MATERIALES SINTETICOS

Los materiales sintéticos, son materiales que no se encuentran en la naturaleza, sino que han sido creados por el hombre artificialmente. El inicio de todo este mundo material comenzó en el año 1860 con la aparición del celuloide. Este material se creo a partir de la modificación química de las moléculas de celulosa que se encuentran en las plantas.Un gran problema de este material era su extremada inflamabilidad y sensibilidad a la luz.
En 1862, Alexander Parkes había creado un material duro que podía ser moldeado(parkesin). Primer material semi-sintético.
En 1906 Leo Hendrik Baekeland creo la Baquelita, un material sintético que al contrario de todos los plásticos  en vez de derretirse, se endurecía.
Después de la primera guerra mundial, se comenzó a crear materiales sintéticos derivados del petroleo.El polimetilo de metacrilato o mas llamado " plexiglas", fue uno de los materiales mas conocidos de la época.

Los diferentes procesos de obtención de estos materiales son los siguientes:
-Polimerizacion: Proceso mediante un catalizador, se unen varias moléculas individuales y homogéneas de un compuesto,denominado monomero, para formar un cadena de múltiples eslabones de este y obtener moléculas gigantes llamadas macreomoleculas.
Suele iniciarse añadiendo un acelerador de reacción normalmente peróxidos.El proceso de polimerizacion consta de tres fases:
  -Reacción de iniciación.
  -Crecimiento de la cadena.
  -Reacciones de cierre.
-Policondensacion: Por este método se obtiene el poliester y resinas fenolicas. Dos moléculas diferentes reaccionan entre si, dando lugar a uniones entre ellas que forma macromoleculas. Descubierto en 1910. Se obtienen materiales termoplasticos o termoestables.
-Poliadicion: Se obtiene productos con mejores propiedades físicas y mecánicas cuando se polimerizan simultáneamente dos o mas monomeros.
Clasificacion de estos materiales dentro de la automocion:
Termoplasticos: estan formados por macromoleculas no entrelazadas, son plásticos que a temperaturas relativamente altas se vuelven deformables o flexibles, se derrite cuando se calientan y se endurecen en un estado de transición vítrea cuando se enfrían lo suficiente.

Estos son algunos materiales termoplasticos:

-ABS ( acrilonitrilo-butadieno-estireno): Tiene buenas  propiedades en cuanto a rigidez, tenacidad, estabilidad dimensional , resistencia a los productos químicos y buena calidad de las superficies.Se usan en calandras y rejillas, estructuras del salpicadero.

-ALPHA ( abs- policarbonato): Presenta buenas propiedades mecánicas y térmicas  es rígido  resistente al impacto y con buena estabilidad dimensional. Se utiliza en spoilers, cantoneras, rejillas.

-PA ( poliamida): También conocida como nailon, se fabrica en varias densidades.Es tenaz, resistente al desgaste y a los disolventes usuales.

-PC( policarbonato): Materiales rígidos y duros con una excepcional resistencia al impacto.Son dimensionalmente estables, resistentes a la intemperie y al calor.Es combustible pero de carácter autoextingible. Se utiliza para revestimientos, paragolpes, interiores, pasos de ruedas, carenados de moto.

-PE (polietileno): Es el polimero de mayor producción  Es resistente a los productos químicos y a las levadas temperaturas, tiene una gran resistencia a la tracción y al impacto. Se utiliza para baterías, paragolpes, revestimientos.

-PP ( polipropileno): Tiene idénticas aplicaciones que el PE de alta densidad. Es buen aislante y muy resistente a la tracción y a la abrasión. 

-PP-EPDM ( etileno-propileno-dieno-monomero): Es elástico y absorbe con facilidad los impactos, es resistente a la temperatura y de buenas propiedades eléctricas. Se utiliza en paragolpes, revestimientos interiores y exteriores.

-PVC 8cloruro de polivinilo): Resistente a la intemperie y a la humedad, pero no a la temperatura, por lo que hay que añadirle diversos estabilizantes. Se utiliza en cables eléctricos, pisos de autocares.

Termoestables:

-GU-P ( resinas de poliester reforzadas con fibra de vidrio): Son materiales rigidos, ligeros y de buenas propiedades mecanicas. Se utiliza en portones, capos, carenados de motos.

