Propiedades Químicas
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Análisis químico
La resistencia química de los plásticos es un tema complejo. Los ingenieros y diseñadores a menudo malinterpretan los resultados de las pruebas. La selección de materiales se realiza sin una comprensión adecuada de las limitaciones de las pruebas y cómo se derivan los resultados. Conocer con precisión la composición química de un material es fundamental para garantizar la calidad y seguridad del producto terminado y al mismo tiempo salvaguardar el medio ambiente y la salud de los consumidores, por ejemplo certificando la ausencia de sustancias prohibidas por la normativa nacional e internacional (hexavalente cromo, formaldehído, fenoles, ftalatos, colorantes azo, etc.) análisis y ensayos en materiales poliméricos Para nuestros análisis y ensayos sobre materiales poliméricos.
Principales técnicas y herramientas presentes en el laboratorio:
Espectrometría ICP-OES combinada con Microwave Mineralizer. Permite determinar un número considerable de elementos químicos y en particular el contenido de metales presentes, incluso en trazas, en muestras sólidas y líquidas de cualquier naturaleza.
C-S determinante. Permite definir el contenido de carbono y azufre de muestras metálicas y no metálicas como cementos, cerámicas, cenizas, etc.
Cromatografía de gases con espectrometría de masas GC-MS. Se utiliza para la determinación cualitativa y cuantitativa de compuestos orgánicos en muestras gaseosas, líquidas o sólidas. Por ejemplo, permite identificar la presencia de aditivos orgánicos y también se utiliza para el análisis de hidrocarburos y disolventes.
Cromatografía Líquida UHPLC-MS-UV y HPLC-DAD. Esta técnica permite separar incluso mezclas muy complejas, permitiendo así la determinación de la composición cuantitativa y cualitativa de diferentes materiales como polímeros, fármacos, cueros, buscando en ellos la presencia de determinadas sustancias y/o aditivos.
Resistencia química
Cuando los plásticos entran en contacto con gases, líquidos o sólidos, estas sustancias o sus componentes pueden difundirse en el plástico o disolver los componentes del plástico. Esto puede afectar negativamente las propiedades del plástico, por lo que ya no se puede utilizar. La resistencia de un material a tales influencias se llama resistencia química. Para medir la resistencia química de un material, una muestra se expone a la sustancia a analizar (posiblemente a diferentes temperaturas) sin cargas externas. Después de intervalos cada vez más largos, se toman muestras y se determinan los cambios en peso, dimensiones o propiedades en comparación con las condiciones iniciales. En el caso más simple, los resultados de la prueba se usan para una clasificación general como "resistente", "resistencia limitada" o "no resistente". Esta clasificación generalmente solo se refiere a la resistencia a temperatura ambiente y no es objetiva y, por lo tanto, proporciona solo una indicación inicial con respecto a la idoneidad de un material plástico en un caso específico. Los efectos de los medios químicamente activos en los componentes plásticos están influenciados por cambios marginales en la formulación del compuesto plástico, el tipo, la duración y la temperatura de la exposición al medio, y por las cargas simultáneas impuestas en el componente por tensiones residuales o externas congeladas. Las pruebas en condiciones de servicio siempre se recomiendan para aplicaciones críticas. El uso de plásticos con resistencia limitada puede ser económicamente rentable, e. g., cuando los materiales alternativos no están disponibles o son significativamente más caros. Esta prueba cubre la evaluación de la resistencia de los materiales plásticos a los reactivos químicos, simulando el rendimiento en entornos potenciales de uso final. Los reactivos químicos pueden incluir lubricantes, agentes de limpieza, tintas, alimentos o cualquier otra cosa con la que el material de prueba pueda entrar en contacto. La prueba incluye disposiciones para informar cambios en las propiedades de peso, dimensiones, apariencia y resistencia. Se hacen provisiones para varios tiempos de exposición, condiciones de deformación y temperaturas elevadas.
