Materials no metàl·lics Flashcards
Anomena la classificació en funció de la naturalesa de la matriu.
Matriu polimèrica.
Matriu ceràmica.
Matriu metàl·lica.
Explica Compostos de matriu polimèrica.
Lleugeresa.
Són els que més s’utilitzen.
Facilitat de conformat.
La rigidesa i la resistència mecànica venen donades per la cooperació de la matriu i les fibres.
Matrius termoplàstiques.
Per a aplicacions que no requereixen temperatures elevades.
Matrius termoestables:
Per a aplicacions en què la temperatura de treball sigui elevada (resines fenòliques o epoxi).
Explica Compostos de matriu metàl·lica.
Bona conductivitat tèrmica i elèctrica.
Tenaços.
Resistència a les altes temperatures.
Aliatges més comuns:
De magnesi, d’alumini o titani, amb reforços de grafit, bor, wolframi o alúmina, sigui en fibres o en partícules.
Explica Compostos de matriu ceràmica.
Presenten reforços també ceràmics i eventualment metàl·lics.
Gran resistència a altes temperatures.
A les reforçades amb fibres, la segona fase té l’objectiu de millorar la resistència mecànica, la rigidesa i/o la tenacitat de la matriu.
Explica el què sàpigues del formigó:
Ciment pòrtland + sorra + aigua.
Alta resistència a la compressió però baixa a la de tracció.
S’afegeixen barres o malles d’acer corrugat per formar el material compost del formigó armat.
L’acer queda protegit de la corrosió a l’interior del formigó.
Es pot aplicar esforços de tensió a les barres d’acer mentre el formigó s’endureix. Un cop endurit es retira l’esforç i les barres es contrauen, comprimint el formigó. El formigó resultant s’anomena formigó pretesat. (ponts, viaductes, torres, etc.).
Classificació dels compostos en funció de la geometria del reforç.
- Reforçats amb partícules (reforç discontinu).
- Amb fibres curtes (discontinu) o llarges (continu).
- Materials compostos estructurals (sandvidx).
Materials reforçats amb fibres (resines reforçades amb fibres). Anomena i explica.
Fibra de carboni: formats per resines plàstiques (com epoxi) per matriu. Lleugeresa. Gran resistència i consistència. Ús elevat en la indústria aeroespacial. Gran cost econòmic.
Fibres d’aramida (kevlar): Baixa densitat. Elevada resistència. Elevat mòdul d’elasticitat. Molt adient per automoció i aeronàutica.
Fibra de vidre: de matrius plàstiques.
Per a elements estructurals i productes d’emmotllament.
Bona relació resistència/pes.
Bona resistència a la temperatura, a la humitat i a la corrosió.
Econòmica.
Explica els contraplacats i emparedats.
Tenen l’objectiu d’obtenir materials lleugers, rígids i resistents.
Els contraplacats consisteixen en la unió de làmines unes sobre les altres, col·locades de manera que, com en el cas de la fusta, les fibres quedin en direccions perpendiculars per millorar la resistència mecànica.
Els emperadetas o tipus sandvitx, que consisteixen en fixar un material en forma de rusc entre dues làmines primer mitjançant un adhesiu o una soldadura.
Per a aeroplans s’utilitzen aliatges d’alumini. En els habitatges s’utilitza cartró per a l’interior de les portes i fullola o contraplacat de fusta per les cares externes.
Quins són els materials compostos més utilitzats?
Formigó.
Resines polimèriques reforçades amb fibres.
Contraplacats i emparedats.
Què és un material compost?
És un material format per dos o més materials de composició, forma i grandària diferent, sense que hi hagi una combinació química entre ells.
No és difícil distingir els seus components (els materials que el formen). Tenen unes propietats superiors a les que presenten els seus components individualment.
Són produïts artificialment amb la intenció d’obtenir unes determinades propietats que només es poden aconseguir mitjançant una determinada composició.
Què són les fibres?
Les fibres són una forma de consistència d’una substància amb una forma molt prima i allargada (amb 10 a 15 micròmetres de gruix i de 10 a 15 milímetres de llarg).
Per a què s’utilitzen les fibres, principalment?
Per a farciment o en forma de fils (estirades i cargolades per tal d’augmentar la seva resistència mecànica).
La filatura és la principal aplicació de les fibres tèxtils (formació de fils) pel posterior tissatge (elaboració de teixits) per a confecció de roba.
