo se clasifica dentro de este grupo. Son 
translúcidos y se pueden pigmentar. El relleno normalmente es celulosa α (de alto peso 
molecular), obtenida de la pulpa de madera o de la fibra de algodón, y se utiliza en aplicaciones 
como superficies de mostradores, tableros para muro, cubiertos y vajillas, apagadores, y placas 
de pared. El aserrín también se usa como relleno para propósitos eléctricos. 
 
3. Los poliésteres: como se vio en la sección 13-7-1, son termoplásticos cuando están en 
forma lineal (Fig. 13-1). Sin embargo, estos ésteres lineales son tratados como prepolímeros a 
los cuales se les puede agregar colorantes, rellenos (como caliza molida), o agentes 
reforzadores (principalmente fibra de vidrio) para hacer una premezcla que luego se puede 
moldear y curar por calor. El término alkyd (alcohol reaccionado con ácido) es, en principio, 
genérico para todos los poliésteres que tienen un enlace doble carbono-carbono, pero también 
se aplica para describir tipos específicos. Los plásticos de poliéster insaturado se curan al 
agregar catalizadores (más correctamente, iniciadores), los cuales se eligen para causar la 
polimerización de enlace cruzado con estireno, a temperatura ambiente o elevada. Las 
aplicaciones principales son en tubos, botes, tanques, paredes (baños), cubiertas del motor de 
automóviles, tapas de cajuelas de automóviles, paneles de salpicaderas, cascos, vigas 
estructurales, e incluso en varillas de succión para pozos de petróleo. No se forman derivados; 
por lo tanto, los poliésteres insaturados se usan ampliamente en compuestos de moldeo en 
volumen y de lámina. Los ésteres de vinilo tienen mejor tenacidad a un costo ligeramente 
mayor. 
 
4. Las resinas epoxy: están disponibles como sistemas de dos componentes (una resina 
intermedia y un reactivo endurecedor, con frecuencia mal llamado catalizador) para curado a 
temperatura ambiente, o como resinas de componente único para curado a temperatura 
elevada. La formación de enlaces cruzados se efectúa con contracción mínima; en 
consecuencia, se usan mucho para encapsulado de piezas eléctricas, para estructuras de 
epoxy reforzadas con fibra o, al mezclarlas con arena, vidrio o mármol, como concreto. También 
se utilizan en compuestos de moldeo (“prepregs”). 
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5. Las poliamidas: pueden formar enlaces cruzados para aplicaciones de alta temperatura 
(hasta 315°C). 
 
6. Los poliuretanos: pueden formar enlaces cruzados para fabricar una gran variedad de 
piezas. Son adecuados para el moldeo por reacción-inyección. 
 
7. Las siliconas: pueden formar enlaces cruzados para crear plásticos rígidos para 
aplicaciones en que se necesita resistencia al agua o una alta resistencia eléctrica. 
 
 
Elastómeros 
El caucho natural es principalmente poliisopreno. En su forma natural, es una sustancia 
pegajosa porque las moléculas se deslizan con facilidad. La polimerización cruzada con azufre 
(Fig. 13-13a) produce un caucho que, debido a sus pérdidas de histéresis relativamente bajas, 
se emplea en neumáticos de automóviles. El negro de humo incrementa la resistencia al 
desgaste. 
 
La mayor parte de los cauchos sintéticos son copolímeros aleatorios. Por ejemplo, el caucho 
butílico es un copolímero de isobuteno y de algunas unidades de isopreno; con el isopreno, 
proporciona los sitios para la formación de enlaces cruzados. La alta pérdida de histéresis de 
este caucho lo hace adecuado para soportes antivibratorios para motor. 
Para todas las aplicaciones, la Tg del caucho debe ser menor que la temperatura de servicio 
más baja. El caucho de silicón sirve hasta -90°C, la mayoría de los demás a temperaturas entre 
-50 y -60ºC. 
 
Ya se analizaron el copolímero termoplástico estireno-butadieno (Fig. 13-13e) y los elastómeros 
de poliuretano (Fig. 13-l3d). Los poliuretanos pueden ser termofijos elastoméricos. Forman 
recubrimientos tenaces y resistentes a la abrasión. Se forman grandes cantidades como 
espumas, variando de suaves (asientos, acolchados), semiflexibles (acolchado de tablero de 
instrumentos de automóviles), rígidos (aislamiento), a espumas de alta densidad (estructural). 
Se pueden fundir y hacer de un prepolímero, o en procesos de un paso usando monómeros, 
como en el moldeo por reacción-inyección (Secc. 14-3-4). Reforzados con vidrio u otras fibras, 
sirven como tableros para puertas, tapas de cajuelas y guardafangos de automóviles. Los 
fluoroelastómeros encuentran aplicación en ambientes de alta temperatura, en ambientes 
corrosivos, en motores y en plantas de electricidad. Los elastómeros de silicón se rellenan 
normalmente con sílice.