-GFK (plasticos reforzados con fibra de vidrio): Presentan una estructura formada por una resina termoendurecible y fibras de vidrio. SE usan en paragolpes, salpicaderos.

-EP ( resina epoxi): Son materiales duros, resistentes a la corrosión y a los agentes químicos  no originan encogimiento. Se utiliza como adhesivo para los metales y para la mayoría de las resinas sintéticas.

Termoestables: son polímeros infusibles e insolubles. La razón esta en que las cadenas de estos materiales forman una red tridimensional espacial, entrelazándose con fuertes enlaces covalentes. Los plásticos termoestables poseen algunas propiedades ventajosas respecto a los termoplásticos. Por ejemplo, mejor resistencia al impacto, a los solventes, a la permeación de gases y a las temperaturas extremas. Entre las desventajas se encuentran, generalmente, la dificultad de procesamiento, la necesidad del curado, el carácter quebradizo del material (frágil) y el no presentar reforzamiento al someterlo a tensión.

Elastomeros: Son materiales macromoleculares, que ne un amplio margen de temperaturas, pueden sufrir, sin rotura, deformaciones considerables bajo la acción de fuerzas relativamente pequeñas y recuperar posteriormente su longitud primitiva. Podemos encontrar cauchos naturales y sintéticos , poliuretano.. Se utilizan en cantoneras, revestimientos interiores, asientos. 

MATERIALES METALICOS

Podemos encontrar varias formas de clasificar los metales, la de ferrosos-no ferrosos, negros-de color...

-Metales ferrosos son aquellos metales cuyo componente principal es el Hierro.

• El hierro es el material metálico mas utilizado hoy en día debido a que tanto la extracción como el proceso de obtención es relativamente barato. Siempre le encontraremos aleado con carbono, que dependiendo de su porcentaje tendremos un material u otro:

1. Acero: 0.1-1.76% de carbono, tiene una gran resistencia mecánica , es duro y se suelda con facilidad. En el automóvil le podemos encontrar en prácticamente toda la estructura del vehículo.
2. Acero inoxidable: formado por hierro, carbono, cromo y níquel, con estos otros metales obtenemos una gran resistencia a la corrosión. Se emplea en la fabricación de colectores.                       
3. Fundición: 1.76-6.67% de carbono, es un material muy frágil, poco dúctil y maleable, pero con una gran resistencia al desgaste. Lo encontramos en los bloques motor, en colectores de escape...

-Metales no ferrosos son todos aquellos materiales metálicos que no contienen hierro en su composición o que lo contienen en muy pequeñas cantidades. 

• Son aquellos que no contienen hierro o que de tenerlo es en un porcentaje minúsculo, los mas empleados son los siguientes:

1. Cobre: tiene una gran conductividad térmica y eléctrica, blando y de color rojizo. Cuando se oxida es recubierto por una pequeña capa de color verdoso. En el automóvil le podemos encontrar en el sistema eléctrico.                                                 
2. Latón: aleación de cobre y cinc, alta resistencia a la corrosión. Empleado para clavijas de conexión.
3. Bronce: aleación de cobre y estaño, debido a su gran resistencia al desgaste se emplea en lo sincronizadores de las cajas de cambio.              
4. Estaño: muy blando, poco dúctil y muy maleable. No se oxida a temperatura ambiente. Se emplea para la reparación de abollones en el área de carrocería.
5. Plomo: de color gris plateado, muy blando y pesado. En el automóvil se empleaba en la fabricación de baterías eléctricas para coches no híbridos.                                    
6. Aluminio: es de color blanco plateado con una gran resistencia a la corrosión. Es muy blando y posee una gran conductividad térmica y eléctrica. Podemos encontrarle en paneles de puertas o incluso algunos modelos su estructura es de aluminio.       

Otra clasificación que podemos hacer es la siguiente:

• Metales negros: se caracterizan por ser de un color gris oscuro, gran densidad, exceptuando a los metales alcalinos – férreos, alta temperatura de fusión y una dureza relativamente elevada. El metal más característico de este grupo es el hierro.

