Oxidación termica
Polypedia > ► Defectos en los polímeros > ► D-E-F-G-H > ► Degradación de polimeros
Oxidación termica
Los materiales poliméricos sólidos se someten tanto a cambios físicos como a cambios químicos cuando se aplica calor; esto usualmente cambia indeseables las propiedades del material. Se debe hacer una distinción clara entre descomposición térmica y degradación térmica.
- La descomposición térmica es “un proceso de extensas especies químicas. cambio causado por el calor.
- La degradación térmica es" un Proceso mediante el cual la acción del calor o temperatura elevada.
- en un material, producto o ensamblaje provoca una pérdida de propiedades físicas, mecánicas o eléctricas.
Descomposición térmica y degradación térmica
En la degradación térmica, termooxidación y degradación oxidativa térmica los polímeros desempeñan un papel fundamental en los macroradicales alquídicos (R *), alcóxido (RO *) y peróxido (RO2 *) y radicales de bajo peso molecular (r *). La alta reactividad del pasado hacia. La reacción en cadena de la oxidación de un polímero incluye pasos alternativos de la propagación de la cadena que se realiza ya sea dentro de la Misma macromolécula o entre dos moléculas.
Degradación térmica
La temperatura afecta al envejecimiento de los materiales poliméricos. Por debajo de la temperatura de transición vítrea, Tg, los movimientos moleculares están congelados por lo tanto el avance de las reacciones degradativas es lento. Sin embargo por encima de la Tg la movilidad molecular es muy superior, aumentando con la temperatura lo que favorece el progreso de las reacciones degradativas. Concordantemente en las zonas cristalinas las cadenas se encuentran en un estado altamente ordenado, estando impedidos la difusión y casi todos los movimientos, por ello en los polímeros semicristalinos las reacciones se producen preferentemente en la fase amorfa. La estabilidad térmica se indica por la temperatura a la que se notan los primeros indicios de descomposición. La estabilidad es debida al tipo de enlaces químicos presentes. En el contexto de la conservación, la degradación térmica se puede definir como el proceso mediante el cual la acción de la temperatura provoca una pérdida de propiedades del material, que pueden ser tanto físicas como químicas. Es necesario puntualizar que cualquier polímero es susceptible de sufrir degradación a determinadas temperaturas, un incremento de 5°C podría duplicar el ratio de degradación térmica de los polímeros. El aumento de la temperatura y las radiaciones pueden acelerar los procesos de degradación. Otro factor determinante de la estabilidad de los polímeros a la oxidación, es la temperatura de transición vítrea. Si la Tg de un polímero es alta la oxidación será pequeña a temperatura ambiente ya que al estar los movimientos moleculares congelados será dificil la propagación de la secciones oxidativas. En los elastómeros (cauchos) queposeen dobles enlaces susceptibles de oxidación y que a temperatura ambiente se encuentran muy por encima de su Tg, la gran movilidad de las cadenas favorece la difusión del oxígeno al interior del material y la propagación de las reacciones oxidativas. El calor puede proporcionar la energía suficiente para romper los enlaces de la cadena principal del polímero, ruptura que se produce principalmente por las irregularidades estructurales presentes en el mismo, por lo que su cantidad y posición relativa determinarán su estabilidad. La degradación térmica en ausencia de aire, comporta dos tipos de fenómenos: la despolimerización y las reacciones en los grupos laterales. En la despolimerización la cadena rompe en moléculas relativamente pequeñas tales como monómeros, dímeros o trímeros, o fragmentos de cadena con estructura similar a la del polímero o copolímero original, pero con una longitud mucho menor de cadena. La reacción más simple de despolimerización es una homólisis de cadena, seguida por una reacción de despropagación, como en el caso del poli(metil metacrilato). En este polímero, la despropagación se produce rápidamente a lo largo de la cadena, dando lugar a unas 200 unidades de monómero por cada escisión inicial. También la degradación térmica del polímero implica en algunos casos la reacción entre grupos laterales; en realidad, éstas resultan mucho más frecuentes que las anteriores, ya que se pueden producir a temperaturas más bajas. Asimismo, suelen provocar la liberación de pequeños fragmentos de moléculas; en ocasiones, estos productos de degradación no presentan una composición similar a la de las unidades de repetición. Básicamente, se producen dos tipos de reacción: la escisión de grupos laterales o la formación de estructuras cíclicas entre unidades de repetición adyacentes. En ocasiones, estas reacciones pueden provocar cambios de coloración y generar productos ácidos capaces de catalizar la reacción. La degradación de polímeros puede también producirse por un ataque producido por los gases de la atmósfera. El caso más destacable es el ataque del oxígeno, pero los gases agresivos como el ozono, dióxido de azufre y dióxido de nitrógeno puede tener un efecto grave incluso en bajas concentraciones. La oxidación suele acompañar los efectos de degradación inducidos por calor y luz. Este fenómeno se produce de un modo acusado en la superficie exterior de las piezas de plástico, que se encuentra en pleno contacto con el aire. La degradación por efecto del oxígeno puede darse a temperaturas normales y en ausencia de luz UV; sin embargo, sus efectos son mayores cuando se produce una combinación de oxidación y de la degradación térmica o de la fotodegradación. También el dióxido de nitrógeno (NO2) y el dióxido de azufre (SO2) son constituyentes importantes de la polución atmosférica. En condiciones de humedad, los ácidos que generan pueden acelerar la hidrólisis de algunos polímeros. Aunque el ozono está presente en la atmósfera en una pequeña concentración (algunas partes por millón), llega a degradar gravemente las estructuras de algunos polímeros, dado que es un agente aún más oxidante que el oxígeno.