El plástico extremadamente fuerte y duro como el policarbonato tiene aplicaciones limitadas debido a su pobre resistencia química. El polipropileno, por otro lado, tiene malas propiedades físicas pero es impermeable a la mayoría de los químicos y solventes. La resistencia de los plásticos a los productos químicos se comprende mejor a través del estudio de su estructura polimérica básica. El tipo de enlaces poliméricos, el grado de cristalinidad, la ramificación, la distancia entre los enlaces y la energía requerida para romper los enlaces son los factores más importantes a considerar al estudiar la resistencia química de los materiales plásticos. Por ejemplo, la estructura altamente cristalina, la falta de ramificación y la presencia de enlaces covalentes muy fuertes entre los átomos de carbono y flúor en la cadena principal hacen que el politetrafluoroetileno sea resistente a casi todos los productos químicos y solventes. De igual forma, en el caso de las poliamidas (nylons), la estructura simétrica regular y la fl exibilidad molecular que produce una alta cristalinidad y la presencia de mayores fuerzas intermoleculares ayudan a que el polímero sea rígido, fuerte y resistente a los químicos. El policarbonato es fácilmente atacado por la mayoría de los solventes comunes debido a su polaridad intermedia y la falta de atracción intermolecular importante. La excesiva infl exibilidad molecular y la baja atracción intermolecular se combinan para hacer que el poliestireno sea rígido pero incapaz de resistir el ataque superficial de los tensioactivos y los solventes. Otra consideración importante al estudiar la resistencia química de los plásticos es el efecto de los aditivos como plastificantes, rellenos, estabilizadores y colorantes. Las pruebas de resistencia química se realizan utilizando cuatro métodos diferentes:
1. Prueba de inmersión
2. Prueba de resistencia a las manchas
3. Resistencia al agrietamiento por estrés de solventes
4. Resistencia al agrietamiento por estrés ambiental
Los materiales plásticos no deben seleccionarse únicamente sobre la base de los datos de resistencia química publicados. Se debe considerar el tipo de prueba realizada, la temperatura de la prueba, la concentración del medio, la duración de la exposición, el tipo de carga y los aditivos utilizados en el polímero base, ya que cada uno de los factores mencionados anteriormente puede tener un efecto significativo en la resistencia química de plástica. El riesgo potencial de falla prematura se puede minimizar realizando la prueba en condiciones y medios de uso final anticipados.
Procedimiento de prueba:
Múltiples muestras, al menos 5, se usan típicamente para cada material / químico / tiempo / condición de deformación. Las muestras se pueden pesar y medir antes del contacto con el reactivo químico. Para simular la tensión de uso final en las muestras de prueba, se utilizan plantillas de deformación diseñadas para barras izod ASTM o barras de tracción ASTM Tipo I. Dependiendo del tipo de contacto previsto para la muestra de prueba, la exposición al agente químico podría ser inmersión, limpieza, rociado o gasa saturada. Las muestras de prueba se sellan en un recipiente y se dejan a temperatura ambiente o se colocan en un horno. Después del período de tiempo acordado, se retiran las muestras y se evalúan las propiedades deseadas, como el cambio de peso, la apariencia o las propiedades de tracción frente a los controles. Las propiedades de resistencia física más típicas evaluadas son la resistencia a la tracción y el alargamiento. Informes final, incluyen evidencia visual de descomposición, hinchazón, nubosidad, agrietamiento, agrietamiento y / o cambio en propiedades físicas como resistencia a la tracción y alargamiento.
La solubilidad se ve favorecida por:
- longitudes de cadena más largas
- bajas fuerzas entre cadenas
- desorden y disimetría
- aumento de temperatura
- solvente compatible
Nota
Las resinas termoplásticas cristalinas (es decir, PA, PPS, POM, PP, PK, PEST) generalmente proporcionan una mejor resistencia química que las amorfas (es decir, PC, ABS, PS, PMMA)