1. Metales Férreos: hierro, cobalto, níquel y el manganeso. El cobalto, el níquel y el manganeso se emplean frecuentemente como elementos de adición a las aleaciones de hierro y como base para las correspondientes aleaciones, de propiedades parecidas a los aceros de aleación.
2. Metales refractarios: la temperatura de fusión de estos metales es superior que la del hierro, superior a 1539 ºC. se utilizan como elementos de adición a los aceros de aleación y como base para las correspondientes aleaciones.
3. Metales uránicos: actínidos, que se utilizan principalmente en aleaciones para la energía atómica.
4. Metales Tierras Raras: se incluyen en esta categoría al lantano, cerio, neodimio, praseodimio y otros agrupados bajo la denominación de lantánidos, y el itrio y el escandio, semejantes a los primeros por sus propiedades. Estos metales poseen propiedades químicas muy próximas, pero sus propiedades físicas son bastante distintas (temperaturas de fusión y otras). Se añaden a las aleaciones de otros elementos. En condiciones naturales se encuentran juntos y, debido a las dificultades que hay para separarlos en elementos aislados, se utilizan generalmente como aleación mixta, llamada “misschmetall”, que contiene entre 40 - 45 % de Ce y un 45 -50% de todos los demás elementos de tierras raras. Como aleaciones mixtas deben considerarse también el ferrocerio (aleación de cerio y hierro con otras tierras raras), el didimio y otras. Los metales alcalinotérreos, en estado metálico libre no se utilizan, a excepción de algunos casos especiales.

• Metales de Color: suelen tener una coloración roja, amarilla o blanca característica. Poseen gran plasticidad, poca dureza, temperatura de fusión relativamente baja y en ellos es característica la ausencia de polimorfismo. El metal más representativo de este grupo es el cobre.

1. Metales Ligeros: caracterizados por una baja densidad, entre ellos se encuentran el Berilio, magnesio y aluminio.
3. Metales Nobles: los metales de esta categoría poseen gran resistencia a la corrosión y en ella se agrupan metales como la plata, el oro y metales del grupo del platino (platino, paladio, iridio, rodio, osmio, rutenio). A ellos puede agregarse el semidoble cobre.
4. Metales fácilmente fusibles; en esta categoría se encuentran el zinc, cadmio, mercurio, estaño, plomo, bismuto, talio, antimonio y los elementos con propiedades metálicas debilitadas como el galio y el germanio.

El enlace metálico es un enlace químico que mantiene unidos los átomos de los metales entre sí.

Estos átomos se agrupan de forma muy cercana unos a otros, lo que produce estructuras muy compactas. Se trata de líneas tridimensionales que adquieren estructuras como la hexagonal compacta, cúbica centrada en las caras o la cúbica centrada en el cuerpo.

En este tipo de estructura cada átomo metálico está dividido por otros doce átomos (seis en el mismo plano, tres por encima y tres por debajo). Además, debido a la baja electronegatividad que poseen los metales, los electrones de valencia son extraídos de sus orbitales. Este enlace sólo puede estar en sustancias en estado sólido.

Suelen ser sólidos a temperatura ambiente, excepto el mercurio, y tienen un punto de fusión alto.

Es un enlace fuerte, primario, que se forma entre elementos de la misma especie. Al estar los átomos tan cercanos unos de otros, interaccionan sus núcleos junto con sus nubes electrónicas, empaquetándose en las tres dimensiones, por lo que quedan los núcleos rodeados de tales nubes. Estos electrones libres son los responsables de que los metales presenten una elevada conductividad eléctrica y térmica, ya que estos se pueden mover con facilidad si se ponen en contacto con una fuente eléctrica.

Propiedades físicas de los metales:

Son materiales duros, dúctiles y maleables, es decir, se pueden hacer hilos y laminas finas con ellos, son muy buenos conductores de calor y de electricidad, poseen un brillo característico, son en su mayoría de color plateado. A temperatura ambiente a excepción del mercurio son sólidos, este en particular es liquido, tienen un punto de fusión muy alto en su mayoría, el estaño es una de las excepciones. Son tenaces, resisten bien los golpes.

Propiedades químicas de los metales:

Cuando se les mezcla con no metales forman sales, cuando entran en contacto con el oxigeno se les forman óxidos, ceden y reciben electrones de otros elementos para unirse internamente.

