alvarez-castillo-sheeyron

Vista previa del material en texto

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL 
 
 CENTRO DE INVESTIGACION EN CIENCIA 
 APLICADA Y TECNOLOGIA AVANZADA, 
 UNIDAD ALTAMIRA 
 
 
 CARACTERIZACIÓN Y APROVECHAMIENTO 
DE RESIDUOS DE LAS EMPRESAS 
PRIMEX (PVC) Y BASF (ABS): 
APLICACIÓN EN MEZCLAS PLASTICAS. 
 
 
 T E S I S 
 PARA OBTENER EL GRADO DE: 
 
 MAESTRIA EN TECNOLOGIA AVANZADA 
 
 
 
 P R E S E N T A 
 ING. SHEEYRON ALVAREZ CASTILLO 
 
 
 DIRECTORES DE TESIS: 
 DR. ARTURO LOPEZ MARURE 
 DR. ABELARDO FLORES VELA 
 
 
 
 
 
 
 
 ALTAMIRA, TAMAULIPAS AGOSTO 2007 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
AGRADECIMIENTOS 
 
A los que me compartieron su conocimiento para logr ar el presente 
trabajo de investigación. 
 
Dr. Arturo López Marure y Dr. Abelardo Flores Vela, directores y guías, 
por su apoyo en cualquier circunstancia y búsqueda de alternativas para el 
desarrollo del proyecto. 
 
A la comisión revisora de tesis, formado por Dr. Felipe de Jesús Carrillo 
Romo, Dra. Esther Ramírez Meneses y Dr. Pedro Francisco Rodríguez Espinosa 
durante el proceso de la revisión de la Tesis 
 
Ing. Heriberto García e Ing. Carlos Sanchez, por la oportunidad de 
involucrarme en el proceso de PRIMEX, por la capacitación y enseñanzas sobre 
la industria plástica así como las sugerencias dadas que ayudaron a la búsqueda 
de nuevos caminos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DEDICATORIAS 
Principalmente a Dios por darme vida y amor en cada instante para lograr 
un objetivo más en mi vida 
 
A mis padres, Marte e Isabel, por apoyarme en cualquier decisión y ser la 
persona que con su amor ahora soy. 
A mis hermanos Martell y Mitchell por compartir conmigo momentos 
incomparables de felicidad. 
A Liz, Lilia y Dulce por reafirmar esta gran amistad y acompañarme en 
momentos difíciles y alegres, por sus grandiosas formas de ser y mostrarme que 
no nos debemos dejar vencer. 
A Adela, amistad espiritual que agradezco a Dios la haya puesto en mi 
camino, por sus consejos y contagiarme siempre de alegría. 
A Roger, Judy y Rubi por estar presente en mi vida y brindarme esa 
amistad tan valiosa. 
 
A todos los que siempre comparten grandes y pequeños momentos de mi 
vida. 
 
Los quiero mucho, Gracias de corazón 
Sheeyron 
 
 
 
 
 
 Resumen I 
 
 
 
 
RESUMEN 
 
Uno de los problemas ambientales que han ido poco a poco afectando a 
nuestro planeta, ha sido la contaminación de residuos plásticos, el cual por 
presencia cuantitativa o cualitativa de materia o energía, produce desequilibrio 
ambiental. 
 
El presente trabajo de investigación está enfocado a buscar el aprovechamiento 
adecuado de los residuos de caucho y residuos de Policloruro de Vinilo (PVC), 
mediante la realización de nuevas mezclas entre estos componentes y a su vez 
la búsqueda de la mejor aplicación comercial para las mismas. Para llevar a 
cabo lo anterior, se determinaron las condiciones de secado necesarias para el 
buen mezclado debido a que los residuos contienen un alto porcentaje de 
humedad que evita el obtener un material con buenas propiedades. Una vez 
efectuado el secado, se realizaron las mezclas en diversos porcentajes (PVC-
caucho) encontrando tres aplicaciones diferentes para los diferentes rangos de 
mezclado. Adicionalmente se optimizó una sola mezcla con ayuda de 
plastificantes para obtener características parecidas a las estipuladas para un 
producto específico. Las propiedades presentadas por la mezcla son las más 
viables para la producción de suela de zapato, un mercado importante para una 
de las empresas, colaboradoras del proyecto. 
 
La presente tesis, está dividida en seis capítulos, en los cuales se conocerán los 
objetivos y justificación del proyecto, seguido de la descripción de los materiales 
involucrados directa e indirectamente, como son el PVC, Acrilonitrilo-Butadieno-
Estireno (ABS), residuos de PVC y residuos de caucho. 
 
 
 
 
 Resumen II 
 
 
 
Se describen brevemente alternativas para el aprovechamiento de estos 
residuos ya sea realizando mezclas o utilizándolos para materiales compuestos. 
Posteriormente, se describen las técnicas de caracterización utilizadas para 
determinar las propiedades de las mezclas, así como la parte experimental para 
efectuar el mezclado y su optimización. De igual forma, se muestran los 
resultados de los diferentes porcentajes de las mezclas así como las optimizadas 
con los plastificantes elegidos. Por último se establecen las mejores condiciones 
del mezclado y su óptima aplicación comercial. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Abstract III 
 
 
 
 
ABSTRACT 
 
Pollution by plastic residues is an environmental problem slowly affecting 
our planet's environmental balance by both quantitative and qualitative presence. 
This research thesis focuses on finding an effective environmental friendly 
process for the management of rubber (BASF) and pvc (PRIMEX) residues by 
mixing them and looking for commercialization of the product. In order to fulfill 
this purpose, drying conditions required to get a good mixture were determined 
for both residues, as they come with a high humidity percentage that keeps them 
from mixing into a material with the required properties. Once dried, mixtures 
using three different PVC-rubber percentages were formed; three different uses 
for the three mixtures were found; in addition, one mix was optimized with 
additives in order to obtain specific characteristics for the production of shoe 
soles, which happens to be one of the main marketing branches of PRIMEX, one 
of the sponsors of the project. 
 
This thesis is divided in six chapters that will present the objective and 
justification for the project, the description of the materials involved, prime and 
collateral like PVC, ABS, PVC and rubber residues, among others. Alternative 
processes for the use of this residues in composite materials as direct 
components and mixtures are presented later. Characterization techniques used 
for mixture properties measurement, and other experimental processes for mixing 
and optimization are presented too, as well as the results for such measurements 
for all mixtures and the additivies o ptimized mixture. At last, the optimal mixture 
conditions are established and discussed for its commercialization.
 
 
 
 Índice IV 
 
 
 
 
INDICE 
INDICE DE FIGURAS 
INDICE DE TABLAS 
 
CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN 
 
1.1 Definición del problema 
1.2 Objetivo general 
1.3 Objetivos específicos 
1.4 Justificación 
 
CAPÍTULO 2 PRESENTACION DE MATERIALES 
 
2.1 Policloruro de Vinilo (PVC) 
2.2 Polímero Acrilonitrilo-Butadieno-Estireno (ABS) 
2.3 Reciclado de Residuos Plásticos Industriales 
 2.3.1 Residuos de Caucho 
 2.3.2 Residuos Policloruro de Vinilo 
 
CAPÍTULO 3 MEZCLAS Y MATERIALES COMPUESTOS 
 
3.1 Mezclas 
 3.1.1 Mezclas poliméricas miscibles 
 3.1.2 Mezclas poliméricas inmiscibles 
3.2 Materiales compuestos 
 
 
 
VII 
VIII 
 
1 
 
2 
4 
4 
5 
 
6 
 
6 
12 
16 
25 
28 
 
30 
 
30 
32 
36 
39Índice V 
 
 
 
 
CAPÍTULO 4 TECNICAS DE CARACTERIZACION 
 
4.1 Infrarrojo por Transformadas de Fourier (FT-IR) 
4.2 Pruebas Físicas 
 4.2.1 Dureza de Indentación 
 4.2.2 Peso Específico 
 4.2.3 Esfuerzo de Tensión 
 4.2.4 Porciento de Elongación 
 4.2.5 Módulo al 100% 
4.3 Mezclado 
4.4 Microscopía Electrónica de Barrido 
 
CAPÍTULO 5 PARTE EXPERIMENTAL 
 
5.1 Sistema de Secado 
 5.1.1 Secado de Residuo de PVC 
 5.1.2 Secado de Residuo de Caucho 
5.2 Elaboración de mezclas 
5.3 Mezclas con Plastificantes 
 5.3.1 Mezclas con Ftalato de dioctilo 
 5.3.2 Mezclas con Aceite Nafténico 
 
 
43 
 
43 
45 
46 
47 
47 
48 
49 
52 
53 
 
55 
 
55 
57 
59 
61 
62 
63 
63 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Índice VI 
 
 
 
 
CAPÍTULO 6 INTERPRETACION DE RESULTADOS 
 
6.1 Mezclas de Residuo de Caucho con Residuo de PVC 
6.2 Mezclas de Residuo de Caucho con Residuo de PVC optimizadas 
 6.2.1 Mezclas con Ftalato de dioctilo 
 6.2.2 Mezclas con Aceite Nafténico 
6.3 Microscopía Electrónica de Barrido 
 
 
CONCLUSIONES 
 
REFERENCIAS 
 
 
65 
 
65 
72 
72 
73 
76 
 
 
82 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Índice VII 
 
 
 
ÍNDICE DE FIGURAS 
Figura. 2.1 Estructura de Cloruro de Vinilo y Policloruro de vinilo 
Figura. 2.3 Obtención de ABS 
Figura. 2.4 Diagrama de flujo del Proceso para la obtención de ABS 
Figura. 2.5 Polimerización en masa de ABS 
Figura. 3.1 Estructura de poli(óxido de fenileno) y el poliestireno. 
Figura. 3.2 Mezcla de poliestireno y polibutadieno. 
Figura. 3.3 Cambio de fases continuas y co-continuas. 
Figura. 3.4 El procesado bajo flujo en una dirección hace que las 
esferas se transformen en bastones 
Figura. 3.5 Micrografía por medio de MEB del compuesto Ni-PVC. 
Figura. 4.1 Frecuencias de vibración en el Infrarrojo Medio 
Figura 4.2 Frecuencias de vibración en el Infrarrojo Cercano 
Figura 4.3 Curva de tensión – estiramiento. 
Figura 4.4 Curva de tensión – estiramiento de plásticos flexibles 
Figura 4.5 Curva de tensión – estiramiento de diferentes polímeros. 
Figura 4.6 Molino de dos rodillos 
Figura 5.1. Edificio de Secado 
Figura 5.2 Espectro de Resina de PVC 
Figura 5.3 Espectro de residuo de resina de PVC 
Figura 5.4 Determinación del contenido de humedad 
Figura 5.5 Estructura de DOP 
Figura 6.1 Gráfico de la Dureza Shore B 
Figura 6.2 Gráfico de la Dureza Shore A 
Figura 6.3 Gráfico de % de Elongación 
Figura 6.4 Gráfico de Esfuerzo de Tensión 
Figura 6.5 Gráfico de Módulo al 100% 
Figura 6.6 Micrografía de muestras de 100% PVC. 
Figura 6.7 Micrografía de muestras de 70% PVC 
 
