Foto oxidación

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Foto oxidación

Fotodegradación de polímeros La radiación ultravioleta de la luz solar juega un papel crítico ya que, al tener una alta frecuencia, tendrá un contenido energético igualmente alto para romper enlaces químicos. Muchos plásticos experimentan amarillamiento, grietas en la superficie, fragilización, brillo reducido, descamación o incluso desintegración completa incluso después de un breve período de servicio al aire libre. Por "envejecimiento" de un material entendemos la pérdida progresiva, debido a los esfuerzos que sufre durante su vida operativa, de aquellas propiedades que habían determinado su uso y relativo dimensionamiento en la construcción de un equipo. La principal fuente de UV es el sol, por lo que casi todos los materiales plásticos y no plásticos presentes en la Tierra están expuestos a este tipo de radiación; para comprender mejor este aspecto analizaremos en detalle la radiación solar. La radiación solar que incide sobre la superficie terrestre es el resultado de complejas interacciones y continuos intercambios de energía que tienen lugar con la atmósfera y la propia superficie. Analizando en detalle el espectro electromagnético solar, se puede afirmar que desde el punto de vista radiativo el Sol es un emisor perfecto: esto quiere decir que se comporta como un cuerpo negro capaz de absorber toda la radiación incidente sin reflexión alguna.

Luz y oxígeno

Cuando los polímeros se exponen a calor, luz, aire, agua, radiación el polímero cambiará su composición química y su peso molecular del polímero. Estas reacciones modifican las propiedades físicas y ópticas del polímero. La foto oxidación es una reaccion de de oxidación inducidas por la luz, donde se produce una fuga de uno o más electrones de una especie química como resultado de la photoexcitation de esa especie. Generalmente ocurre en presencia de oxígeno, bajo la influencia de la radiación ultravioleta, visible, o luz infrarroja. Cuando el oxígeno permanece en el producto este último proceso es también llamado photooxygenation. Reacciones en que ni el sustrato ni el oxígeno son excitados electrónicamente (es decir, photosensitized oxidaciones) a veces se denominan photoinitiated oxidaciones. Una vez que comienza la termooxidación, se produce una reacción en cadena que acelera la degradación a menos que se utilicen estabilizadores de polímeros (anti-UV) para interrumpir el ciclo de oxidación. Si el polímero no está protegido, comienza a degradarse se crean moléculas de radicales (R*) que son altamente reactivas, que causan grietas, marcas, cambios de color y pérdida de propiedades físicas. La banda UV se ha dividido en 3 grupos:

• UV-A que cubren una longitud de onda entre 400 y 320 nm y constituyen el 75% de rayos UV totales emitidos por el sol;

• UV-B con una longitud de onda entre 320 y 290 nm y son 19%;

• UV-C varía de 290 a 200 nm y constituye solo el 6% de la radiación UV total.

No todas estas 3 categorías diferentes llegan a la Tierra, de hecho, gracias a la absorción por de la ozonosfera, alrededor del 99% de los rayos ultravioleta que llegan a la superficie terrestre son UV-A. Como en consecuencia se puede decir que se absorbe casi el 100% de UV-C y el 95% de UV-B de la atmósfera terrestre.

Degradación radiación solar

La radiación ultravioleta es la parte de la radiación solar principal responsable de la iniciación de procesos degradativos de polímeros. La capacidad de absorción del material es determinante, pues sólo serádañado por las radiaciones que absorbe, y si la energía de estas radiaciones es suficiente para romper enlaces se producirán efectos degradativos. Dentro de las radiaciones U. V. se ha comprobado que las de longitud de onda larga son las responsables de las reacciones de fotooxidación, mientras que las de onda más corta producen la excisióndirecta de las cadenas poliméricas. En cualquier caso la estructura del material cambia formando cadenas más pequeñas insaturadas oreticulaciones entre cadenas contiguas. En la industria a veces se aprovecha este fenómeno y se realiza reticulación de polímeros por radiación controlada. Al ser la radiación U.V. de la luz solar uno de los factores que más contribuyen a la degradación de polímeros, para evitar estos efectos se añaden aditivos que absorban luz U.V. Uno de los deterioros que más afectan al aspecto estético de las piezas plásticas son los cambios en la coloración. La exposición de la mayoría de los plásticos a la radiación UV provoca en ellos un amarilleamiento. Los pigmentos de coloración oscura o cargas pueden limitar el efecto de la luz sobre la superficie del material, siendo el negro carbón especialmente adecuado para actuar como estabilizante frente la oxidación inducida por la luz. Para que la luz UV cause la fotólisis de un polímero, en primer lugar debe ser absorbida. Esto requiere que haya un grupo cromóforo. Éste puede ser un grupo contenido en la estructura del polímero, de entre los cuales los más importantes ejemplos son las estructuras que contienen un grupo carbonilo. Una vía alternativa en la fotodegradación es la absorción de luz por un aditivo transferencia de energía al polímero, con la formación de una molécula de polímero excitada que sufre homólisis. Los radicales así formados pueden sufrir varias reacciones posibles.

