Encapsulado en frío de materiales - César Esquivel

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Encapsulado en frío de materiales.
02-Diciembre-2015 							 Practica N° 3
Equipo N° 3
· César Antar Esquivel González
· Ulises García Moran
· Ivan Escoto Cisneros
· Miguel Ángel García González
· Irving Arturo García Castelan
Objetivo:
El alumno podrá conocer un proceso de artesanía moderno. Para ello se utilizará una resina poliéster junto con otros aditivos de fácil aplicación.
Introducción:
Los encapsulados en la actualidad se realizan empleando dos tipos de polímeros, a saber:
1.- Una resina epóxica con su respectivo catalizador. Ese proceso se utiliza para encapsular posters, fotografías, etc.
2.- Una resina poliéster cristal pre-acelerada con su respectivo catalizador.
Una resina epóxica o poliepóxido es un polímero termoestable, la resina es, en si misma, un plástico con características muy especiales que se presentan en una amplia gama, desde líquidos de baja viscosidad que se endurece cuando se mezcla con un agente catalizador o “endurecedor”, hasta sólidos de alto punto de fusión. Las resinas epóxicas más frecuentes son producto de una reacción entre epiclorohidrina y bisfenol-A. Las resinas epóxicas se usan mucho en capas de impregnación, tanto para proteger de la corrosión como para mejorar la adherencia de las posteriores capas de pintura. Las latas y contenedores metálicos se suelen revestir para evitar que se oxiden, especialmente en alimentos ácidos, como el tomate. También se emplea en decoraciones de suelos, de alta resistencia, como el terrazo.
Las resinas epóxicas son un tipo de adhesivos llamados estructurales o de ingeniería. El grupo incluye al poliuretano, al acrílico y al cianoacrilato. Estos adhesivos se utilizan en la construcción de aviones, coches, bicicletas, esquíes. Sirven para pegar gran cantidad de materiales, incluidos algunos plásticos y es factible conseguir que sean rígidos o flexibles, transparentes o de color, de secado rápido o lento.
Las resinas epóxicas se usan tanto en la construcción de moldes como de piezas maestras, laminados, extrusión y otras aplicaciones en la industria. Los productos manufacturados con resinas epóxicas son más baratos, resistentes y su procesamiento es más fácil que los de madera, metal, etc. En la industria electrónica se usan con profusión para el encapsulado de los circuitos integrados y transistores, también se usan en la fabricación de circuitos impresos.
Con una resina epóxica, la reparación de un elemento de concreto agrietado en su interior se realiza mediante el procedimiento de inyección de resina líquida a alta presión, luego de lo cual recupera su capacidad de carga evitando así la demolición. Por otra parte, mediante el pegado de placas con resina epóxica en pasta, la capacidad de carga se aumenta hasta el punto que sea requerido. Por ello, puede asegurarse que la reparación o restauración de elementos de concreto con resinas epóxicas ha venido a acelerar el desarrollo de las tecnologías para la conservación de las estructuras.
En el desarrollo de esta práctica se emplea resina poliéster preacelerada y un catalizador (MEK o Peróxido de Metil Etil Cetona).
Las resinas poliéster son polímeros que se presentan en una gran variedad de líquidos de diferentes viscosidades.
Este tipo de resinas utilizan para acelerar el curado, sales organometálicas (generalmente de cobalto) las cuales sirven para desarrollar sus máximas propiedades. Además de ello es necesario adicionar entre un 30 y un 40% de Monómero de Estireno. Generalmente los fabricantes de resina poliéster agregan el acelerador (líquido color violeta oscuro) a la misma, el acelerador es el componente que regula los tiempos de la reacción de fraguado mientras que el catalizador es el que inicia la reacción.
El polímero conocido como resina poliéster se forma mediante la reacción entre ácidos orgánicos dibásicos (ácido tereftálico, ácido isoftálico, ácido maleico, etc.), o los anhídridos de estos y dioles -polialcoholes- (monoetilenglicol, dietilenglicol, propilenglicol, neopentilglicol y otros)- El polímero formado en la reacción se procesa a temperaturas entre 200° y 220°C, formando el éster respectivo y obteniéndose además como subproducto agua. El producto final se denomina resina poliéster insaturada que como resultado de la polimerización con eliminación de agua queda con un alto contenido de sólidos y por ello se entrecruza con monómero de Estireno. Este le proporciona características óptimas al producto. La resina poliéster insaturada debido a su alta transparencia y excelente color puede utilizarse para fabricar piezas encapsuladas y laminados translúcidos.