7 
14 
15 
16 
33 
36 
37 
37 
 
40 
44 
44 
49 
50 
50 
51 
55 
57 
58 
59 
62 
66 
67 
68 
69 
70 
75 
76 
 
 
 
 
 
 Índice VIII 
 
 
 
Figura 6.8 Micrografía de muestras de 50% PVC 
Figura 6.9 Micrografía de muestras de 0% PVC 
Figura 6.10 Micrografía de la muestra B, con 70% PVC 
Figura 6.11 Micrografía de la muestra G con 70% PVC 
Figura 6.12 Micrografía de la muestra I con 70% PVC 
 
 
ÍNDICE DE TABLAS 
Tabla 2.1 Propiedades del PVC 
Tabla 2.2 Estructuras de poliacrilonitrilo, polibutadiendo y poliestireno 
Tabla 2.3 Clasificación de Residuos Plásticos. 
Tabla 4.1 Regiones de lecturas de infrarrojo 
Tabla 6.1 Composiciones de las muestras 
Tabla 6.2 Dureza de la muestras residuo de PVC – residuo de Caucho 
Tabla 6.3 Propiedades Mecánicas de las muestras 
Tabla 6.4 Porcentaje en peso de DOP en la mezcla PVC:caucho 
Tabla 6.5 Propiedades de las mezclas con DOP 
Tabla 6.6 Porcentaje en peso de Aceite Nafténico para la mezcla. 
Tabla 6.7 Propiedades de las mezclas con Aceite Nafténico. 
Tabla 6.8 Porcentaje en peso de DOP y Aceite Nafténico para la 
mezcla. 
 
 
 
 
 
 
 
 
77 
78 
78 
79 
79 
 
 
 
9 
13 
19 
43 
64 
65 
67 
71 
72 
72 
73 
73 
 
 
 
 
 
 
 Introducción 1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CAPITULO 1 
INTRODUCCIÓN 
 
 
Este trabajo esta consagrado a analizar y a determinar las condiciones de 
elaboración de diversas mezclas para el aprovechamiento de los residuos 
industriales del Policloruro de vinilo (PVC) y desechos de caucho (SBR). 
El PVC, es el polímero más utilizado en el mundo dentro de la industria de la 
construcción, debido a su versatilidad y propiedades entre las que destacan: 
excelente rigidez, alta resistencia a la ruptura y resistencia química. Además 
tiene varias aplicaciones en la industria de la construcción por la enorme 
variedad de usos en la vida moderna, como: tuberías, conductos, perfiles de 
ventanas, aislamientos de suelos, membranas para techos y revestimientos, 
aislamientos de cables, paneles de instrumentos de vehículos, envases, 
vestimentas, y bolsas para sangre [1]. 
Sin embargo, existen empresas de la región de Altamira en las que los residuos 
de PVC y los de caucho no se les da una utilidad. 
 
 
 
 
 
 Introducción 2 
 
 
 
 Lo anterior representa una gran área de oportunidad puesto que se puede 
desarrollar un proceso para dar una solución técnica y elaborar una mezcla que 
permita el aprovechamiento de estos materiales. 
El primer paso es seleccionar los residuos de PVC y de caucho para conocer sus 
características morfológicas, propiedades mecánicas y químicas; estos 
parámetros establecerán las condiciones de aprovechamiento para su 
reutilización, por ejemplo, número de lavados y secados pasando por una 
molienda posterior para finalmente elaborar una mezcla [2]. 
El producto final que será obtenido podrá ser utilizado como materia prima de 
reciclado en algún proceso de producción o como materia prima dentro de 
diversos sectores industriales de acuerdo a ciertos criterios mecánicos, físico-
químicos y ambientales. [1], [2]. 
 
1.1 Definición del problema 
En la actualidad, la industria de la construcción utiliza más de 10 millones de 
toneladas de plásticos en forma de mezclas y de materiales compuestos, 
mismos que están incluidos en nuevas normas para diseñar, construir y equipar 
los edificios modernos. 
Estos materiales surgen alrededor del año 1943; los polímeros (plásticos) han 
sido reforzados con fibras de vidrio, y se emplean en automóviles, barcos, y 
carros de carga y en durmientes de ferrocarriles [3]. 
En 1928 se inició la polimerización del cloruro de vinilo para producir policloruro 
de vinilo (PVC), es el producto de la polimerización del monómero del cloruro de 
vinilo; que fue implementado desde 1928. La resina que resulta de esta 
polimerización es la más versátil de todos los polímeros; en sus diferentes 
procesos de polimerización se puede obtener un PVC compuesto en forma de 
polvo y pelet [4]. 
 
 
 
 
 Introducción 3 
 
 
 
El PVC es uno de los polímeros más utilizados dentro de una enorme variedad 
de aplicaciones en la industria de la construcción. Por su versatilidad, 
resistencia, flexibilidad, conductividad térmica y acústica. 
El Caucho que se produce en el proceso de la elaboración de ABS, es empleado 
en tuberías, defensas de automóviles y juguetes. Tiene una alta resistencia al 
impacto, dureza superficial, buena moldeabilidad,alta resistencia química y alto 
calor latente de fusión, sin embargo, debido a su compleja composición química, 
su reciclaje resulta difícil. 
Estudios realizados, mediante la deshidrocloración del PVC, muestran un nuevo 
método para detectar el aumento del caucho de estireno-butadieno (SBR) en 
fases con PVC, que puede reducir la deshidrocloración por la presencia de 
caucho de acrilonitrilo-butadieno (NBR), SBR o ambos. [5] 
 
En este trabajo, se realiza una investigación con residuos industriales de PVC y 
de caucho, que serán obtenidos de las empresas del corredor industrial de 
Altamira, Tamaulipas. El estudio se enfocará en analizar y determinar el proceso 
adecuado para el aprovechamiento de estos residuos para la obtención de 
nuevas mezclas de polímeros y la búsqueda de su aplicación comercial. 
Su reciclado podría ser usado en azulejos de suelo, ideales para escuelas, 
tiendas, bahías de servicio automotriz, depósitos, aeropuertos e instalaciones 
atléticas. 
 
Wilmer A. Jenkins de E.I. Dupont de Nemours and Co., informó sobre el enfoque 
de DuPont para el problema de los residuos plásticos y la mala información que 
se tenía sobre ellos para su uso en el reciclaje, debido a esto se realizaron 
campañas para dar información y resolver el problema. 
 
 
 
 
 Introducción 4 
 
 
 
Otro punto de vista es el de Jame A. Huebner de General Electric Co. (GE), que 
menciona que el diseñó de un sistema de polímero que acepta el reciclaje. Una 
nueva política de GE es que los polímeros desarrollados tengan al menos 3 
vidas. 
La primera vida está durante el embalaje, una aplicación de ciclo vital breve. 
Durante la segunda vida se encuentra el proceso de ser formulados en 
compuestos para aplicaciones automovilísticas. Los repuestos de plásticos 
usados para automóviles pueden ser reciclados para su uso en la construcción, 
siendo esta la tercera vida una aplicación de ciclo vital larga. [6] 
 
1.2 Objetivo general 
Aprovechar y buscar la aplicación comercial de los residuos de caucho y PVC 
con la finalidad de elaborar mezclas y encontrar sus mejores propiedades 
fisicoquímicas, químicas y mecánicas. 
 
1.3 Objetivos Específicos 
� Diseñar un circuito de secado (Lecho Fluidizado): Secado y tamizado de 
residuos de caucho y PVC. 
� Caracterizar residuos de PVC y caucho para conocer la compatibilidad 
química de los dos residuos sólidos plásticos. 
� Caracterizar mecánicamente los dos residuos sólidos plásticos para 
buscar su potencial de aplicación comercial. 
� Elaborar mezclas con matriz plástica. 
� Caracterización fisicoquímica de mezclas. 
� Caracterización mecánica de mezclas. 
� Buscar mercado potencial de aplicación 
 
 
 
 Introducción 5 
 
 
 
1.4 Justificación 
1.-Se da una propuesta tecnológica al manejo y reciclado de desechos 
sólidos de ABS y PVC. 
 
2.-Se minimizó el problema de contaminación de desechos plásticos 
proporcionando otro desecho plástico en el seno de un material compuesto. 
 
3.-Se da un valor agregado a los desechos sólidos mediante un método 
de elaboración específico de mezclas con matriz plástica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Presentación de Materiales 6 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CAPÍTULO 2 
 PRESENTACION DE MATERIALES 
 
A continuación se dará un bosquejo de algunas características químicas 
del PVC y ABS que es el material producto principal de una de las empresas 
donde se obtiene como residuo el caucho empleado y descrito en este trabajo de 
tesis, así como la descripción de residuos plásticos industriales y residuos de 
PVC. 
 
2.1 Policloruro de Vinilo (PVC) 
Este polímero se obtiene a partir de dos materias primas naturales, el cloruro de 
sodio o sal común (NaCl) en un 57% y el petróleo o gas natural con 43%. El 
PVC muy estudiado debido a su amplia gama de aplicaciones que ayudan al 
desarrollo y confort para el ser humano, lo cual se logra con la adición de 
estabilizantes, plastificantes y aditivos, transformándolo en un material rígido o 
flexible. 
 
