Propiedades ópticas

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Propiedades ópticas

Las propiedades ópticas de los polímeros, como el brillo, la transparencia, la claridad, la turbidez, el color, el aspecto de la superficie y el índice de refracción, están estrechamente vinculadas a nuestra percepción de la calidad y el rendimiento visual de un producto plástico. Las pruebas de propiedades ópticas de los polímeros le brindarán información para acelerar el desarrollo y optimizar o solucionar problemas de producción. Las propiedades ópticas dependen del polímero o material copolímero específico, la formulación (colorantes, cargas, plastificantes y otros aditivos) y la cristalinidad de los materiales. Pero también los procesos mecánicos y químicos de degradación o envejecimiento y las condiciones mecánicas y/o tratamientos de temperatura aplicados durante el procesamiento influyen en las propiedades ópticas de los polímeros y de las formulaciones de polímeros. Cualquier impacto negativo en las propiedades ópticas de un polímero, como el envejecimiento, puede afectar la vida útil del producto, incluso cuando las propiedades funcionales o mecánicas aún cumplen las especificaciones.

La estética de un producto debe mantenerse durante todo el embalaje, transporte y almacenamiento del producto, o en la industria automotriz, donde la percepción del consumidor de las características superficiales 'brillantes' y fuertes está indisolublemente ligada al 'valor' del producto.Entre las propiedades ópticas, la transparencia (es decir, la transmisión de luz visible) es la más importante. Las propiedades ópticas de los polímeros, como el brillo, la transparencia, la claridad, la turbidez, el color, el aspecto de la superficie y el índice de refracción, están estrechamente relacionados con nuestra percepción de la calidad y el rendimiento visual de un producto plástico. Las pruebas de propiedades ópticas de polímeros le brindarán información para acelerar el desarrollo y optimizar o solucionar problemas de producción. La transparencia es esencial para su uso en la construcción cuando se busca un sustituto del vidrio (ventanas, tabiques y techos, tapas para aviones, cobertura de túneles e invernaderos en la agricultura) embalaje y uso doméstico. Los polímeros más transparentes son los amorfos, como el polimetilmetacrilato (mejor conocido como acrílico), policarbonato, poliestireno y PVC (con un rango de 88% -92% de transmitancia de luz aparente). La transmitancia también depende del grosor, por lo que muchos polímeros transmiten luz como películas delgadas. Entre los termoestables como el poliéster insaturado, el refuerzo interfiere con la transmitancia de la luz. La transparencia, en general, cae con la cristalinidad (por ejemplo, polietileno) y con un aumento del tamaño del cristalito que causa la dispersión de la luz. La mayoría de los rellenos, colorantes y aditivos auxiliares producen opacidad. La transmitancia depende del índice de refracción, por lo que algunos rellenos pueden preservar la transparencia total o parcial (translúcida). También existe ese polímero que se disuelve en el polímero, de modo que se produce un polímero transparente coloreado. También es posible encontrar estabilizadores (incluidos antioxidantes o absorbentes de UV) que no afectan la transparencia del polímero. Durante la producción, varios pasos como la coloración, el tratamiento térmico y el procesamiento mecánico pueden afectar las propiedades ópticas. Cualquier cambio químico en los polímeros, como degradación o oxidación, o puede reducirse la transmisión de luz. Durante la producción, varios pasos como la coloración, el tratamiento térmico y el procesamiento mecánico pueden afectar las propiedades ópticas. A través de nuestros programas de prueba, que incluyen pruebas fundamentales como brillo, neblina, birrefringencia y absorción y transmisión de luz ultravioleta y visible (UV / VIS), Intertek puede ayudarlo a optimizar la producción para lograr las especificaciones de propiedades ópticas.

Propiedades ópticas de mas interés

Las propiedades ópticas de interés son: índice de refracción y refracción molecular, polarización, doble refracción (birrefringencia) del los polimeros isotrópico y orientado, claridad, transparencia, turbidez y brillo. Por ejeplo los gránulos de PE son blancos y translúcidos, pero la apariencia ﬁnal varía desde una película dura, rígida, de colores brillantes, brillante, flexible o transparente a una de alta tenacidad. En el estado de fusión, el índice de refracción es 1.4297 y 1.4432 y la refractividad molar es 0.3297 y 0.32986 para HDPE y LDPE, respectivamente. Los gránulos de PP son naturalmente blancos y translúcidos. Sin embargo, el aspecto final del material puede ser muy diferente y abarca desde una película dura, bastante rígida, de colores brillantes, brillante, flexible o transparente hasta fibra de alta tenacidad. Las molduras hechas del homopolímero de color natural son semitransparentes, dependiendo del grosor y otros parámetros de procesamiento y materiales. Las propiedades ópticas de un material se definen en términos de índice de refracción, claridad o transparencia, turbidez y brillo. El índice de refracción del PP es de 1,49. El resto de catalizador restante en la resina puede afectar la opacidad de la resina PP y producir amarillez.

Diferentes sistemas catalizadores pueden tener diferentes efectos sobre la transparencia y el amarilleo de la resina. Por lo tanto, las propiedades ópticas de los grados equivalentes de PP pueden ser diferentes.

