Guía 2 - Polímeros vs RM 2021-1 - Esteban Rodriguez Daza

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Universidad de Los Andes
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Mecánica
IMEC 2411 – Ingeniería de Materiales
Guía 2: Polímeros vs RM
Instrucciones de entrega
· La guía debe ser entregada el día viernes 19 de marzo hasta las 5pm en el respectivo link de Brightspace
· El formato de entrega debe ser .doc o .docx (no .pdf)
· Deben resolverla en grupos de 2 o 3 personas. Guías con diferente número de autores serán rechazadas
Objetivos
· Contrastar las características y propiedades de los polímeros con aquellas de otros materiales
· Identificar por qué los polímeros son tan atractivos para un amplio rango de aplicaciones
Parte 1: Análisis de relación
Este tipo de preguntas consta de una afirmación y una razón, unidas por la palabra PORQUE. Usted debe responder de acuerdo con el siguiente esquema
· Si la afirmación y la razón son verdaderas, y la razón es una explicación CORRECTA de la afirmación, marque A
· Si la afirmación y la razón son verdaderas, pero la razón NO es una explicación CORRECTA de la afirmación, marque B
· Si la afirmación es VERDADERA, pero la razón es una proposición FALSA, marque C
· Si la afirmación es FALSA, pero la razón es una proposición VERDADERA, marque D
· Si tanto la afirmación como la razón son proposiciones FALSAS, marque E
1) La estabilidad térmica de los polímeros es baja por la naturaleza orgánica de sus estructuras
2) Los polímeros en estado fundido son newtonianos porque estos disminuyen su viscosidad con el aumento de la velocidad de deformación
3) Los polímeros en estado fundido son dilatantes porque estos aumentan la viscosidad con el aumento en la velocidad de la deformacióni
4) La densidad de los polímeros es baja en relación con otros materiales porque la masa atómica que caracteriza a los elementos que la componen es baja
5) La viscoelasticidad es característica de los polímeros porque estos son comparables estructuralmente a los vidrios
Parte 2: Investigación
1. Defina qué es degradación de un polímero. Elabore un cuadro comparativo de las temperaturas de degradación de diez polímeros termoplásticos y cinco termoestables
2. Presente un mapa de Ashby de dos propiedades (una de estas debe ser la densidad)
a. Identifique cuál es el polímero de mayor y menor densidad
b. Selecciones cinco materiales poliméricos, cinco cerámicos y cinco metálicos. Divida la propiedad seleccionada por la densidad del material (ej. Módulo de Young/densidad – GPa/(g/mL)) y reporte los resultados. ¿Qué puede concluir?
3. ¿Por qué un polímero sufre de hinchamiento y no se encoge al salir de un dado de extrusión?
4. ¿Qué es reología? Encuentre un diagrama de flujo (esfuerzo cortante vs velocidad de deformación o viscosidad vs velocidad de deformación) de un metal líquido, una suspensión cerámica y un polímero. Explique las diferencias en los órdenes de magnitud de la viscosidad
5. ¿Qué es la temperatura de transición vítrea? ¿Qué implicaciones estructurales se pueden observar en los materiales poliméricos cuando se está arriba o debajo de dicha temperatura? ¿Cómo se refleja esto en las propiedades?
6. Explique cualitativamente la influencia de las tasas de deformación y la temperatura de sobre el comportamiento de la curva de esfuerzo vs deformación de un polímero
7. En una misma figura grafique:
a. Curva esfuerzo vs deformación a bajas tasas de deformación
b. Curva esfuerzo vs deformación a altas tasa de deformación
c. Curva esfuerzo vs deformación a bajas temperaturas
d. Curva esfuerzo vs deformación a altas temperaturas
Explique a qué se debe que cada curva tenga un comportamiento diferente
Parte 3: Análisis gráfico
La tabla 1 y la figura 1 presentan el comportamiento de la viscosidad en función de la velocidad de deformación de corte de algunos polímeros. Discuta sobre los siguientes planteamientos:
a) Para cada uno de los fluidos indique su comportamiento (newtoniano, pseudoplástico, etc.)
b) Indique cuáles serían los dominios de operación asociados a los procesos de manufactura (seleccione tres polímeros e indique el proceso)
c) Explique la relación que tiene la temperatura con el comportamiento viscoelástico en un polímero
d) ¿Qué métodos experimentales pueden usarse para construir una curva reológica de un polímero?
Tabla 1
Figura 1