També per a aïllants, filtres, cordes, component de materials compostos, etc.
Quines són les propietats generals de les fibres?
Resistència a la tracció. Elasticitat. Uniformitat. Higroscopicitat (absorbeixen la humitat). Aïllament tèrmic. Suavitat al tacte. Resistència als productes químics.
Què és un monòmer?
molècula senzilla amb dos electrons disponibles per unir-se amb d’altres molècules iguals o similars a ella mitjançant l’enllaç covalent.
Qué és un polímer?
molècula gegant formada per la unió química de moltes molècules senzilles anomenades monòmers.
Què són els plàstics o resines, generalment?
polímers orgànics, és a dir, molècules gegants formades per àtoms de carboni juntament amb d’altres hidrogen, oxigen i, en menor mesura, clor fluor, nitrogen o sodi.
Classifica els polímers segons el seu orígen i posa exemples de cadascun.
Naturals: presents en determinats vegetals o animals.
Cel·lulosa. Cautxú. Caseïna. Etc.
Artificials: modificació industrial dels polímers naturals.
Celuloide (de la cel·lulosa). Ebonita (del cautxú). Galatita (de la caseïna). Etc.
Sintètics: obtinguts industrialment a partir dels seus components elementals.
Polietilè. Polipropilè. PVC. Niló. Etc.
Quines són les propietats dels polímers en general?
Facilitat per elaborar peces acabades a partir de les matèries primeres: donar forma als plàstics és ràpid, senzill i barat.
Lleugeresa: valors de densitat baixos.
Resistència als agents atmosfèrics: no cal protegir-los amb pintures ni revestiments. Això es torna un inconvenient a l’hora d’eliminar aquests materials ja que no són biodegradables. Els residus plàstics no són assimilats per la naturalesa.
Bons aïllants tèrmics i elèctrics.
Duresa molt variable, sol ser baixa.
Propietats mecàniques variables: segons la temperatura i varien amb el temps.
Explica els models de deformació dels políemers.
En general, la deformació dels plàstics depèn del temps que dura l’esforç.
Esforç curta durada: deformació elàstica.
Esforç llarga durada: deformació plàstica.
Temperatura baixa: rígids i fràgils.
Temperatura alta: dúctils i mal·leables.
Quin procés s’ha de seguir per l’elaboració d’objectes de plàstic?
Petroli, gas natural, carbó, etc.
Síntesi dels polímers.
Matèries primeres plàstiques (polímers).
Conformació.
Objectes de plàstic.
Què és la polimerització?
processos per a l’obtenció dels polímers industrials.
Quins són els processos de polimerització? Explica’ls.
Poliaddició, polimerització per addició o polimerització en cadena: (procés d’obtenció del polietilè a partir de monòmers d’etilè) els monòmers van reaccionant entre si i es van unint un a un en forma de cadena, formant així una molècula gegant o polímer.
Es poden obtenir:
Homopolímers: formats per monòmers del mateix tipus.
Polietilè. Polipropilè. PVC. Poliestirè. Etc.
Copolímers: formats per una combinació de dos o més monòmers (aleshores el procés es coneix com a copolimerització).
Etiluinilacetat. Etc.
Policondensació o polimerització per etapes: es condensa aigua com a producte de la reacció química. El fenol i el formaldehid no poden formar polímers individualment, però si es fan reaccionar químicament entre sí, el producte resultant sí que polimeritza i produeix el fenol-formaldehid, conegut comercialment com a baquelita. Són produïts per policondensació els següents: Fenol-formaldehid. Polièster. Niló. Policarbonat. Etc.
Què és el grau de polimerització? Quines conseqüències té en un polímer?
quantitat de monòmers continguts en la molècula gegant. Cal controlar-se ja que en dependran algunes propietats del producte final (70 monòmers: plàstic tou, poc rígid i poc resistent. Fins a 700 polímers: cada cop més rígids i resistents. A partir de 700 ja no varien les propietats mecàniques).
Anomena els processos de conformació de polímers.
Extrusió, emmotllament per extrusió i bufament, emmotllament per injecció, emmotllament per escumeig, emmotllament per buit, emmotllament per compressió, calandratge.
Explica l’extrusió dels polímers.
el granulat de plàstic es fa circular per un tub escalfador gràcies a l’acció d’un caragol, on es fon el plàstic i, al final del tub, hi ha una filera amb la forma que es vol obtenir, passant finalment per una cambra de refrigeració.
