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TGA-FTIR: La mejor forma de identificar una mezcla de polímeros y su composición

Mezcla de polímeros

La mezcla de polímeros es una alternativa a las resinas especializadas, ya que ofrecen ventajas en su comportamiento y su vida útil, sin embargo, se vuelven materiales complicados al momento de reciclarlos pues al momento de querer identificar el material dentro de la mezcla se vuelve difícil evitando que se clasifique correctamente y se pueda reutilizar si es posible. ¿Qué técnica de análisis nos facilitaría esto? Hoy te hablaremos del TGA-FTIR.

Las mezclas de polímeros son la combinación de dos o más polímeros. Se combinan para crear un nuevo material con propiedades físicas mejoradas en comparación con las materias primas individuales. Si bien se ha visto en la industria como una alternativa a la fabricación de resinas especializadas pues sus mezclas ofrecen ventajas significativas en sus propiedades y, sobre todo, durante su vida útil, nos dificulta el reciclaje, al momento de querer separar e identificar cada uno de los componentes presentes en la mezcla.

La identificación de los componentes de una mezcla se realiza comúnmente mediante análisis espectroscópico o cromatográfico. Pero, también, la combinación de TGA y FT-IR puede ser una herramienta útil para la identificación de mezclas. Por un lado, los pasos de pérdida de masa brindan información sobre la cantidad de polímero y los gases de pirólisis, detectados por FT-IR, actúan como la huella dactilar del polímero y, por el otro, ayudan con la identificación.

Para entender a fondo del tema te hablaremos de unos ejemplos.

  • Análisis cuantitativo de diferentes componentes poliméricos

La Figura 1 representa los datos obtenidos de TGA-FT-IR de la mezcla de POM / PTFE. Se detectaron dos pasos de pérdida de masa del 92,6% y el 1,3% con picos en la curva DTG a 366 ° C y 582 ° C. La señal de Gram Schmidt, que muestra los cambios de IR generales, se comporta como la imagen especular del DTG. Se observaron máximos en la misma región de temperatura.

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Figura 1: Cambio de masa dependiente de la temperatura (TGA, verde), tasa de cambio de masa (DTG, negro) y curva de Gram Schmidt (rojo) de la mezcla de POM / PTFE

Para la identificación de los gases desprendidos, se extraen los espectros individuales y se comparan con la base de datos de polímeros NETZSCH FT-IR, que consiste en espectros de pirólisis de polímeros comunes. El espectro 2D durante el primer paso de pérdida de masa estaba en buena conformidad con los gases de pirólisis de POM (verde). Se encontraron productos de descomposición de PTFE (naranja) durante el segundo paso de pérdida de masa, compare la figura 2. Del análisis, se puede deducir que la mezcla investigada estaba compuesta principalmente de POM (92,6%) con una pequeña cantidad de PTFE (1,3% ).

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Figura 2: Espectros de IR extraídos de la mezcla de POM / PTFE a 366 ° C (azul) y 582 ° C (rojo) en comparación con los espectros de la base de datos de POM (verde) y PTFE (naranja)

  • Detección entre componentes con FT-IR

La segunda mezcla ejemplar que se investigó fue una mezcla de PA6 y ABS. La Figura 3 muestra la curva TGA con una pérdida de masa del 98% de la curva de Gram Schmidt con un pico a 462 ° C. A partir de estas curvas, no se pudo ver que la muestra investigada consta de más de un material. Solo el análisis de gas evolucionado puede brindar más información. El espectro 2D se extrajo a 456 ° C (rojo) y se comparó con la base de datos de polímeros NETZSCH FT-IR, ver figura 5. Esta comparación revela claramente que el espectro medido es una mezcla de más de un polímero. Se encontró PA6 con la mayor similitud. Después de la sustracción del espectro, se encontró ABS como el segundo compuesto de esta mezcla. Los círculos rojos muestran bandas de vibración únicas para PA6 en el espectro medido, mientras que los círculos azules marcan bandas características para ABS.

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Figura 3: Cambio de masa dependiente de la temperatura (TGA, verde), tasa de cambio de masa (DTG, negro) y curva de Gram Schmidt (rojo) de la mezcla PA6 / ABS

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Figura 4: Gráfico 3D de todos los espectros de IR detectados de la mezcla PA6 / ABS

 

Imagen5_Blog netzschFigura 5: Espectros de IR extraídos de la mezcla PA6 / ABS a 456 ° C (rojo) en comparación con los espectros de la base de datos de PA6 (azul) y ABS (verde)

Te invito a leer la nota de aplicación de estos dos ejemplos, dando clic aquí

Hay muchos métodos de análisis potentes disponibles que ayudan en el desarrollo de materiales, la optimización de procesos y la evaluación de la vida útil de sus productos. Pero pocos pueden combinarse para brindarle información aún más valiosa. Es por esto que gracias a la combinación de espectroscopía termogravimétrica (TGA) e infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR) podemos establecer una mejora de reciclaje y calidad dentro de la mezclas de polímeros.

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MC Antonio Camacho
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Especialista de producto

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