 
 
 
Presentación de Materiales 7 
 
 
 
 
 
Fig. 2.1 Estructura de Cloruro de Vinilo y Policloruro de vinilo 
 
Una aplicación interesante de PVC es en la fabricación de tubos Pacen 
colectores solares que ha sido estudiada por Guillherme y Umbelino 
presentando menores costos que el tubo convencional para un colector de metal, 
ya que registran viabilidad térmica, material disponible y económico como un 
elemento de absorción en colectores solares. La degradación de PVC bajo la 
exposición de radiación, presenta fragilidad debido a la degradación térmica. Las 
pruebas de impacto midieron el nivel de fragilidad en función del tiempo 
expuesto al sol, comparados con muestras estándar de éste material. Las 
pruebas de tracción, compresión y de resistencia de los tubos expuestos varían, 
por ejemplo, algunos tubos no presentan roturas, orificios u otros tipos de 
ataques. [7] 
 
G. A. Voyiatzis, et al. [8] realizaron pruebas de Espectroscopia de Infrarrojo por 
Transformadas de Fourier (FT-IR) usando PVC comercial (k65) con 5 % de 
aditivos entre los cuales se encontraban estabilizadores y lubricantes, pero no 
plastificantes. Las mezclas se hicieron en un mezclador de laboratorio a 
temperaturas de 120 a 130°C y 2500 rpm. La orientac ión que las unidades 
estructurales toman en un polímero, después de ser extruídas, pueden modificar 
las propiedades físicas del material. Por diferentes técnicas de caracterización se 
sabe que el PVC tiene una estructura que no es regular (Fig 2.1), contiene 
conformaciones y defectos configuracionales, los cuales pueden ser tan grandes 
que la estructura podría parecerse al de un polímero desordenado. 
 
 
 
Presentación de Materiales 8 
 
 
 
 
Otros estudios muestran que el PVC ligeramente plastificado en fase vidrioso 
debajo de la temperatura de transición vítrea, presenta aumento en el módulo de 
elasticidad, disminución de la fuerza de impacto y disminución de arrastre 
(mezclas de menos de 15% en peso de Ftalato de dioctilo –DOP-), este 
comportamiento mecánico es llamado antiplastificación. Investigadores 
alemanes propusieron que un fuerte enlace está establecido entre los anillos 
aromáticos del plastificante y la cadena principal del PVC, lo que obstaculiza los 
movimientos segmentarios dando como resultado un alto módulo y reduciendo la 
temperatura de transición de la mezcla. En mezclas de PVC/DOP, la interacción 
es provocada por los enlaces de hidrógeno con grupos carbonilos de DOP y la 
unidad repetitiva de PVC. [9] 
 
De igual forma, otros estudios de membranas basadas en sensores de PVC 
plastificado han sido utilizados en laboratorios clínicos así como en usos 
ambientales e industriales. Estudios complementarios se han enfocado al 
desarrollo de electrodos basados en PVC, transistores de efecto de campo y 
otros dispositivos de iones selectivos en estado sólido. [10] Los compuestos 
basados en PVC tienen la ventaja de sustituir a piezas hechas de oro u otros 
metales y obtener las propiedades deseadas. [11] 
 
En términos generales, el PVC se usa en construcciones, ropa, empaque, equipo 
electrodoméstico etc. [12] Debido a que no conduce la electricidad es excelente 
para aislar cables. Esta característica, así como su resistencia mecánica, 
fortaleza ante la abrasión, bajo peso y la resistencia al impacto, lo hace un 
material clave para la edificación y construcción, encontrándolo en los tubos de 
agua potable, ventanas, papeles para paredes, láminas para impermeabilización, 
etc. 
 
 
 
 
 
Presentación de Materiales 9 
 
 
 
 
Su forma original es presentada en polvo blanco, amorfoy opaco. Sin olor, sin 
sabor e inocuo. No inflamable, no propaga la llama, totalmente reciclable, no se 
disuelve en agua y no se degrada. En la tabla 2.1 se pueden observar las 
propiedades del PVC. 
 
Punto de ebullición (°C) - 13,9 +/- 0,1 
Punto de congelación (°C) - 153,7 
Densidad a 28,11°C (gr cm -3 ) 0,8955 
Calor de fusión (kcal/mol) 1,181 
Calor de vaporización (Kcal/kg) 5.735 
Indice de refracción a 15° 1.38 
Viscosidad a – 10°C (mP) 2.63 
Presión de vapor a 25°C (mm) 3,000 
Calor específico del líquido (cal/g) 0.38 
Calor específico del vapor 10.8 – 12.83 
Calor de combustión a 80°C (Kcal/mol) 286 
Tabla 2.1 Propiedades del PVC 
 
En un estudio de deshidrocloración el PVC muestra 2 etapas de degradación, la 
primera entre 200 y 360°C, en donde el HCl y las mo léculas de bencenos son 
desprendidos. En la segunda etapa (de 360 a 500°C) se forma poco HCl y 
benceno. Los aditivos, como DOP, son usados para modificar las propiedades 
del PVC o incrementar las condiciones de su procesamiento así como reducir el 
desprendimiento de HCl. [1] [12] Dependiendo de las propiedades que se 
deseen y el proceso utilizado para obtener el material, el polímero de PVC es 
combinado con estabilizadores, relleno o carga, plastificante y otros aditivos. 
Gracias a esto se puede producir el policloruro de vinilo flexible y el policloruro 
de vinilo rígido, que presenta las siguientes ventajas y desventajas [13]: 
 
 
 
 
 
Presentación de Materiales 10 
 
 
 
 
Ventajas de PVC flexible. 
• Resistencia química 
• Alto costo/beneficio 
• Resistencia ambiental 
• Variedad de colores 
• Presentación en brillante o mate 
• Fácil de limpiar 
• Resistencia a la flama 
• Alta tenacidad 
• Grandes propiedades eléctricas 
 
Desventajas de PVC flexible. 
• Sensible al calor 
• Dificultad para procesarlo 
• Baja resistencia a las cetonas y a los hidrocarburos clorados 
• Se debe tener cuidado durante el procesado para evitar problemas 
de manchas, afloración de aditivos 
 
Ventajas del PVC rígido 
• Bajo precio 
• Gran resistencia mecánica 
• Buena resistencia química 
• Poca absorción de agua 
• Gran resistencia al impacto 
• Buena resistencia a la intemperie 
• Buena rigidez 
• Excelentes propiedades eléctricas 
• Buena apariencia superficial 
 
 
 
 
Presentación de Materiales 11 
 
 
 
 
Desventajas del PVC rígido 
• Muy inestable, presenta dificultades en el procesamiento 
• Poca deflexión térmica 
• Baja resistencia a la deformación bajo carga estática a 
temperaturas altas. 
 
En estudios de caracterización de mezclas, el uso del PVC con PMMA muestra 
buenas propiedades electroquímicas debido a que el PVC actúa como fase 
separadora de la red rígida mecánica la cual provee la fuerza mecánica deseada 
al polímero. Las muestras con PVC presentaron mejores propiedades mecánicas 
con incrementos razonables de conductividad, por lo que se deduce que es 
necesario agregar éste polímero para obtener mejores películas. [14] 
 
La producción del PVC se puede realizar mediante cuatro procesos: en masa, 
suspensión, emulsión y solución. El más utilizado mundialmente es el método de 
suspensión seguido por emulsión, masa y por último en solución. 
 
Al ser producido en masa, el PVC adquiere tamaños relativamente grandes 
(malla 40 a 200 µ), teniendo forma de naranja arrugada y con un nivel bajo de 
impurezas. 
En 1984, “B.F. Goodrich sacó al mercado una variedad de PVC llamado 
VANTAGE PR, que era preparado con un nuevo proceso llamado 
microsuspensión”. Producto de presentación con partículas esféricas, uniformes 
(malla 20 a 50 µ) con buenas propiedades para ser procesado y con una alta 
densidad aparente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Presentación de Materiales 12 
 
 
 
 
2.2 Polímero Acrilonitrilo-Butadieno-Estireno (ABS) 
Una serie de estudios muestran que este polímero consiste de dos fases y una 
fase continua de poli(estireno-acrilonitrilo) (SAN) parcialmente injertadas en una 
fase de butadieno en forma de partículas esféricas, en la presencia de látex de 
caucho por copolimerización emulsión.[14] Terpolímero que debido a sus 
propiedades de resistencia al choque, tenacidad y dureza superficial, es capaz 
de atender gran variedad de aplicaciones como la fabricación de muebles, 
paneles de automóvil, chasis de televisores, cascos para motociclistas, 
máquinas de oficinas, industria electrodoméstica, juguetes, aplicaciones 
industriales, etc. [14] 
 
Los antioxidantes que son agregados durante el proceso del ABS, generalmente, 
brindan una mejor protección para ser manufacturado. [17] 
 
En la actualidad se polimeriza estireno y acrilonitrilo en presencia de 
polibutadieno, dando lugar a la copolimerización del SAN, mientras que otras 
moléculas son injertadas sobre el polibutadieno, por lo cual es incorrecto 
considerarlo dentro del grupo de los polímeros homogéneos ya que se forma una 
fase elastomérica impidiendo la propagación de las microgrietas, absorbiendo y 
distribuyendo la energía que es propagada. En la Tabla 2.2 se muestran las 
estructuras de los polímeros que intervienen en la producción del ABS. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Presentación de Materiales 13 
 
 
 
 
Poliacrilonitrilo 
 
Polibutadieno 
 
Poliestireno 
 
 Tabla 2.2 Estructuras de poliacrilonitrilo, polibutadiendo y poliestireno 
 
El ABS es originado debido a la necesidad de aumentar las propiedades del 
poliestireno de alto impacto, el cual tiene tres desventajas: 
• Baja temperatura de ablandamiento 
• Baja resistencia ambiental 
• Baja resistencia a los agentes químicos 
 
La mezcla adquiere mayor temperatura de ablandamiento y la mejora a la 
resistencia química al incorporarse el acrilonitrilo en la fase continua, además el 
empleo de aditivos ayuda a resolver el problema de la baja resistencia ambiental. 
 
En estudios de las últimas 2 décadas se han encontrado varios tipos de ABS 
compuestos por partículas injertadas de SAN y otros fundidos en la matriz SAN. 
Con diferente comportamiento dinámico viscoelástico. Un polímero ABS con 
partículas de caucho se aglomera en la matriz de la fase SAN, y otro ABS que 
contiene partículas finas se mantienen dispersas. 
 