Per objectes llargs, com tubs i perfils de tota mena.
Explica l’emmotllament per extrusió i bufament dels polímers.
inici igual que l’extrusió però, abans que es refredi el tub extruït, tractar-lo a l’interior d’un motlle mentre es bufa aire a pressió pel seu interior, adherint-se així a les parets del motlle. Es tallen els extrems sobrants i s’obre el motlle per extreure’n la peça acabada.
Per objectes buits com ampolles, pilotes i joguines en general.
Explica l’emmotllament per injecció dels polímers.
començament similar a l’extrusió. Quan la massa de plàstic fos arriba al final del tub, el caragol es desplaça longitudinalment forçant l’entrada del polímer dins d’un motlle. Un cop refredada la massa, el motlle s’obre i s’extreu la peça acabada.
Per objectes de formes complicades i que requereixen un bon acabat, com carcasses d’electrodomèstics, peces d’automòbils, etc.
Explica l’emmotllament per buit dels polímers.
consisteix a utilitzar un motlle obert que disposa d’uns petits canals per on pot circular on pot circular l’aire. Damunt es col·loca una làmina de plàstic que s’escalfa per estovar-la i aconseguir una plasticitat adequada; aleshores s’extreu l’aire situat entre la làmina i el motlle utilitzant una bomba de buit. Aleshores, per acció de la pressió atmosfèrica, la làmina queda comprimida contra el motlle i n’adopta la forma.
Per a embalatges poc profunds o objectes grans amb formes complicades.
Explica l’emmotllament per escumeig dels polímers.
la matèria primera ha de contenir un additiu escumejant. El material se situa dins d’un motlle i s’escalfa a la temperatura adequada, causant així que el plàstic s’infli i augmenti de volum, ocupant la totalitat del motlle, formant una massa sòlida pero esponjosa. Presenta una densitat aparent i una conductivitat tèrmica molt baixes a causa de l’aire atrapat al seu interior.
Per a embalatges de tota mena, aïllaments tèrmics i acústics, farcits de tapisseries, etc.
Explica l’emmotllament per compressió dels polímers.
s’utilitza un motlle amb dues parts, una de fixa i una altra de mòbil amb sistemes d’escalfament. Se situa polímer en la part fíxa i es tanca el motlle aplicant una gran pressió a la part mòbil. El material adopta la forma del motlle per acció de la temperatura i de la pressió. La rebava és el polímer que queda a l’exterior del motlle i que s’ha de retallar de la peça ja que no forma part de l’objecte.
Per a peces de polímers termoestables, com ara mànecs d’estris de cuina, endolls elèctrics, etc.
Explica el calandratge dels polímers.
consisteix a alimentar uns corrons escalfadors amb el granulat de plàstic que es vol conformar. El material en fase viscosa es fa circular entre els corrons fins que adopta el gruix i la textura desitjades.
Per a fabricació de tota mena de làmines.
Quines són les estructures moleculars que poden adoptar els polímers (anomena-les)? Quina conseqüència respecte la reacció a temperatures altes provoca (anomena-les i explica-les)?
Estructura lineal i ramificada: termoplàstics (plàstics que s’estoven quan s’escalfen i s’endureixen quan es refreden, Procés reversible que es pot repetir moltes vegades.)
Estructura entrecreuada: elastòmers (Plàstics amb un comportament elàstic, que poden ser deformats fàcilment sense que es trenquin els seus enllaços ni se’n modifiqui l’estructura.).
Estructura reticulada: termoestables (’endureixen quan s’escalfen per primer cop (es produeix la reticulació) i ja no poden tornar a ser estovats.).
Explica l’estructura lineal dels polímers. Exemples.
dóna cadenes llargues i flexibles que es comporten com una massa d’espaguetis.
Polietilè.
Poliestirè.
PVC.
Explica l’estructural ramificada dels polímers.
produïda per petites reaccions químiques en el procés de síntesi i dóna lloc a polímers menys resistents als esforços mecànics. Ramificacions d’una estructura lineal.
Explica l’estructura entrecreuada dels polímers.
similar a la d’una xarxa de pesca: una malla que podria ser plana i que admet una gran deformació sense que se’n trenquin els enllaços.
Explica l’estructura reticulada dels polímers.
semblant a la d’una xarxa, però tridimensional i no permet cap deformació sense trencar-ne els enllaços. Es tracta d’una estructura rígida.