También es apta para todas las aplicaciones de moldeo por contacto, donde se requieran propiedades de resistencias mecánicas y a la intemperie. Se recomienda para la construcción de carrocerías de vehículos, vagones, casas rodantes, así como para embarcaciones. Es una resina de muy bajo color para usar en toda clase de moldeados por colada incolora, para la fabricación de artículos de fantasía, mangos, varillas, embebido de piezas anatómicas y artículos metalúrgicos.
La resina poliéster al estar ya precalentada, sólo requiere de la adición del catalizador. Para evitar el aumento de color, se recomienda no exceder del 1.5% de catalizador, si se requieren coladas transparentes.
Una vez que el proceso se haya terminado, se procede a separar el encapsulado del recipiente.
Observación: Se sugiere ser lo más cuidadoso posible al separar el encapsulado del recipiente. Debe evitarse que se fracture el encapsulado.
 
¡LISTO!, ya se tiene el encapsulado de un material, el cual podrá conservarse sin que sus componentes sufran cambios.
Ya se ha aprendido cómo encapsular. El encapsulado es factible de realizarse en una gran variedad de materiales. Por ejemplo de informática, electrónica, farmacología y biología.
Cuestionario:
1.- ¿Por qué considera que la mezcla resina-catalizador no debe agitarse por mucho tiempo? ¿Qué podría ocurrir, si la mezcla se agita un tiempo prolongado?
El principal riesgo de agitar por un tiempo prolongado la mezcla de resina y catalizador es que al momento en que agregamos el catalizador éste hace reacción con la resina poliéster y ésta comienza a ponerse más viscosa y por lo tanto más complicado de verter en otros recipientes. Por esto mismo es recomendable únicamente utilizar la cantidad de resina necesaria para hacer reacción con el catalizador.
2.- Si se adiciona más acelerador del indicado en el procedimiento, ¿cuál sería el efecto en el color final del encapsulado?
El cambio de color es producido por el calor que desprende al polimerizar, si aumentas la catálisis gelificará en menos tiempo pero desprende más calor y se puede volver amarillenta sobre todo por la zona central que es donde no puede perder calor.
3.- Si el secado o curado de un adhesivo epóxico se realiza en calor, será más resistente que si se seca a temperatura ambiente, ¿qué sucedería con una resina poliéster si se le aplica el mismo proce	dimiento? 
Una de las consecuencias de aplicar calor excesivo a la resina poliéster es que podría causar grietas en nuestro encapsulado.
4. -Los componentes de las resinas epóxicas, aunque son más caros que los de resinas de poliéster, producen piezas más resistentes ya que su estructura es más resistentes. Este tipo de resinas pueden estar en constante contacto con el medio ambiente, en una situación similar, ¿Cómo se comportaría una resina poliéster?. 
Las resinas poliéster al igual que las resinas epóxicas tienen la capacidad de permanecer expuestas al ambiente por largos periodos de tiempo sufriendo muy poco desgaste físico ocasionado por lluvia, aire, polvo e incluso golpes y ciertos cortes que se puedan ocasionar accidentalmente, la diferencia radica en costos principalmente, además de que una resina epóxica es utilizada en donde se tienen tolerancias muy pequeñas, ya que esta no se encoje de la misma forma que la resina poliéster.
5.- Las resinas epóxicas son excelentes aislantes eléctricosy se usan en muchos componentes, para proteger de cortos eléctricos, polvo, humedad, etc. Igualmente, se adhieren a la mayoría de metales, al concreto y a algunos plásticos, se endurecen a temperatura ambiente y forman una masa metálica resistente y duradera. Dicha resina puede ser taladrada, aterrajar, trabajada a máquina o pintada, muestra resistencia excelente al aceite, gasolina, agua y a muchos químicos y remienda y repara áreas en las cuales la soldadura sería impracticable o imposible. Investigue e indique desde el punto de vista químico, la razón de ese comportamiento.