 
 
 
Presentación de Materiales 14 
 
 
 
 
En recientes investigaciones se concluyó que las propiedades del ABS 
dependen del grado de injertos de SAN y el peso molecular. Los polímeros de 
ABS exhiben rápida y lenta relajación de tensión atribuible a los movimientos de 
matriz-injerto entre las cadenas de SAN y las partículas de caucho (Fig 2.3). [15] 
 
El ABS es uno de los termoplásticos de color opaco que más se vende, una de 
sus ventajas comerciales es su compatibilidad de mezclarse mecánicamente con 
PVC, polisulfona, policarbonato o poliuretanos. Al agregarle pigmentos, su 
presentación puede variar, la presentación puede variar pues su color es oscuro 
o marfil. 
 
Por otro lado es un material liviano que combina dos propiedades importantes 
como la resistencia a la tensión y la resistencia al impacto, así como la 
capacidad para ser extruídos, moldeados por inyección, soplado y prensado. 
 
 
Fig. 2.3 Obtención de ABS 
 
 
 
 
Presentación de Materiales 15 
 
 
 
 
Por medio de reactores batch, se obtiene el látex de caucho formado por 
polibutadieno o un copolímero de 1,3-butadieno y acrilonitrilo o estireno (Fig 2.4). 
El látex contiene, normalmente, de 30 a 50% de polímero siendo el resto agua. 
 
Fig. 2.4 Diagrama de flujo del Proceso para la obtención de ABS 
 
Se puede realizar una polimerización teniendo la presencia del estireno y 
acrilonitrilo por medio de reactores batch, semicontinuos o continuos. Las 
condiciones de reacción son temperaturas de 55 a 75 °C con presión atmosférica 
cuando se lleva a cabo en reactores hechos de acero inoxidable o acero 
vidriado. Durante la coagulación del látex ABS, el polímero se recupera gracias a 
la adiciónde un agente que estabiliza la emulsión, esto se lleva a cabo a 
temperaturas de 80 a 100 °C. Por medio de filtració n o centrifugación se logra 
separar la resina húmeda para después secarla obteniendo un producto con un 
mínimo porcentaje de humedad. 
 
 
 
 
Presentación de Materiales 16 
 
 
 
 
Con un cambio de fase de aproximadamente 30% de conversión, se logra 
polimerizar la mezcla del polibutadieno con monómeros de acrilonitrilo y estireno 
(Fig 2.5). La finalidad de usar éste porcentaje es para evitar el entrecruzamiento 
del caucho. 
 
Fig. 2.5 Polimerización en masa de ABS 
 
El prepolímerizado es llevado a cabo en un reactor de polimerización en masa 
para obtener una conversión de 50 a 80% con temperaturas de 120 a 180 °C y 
un tiempo de residencia de 1 a 5 horas. 
 
2.3 Reciclado de Residuos Plásticos Industriales 
Es llamado residuo a cualquier producto en estado sólido, líquido o gaseoso que 
resulta de un proceso de extracción, transformación o elaboración, que el 
propietario abandona o tiene la intención u obligación de desprenderse de él por 
su carencia de valor. 
 
 
 
 
 
 
Presentación de Materiales 17 
 
 
 
 
En términos generales, el reciclar materiales surge de la necesidad de 
desarrollar tecnologías para conservar y recuperar los recursos. Para obtener un 
buen proceso de reciclaje es necesario pensar en los materiales a reciclar 
cuando se están diseñando. Por lo anterior, al agregar un aditivo al proceso, se 
debe cuidar que éste mismo no perjudique a su reciclaje posterior. La mejor 
solución sería el reciclar el material reusando sus componentes como materia 
prima de nuevos productos. 
Por ejemplo, las bolsas de papel, catálogos, revistas, muebles, coches y 
aeroplanos, etc, utilizan adhesivos para su producción. Aún cuando el adhesivo 
no sea reciclado por contenerse en pequeñas cantidades, se debe tomar en 
cuenta la influencia en el proceso del reciclado. La mezcla por adherencia de 
materiales plásticos es un campo en donde se pueden encontrar varios ejemplos 
de reciclaje por ser el más utilizado. En Europa cada año aumenta el uso de 
procesos de reciclaje, sobretodo de fibras de ropa, alfombras tapetes y botellas. 
[18] 
 
El reciclaje es idóneo para los residuos plásticos que tienen un alto valor de 
recuperación. Los métodos frecuentes que se llevan a cabo para la disposición 
de residuos sólidos son: el relleno sanitario (landfilling), combustión y reciclaje. 
Sin embargo, la solución del relleno sanitario llega a ser muy costosa e 
indeseable para algunas localidades. [19][20][21] 
 
En los EUA en 2001, de 25 millones de toneladas de residuos plásticos sólo 1 
millón de toneladas fue reciclado debido a la poca divulgación del conocimiento 
para reciclar residuos plásticos y obtener productos de alto valor. [23] Por ello se 
pidió al gobierno un programa inmediato, exhaustivo y previsor para la industria 
de plásticos, para determinar una infraestructura adecuada de rescate del 
plástico. 
 
 
 
 
Presentación de Materiales 18 
 
 
 
 
Recuperar plásticos de la basura no sólo reduce gastos de traspaso enormes, 
también ahorra recursos de productos petroquímicos y gastos para nuevos 
materiales. Los plásticos recuperados son el segundo más valioso de los 
componentes reciclables de desechos sólidos. [6] 
 
El método de reciclaje en casas, demuestra que es poco óptimo en comparación 
con los reciclajes con esquemas y un proceso ya establecido. Se ha mal 
interpretado, entendiendo que el reciclado es sólo la recepción del material 
separado sin buscar la recuperación de subproductos. La presión de la sociedad 
ha influido de tal manera que obliga a implementar esquemas de reciclaje en 
diversas empresas. Por ello mismo se están desarrollando sistemas que 
permitan en un futuro hacer un reciclado en partes separadas después del uso 
del material para ser reutilizado. [23] 
 
El reciclaje de plásticos es una actividad relativamente reciente y que se lleva a 
cabo en pocos países. La mayoría de los plásticos que se producen en el mundo 
son termoplásticos y contienen una larga cadena reestructural. Lo que lo hace 
ser moldeable a elevadas temperaturas y presiones, por lo cual se pueden 
generar distintos productos usando el mismo material usado varias veces. [24] 
 
Muchos de los plásticos desechados por las industrias, tienen una baja 
capacidad para su autodestrucción, quedando como consecuencia residuos que 
contaminan durante varios años. Por lo general, los residuos son colectados por 
contenedores de servicio de limpieza y sin importar el destino final. 
 
Una forma de aprovechar estos residuos es haciendo una mezcla de los 
plásticos recogidos después de una limpieza adecuad a, seguido del 
moldeo y extrusión para obtener perfiles los cuales se pueden utilizar en 
construcción, agricultura, urbanismo etc. sustituye ndo a metales o madera. 
 
 
 
Presentación de Materiales 19 
 
 
 
 
Otra opción, es la incineración o descomposición pi rolítica para obtener 
energía, sobretodo de electricidad y calor. 
 
La clasificación de los plásticos se puede hacer de manera manual, mecánica o 
una combinación de ambas. A su vez la clasificación puede ser positiva (cuando 
los artículos deseados son retirados) o negativa (cuando se eliminan los artículos 
no deseados) dependiendo de la composición del residuo. La clasificación 
manual es la más usada y requiere de experiencia para identificar los materiales 
plásticos. [24] 
 
Para lograr una adecuada separación de los desechos plásticos post-industriales 
o post-consumo, se recomienda clasificar a los plásticos (Tabla 2.3), para tratar 
de encontrar posibles combinaciones por ejemplo, PS y poliolefinas, PVC y PET. 
 
Tabla 2.3 Clasificación de Residuos Plásticos. 
TIPO / NOMBRE CARACTERISTICAS USOS / APLICACIONES 
 
PET 
Polietilen 
Tereftalato 
Se produce a partir del Ácido 
Tereftálico y Etilenglicol, por poli 
condensación; existiendo dos 
tipos: grado textil y grado botella. 
Para el grado botella se lo debe 
post condensar, existiendo 
diversos colores para estos usos. 
Envases para gaseosas, 
aceites, agua mineral, 
cosmética, frascos varios 
(mayonesa, salsas, etc.). 
Películas transparentes, fibras 
textiles, laminados de barrera 
(productos alimenticios), 
envases al vacío, bolsas para 
horno, bandejas para 
microondas, cintas de video y 
audio, geotextiles 
(pavimentación /caminos); 
películas radiográficas. 
 
 
 
Presentación de Materiales 20 
 
 
 
 
 
PEAD 
Polietileno de 
Alta Densidad 
El polietileno de alta densidad es 
un termoplástico fabricado a 
partir del etileno (elaborado a 
partir de uno de los componentes 
del gas natural). Es muy versátil 
y se lo puede transformar de 
diversas formas: Inyección, 
Soplado, Extrusión, o 
Rotomoldeo. 
Envases para: detergentes, 
lavandina, aceites automotor, 
shampoo, lácteos, bolsas para 
supermercados, bazar y menaje, 
cajones para pescados, 
gaseosas y cervezas, baldes 
para pintura, helados, aceites, 
tambores, caños para gas, 
telefonía, agua potable, minería, 
drenaje y uso sanitario, 
macetas, bolsas tejidas. 
 
PVC 
Cloruro de 
Polivinilo 
Se produce a partir de dos 
materias primas naturales: gas 
43% y sal común (*) 57%. 
Para su procesado es necesario 
fabricar compuestos con aditivos 
especiales, que permiten obtener 
productos de variadas 
propiedades para un gran 
número de aplicaciones. Se 
obtienen productos rígidos o 
totalmente flexibles (Inyección - 
Extrusión - Soplado). 
(*) Cloruro de Sodio (2 NaCl) 
Envases para agua mineral, 
aceites, jugos, mayonesa. 
Perfiles para marcos de 
ventanas, puertas, caños para 
desagües domiciliarios y de 
redes, mangueras, blister para 
medicamentos, pilas, juguetes, 
envolturas para golosinas, 
películas flexibles para 
envasado (carnes, fiambres, 
verduras), film cobertura,cables, 
cuerina, papel vinílico 
(decoración), catéteres, bolsas 
para sangre. 
 