La luz, y especialmente la radiación ultravioleta, provoca degradación en todos los plásticos en mayor o menor medida. El componente ultravioleta de la radiación lumínica que llega a la tierra es suficientemente energético para romper enlaces y causar la degradación en muchos polímeros. Además de la luz solar, también resulta dañina la radiación emitida por muchas lámparas fluorescentes. Es responsable de los cambios desencadenados en muchos colorantes e induce al amarilleamiento; este efecto resulta muy común en la fotodegradación y se debe a la formación de estructuras conjugadas, en algunos casos polienos y en otros casos dobles enlaces conjugados en estructuras carbonilo o aromáticas. Los enlaces en macromoléculas tienen energías comprendidas entre 300 y 500 kJ por mol. Tal y como se observa en el gráfico, la radiación visible e infrarroja no tiene energía suficiente para romper estos enlaces, pero puede observarse que la luz ultravioleta con longitudes de onda más bajas que unos 400 nm presentan una energía adecuada. Algunas de las radiaciones del sol son absorbidas en la atmósfera de la tierra. El espectro de UV solar sufre una interrupción en 290 nm (400 kJ por mol). Esto significa que en torno a estos valores no hay suficiente energía para romper los enlaces C-H o C-F, si bien los enlaces C-C, C-O y C-Cl sí que pueden verse afectados. El virado de color que se produce en un sistema pigmento-polímero por efecto de la luz se debe, además de por la estructura y propiedades fotoquímicas del pigmento y polímeros por separado, de las interacciones que se producen entre ambos elementos. Para que la luz UV cause la fotólisis de un polímero, en primer lugar debe ser absorbida. Esto requiere que haya un grupo cromóforo. Éste puede ser un grupo contenido en la estructura del polímero, de entre los cuales los más importantes ejemplos son las estructuras que contienen un grupo carbonilo. Una vía alternativa en la fotodegradación es la absorción de luz por un aditivo transferencia de energía al polímero, con la formación de una molécula de polímero excitada que sufre homólisis. Los radicales así formados pueden sufrir varias reacciones posibles. La luz es también responsable de iniciar una forma de degradación autocatalítica conocida como autoxidación, a la que son especialmente vulnerables los hidrocarburos. El PVC, polietileno, polipropileno, poliamidas, y aquéllos plásticos que se basan en cauchos sintéticos (por ejemplo el acrilonitrilo-butadieno-estireno o ABS) son susceptibles de sufrir este tipo de degradación, que resulta muy dañina en los materiales sintéticos, ya que puede propagarse a través del material a una gran velocidad. Por tanto, la protección frente a la luz es la medida más efectiva para la adecuada conservación de los plásticos. Esto puede conseguirse filtrando todas las longitudes de onda UV de la iluminación y/o usando recubrimientos de protección que absorban específicamente la energía UV. No obstante, como ya se ha mencionado, todas las longitudes de onda de la luz resultan dañinas para los plásticos en alguna medida por lo que, en general, deben evitarse niveles elevados de luz.

Pruebas de intemperismo acelerado para plásticos y polímeros

Florida

El sitio de meteorización al aire libre de 120,000 m2 de Florida y el laboratorio de pruebas aceleradas en interiores de 900 m2. Florida tiene más muestras a prueba que cualquier otra instalación de meteorización al aire libre en el mundo. El area está ubicada al sur de Miami, en el extremo sur de Florida, en la única región subtropical verdadera en los Estados Unidos continentales. Florida es la ubicación de referencia reconocida internacionalmente para pruebas de exposición al aire libre. Las exposiciones a la intemperie subtropical de Florida no solo son realistas, sino que también se aceleran. Un año de Florida puede equipararse a varios años de desgaste en otros lugares. Florida tiene luz solar de alta intensidad, alto nivel de UV anual, altas temperaturas durante todo el año, lluvias abundantes y humedad muy alta. Es este efecto sinérgico de UV, humedad y calor lo que hace de Florida el lugar ideal para probar la durabilidad de los materiales en ambientes al aire libre. El clima extremadamente soleado, húmedo y cálido ha sido especialmente útil para ciertos tipos de pruebas que incluyen:

Cambio de color
Pérdida de brillo
Cracking, peeling
Deterioro físico.
Sensibilidad a la humedad
Biodegradación
Pruebas de corrosión acelerada

Ofrece pruebas de exposición natural al aire libre, pruebas de laboratorio aceleradas y evaluación de muestras. Estos servicio está acreditados por la norma ISO 17025.

