Explore a caracterização de polímeros (Parte 1): Técnicas e seu impacto

Polímeros são materiais compostos por uma cadeia de pequenos monômeros repetidos e são encontrados quase em todos os lugares. Existem polímeros naturais, como lã e celulose, mas a maioria das pessoas está mais familiarizada com o maior grupo de polímeros sintéticos: os plásticos. Porém, com as crescentes preocupações sobre o impacto dos plásticos na sustentabilidade, as técnicas de caracterização de polímeros estão se tornando cada vez mais importantes.

Essas técnicas podem fornecer uma ampla gama de medições e insights sobre as propriedades dos polímeros. Você pode pegar uma garrafa plástica e descobrir exatamente de que polímeros ela é feita, incluindo os aditivos que melhoram ou alteram suas propriedades. Ou você pode começar com polímeros isolados, investigar sua estrutura molecular, como se está arranjada em uma fase cristalina ou amorfa, e usar essa informação para projetar novas gerações de garrafas plásticas.

Assim, inovações na caracterização de polímeros podem ajudar a projetar novos materiais com propriedades desejadas. Como nosso maior entendimento sobre polímeros e tecnologias analíticas relacionadas melhoraram nossa capacidade de projetar materiais que são mais funcionais e sustentáveis?

A ampla gama de técnicas de caracterização de polímeros

A caracterização de polímeros inclui muitas técnicas de análise química que examinam as propriedades químicas do polímero, como sua composição elementar, molecular ou fases moleculares.

Por exemplo, a fluorescência de raios X (XRF) analisa a composição elementar dos polímeros. Essa informação pode ajudar na fase de projeto, garantindo que a composição de um plástico esteja dentro dos parâmetros esperados. Mas também é essencial para a reciclagem: a XRF pode medir a composição elementar em um plástico para indicar quão reciclável ele é e identificar os tipos de aditivos que ele contém, como estabilizadores de luz, antiestáticos, corantes e cargas.

A XRF também é útil na fabricação de polímeros porque pode determinar os catalisadores e suas concentrações para a fabricação de polímeros. Esses catalisadores de polimerização são caros: quantificá-los ajuda os fabricantes a entender quão eficaz um catalisador é, garantindo que os fabricantes usem a quantidade ideal de catalisador para o custo de produção.

A difração de raios X (XRD) foca na estrutura ou fases do polímero. Ela ajuda a adaptar polímeros a uma propriedade específica analisando sua razão cristalina/amorfosa. Essa razão é crítica para as propriedades do polímero: resistência à tração, resistência ao impacto e opacidade são todas afetadas pela particular razão cristalina/amorfosa.

Por exemplo, quando um polímero é esticado, ele pode cristalizar, tornando-se mais duro, mas também mais quebradiço. Assim, ajustar os parâmetros moleculares pode mudar esse comportamento de cristalização sob tensão para se adequar à aplicação.

A calorimetria exploratória diferencial (DSC) mede o fluxo de calor durante o aquecimento ou resfriamento, ajudando a analisar transições térmicas como pontos de fusão e transições vítreas. A DSC ajuda a melhorar os processos de fabricação ao identificar a “impressão digital” da trajetória de fusão de um polímero, permitindo aos fabricantes descobrir a mistura ideal de aditivos, bem como como processar o polímero em escala e como extrudi-lo.

O que um melhor entendimento dos polímeros pode alcançar

O controle sobre o projeto e os processos de produção que essas tecnologias fornecem leva a muitas melhorias na função e sustentabilidade dos polímeros. Por exemplo, quando corantes são adicionados incrementalmente até que a cor desejada seja alcançada, a XRF pode então indicar a proporção ideal de corantes para polímeros, o que economiza nos custos de corantes caros. Como os corantes costumam ser mais caros que o próprio polímero, vale a pena verificar com a XRF.

Outro benefício são os plásticos mais estáveis. Quando a longevidade e durabilidade do plástico são propriedades importantes, os fabricantes podem adicionar estabilizadores UV para evitar que o polímero se torne quebradiço sob a luz solar. Aditivos como esses são úteis nas proporções certas, mas podem enfraquecer o plástico se forem adicionados em excesso ou em falta – a caracterização de polímeros ajuda os fabricantes a encontrar um equilíbrio.

A caracterização de polímeros também é importante para conformidade com regulamentações internacionais. Um desafio para as tecnologias de caracterização nesse contexto é conseguir fornecer uma análise química que esteja em dia com os mais recentes padrões regulatórios. A Malvern Panalytical se comunica com organizações de desenvolvimento de padrões, como ISO e ASTM International, e órgãos reguladores, como um dos Centros Comuns de Pesquisa da UE (o Instituto de Materiais de Referência e Medições), para garantir que seus instrumentos sempre atendam às maiores expectativas.

Ao combinar inovação com regulação e suporte técnico para nossos clientes, pretendemos colocar as melhores técnicas de caracterização de polímeros nas mãos de pesquisadores e fabricantes. 

Certifique-se de que está aproveitando ao máximo as inovações mais recentes em caracterização de polímeros – leia nossa página de reciclagem de polímeros para saber mais.

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