El oro, el platino o el iridio son metales que casi no reaccionan con nada.

En su ultima nivel de electrones solo poseen 1, 2 o 3 electrones.

A continuación vamos a ver de forma breve la historia de los metales en la humanidad.

La aparición de los metales en la humanidad esta caracterizado por el desarrollo de la metalurgia, aparecen antes del V milenio a.C. y al rededor del I en Europa.

Edad de cobre o calcolitico ( 4 ooo -3 ooo a.c ) 

El hombre prehistórico aprendió a usar el cobre el cual era fácil de obtener debido a sus presencia en la superficie terrestre mezclado con otros minerales (el hombre aprende el proceso de la metalurgia, a través de la experimentación o de la casualidad ,caída de cobre al fuego ).Asi construyo vasijas y arma cuyo uso combinaron con la piedra pulimentada.

-Invención de la metalurgia

-Desarrollo de la minería

El cobre, junto con el oro y la plata, es de los primeros metales utilizados en la Prehistoria

Edad de Bronce ( 3 000 - 1 500 a.c )

El bronces es resultado de la aleación de cobre (90%) + estaño (10%) aproximadamente , obteniéndose un metal mas duro y resistente

El bronce se origina en la actual Armenia, en torno al año 2800 a.C., pero tambien simultáneamente en la India, Irán, Sumeria y Egipto. Hacia el 2400 a.C. llega al Egeo y hacia el 1700 a.C. a Europa.

En Europa central se introdujo hacia el año 1800-1600 y se desarrolla hasta el 700 a.C. En este periodo se generalizan las construcciones megalíticas.

El mar Egeo es un área de intenso comercio del bronce.

Edad de Hierro (1 500 a.c )

Es el estadio en el desarrollo de una civilización en el que se descubre y populariza el uso del hierro como material para fabricar armas y herramientas.

En algunas sociedades antiguas, las tecnologías metalúrgicas necesarias para poder trabajar el hierro aparecieron de forma simultánea a otros cambios tecnológicos y culturales, incluyendo muchas veces cambios en la agricultura, las creencias religiosas y los estilos artísticos, aunque ese no ha sido siempre el caso.

El hierro le permitió al hombre dominar mejor el medio y ampliar su horizonte cultural.Los hititas fueron los primeros en usar el hierro

La oxidación es una reacción química donde un metal o un no metal cede electrones, y por tanto aumenta su estado de oxidación. La reacción química opuesta a la oxidación se conoce como reducción, es decir cuando una especie química acepta electrones. Estas dos reacciones siempre se dan juntas, es decir, cuando una sustancia se oxida, siempre es por la acción de otra que se reduce. Una cede electrones y la otra los acepta. El oxígeno es el mejor oxidante que existe debido a que la molécula es poco reactiva  y sin embargo es muy electronegativo, casi como el flúor.

Existen distintos tipos de oxidación:

Oxidación lenta: la que ocurre casi siempre en los metales a causa del agua o aire, causando su corrosión y pérdida de brillo y otras propiedades características de los metales, desprendiendo cantidades de calor inapreciables; al fundir un metal se acelera la oxidación, pero el calor proviene principalmente de la fuente que derritió el metal y no del proceso químico (una excepción sería el aluminio en la soldadura autógena).

Oxidación rápida: la que ocurre durante lo que ya sería la combustión, desprendiendo cantidades apreciables de calor, en forma de fuego, y ocurre principalmente en substancias que contienen carbono e hidrógeno, (Hidrocarburos)

La corrosión se define como el deterioro de un material a consecuencia de un ataque electroquímico por su entorno. De manera más general, puede entenderse como la tendencia general que tienen los materiales a buscar su forma más estable o de menor energía interna. Siempre que la corrosión esté originada por una reacción electroquímica, la velocidad a la que tiene lugar dependerá en alguna medida de la temperatura, de la salinidad del fluido en contacto con el metal y de las propiedades de los metales en cuestión. Otros materiales no metálicos también sufren corrosión mediante otros mecanismos. El proceso de corrosión es natural y espontáneo.

La corrosión es una reacción química en la que intervienen tres factores: la pieza manufacturada, el ambiente y el agua, o por medio de una reacción electroquímica.