Kalahari

Kalahari es el sitio de meteorización al aire libre de Africa. El area está ubicada al oeste de Johannesburgo, en el extremo sur de Africa. Kalahari es la ubicación de referencia reconocida internacionalmente para pruebas de exposición al aire libre. Las exposiciones a la intemperie desertica de Kalahari no solo son realistas, sino que también se aceleran. Un año de Kalahari puede equipararse a varios años de desgaste en otros lugares. Kalahari tiene luz solar de alta intensidad, alto nivel de UV anual, altas temperaturas durante todo el año y humedad muy baja. Es este efecto sinérgico de UV, humedad y calor lo que hace dd Kalahari el lugar ideal para probar la durabilidad de los materiales en ambientes al aire libre. El clima extremadamente soleado y cálido ha sido especialmente útil para ciertos tipos de pruebas que incluyen:

Cambio de color
Pérdida de brillo
Cracking, peeling
Deterioro físico.
Sensibilidad a la humedad
Biodegradación
Pruebas de corrosión acelerada

Estos servicios de prueba de contrato están acreditados por la norma ISO 17025.

Arizona

Arizona se encuentra entre la exposición de desierto más grande del mundo. Arizona está ubicado a 30 millas al oeste de Phoenix en la ciudad de Buckeye, un área lejos de la contaminación automotriz, industrial o agrícola. Arizona es un lugar de referencia reconocido internacionalmente para exposiciones a la intemperie al aire libre debido a su luz solar de alta intensidad y altas temperaturas durante todo el año. En comparación con Florida, el sitio de prueba de Arizona ofrece un 20% más de luz solar, temperaturas anuales más altas y menor humedad. Durante el verano, el aire puede alcanzar 115°F (46°C). Una muestra de color negro puede alcanzar más de 160°F (71°C). Ofrece pruebas de exposición natural al aire libre, pruebas de concentrador de luz solar natural y evaluación de muestras. Arizona es un lugar de referencia reconocido internacionalmente para exposiciones a la intemperie al aire libre debido a su luz solar de alta intensidad y altas temperaturas durante todo el año. En comparación con Florida, el sitio de prueba de Arizona ofrece un 20% más de luz solar, temperaturas anuales más altas y menor humedad. Durante el verano, el aire puede alcanzar 115 ° F (46 ° C). Una muestra de color negro puede alcanzar más de 160 ° F (71 ° C).

Es esta combinación de altas y altas temperaturas la que hace de Arizona el lugar ideal para probar materiales altamente duraderos que pueden no fallar en otros lugares. Se ha demostrado que este clima extremo es útil para ciertos tipos de pruebas y materiales, que incluyen:

Cambio de color
Pérdida de brillo
Cracking, peeling
Deterioro físico.
Sensibilidad a la humedad
Biodegradación
Pruebas de corrosión acelerada

Estos servicios de prueba de contrato están acreditados por la norma ISO 17025.

Vi sono additivi, noti come assorbitori di UV, le quali, avendo bande di assorbimento intenso nell'UV-B (alcuni di essi anche nell'UV-A) sono in grado di filtrare le radiazioni nocive prima che raggiungano i cromofori della plastica, evitando così il caratteristico ingiallimento. Gli assorbitori UV devono dissipare rapidamente l'energia assorbita sotto forma di calore e non di radiazioni. Tali sostanze agiscono ostacolando quindi la fotolisi dei polimeri, quando si ipotizza che questi potrebbero essere esposti a fonti di radiazioni UV durante la loro vita. Sono quindi particolarmente efficaci quando la degradazione è dovuta principalmente alla fotolisi e non all'ossidazione. Poiché l'intensità della radiazione dipende dallo spessore dello strato assorbente queste sostanze sono più efficaci all'interno della plastica che sulla sua superficie; sono quindi solo marginalmente efficaci nei film sottili e nelle fibre.