 
 
Presentación de Materiales 21 
 
 
 
 
 
PEBD 
Polietileno de 
Baja Densidad 
Se produce a partir del gas 
natural. Al igual que el PEAD es 
de gran versatilidad y se procesa 
de diversas formas: Inyección, 
Soplado, Extrusión y 
Rotomoldeo. 
Su transparencia, flexibilidad, 
tenacidad y economía hacen que 
esté presente en una diversidad 
de envases, sólo o en conjunto 
con otros materiales y en 
variadas aplicaciones. 
Bolsas de todo tipo : 
supermercados, boutiques, 
panificación, congelados, 
industriales, etc. Películas para : 
Agro (recubrimiento de 
Acequias), envasamiento 
automático de alimentos y 
productos industriales (leche, 
agua, plásticos, etc.). Streech 
film, base para pañales 
descartables. Bolsas para suero, 
contenedores herméticos 
domésticos. Tubos y pomos 
(cosméticos, medicamentos y 
alimentos), tuberías para riego. 
 
 
 
Presentación de Materiales 22 
 
 
 
 
 
PP 
Polipropileno 
El PP es un termoplástico que se 
obtiene por polimerización del 
propileno. Los copolímeros se 
forman agregando etileno 
durante el proceso. El PP es un 
plástico rígido de alta 
cristalinidad y elevado punto de 
fusión, excelente resistencia 
química y de más baja densidad. 
Al adicionarle distintas cargas 
(talco, caucho, fibra de vidrio, 
etc.), se potencian sus 
propiedades hasta transformarlo 
en un polímero de ingeniería. (El 
PP es transformado en la 
industria por los procesos de 
inyección, soplado y 
extrusión/termoformado) 
Película/Film (para alimentos, 
snacks, cigarrillos, chicles, 
golosinas, indumentaria). Bolsas 
tejidas (para papas, cereales). 
Envases industriales (Big Bag). 
Hilos cabos, cordelería. Caños 
para agua caliente. Jeringas 
descartables. Tapas en general, 
envases. Bazar y menaje. 
Cajones para bebidas. Baldes 
para pintura, helados. Potes 
para margarina. Fibras para 
tapicería, cubrecamas, etc. 
Telas no tejidas (pañales 
descartables). Alfombras. Cajas 
de batería, paragolpes y 
autopartes. 
 
 
 
Presentación de Materiales 23 
 
 
 
 
 
PS 
Poliestireno 
PS Cristales: Un polímero 
termoplástico que se obtiene del 
estireno (derivado del petróleo), 
cristalino y de alto brillo. 
PS Alto Impacto: Es un polímero 
de estireno con oclusiones de 
Polibutadieno que le confiere alta 
resistencia al impacto. Ambos 
PS son fácilmente moldeables a 
través de procesos de: 
Inyección, 
Extrusión/Termoformado, 
Soplado. 
Potes para lácteos (yoghurt, 
postres, etc.), helados, dulces, 
etc. Envases varios, vasos, 
bandejas de supermercados y 
rotiserías. Heladeras: 
contrapuertas, anaqueles. 
Cosmética: envases, máquinas 
de afeitar descartables. Bazar: 
platos, cubiertos, bandejas, etc. 
Juguetes, cassetes, blisters, etc. 
Aislantes: planchas de PS 
espumado. 
 
Con la clasificación anterior es posible obtener nuevos productos a partir de 
diferentes plásticos en proporciones diferentes o de un mismo tipo de plástico. 
 
Una forma de definir la palabra reciclar seria la siguiente: “cualquier proceso 
donde materiales de desperdicio o post-consumo son recolectados y 
transformados en nuevos materiales que pueden ser utilizados o vendidos como 
nuevos productos o materias primas”. Entre los procesos se pueden mencionar 
el mecánico, químico, pirolíticos e incineración. [25] 
 
El proceso mecánico, es aquel en el cual el plástico es convertido a gránulos 
para reemplazar materiales plásticos en la producción de nuevos productos. La 
mayoría de los plásticos son reprocesados de manera mecánica. En algunos 
casos se reprocesan diferentes tipos de plásticos lo que disminuye las 
propiedades, por ello estos se usan en conos para calles o bancas de parque. 
[24][21] 
 
 
 
 
Presentación de Materiales 24 
 
 
 
 
El procesado químico involucra la degradación de las moléculas de los plásticos 
en sus componentes para ser utilizados después en la síntesis de nuevos 
materiales plásticos. Por ejemplo en estudios de recuperación de HCl del 
plástico de PVC, se muestra la desventaja al ser poco amigable con el medio 
ambiente y consumir mucha energía. [24][26] 
Algunos procesos pirolíticos se han realizado con basura homogénea o plásticos 
puros imitando la composición de los residuos municipales para ver su 
comportamiento durante la pirólisis, e incluso se manejaron residuos reales 
obteniendo costos muy altos de proceso y gases contaminantes perjudicando el 
la atmósfera. [27] 
 
Otro método es cuando los residuos se incineran, llamado reciclado térmico, 
para producir energía, la desventaja de este método es que no es muy aceptado 
por el público debido a la preocupación de la contaminación atmosférica que 
desprenden mezclas de gases y compuestos líquidos contaminantes. [28] [24] 
[29] 
 
El reciclaje es una mejor alternativa debido a que es un camino más amigable 
con el medio ambiente. [19] Respetando el primer principio de ecología 
industrial: “las firmas individuales tienen que estar conectadas con el ecosistema 
industrial, éste puede ser logrado con el reuso y reciclaje, así como el definir que 
todos los residuos son productos potenciales y encontrar el mercado adecuado 
para ellos”. [29] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Presentación de Materiales 25 
 
 
 
 
2.3.1 Residuos de caucho 
Los residuos de caucho, pueden ser tratados por los métodos de reciclaje 
químico, mecánico y energético, siendo el recomendado y el más económico, el 
segundo debido a que el tercero puede generar productos contaminantes, 
mientras que si es tratado por el proceso químico resulta más costoso por la 
serie de operaciones a seguir. 
 
Shui-Han Zhu y Chi-Ming Chan realizaron estudios donde utilizaron caucho de 
acrilonitrilo butadieno (NBR) como compatibilizador para mezclar SBR con PVC 
aumentando las propiedades mecánicas del material, debido a que NBR es 
uniformemente dispersado en la fase de PVC. La concentración de NBR es 
llevada a cabo gracias a la covulcanización. [5] 
El caucho de estireno butadieno fue descubierto por I.G. Farben industries en 
Alemania. Caucho tolerante al agua en reacciones bajas y sólo requiere 
ausencia de oxígeno. Entre sus beneficios dan altos sólidos con poca viscosidad 
en la reacción y un proceso efectivo. 
Es usado para aumentar la calidad y propiedades de algunos productos por 
medio de emulsión hoy en día. El SBR de emulsión varía entre 0 y 50% en peso 
en comparación a los comerciales que aproximadamente contienen 23.5%, 
presentando mejor dureza y esfuerzo de tracción los que están más enriquecidos 
de estirenos. 
Las propiedades de tensión de SBR vulcanizante depende del tipo de cantidad 
del compuesto de relleno. El caucho presenta 2.8 a 4.2 MPa de fuerza de 
tensión mientras que con partículas de negro de humo puede tener 27.6 MPa. El 
caucho es no polar, pobre conductor de electricidad y las propiedades dependen 
de la cantidad y tipo de emulsificantes y coagulantes usados. Es resistente a 
solventes polares así como ácidos diluidos y bases pero se eleva la resistencia 
cuando está mezclado con gasolina y grasas. 
 
 
 
 
Presentación de Materiales 26 
 
 
 
 
Seung-Yeop Kwak et al [30], realizaron mezclas con caucho, donde se 
determinaron que las condiciones de mezcla, son respecto a un fluido y el 
comportamiento del material es representada en un estado de flujo estacionario, 
aunque es imposible debido a que el caucho cambia con el tiempo de 
transportación y alcanzando el límite de elongación. El comportamiento del 
material en estado elástico se describe mejor por su deformación que en el 
estado de flujo. Además, al disminuir la gravedad, el caucho de acrilonitrilo-
estireno indica que su comportamiento es sólido deformable durante el 
mezclado. 
 
Dependiendo del origen del residuo de caucho se recomiendan las siguientes 
alternativas:• Pueden ser mecánicamente recicladas aquellas piezas moldeadas 
sin la presencia de alguna sustancia nociva o que no se encuentren 
contaminadas. 
• Si tienen sustancias peligrosas, se realizará el proceso de reciclado 
termoquímico o de recuperación energética, con su debido tratamiento de 
gases de combustión que se puedan generar. 
 
El residuo de la resina de caucho puede ser mezclado con la resina de éste 
mismo polímero en forma virgen, teniendo un porcentaje de humedad menor a 
1% con respecto al residuo, con similares condiciones del proceso inicial, 
consiguiendo impermeabilidad, elasticidad, gran resistencia a la rotura y a las 
ralladuras, acabados brillantes y sobretodo un material nuevo reciclable. 
 
El ABS residual ha sido mezclado por medio de co-carbonización en la 
realización del coque en pequeñas cantidades dando una nueva alternativa para 
su reuso, dando una mezcla de dos fases inmiscibles. [31] 
 
 
 
 
Presentación de Materiales 27 
 
 
 
 
En estudios sobre la relajación de la tensión en muestras de caucho en sistemas 
poliméricos de caucho modificado, se observó que la temperatura de transición 
vítrea de un polímero (termoplástico o termoestable) es altamente sensible al 
mezclado. Si se tiene un polímero el cual es producido de un material de caucho 
modificado, el mezclado residual puede mostrar una reducción dramática en la 
matriz Tg dependiendo del grado de mezclado. El tiempo de relajación de 
tensión de un polímero es otra característica que puede ser influenciada por el 
mezclado residual, incrementándose dependiendo del peso moléculas de un 
segundo polímero. Las mezclas de matriz residual de sistemas poliméricos 
bifásicos producidos por polimerización in situ pueden alterar significativamente 
las propiedades intrínsecas de la matriz del polímero. Las formulaciones 
miscibles reflejaron que existe una mezcla de los componentes entre la matriz y 
la fase dispersa, teniendo características de tiempo de relajación eficientes. Esto 
no sucede igual en mezclas que son completamente de fases separadas. Se 
encontró que la inclusión de cadenas de caucho en la matriz tiene efectos 
directos, que dependen de la composición sobre la movilidad segmentada en la 
red. [32] 
La incorporación de rellenos nanoscópicos como carbón, silica o microgeles 
poliméricos en un elastómero pueden mejorar las propiedades mecánicas y 
eléctricas, entre otras. Los efectos de rellenos en refuerzos de caucho son de 
gran importancia comercial y científica. 
 
