Evaluación de la degradación
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Evaluación de la degradación
La cantidad de degradación en una muestra puede evaluarse por diversos medios. La más sencilla es mediante inspección visual. Amarillear, una superficie agrietada, ampollada o friable son signos claros de degradación. Los métodos más cuantitativos para medir la absorción de oxígeno incluyen medir la banda de absorción de carbonilo a 1710-1740 cm-1. Al seccionar y medir la absorción de carbonilo en puntos a través del espesor de una muestra, se puede realizar un perfil de profundidad del grado de degradación. La escisión de la cadena suele ir acompañada de un aumento de la cristalinidad y, debido a las muy pequeñas cantidades de muestra necesarias, el dsc se puede utilizar como herramienta para estudiar los cambios de cristalinidad con la profundidad de una muestra. La cromatografía proporcionará información sobre el peso molecular del polímero y, nuevamente, junto con muestras de diferentes posiciones y profundidades en el producto polimérico, permitirá cartografiar el grado de degradación. Para evaluar el rendimiento mecánico, se pueden mecanizar muestras de pruebas de tracción e impacto a partir del producto y evaluar directamente la degradación mecánica (ver pruebas de tracción y compresión y resistencia al impacto). Este último curso, junto con el examen microscópico de grietas, es quizás el mejor método, ya que es la única forma de obtener evidencia directa de la pérdida de resistencia, ductilidad, etc. El principal inconveniente es el requisito de muestras lo suficientemente grandes para mecanizar piezas de prueba de y el peligro de que el promedio involucrado sobre el grosor de una pieza de prueba enmascare cualquier pérdida de resistencia que solo se extienda una pequeña distancia dentro de la muestra. Para que las pruebas sean válidas, todos los métodos anteriores requerirán idealmente que se realicen mediciones comparativas en una muestra prístina. Los factores ambientales como la degradación se han investigado ampliamente en los últimos veinte años y son una de las principales preocupaciones de los fabricantes y usuarios de productos poliméricos. Como resultado de los problemas de degradación, los fabricantes agregan absorbentes de rayos ultravioleta y desactivadores de metales, así como antioxidantes a las resinas poliméricas. Normalmente están presentes en partes que van desde centésimas hasta varias décimas de porcentaje. Los tipos de aditivos que se pueden agregar dependen del uso final previsto del polímero (eG Fabricación de tuberías para agua para consumo humano) y están regulados por normas nacionales e internacionales como BS en 852: Evaluación de migración para sistemas de tuberías de plástico para el transporte de agua destinada al consumo humano. Otras normas cubren la resistencia a fluidos corrosivos (eG Iso 4433: tuberías de poliolefina - resistencia a fluidos químicos por método de prueba de inmersión) y la norma completa bs 2782: métodos de prueba de plásticos, cubre una amplia gama de métodos de prueba recomendados para polímeros, incluidas las pruebas de intemperismo natural , pruebas de laboratorio con fuente de luz uv, envejecimiento artificial entre muchos otros. Los problemas causados por la degradación ambiental de los polímeros cubren un campo muy amplio.
Ensayo
El método tradicional de estudiar la degradación ambiental es mediante la "meteorización", donde las muestras del polímero se exponen al aire libre a la acción del clima y se toman muestras cada pocos meses. Las condiciones varían considerablemente entre los sitios, pero las influencias más importantes son la luz solar y la humedad, por lo que se pueden realizar pruebas en Arizona para evaluar el rendimiento en condiciones soleadas, cálidas y secas y también en Florida para condiciones soleadas, cálidas y húmedas. Sin embargo, otras variables como las heladas, los niveles de polvo en el viento, etc. también son importantes e idealmente se debe utilizar un gran número de sitios de prueba para obtener una imagen completa del rendimiento del polímero. Estas pruebas son, por su propia naturaleza, a largo plazo que a menudo duran 5 años o más. Pueden acelerarse colocando las muestras en bastidores orientables que utilizan espejos para aumentar la intensidad de la exposición a la radiación solar y seguir el sol de la misma manera que los telescopios astronómicos siguen las estrellas. Los métodos de laboratorio intentan acelerar el proceso utilizando técnicas térmicas como calorimetría diferencial de barrido DSC, termogravimetría TG y análisis de volatilización térmica TVA. Estos se pueden utilizar para obtener información como la energía de activación para la descomposición, el tiempo de inducción para el inicio de la degradación (medido por la pérdida de peso o el pico DSC), la temperatura para la descomposición al 50%, etc. Todas estas pruebas se pueden realizar en atmósferas controladas. Las desventajas son que, aunque los resultados se producen rápidamente, no siempre se da el caso de que los mecanismos de degradación sean los mismos a temperatura ambiente que a las elevadas utilizadas en los ensayos y que los mecanismos de reacción del polímero pueden incluso ser diferentes en la diferentes rangos de temperatura. Otros métodos de laboratorio incluyen el uso de lámparas UV y altas presiones de oxígeno para acelerar el proceso de degradación mientras se mantiene la temperatura en el rango ambiental y el uso de concentraciones más altas de químicos corrosivos en el medio en contacto con el polímero que las que se encuentran en la práctica. Sin embargo, se acepta generalmente que las pruebas aceleradas solo pueden dar una indicación aproximada de la relación entre la degradación natural y artificial y no pueden utilizarse para realizar predicciones precisas de la vida útil.