Propiedades ópticas: color y opacidad

Las propiedades ópticas dependen del material específico de polímero o copolímero, la formulación (colorantes, cargas, plastificantes y otros aditivos) y la cristalinidad de los materiales. Pero también los procesos mecánicos y químicos de degradación o envejecimiento y las condiciones mecánicas y / o los tratamientos de temperatura aplicados durante el procesamiento influyen en las propiedades ópticas de los polímeros y formulaciones de polímeros. Cualquier impacto negativo en las propiedades ópticas de un polímero, como el envejecimiento, puede afectar la vida útil del producto, incluso si las propiedades funcionales o mecánicas aún cumplen con las especificaciones. Las propiedades ópticas de los materiales son el resultado de una combinación de dos efectos que surgen de la forma en que interactúan con la luz visible: absorción y dispersión. Un objeto aparece coloreado cuando absorbe selectivamente ciertas longitudes de onda de luz visible. Los colores más brillantes e intensos en general son proporcionados por el uso de pigmentos orgánicos. Los colores de los pigmentos inorgánicos son, por regla general, más débiles y opacos. Alta transparencia en un material plástico requiere la ausencia de centros de dispersión de la luz, ya sea dentro de la estructura del propio polímero o como resultado de los aditivos presentes. Para producir un artículo transparente coloreado, inherentemente el polímero transparente se colorea con colorantes que se disuelven en el polímero o con pigmentos orgánicos. Los pigmentos orgánicos son generalmente materiales de bajo índice de refracción fabricados en forma de partículas finas, mucho más pequeñas que la longitud de onda de la luz visible, asegurando que causan una mínima dispersión de luz y, por lo tanto, son muy transparentes. Cuando hay una considerable dispersión de luz, el artículo de plástico aparecerá opaco. Pigmentos inorgánicos, un buen ejemplo es el dióxido de titanio, por lo general, son materiales de alto índice de refracción y, por lo tanto, muy dispersantes, por lo que cuando se incorporan a los plásticos proporcionan opacidad.

Gloss

Brillo

Otra propiedad óptica es el brillo, que está determinado por la reflexión de la luz. La mayoría de los polímeros tienen superficies lisas y alto brillo. Sin embargo, se desea reducir el brillo mediante la inclusión de aditivos especiales, como las fibras. En general, el brillo es una propiedad beneficiosa, principalmente en artículos para el hogar, transporte o juguetes. En la actualidad, la propiedad de la reflexión de la luz también es un punto crucial para el almacenamiento de energía solar.

Haze

Neblina

Otra propiedad óptica se define como neblina, que es importante principalmente en envases. Se mide por difracción de luz, es decir, como la fracción de luz incidente que se difracta por encima de 2.5°. Cuando la neblina excede 30%, el material se vuelve translúcido. La birrefringencia (doble reflexión) se observa principalmente en polímeros orientados.

Transmitancia

Transmittance

La transmitancia depende del índice de refracción, por lo que algunos rellenos pueden preservar la transparencia total o parcial (translúcida). También existe ese polímero que se disuelve en el polímero, de modo que se produce un polímero transparente coloreado. También es posible encontrar estabilizadores (incluidos antioxidantes o absorbentes de UV) que no afectan la transparencia del polímero. Cualquier cambio químico en los polímeros, como la degradación u oxidación, o la difusión de algunos componentes, puede reducir la transmisión de luz. Cuando un polímero absorbe luz en la región ultravioleta, puede descomponer dos en la alta energía absorbida. Para superar esta deficiencia, se recomiendan estabilizadores que actúen como absorbentes ultravioleta (UVA) para neutralizar la energía. Los acrílicos se destacan en la estabilidad ultravioleta, siendo transparentes a la radiación UV, pero los objetos subyacentes deben ser protegidos.

índice de refracción

Refractive index

Las propiedades ópticas están relacionadas tanto con el grado de cristalinidad como con el polímero real estructura. La refracción de una onda es la flexión que sufre cuando entra en un medio con velocidad de propagación diferente. La refracción de la luz, cuando pasa de un medio de propagación rápido a otro mas lento, dobla el rayo de luz en dirección a la normal a la superficie de contacto entre ambos medios. La cantidad de difracción depende de los índices de refracción de los dos medios.

Transparencia

Transparency

La transparencia se puede definir como el estado que permite la percepción de objetos a través o más allá de la muestra. A menudo se evalúa como la fracción de la luz normalmente incidente transmitida con una desviación de menos de 0.1 grados de la dirección del haz primario. Un material con buena transparencia tendrá una alta transmitancia y poca turbidez. La transmitancia es la relación entre la luz transmitida y la luz incidente y es complementaria de la reflectancia.

Propiedades ópticas de los materiales cargados

Las propiedades ópticas de los materiales compuestos dependen de las características físicas del relleno y de los otros ingredientes principales, incluido el polímero. Lo más importante es el índice de refracción relativo de los dos ingredientes. Dependiendo de cómo combinen, se pueden obtener materiales transparentes u opacos. La absorción de la luz por los ingredientes no poliméricos es esencial para prevenir la degradación por rayos UV. Algunos rellenos (por ejemplo, TiO2, ZnO o talco) absorben de forma eficaz la luz, pero los rellenos de tamaño de partícula pequeño (especialmente los nanorrellenos) no absorben eficazmente en la región visible. El trihidróxido de aluminio en poliuretanos curables por UV se destaca porque acelera el proceso de curado porque es transparente a la luz UV. La arcilla calcinada como relleno en la película de invernadero a un nivel del 10% reduce drásticamente la absorción de infrarrojos durante el día y la pérdida de calor durante la noche. Esta aplicación de principios físicos ha sido un factor importante para aumentar la productividad de los invernaderos. Los rellenos especialmente diseñados, añadidos en pequeñas cantidades, se pueden utilizar como marcadores de producto debido a sus peculiaridades en la absorción de radiación. Los rellenos de hojas se pueden usar para reflejar la radiación que disminuye la temperatura detrás de una membrana (p. Ej., Techos) o crea efectos especiales (p. Ej., Pinturas para automóviles)