Huijun Luo, et al. [33] realizaron estudios sobre muestras con SBR 
frecuentemente usado en la industria llantera con 25% peso de estireno y 25% 
vinil, preparados en un mezclador durante 6.5 min. La densidad de cadena 
mecánicamente eficaz del relleno de caucho reforzado, se puede asumir a 2 
características: la densidad de la cadena asociada con la unión de red del 
polímero y la densidad de la cadena adicional resultante del acoplamiento del 
polímero de relleno. En algunas muestras del estudio del caucho se 
incrementaro
 
 
 
Presentación de Materiales 28 
 
 
 
 
n las medidas mecánicas para muestras con carbón negro de relleno (que 
permiten altas formaciones de redes). La densidad de los enlaces de redes de 
mezclas con relleno SBR mejoró al incrementar el contenido de relleno. 
 
2.3.2 Residuos Policloruro de Vinilo 
Es fácil el reciclaje del PVC, lo que minimiza que los objetos hechos con este 
polímero lleguen a rellenos sanitarios. Desde principios de su producción, se ha 
realizado el reciclaje debido a que su vida útil supera los 50 años. Los residuos 
de éste material pueden ser tratados, para solucionar problemas del medio 
ambiente gracias a su fácil transformación y termoplasticidad. 
 
Los residuos de PVC han sido utilizados como componente menor en una 
mezcla con carbón (aproximadamente 1% en peso) sin debilitar la calidad del 
coque. [31] 
 
Estudios mecánicos demostraron que las propiedades entre la resina de PVC 
virgen y PVC reciclado, no son significativamente diferentes. Debido a la 
presencia de impurezas, tienden reducir el comportamiento frágil, dando como 
resultado una fuerza de tensión más baja, una ductilidad más baja, y un módulo 
un poco más bajo. [4] 
 
A. S. Pazur [6] no encontró en su investigación problemas para lograr el 
reciclado de los residuos de PVC. Las resinas de botella de PVC son bien 
estabilizadas en su producción, por lo tanto si son recolectadas y lavadas, 
pueden ser reprocesadas fácilmente en nuevos artículos de PVC. Si no son por 
separado, puede servir como materia prima de plásticos mezclados. Con las 
técnicas de compuestos, aditivos modificadores y pruebas de control de calidad 
es posible tener productos reciclados de alta calidad con propiedades físicas 
superiores comparadas con la resina original. 
 
 
 
 
Presentación de Materiales 29 
 
 
 
 
Un ejemplo en donde se han ido sustituyendo los materiales tradicionales como 
una forma de contribuir a la reducción de dióxido de carbono (CO2), es en el 
sector japonés, donde se busca alcanzar los índices que se determinaron en El 
protocolo de Kyoto . “Las ventanas de PVC tienen aislamiento térmico tres 
veces superior a las de aluminio, lo que reduce el consumo de energía durante el 
uso de sistemas de refrigeración y calefacción de ambientes, y por lo tanto, la 
emisión de gases a la atmósfera”, afirmó Miguel Bahiense Neto, director del 
Instituto del PVC. 
 
Por otro lado, los residuos de PVC que se incineran, desprenden altas 
cantidades de HCl generando problemas para el medio ambiente. Debido a la 
degradación del PVC o de los mismos estabilizadores usados en la producción, 
es necesario adicionar nuevos estabilizadores para obtener un producto 
reciclado eficiente, de los más comunes es el DOP para la obtener PVC 
plastificado. [1] 
 
Existen cuatro formas de reciclar los residuos de PVC. El primero es reciclaje 
primario, en el cual se introduce el PVC residuo en un producto similar o igual del 
cual fue generado. El segundo es el reciclaje mecánico, el cual consiste en la 
conversión de plásticos del post-consumo en gránulos para utilizarse en la 
producción de otros productos como en suelas, pisos, mangueras, etc. En el 
tercero, el PVC residuo se convierte en químicos de cadenas cortas para 
reusarse en polimerización y otros procesos químicos. El cuarto es el reciclaje 
para recuperación de energía. [26] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Mezclas y Materiales Compuestos 30 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CAPITULO 3 
MEZCLAS Y MATERIALES COMPUESTOS 
 
3.1 Mezclas 
Los polímeros preparados por polimerización en emulsión tienen muchas 
aplicaciones al realizar mezclas, y estos son tanto el PVC, copolímeros de 
cloruro de vinilideno, una amplia variedad de cauchos naturales y sintéticos, 
polímeros y multipolímeros de los polímeros comunes de la adición como 
pueden ser acrilonitrilo-butadieno-estireno. Todos estos polímeros de emulsión 
se pueden convertir de una emulsión estable en agua a un polímero seco antes 
de usar. [34] 
 
Una amplia variedad de propiedades poliméricas útiles pueden ser obtenidas por 
la mezcla de 2 o más polímeros. La mayoría de los polímeros de peso molecular 
alto no pueden formar mezclas miscibles. Varios investigadores han descrito los 
efectos que se generan en las mezclas poliméricas al agregar un polímero con 
propiedades físicas conocidas. [35] 
 
 
 
 
 
 
Mezclas y Materiales Compuestos 31 
 
 
 
 
Por medio de la elaboración de mezclas es posible mejorar propiedades 
mecánicas de la mayoría de los termoplásticos. Se puede producir un polímero 
de dos fases cuando se mezcla el termoplástico con un elastómero no miscible. 
El elastómero puede contribuir a absorber energía y aumentar la tenacidad sin 
ser introducido como un copolímero en la estructura. 
 
Se han realizado muchos estudios teóricos y experimentales alrededorde los 
sistemas de polímeros multicomponentes para entender mejor el 
comportamiento de fase, así como su morfología, [36] mezclas como 
poliestireno-polióxido de fenileno o mezclas en las cuales se tengan 
componentes semicristalinos. [37] 
 
Estudios recientes en mezclas poliméricas han demostrado que aun a altas 
temperaturas donde los efectos dinámicos tienden a desaparecer, la dinámica de 
los componentes permanecen diferentes. Otras investigaciones han mostrado 
que las características dinámicas principales de las mezclas poliméricas pueden 
ser captadas con sólo tomar en cuenta los efectos de sus concentraciones 
producidos por la conectividad de la cadena. [38] 
 
Muchas investigaciones han sido enfocadas al comportamiento de las mezclas 
de polímeros binarios, sobretodo las mezclas de polímeros semicristalinos, ya 
que tanto comercial como científicamente son interesantes. En ésta última se 
ofrece la posibilidad de estudiar la cristalización y morfología cristalina de 
diversos polímeros, enfocándose a sistemas de polímeros que contenga un 
polímero semicristalino. Con sistemas en donde los dos componentes son 
polímeros semicristalinos, es más complicado, pero ayudan a tener más estudios 
sobre la relación del comportamiento de las fases y la estructura. [39] 
 
 
 
 
 
Mezclas y Materiales Compuestos 32 
 
 
 
 
3.1.1 Mezclas poliméricas miscibles 
“Una mezcla polimérica miscible se define como una mezcla homogénea estable 
que exhibe propiedades macroscópicas similares a las que se esperarían para 
un material homogéneo”. [40] 
 
Es raro encontrar una forma fácil para mezclar dos polímeros. Aunque parezca 
ilógico pero aunque sean polímeros hidrocarbonatos extremadamente apolares 
no se llegan a mezclar perfectamente. Esto es debido al desorden que la 
entropía causa en las moléculas. 
 
Algunas mezclas poliméricas miscibles son aplicadas para obtener aleaciones 
simples con propiedades intermedias de cada componente. Uno de los sistemas 
de mezclas poliméricas miscibles más estudiadas son el poliestireno-poli(éter 
metilvinílico). [36] 
 
Las mezclas de NBR y PVC han sido comercialmente exitosas por poseer 
aumento de propiedades a comparación de los compuestos por separado. 
Mostrando que la morfología está íntimamente relacionada con las fases sólidas 
de las estructuras y sus propiedades. Estas mezclas se realizaron en proporción 
de 30% de acrilonitrilo en concentración de 1:1 NBR y PVC, en una suspensión 
polimerizada conducida en un mezclador batch. Se observan aglomeraciones 
compuestas de partículas primarias, aproximadamente de 1µm, las que 
consisten en dominios de aproximadamente 0.1 µm, los dominios están unidos 
internamente por microcristales actuando como enlaces físicos contribuyendo al 
refuerzo de PVC. El análisis de estructura de la fase en la mezcla final es de otra 
importancia debido a que gobierna las propiedades físico-mecánicas en el uso 
final. [30] 
 
 
 
 
 
Mezclas y Materiales Compuestos 33 
 
 
 
 
Se ha usado polihedral oligomérico silsesquioxano (POSS) en mezclas para 
estudiar el comportamiento de deformación elásico-plástico con PVC a diferentes 
porcentajes para compararse con mezclas de dioctil ftalato (DOP) con PVC. Se 
mezclaron 10, 15 y 20 % w con PVC para este estudio, durante 2 minutos. El 
PVC contiene un estabilizador térmico en 3% para minimizar la degradación. Las 
pruebas de tensión fueron alrededor de 3000 a 7000 mm/s. El POSS actúa como 
plastificador, aumentando el volumen en el PVC al ser agregado. [9] 
 
En mezclas poliméricas compuestas por poliestireno con poli(2,6-dimetil 1,4-
eterfenílico) (PPO) y mezclas de poliestireno con poli(eter metil vinílico) (PVME), 
se usó la espectroscopia infrarroja para su caracterización, mostrando 
interacciones específicas y cambios conformacionales, aunque no se descartó 
la posibilidad de haber obtenido interpretaciones erróneas de los resultados 
confundiendo las características anteriores por puntos de inflexión sobretodo en 
sistemas como mezclas de polímeros. [41] 
 
J. P. Penning y R. St. John Manley, realizaron estudios de mezclas miscibles de 
polifloruro de vinilideno y poli1,4-adipato de butileno (PBA), donde ambos 
componentes se trataron de cristalizar en regimenes de temperaturas separadas, 
sin ocurrir la cristalización por ser estructuralmente distintos. Estas 
investigaciones de la cinética, sobre los procesos de cristalización y morfología 
cristalina, revelan que cada componente afecta el comportamiento de la mezcla 
durante la cristalización de diversas maneras. [39] 
 
Se ha mostrado que el polifloruro de vinilideno es miscible con polímeros que 
contengan un gran número de grupos carbonilos. Estudios de espectroscopia 
infrarroja indican que la miscibilidad de esta mezcla con PBA, surge de las 
interacciones específicas con el grupo carbonilo. 
 