Los compuestos epoxi son un grupo de éteres cíclicos u óxidos de alquileno (alquileno) que poseen un átomo de oxígeno unido a dos átomos de carbono adyacentes (estructura oxirano). Estos éter reaccionan con los grupos amino, oxhidrilo y carboxilo (endurecedores, así como con los ácidos inorgánicos, para dar compuestos relativamente estables, ya que poseen radicales que contienen carbono y oxígeno, por lo que es relativamente fácil añadirle otro monómero.
Es posible obtener una variedad muy amplia de resinas con viscosidades que van desde líquidas hasta sólidas, solo variando su peso molecular, entre más PM tenga más sólido será Este tipo de resinas presenta características bastante interesantes en lo que se refiere a su interacción química con otras resinas, pues genera productos finales con muy buenas propiedades de resistencia a la abrasión química, dieléctrica, flexibilidad y adherencia.
6.- Por otro lado, las resinas poliéster se conservan en estado líquido durante muchos meses, especialmente si son almacenadas en lugares frescos, propiedad que se mejora con el agregado de inhibidores que retrasan la polimerización. Indique qué tipos de inhibidores se utilizan, cuál es su estructura química y porque pueden realizar esta función.
Los inhibidores son utilizados para alargar el tiempo de almacenamiento de la resina, ya que con ello aseguran que no empiece a endurecerse la resina. Algunos inhibidores comunes incluyen catecolbutilo terciario (TBC), hidroquinona (HQ) y toluhidroquinona (THQ). 
7.-La resina poliéster endurecida por polimerización es un sólido, generalmente transparente, de propiedades mecánicas y químicas muy diversas dependiendo de las materias primas utilizadas.
¿Cuál es el efecto de ello en cuanto a su aplicación?
Las distintas propiedades presentes en el lo vuelven muy versátil, siendo muy grande el campo de aplicación de este polímero y aunado a el tratamiento o distintos procesos previos de las materias primas a utilizar este se vuelve en la base para muchos procesos productivos.
¿se limita?: 
No, al contrario las propiedades químicas como la anticorrosión y maleabilidad lo vuelve un material perfecto para procesos de este tipo.Con objetivos muy diversos 
¿presenta resistencia a la tracción y al impacto?.
Ante las propiedades mecánicas su resistencia y fuerza incluso al amortiguar varios impactos lo vuelve muy versátil para los distintos propósitos que requieran el choque o se corra el riesgo de ellos, y poder manipular su superficie se puede encontrar el mejor arreglo para la tracción.
 
8.-¿Se produce alguna reacción en la resina poliéster preacelerada antes de que se le agregue el catalizador?.
Explique.
Antes de que se añadiese el catalizador no se produce ningún tipo de reacción en la resina poliéster ya que esta se mantiene inocua al abstenerse la presencia del catalizador, ya que este es el que comienza la reacción al descomponerse en radicales libres provocando el endurecimiento, formando una cadena uniéndose con los monómeros insaturados de la resina.
Conclusión:
Gracias a la práctica realizada podemos percatarnos de la amplia gama de posibilidades que representa el emplear resina poliéster para diferentes usos, el principal de ellos en ésta actividad fue el encapsular diferentes figuras de materiales variados, para así mismo comprobar su resistencia a la reacción química que sucede cuando el catalizador (Peróxido de metil etil cetona) y la resina poliéster hacen contacto. 
Pudimos percatarnos que la temperatura ambiente es un factor a tomar en cuenta para la proporción de catalizador a usar, aunque generalmente se recomienda entre 1.5% y 2%.
También logramos observar que tras pasar aproximadamente 24 horas de curado algunos de los encapsulados no lograron solidificar, esto debido a la cantidad de catalizador utilizado en la mezcla.
Con las técnicas y conocimientos adquiridos durante la práctica podemos realizar diversos encapsulados para obtener ganancias o incluso por mero entretenimiento y para adquirir práctica al manipular estos materiales.