Explora la caracterización de polímeros (Parte 1): Técnicas y su impacto
Los polímeros son materiales compuestos por una cadena de pequeños monómeros repetidos que se encuentran casi en todas partes. Existen polímeros naturales, como la lana y la celulosa, pero la mayoría de las personas están más familiarizadas con el grupo más grande de polímeros sintéticos: los plásticos. Sin embargo, con las crecientes preocupaciones sobre el impacto de los plásticos en la sostenibilidad, las técnicas de caracterización de polímeros están ganando importancia.
Estas técnicas pueden proporcionar una amplia gama de mediciones y perspectivas sobre las propiedades de los polímeros. Puedes tomar una botella de plástico y descubrir exactamente de qué polímeros está hecha, incluyendo los aditivos que mejoran o cambian sus propiedades. O puedes empezar con polímeros aislados, investigar su estructura molecular, como si está dispuesta en una fase cristalina o amorfa, y usar esa información para diseñar nuevas generaciones de botellas de plástico.
Así, las innovaciones en la caracterización de polímeros pueden ayudar a diseñar nuevos materiales con propiedades deseadas. ¿Cómo ha mejorado nuestra comprensión de los polímeros y las tecnologías analíticas relacionadas nuestra capacidad para diseñar materiales más funcionales y sostenibles?
La amplia gama de técnicas de caracterización de polímeros
La caracterización de polímeros incluye muchas técnicas de análisis químico que examinan las propiedades químicas del polímero, como su composición elemental, molecular o fases moleculares.
Por ejemplo, el análisis de fluorescencia de rayos X (XRF) analiza la composición elemental de los polímeros. Esta información puede ayudar en la etapa de diseño asegurando que la composición de un plástico esté dentro de los parámetros esperados. Pero también es esencial para el reciclaje: XRF puede medir la composición elemental de un plástico para indicar cuán reciclable es e identificar los tipos de aditivos que contiene, como estabilizadores de luz, antielectrostáticos, colorantes y rellenos.
XRF también es útil en la fabricación de polímeros porque puede determinar los catalizadores y sus concentraciones para la producción de polímeros. Estos catalizadores de polimerización son costosos: su cuantificación ayuda a los fabricantes a entender la efectividad de un catalizador, asegurando que usen la cantidad óptima de catalizador para el costo de producción.
La difracción de rayos X (XRD) se centra en la estructura o fases del polímero. Ayuda a adaptar los polímeros a una propiedad específica analizando su relación cristalina/amorfosa. Esta relación es crítica para las propiedades de un polímero: la resistencia a la tracción, la resistencia al impacto y la opacidad se ven afectadas por la relación cristalina/amorfosa particular.
Por ejemplo, cuando un polímero se estira puede cristalizar, haciéndolo más duro pero también más quebradizo. Por lo tanto, ajustar los parámetros moleculares puede cambiar este comportamiento de cristalización bajo tensión para adaptarse a la aplicación.
La calorimetría diferencial de barrido (DSC) mide el flujo de calor durante el calentamiento o enfriamiento, lo que ayuda a analizar transiciones térmicas como puntos de fusión y transiciones vítreas. DSC ayuda a mejorar los procesos de fabricación al identificar la «huella» de la trayectoria de fusión de un polímero, permitiendo a los fabricantes averiguar la mezcla óptima de aditivos, así como cómo procesar el polímero a escala y cómo extruirlo.
Lo que una mejor comprensión de los polímeros puede lograr
El control sobre el diseño y los procesos de producción que estas tecnologías proporcionan conduce a muchas mejoras en la función y sostenibilidad de los polímeros. Por ejemplo, cuando se agregan colorantes de forma incremental hasta lograr el color deseado, XRF puede entonces indicar la proporción ideal de colorantes al polímero, lo que ahorra en el costo de colorantes costosos. Dado que los colorantes suelen ser más costosos que el propio polímero, es ventajoso verificar con XRF.
Otro beneficio son los plásticos más estables. Cuando la longevidad y durabilidad del plástico son propiedades importantes, los fabricantes pueden agregar estabilizadores UV para evitar que el polímero se vuelva quebradizo a la luz del sol. Aditivos como estos son útiles en las proporciones correctas, pero pueden debilitar el plástico si se agrega demasiado o muy poco; la caracterización de polímeros ayuda a los fabricantes a encontrar un equilibrio.
La caracterización de polímeros también es importante para el cumplimiento de las regulaciones internacionales. Un desafío para las tecnologías de caracterización en este contexto es poder proporcionar un análisis químico que esté actualizado con los estándares regulatorios más recientes. Malvern Panalytical colabora con organizaciones de desarrollo de estándares, como ISO y ASTM International, y organismos reguladores, como uno de los Centros de Investigación Conjunta de la UE (el Instituto de Materiales de Referencia y Mediciones), para asegurar que sus instrumentos siempre cumplan con las expectativas más altas.
Al combinar la innovación con la regulación y el soporte técnico para nuestros clientes, nuestro objetivo es poner las mejores técnicas de caracterización de polímeros en manos de investigadores y fabricantes.
Asegúrate de obtener el máximo de las últimas innovaciones en caracterización de polímeros – lee nuestra página sobre reciclaje de polímeros para obtener más información.
Lecturas adicionales
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