 
 
 
Mezclas y Materiales Compuestos 34 
 
 
 
 
El cambio de frecuencia es muy pequeño, lo que hace un defecto de la 
interacción permitiendo una miscibilidad termodinámica en la mezcla. [37] 
 
Si se disminuye la energía de dos polímeros cuando se están mezclando, se 
logrará obtener una buena mezcla. Un ejemplo de esto es el poliestireno y el 
poli(óxido de fenileno) (Fig. 3.1). 
Poli(óxido de fenileno) poliestireno
 
Fig. 3.1 Estructura de poli(óxido de fenileno) y el poliestireno. 
 
Gracias a sus anillos aromáticos, estas moléculas se amontonan como 
pequeñas fichas hexagonales de póker, por lo que su mezclado es perfecto. 
 
Existen dos formas de hacer el mezclado de polímeros, la primera consiste en 
disolver al mismo tiempo y en el mismo solvente, dos polímeros, seguido por la 
evaporación del solvente, después se verá una mezcla en el fondo. Pero éste 
método es muy costoso a nivel industrial, sobre todo porque los solventes no son 
económicos y se tendría que evaporar o recuperar ciento de miles de litros, 
agregándose los efectos en el medio ambiente al liberar gases tóxicos a la 
atmósfera. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Mezclas y Materiales Compuestos 35 
 
 
 
 
Se estudiaron mezclas por infrarrojo de copolímeros de estireno-co-ácido 
metacrílico que contienen grupos funcionales como vinylpirrolidona y 2-
vinilpiridina. Así también, investigaciones de FTIR sobre poli(ácido acrílico) 
(PAA) y poli(vinilpiridina) (PVPy) con poli(ácido metacrílico) y PVPy, mostraron 
que los enclaces de hidrógeno son la principal interacción que involucra MMA y 
grupos VPy en las mezclas de PMMA con PVPy, lo que propicia la formación de 
los sistemas miscibles. [42] 
 
Muchos estudios se han publicado sobre mezclas de PEO (óxido de polietileno) 
y PMMA (polimetilmetacrilato), reportando que la miscibilidad es de 10 a un 30% 
en peso de PEO, siendo la estereoregulación del PMMA el principal factor que 
afecta a la miscibilidad. Para ésta mezcla se encontró que la miscibilidad mejora 
en películas delgadas en comparación con la masa completa. [43] 
 
En otros estudios de mezclas miscibles, donde intervienen el grupo vinil y 
estireno, se buscó la forma de predecir el comportamiento del enlace de 
hidrógeno en las mezclas de polímeros derivados de aquellos con bajo peso 
molecular. Para conseguirlo se toman en cuenta los efectos de conectividad a la 
cadena, incluyendo la identificación intramolecular, la accesibilidad del grupo 
funcional y la arquitectura de la cadena del polímero. Las mezclas utilizadas para 
ésta investigación fueron dimetilbutadieno-co-4-vinilfenol con estireno-co-2-
vinilpiridina, y mezcla de homopolímeros poli(2-vinilpiridina) con poli(4-vinilfenol). 
Se precipitaron al mezclarse en un disolvente común para formar complejos de 
la fase simple, sin embargo, los segmentos de vinilpiridina y vinilfenol son 
substancialmente diluidos por copolimerización con estireno o segmentos de 
dimetilbutadieno. Estas mezclas no se precipitan de la solución en un solventecomún, por lo que es factible la formación de películas de mezclas miscibles. [44] 
 
 
 
 
 
Mezclas y Materiales Compuestos 36 
 
 
 
 
3.1.2 Mezclas poliméricas inmiscibles 
Cuando se realizan mezclas de polímeros la mayoría de las veces no se llega a 
mezclar perfectamente por lo que se forman dos fases separadas, bien 
definidas, no presentando el conjunto de propiedades homogéneas. 
 
La adhesión entre las fases determina el buen comportamiento mecánico de las 
mezclas. Las cuales son llamadas mezclas inmiscibles. [45] Estas mezclas 
tienen baja entropía de mezclado lo que dificulta tener una mezcla homogénea. 
[36] 
 
La adhesión entre mezclas inmiscibles es uno de los más importantes 
parámetros para la producción de materiales con significado práctico. La fuerza 
que se muestra en las mezclas inmiscibles influye en las propiedades como 
módulo de tensión, punto de ruptura y fuerza de impacto. En la interfase de 
mezclas de SBR con PVC, es posible concentrar NBR teniendo buena 
distribución de compatibilizadores para hacer las mezclas más óptimas. En estos 
estudios se mezclaron 50% en peso de PVC con 50% SBR y 10 partes de NBR 
para sustituir al SBR, actuando como compatibilizador. [5] 
 
Las propiedades de las mezclas van cambiando según la morfología que éstas 
vayan adquiriendo. Como ejemplo podemos nombrar la mezcla entre el 
poliestireno y el polibutadieno, donde el último formará gránulos dentro de la 
misma, esto se muestra en la figura 3.2. 
 
 
 
 
Mezclas y Materiales Compuestos 37 
 
 
 
 
Fase de poliestireno Fase de
polibutadieno
 
Fig. 3.2 Mezcla de poliestireno y polibutadieno. 
 
Gracias a esos gránulos de polibutadieno, el material formado adquiere más 
resistencia y ductilidad debido a que son elásticas y bajo tensión pueden 
absorber energía, lo que evita que el poliestireno se rompa. 
 
La morfología es el arreglo de las fases en la mezcla, lo cual puede ser 
modificada al cambiar las proporciones de los polímeros presentes. Esto se 
puede ejemplificar de la siguiente forma, se tienen dos polímeros, A y B, si se 
mezcla más polímero A que el B, éste último será el que formara gránulos y 
estarán separados por una gran cantidad del polímero A. Obsérvese la figura de 
abajo. 
 
El polímero A recibe el nombre de componente mayoritario y el polímero B, el 
componente minoritario. 
 
 
 
 
 
 
 
Mezclas y Materiales Compuestos 38 
 
 
 
 
 
Cantidad relativa de polímero B en la mezcla inmiscible 
Polímero A 
Polímero B 
Fig.3.3 Cambio de fases continuas y co-continuas. 
 
Por el contrario, si se agrega más polímero B, los gránulos crecerán más hasta 
llegar a ser el polímero B el componente mayoritario y el polímero A, el 
minoritario (Fig. 3.3). Cuando se está agregando más polímero B y tenemos una 
mezcla como la figura de en medio, decimos que se tiene una fase continua, y 
se nombran a las fases de polímero A y polímero B como fases co-continuas. 
Se puede también tener otra morfología donde en lugar de gránulos dentro de la 
mezcla, se tienen dominios tipo bastón de algún polímero, rodeado de la fase 
continua de un segundo polímero como se muestra en la figura 3.4. 
 
 
Fig. 3.4 El procesado bajo flujo en una dirección hace que las esferas se transformen en bastones 
 
 
 
 
 
 
 
 
Mezclas y Materiales Compuestos 39 
 
 
 
 
Esto se puede llevar a cabo mediante la extrusión debido a que la mezcla 
inmiscible está puesta bajo tensión en una sola dirección. Siempre se debe de 
cuidar que la relación de dominios sea la adecuada entre los polímeros, cuanto 
menor sea el área superficial, mejor será el material. 
 
3.2 Materiales compuestos 
 
La idea de asociar uno o más materiales con características complementarias 
entre si y en el seno de un mismo sólido llamado composito fue desarrollada 
inicialmente en vías de aplicaciones particulares y con un doble objetivo: 
mejorar desempeños mecánicos y aligerar estructuras. 
Los materiales compuestos son aquellos constituidos por la combinación de dos 
o más tipos de materiales que actúan como matriz y reforzante respectivamente, 
lo que da lugar a propiedades especificas que se ajustan al requerimiento y 
diseño del usuario. 
En el diseño de un nuevo material se deben conocer las propiedades del 
material tales como resistencia, conductividad eléctrica, térmica y densidad. 
 
El concepto ha sido extendido a industrias del transporte y posteriormente a 
otros sectores: armamentismo (blindajes), mecánico (robótica, dispositivos 
ópticos, antenas, electrónica (tablas, semiconductores,…, nanoelectrónica), 
Ingeniería química (tubos, depósitos), deportes y entretenimientos, instrumentos 
médicos, prótesis, hogar (cocinas integrales, estufas, etc). 
 
Thierry Glorian estudió como las aleaciones amorfas son cristalizadas en un 
material compuesto nanoestructurado. Las aleaciones se incrustan en la matriz 
amorfa en tamaño nanométrico. Esto aumenta las propiedades mecánicas del 
compuesto. [46] 
 
 
 
 
Mezclas y Materiales Compuestos 40 
 
 
 
 
El PVC plastificado ha sido utilizado para desarrollar nuevos materiales como 
compuestos de Au-PVC aplicables para realizar electrodos que operan en 
sensores de amperímetros de gas en estado sólido a temperaturas de 
laboratorio. [11] 
 
Dependiendo del polímero a tratar, la relación entre la resistencia y densidad 
alta, es la principal característica que destaca a los plásticos gracias a que 
proporcionan aislamiento térmico y eléctrico, al igual que una gran resistencia a 
los ácidos, álcalis y disolventes. 
Sus moléculas pueden ser lineales, ramificadas o entrecruzadas según el tipo de 
plástico. Las moléculas lineales y ramificadas son termoplásticos (se ablandan 
con el calor), mientras que las entrecruzadas son termoendurecibles (se 
endurecen con el calor), es por ello que se emplean en la producción de diversos 
materiales compuestos. 
 
