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Análisis y caracterización de polímeros mediante Pirolisis-Cromatografía de gases (Py-GC)

 

Hoy en día, los polímeros son considerados sustancias importantes debido a su variedad de aplicaciones y usos diversos en la vida cotidiana, las herramientas más importantes y necesarias para la obtención de las propiedades térmicas de estos materiales incluyen el análisis termogravimétrico (TGA), calorimetría de barrido diferencial (DSC), análisis térmico diferencial (DTA), análisis termomecánico dinámico (DMTA), análisis mecánico térmico (TMA y por último, la cromatografía de gases con pirolisis (Py-GC), del cual nos enfocaremos en hablar hoy.

Los polímeros pueden ser descritos como sustancias compuestas en las cuales se mezclan varias moléculas de monómeros formando moléculas más pesadas y que pueden ser encontradas en diversos objetos y elementos naturales. También pueden ser artificiales o creados por el hombre, cuando los polímeros naturales son transformados (ejemplos de esto son los textiles sintéticos como el nylon). Ahora bien la importancia de poder entender, analizar y caracterizar las propiedades básicas de los polímeros reside especialmente en la variedad de utilidades que el ser humano le puede dar a estos compuestos. Así, como también determinar el nivel de peligrosidad que estos pueden ocasionar al ambiente y a nosotros mismos. Ya que los polímeros están presentes en muchos de los alimentos o materias primas que consumimos, en los textiles (incluso pudiéndose convertir en polímeros sintéticos a partir de la transformación de otros), en la electricidad, en materiales utilizados para la construcción como el caucho, en el plástico y otros materiales cotidianos como el poliestireno, el polietileno, en productos químicos como el cloro, en la silicona, etc. 

Al principio mencionamos algunas técnicas comúnmente utilizadas, sin embargo, la técnica de pirolisis-cromatografía de gases es la que se aplica extensivamente a polímeros sintéticos y naturales cuando requerimos resultados más precisos para normas, directivas (como RoHS) o incluso investigaciones específicas. El principio básico de esta técnica consiste en que los polímeros son convertidos a productos de más bajo peso molecular por la acción del calor (como mencionamos en un blog anterior). La composición básica y la abundancia relativa de los productos de la pirólisis son característicos para un polímero dado y su determinación permite la identificación de materiales que no pueden ser determinados de otra manera.

Ahora bien, no solo nos quedamos con la identificación de estos, la técnica de Py-GC también nos puede brindar análisis cuantitativo de la estructura polimérica, incluyendo su composición, estereoquímica, tacticidad y arreglos moleculares en horno y copolímeros, esto mediante el acoplamiento de espectrometría de masas.

Tengo esta muestra, ¿qué proceso o método debo optar para un análisis mas confiable? Da clic aquí y descarga el infográfico, que describe las temperaturas de descomposición y los componentes individuales de los polímeros

Actualmente con la preparación de nuevos y diversos tipos de materiales poliméricos y co-polimericos se ha visto la necesidad de ir haciendo modificaciones a esta técnica cromatográfica con el fin de estudiar todos y cada uno de los productos y subproductos de descomposición de material de estudio, principalmente en aquellos de uso alimenticio. El potencial de la cromatografía de gases en la separación y análisis de productos de degradación polimérica fue ampliamente reconocida, tomando en cuenta que una de las mayores dificultades de estudios en esta área (GC-pirólisis) ha sido la reproducibilidad de los resultados.

Las mediciones reproducibles son obtenidas solamente mediante un estricto control en el manejo de las muestras y la pirólisis, además de una gran precisión en la detección y la separación o identificación. El tipo de información que se obtiene al analizar un polímero (ya sea análisis de productos volátiles o no volátiles) es determinante para elegir entre usar un filamento caliente o un tubo. Sin embargo, la determinación directa de los productos volátiles por cromatografía de gases o espectrometría de masas reduce el tiempo de análisis, simplificando pasos operacionales y minimizando reacciones químicas en el transcurso de la determinación.

El equipo adecuado que puede ayudarte no solo en las mediciones reproducibles, si no más allá de la calidad y eficacia en los análisis, es el espectrómetro de cromatografía de masas (GC-MS) GCMS-QP2020 NX de un solo cuadrupolo de Shimadzu, que no solo tiene el mejor desempeño en su clase, sino también el más eficiente. Este nuevo GCMS de una sola gama de alta gama satisface la creciente necesidad de facilidad de uso y robustez para adaptarse a tu laboratorio a las necesidades de análisis que realices, relacionado con la contaminación ambiental, certificaciones para el control de calidad de productos, desarrollo de materiales y sustancias químicas.

Si quieres que hablemos de un tema en específico deja en los comentarios. ¿Requieres asesoría o cotización de un equipo analítico?, no dudes en contactarnos juntos buscaremos el éxito de tus proyectos, porque en Analitek…

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Eduardo Escamilla

Especialista de producto

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