Estructura de un polímero que experimenta cristalización por deformación
La cristalización por deformación es un fenómeno en el que un material sólido inicialmente amorfo sufre una transformación de fase debido a la aplicación de una deformación. La cristalización por deformación se produce en el caucho natural , así como en otros elastómeros y polímeros . [1] El fenómeno tiene efectos importantes en las propiedades de resistencia y fatiga.
Cómo se produce la cristalización por deformación
La cristalización por deformación ocurre cuando las cadenas de moléculas en un material se ordenan durante las actividades de deformación en algunos polímeros y elastómeros. [2] Los tres factores principales que afectan la cristalización por deformación son la estructura molecular del polímero o elastómero, la temperatura y la deformación que se aplica al material. [3] Si la estructura molecular de un polímero es demasiado irregular, no se puede inducir la cristalización por deformación porque es imposible ordenar las cadenas de moléculas. [1] Para inducir la cristalización por deformación, el polímero o elastómero se estira mientras su temperatura se mantiene por encima de su temperatura de transición vítrea . También es necesario que el punto de fluencia del polímero sea superado por la actividad de estiramiento. Esto a su vez garantizará que las cadenas de moléculas se enderecen. [4] En general, cuanto mayor sea la deformación aplicada al material, mayor será la tasa de cristalización. [1]
Efectos de la cristalización por deformación
Las propiedades mecánicas de los materiales se ven muy afectadas por la orientación de los cristales en su microestructura . [1] El proceso de cristalización por deformación afecta directamente a la microestructura del material al añadir estructuras cristalinas. El efecto de la cristalización por deformación en la microestructura aumenta en gran medida la resistencia del polímero o elastómero en el que se induce. [1] Este efecto de la cristalización por deformación se puede ver en el caucho natural vulcanizado, un material que es conocido por su tenacidad y resistencia a la tracción . [3]
Medición de la cristalización por deformación
Existen diversas técnicas para medir la cristalización del caucho, entre ellas: difracción de rayos X , cambios de calor específico y cambios de densidad . La cristalización también se puede observar indirectamente a través de sus efectos sobre el comportamiento de tensión-deformación y fatiga.
^ abcdefg Rao, IJ; Rajagopal, KR (febrero de 2001). "Un estudio de la cristalización de polímeros inducida por deformación". Revista internacional de sólidos y estructuras . 38 (6–7): 1149–1167. doi :10.1016/s0020-7683(00)00079-2. ISSN 0020-7683.
^ Battjes, Kevin P.; Kuo, Chung-Mien; Miller, Robert L.; Saam, John C. (mayo de 1995). "Cristalización inducida por tensión en redes de poli[metil(3,3,3-trifluoropropil)siloxano]". Macromolecules . 28 (3): 790–792. Código Bibliográfico :1995MaMol..28..790B. doi :10.1021/ma00107a019. ISSN 0024-9297.
^ ab Toki, S.; Fujimaki, T.; Okuyama, M. (junio de 2000). "Cristalización inducida por deformación de caucho natural detectada en tiempo real mediante la técnica de difracción de rayos X de ángulo amplio". Polímero . 41 (14): 5423–5429. doi :10.1016/s0032-3861(99)00724-7. ISSN 0032-3861.
^ "Cristalización". polymerdatabase.com . Consultado el 8 de diciembre de 2018 .
Fuentes
Capítulo 1, Ingeniería con caucho, Ed. AN Gent, Hanser, 1992. ISBN 3-446-17010-3 .
B. Huneau, CRISTALIZACIÓN DE CAUCHO NATURAL INDUCIDA POR DEFORMACIÓN: UNA REVISIÓN DE LAS INVESTIGACIONES DE DIFRACCIÓN DE RAYOS X, Rubber Chem. Technol. 84, 425 (2011); doi :10.5254/1.3601131
Mars, WV (2009). Dependencia calculada del comportamiento de fatiga del caucho en la cristalización por deformación. Química y tecnología del caucho, 82(1), 51–61.
Capítulo 10 – Resistencia de los elastómeros, AN Gent, WV Mars, en: James E. Mark, Burak Erman y Mike Roland, editores, The Science and Technology of Rubber (cuarta edición), Academic Press, Boston, 2013, páginas 473–516, ISBN 9780123945846 , 10.1016/B978-0-12-394584-6.00010-8
Rao, I,J; Rajagopal, KR (2001–02). "Un estudio de la cristalización de polímeros inducida por deformación". Revista Internacional de Sólidos y Estructuras. 38 (6-7): 1149-1167 https://doi.org/10.1016/S0020-7683(00)00079-2. ISSN 0020-7683.
Battjes, Kevin P.; Kuo, Chung-Mien; Miller, Robert L.; Saam, John C. (1995-05). "Cristalización inducida por tensión en redes de poli[metil](3,3,3-trifluoropropil)siloxano]". Macromolecules 28 (3): 790-792. Cristalización inducida por tensión en redes de poli[metil(3,3,3-trifluoropropil)siloxano]. ISSN 0024-9297
Toki, S.; Fujimaki, T.; Okuyama, M. (2000–06). "Cristalización inducida por deformación de caucho natural detectada en tiempo real mediante la técnica de difracción de rayos X de ángulo amplio". Polímero. 41 (14): 5423-5429. Cristalización inducida por deformación de caucho natural detectada en tiempo real mediante la técnica de difracción de rayos X de ángulo amplio. ISSN 0032-3861.
"Cristalización". polymerdatabase.com . Consultado el 8 de diciembre de 2018.