Cuando se utiliza PVC como matriz con níquel se pueden lograr propiedades 
mecánicas y de conductividad eléctrica y puede utilizarse en campos como la 
electrocatálisis. Los compuestos como Ni-PVC pueden utilizarse como anodos 
en soluciones alcalinas. Por medio de Microscopía electrónica de barrido (MEB) 
fueron estudiadas las superficies de estas muestras donde se presentan 
partículas agregadas de níquel conectadas unas con otras, presentando 
microcavidades y aislando películas del PVC alrededor de las partículas 
agregadas (Fig. 3.5). [47] 
 
 
 
 
Mezclas y Materiales Compuestos 41 
 
 
 
 
 
Fig.3.5 Micrografía por medio de MEB del compuesto Ni-PVC. 
 
Son producidos por la unión de cientos de miles de pequeñas moléculas 
denominadas monómeros que se unen para formar cadenas de diferentes 
formas. Los distinguen sus propiedades mecánicas por presentar una alta 
resistencia mecánica. 
 
Los materiales compuestos son materiales complejos y perfeccionables, con un 
alto valor agregado, diversificados en matrices poliméricas, metálicas o 
cerámicas. En un material compuesto, la naturaleza y la morfología de sus 
constituyentes, su disposición mutua y sus fracciones volumétricas no son 
elegidas al azar, se busca siempre una sinergia entre los constituyentes y el 
resultado es un material con propiedades aumentadas con respecto a sus 
constituyentes por separado. 
 
 
 
 
Mezclas y Materiales Compuestos 42 
 
 
 
 
Además debe considerarse el comportamiento del material durante su 
procesamiento y su utilización, así como la necesidad de controlar los elementos 
que componen el compuesto ya que las propiedades de un material se originan 
en las estructuras internas del mismo [48]. 
 
Si las propiedades de un material se relacionan con su estructura, entonces es 
importante la forma en que se procesa un material, puesto que afectara su 
estructura y por consiguiente las propiedades tendrán modificaciones.Técnicas de Caracterización 43 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CAPITULO 4 
TÉCNICAS DE CARACTERIZACIÓN 
 
4.1 Infrarrojo por Transformadas de Fourier (FTIR) 
El equipo FTIR utilizado para la caracterización del residuo de PVC y 
PVC, fue un espectrofotómetro Perkin Elmer Spectrum One. La espectroscopia 
molecular se basa en la interacción entre la radiación electromagnética y las 
moléculas [50]. Ayuda a identificar los tipos de estructuras y enlaces químicos, 
como pueden ser C-C, C=C, C≡O, >NH, Aromáticos, etc. Por lo tanto se utiliza 
para identificar cuales compuestos orgánicos se tienen en los materiales, 
comprobar el grado de reacción y como prueba de control de calidad. 
 
Los espectros de infrarrojo de polímeros semicristalinos ayudan a proveer 
información sobre las cadenas en fase cristalina y ciertas cadenas en fase 
amorfa. [8] 
 
Las longitudes de onda ( λ ) que más se usa es dentro de la región de 4000 a 
500 cm-1. El análisis consiste en explorar sólidos o líquidos en un intervalo de 
longitud de onda, dando como resultado un espectro que registre la absorción 
causada por la variación del momento bipolar de las moléculas. 
 
 
 
 
Técnicas de Caracterización 44 
 
 
 
 
 La absorción de la radiación infrarroja corresponde a vibraciones de tensión o 
de deformación, esto debido a que cambia su estado de energía vibracional y 
rotacional. “La molécula, al absorber la radiación infrarroja, cambia su estado de 
energía vibracional y rotacional”. [50] 
 
Desde el punto de vista práctico y funcional el espectro infrarrojo se divide en 3 
zonas mostradas en la tabla 4.1: IR Lejano, IR Medio y el IR Cercano. 
 
Región 
Transición 
característica 
Longitud de 
onda (nm) 
Número de 
onda (cm -1) 
Infrarrojo cercano 
(NIR) 
Sobretonos y 
combinaciones 
700 - 2500 14300 – 4000 
Infrarrojo medio 
(IR) 
Vibraciones 
fundamentales 
2500 – 5 x 104 4000 - 200 
Infrarrojo lejano Rotaciones 5 x 104 – 106 200 – 10 
Tabla 4.1 Regiones de lecturas de infrarrojo 
 
En el IR Lejano se presentan las absorciones causadas a cambios rotacionales; 
las vibraciones fundamentales se pueden observar en el IR Medio (Fig. 4.1); y 
por último, en el IR Cercano (Fig. 4.2), se observa el estado energético de los 
sobretonos y se usa para la clasificación mecánica utilizando una computadora 
que compara las absorción actual del material con absorciones conocidas de 
materiales conocidos. Se activa un dispositivo que remueve el plástico de flujo. 
[24] 
 
 
 
Técnicas de Caracterización 45 
 
 
 
 
 
Fig. 4.1 Frecuencias de vibración en el Infrarrojo Medio 
 
 
Fig. 4.2 Frecuencias de vibración en el Infrarrojo Cercano 
 
4.2 Pruebas Físicas 
El objetivo de realizar métodos de ensayo y propiedades físicas, es observar el 
buen desarrollo de los materiales y la ingeniería, controlando las condiciones y 
eliminando factores extraños es posible obtener datos de propiedades a través 
de las pruebas. 
 
 
 
 
 
 
 
Técnicas de Caracterización 46 
 
 
 
 
4.2.1 Dureza de indentación (Durómetro Shore A ISO R 868/DIN 53505 Zwick 
Typ H04.3150 y Durómetro Shore B INSTRON Modelo 9130-035) (ASTM 
D2240) 
Determina la energía mecánica que absorbe un material sin romperse. Las 
muestras o especimenes para esta prueba debe ser cuando menos de 6 mm de 
espesor. 
 
El ensayo de dureza Shore es el adecuado para estudiar ésta característica en 
los materiales plásticos. 
 
El método describe la penetración de una punta afilada llamada indentador sobre 
un material bajo condiciones especificadas por normas. La superficie del 
espécimen tiene que ser plana evitando concavidades para que el aparato 
repose y quede registrado el grado de indentación en el indicador. Así mismo, la 
superficie donde es colocado el espécimen deberá ser horizontal y dura. 
Al momento de soltar el indentador, tiene que haber una distancia de por lo 
menos 12 mm a cualquier borde de la muestra, la lectura se toma a los 15 
segundos después de ser aplicada una masa de 1 Kg centrada al eje de pie 
indentor. 
La media aritmética es determinada después de obtener 5 medidas en diferentes 
posiciones, cada una de estas con una distancia mínima de 6 mm una de otra, 
obteniendo la dureza de la muestra. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Técnicas de Caracterización 47 
 
 
 
 
4.2.2 Peso específico 
Para la determinación en mezclas, se utilizó una Balanza analítica especial para 
peso específico Mettler Toledo AG204. 
El peso específico es una propiedad escalar que depende de la estructura y 
composición química que tenga un material. Se define como el peso de un 
cuerpo por unidad de su volumen. 
 Se establece como unidad del peso específico gr / cm3, y es la relación entre la 
fuerza con que es atraído un volumen unidad de una sustancia hacia la Tierra. 
 
Se determina por medio de la siguiente fórmula: 
 
 
Cuando tenemos un material más duro, se logra obtener un peso mayor. “Los 
pesos específicos más altos proporcionan mayores pesos por pie cuadrado para 
el mismo espesor” 
 
4.2.3 Esfuerzo de Tensión 
Las pruebas de Tensión se llevan a cabo para evaluar la fuerza de tensión y el 
módulo de los materiales. [9] 
 
Por medio de una máquina universal de ensayos mecánicos INSTRON 
Extensómetro 3345P8409, se puede determinar el esfuerzo de tensión. El grado 
de tensión que un objeto es capaz de recibir antes de romperse se le llama 
resistencia. 
 
 
 
 
 
 
 
Técnicas de Caracterización 48 
 
 
 
 
La tensión se expresa con las unidades de fuerza divida por el área, N/cm2, y 
representa la fuerza que se ejerce sobre un cuerpo entre el área transversal del 
mismo. 
F / A = Tensión 
 
Durante la prueba de tensión la muestra es estirada después de que sus 
extremos se sujetan, así se va midiendo la fuerza que se ejerce. Este dato es 
dividido por el área de la muestra obteniendo la tensión como resultado del 
experimento. 
Después de aumentar la fuerza sobre la muestra, llega a romperse. La tensión 
requerida para romper la muestra es llamada resistencia tensil del material. 
Así mismo se pueden realizar otras pruebas de compresión o de flexión para 
medir la resistencia del material dando como resultado la tensión necesaria para 
romper el espécimen. 
La tensión puede ser medida también en Megapascales (MPa) o gigapascales 
(GPa) o con las viejas unidades del sistema inglés: lb/in2 o psi. 
 
4.2.4 Elongación 
La resistencia indica la tensión necesaria para romper algo, pero para estudiar lo 
que ocurre al trata de romper la muestra es importante describir el 
comportamiento de elongación. Se utilizó una máquina universal de ensayos 
mecánicos INSTRON Extensómetro 3345P8409 para determinar el porcentaje 
de elongación de todas las muestras. 
La elongación mide el tiempo que una muestra se extiende cuando es estirada. 
Y se determina calculando la longitud después del estiramiento entre la longitud 
inicial. 
 
 
 
 
 
 
Técnicas de Caracterización 49 
 
 
 
 
Es la deformación que experimenta la muestra al estar bajo tensión por lo que se 
vuelve más larga con un cambio en la forma. Por lo general, los compuestos con 
valores altos de elongación son los compuestos más blandos, y los compuestos 
más duros proporcionan valores más bajos. 
 
El porcentaje de elongación, es el largo de la muestra (L), dividido por el largo 
original (Lo) y multiplicado por 100. 
 L x 100 = % elongación 
 Lo 
 
Son necesarias dos mediciones para determinar la propiedad mecánica: 
• La elongación final que muestra cuanto puede ser estirada la 
muestra antes de llegar a romperse y 
• La elongación elástica representada por el porcentaje de 
elongación al que se llega sin una deformación permanente previa 
de la muestra. En otras palabras, cuanto se puede estirar y lograr 
que vuelva a la