La entalpía de cristalización del polímero
Hernández-Alamilla, Montserrat y Valadez-Gonzalez, Alex. “El efecto de dos aditivos comerciales potenciadores de la resistencia a la fusión sobre las propiedades térmicas, reológicas y morfológicas de la polilactida” Journal of Polymer Engineering, vol. 36, nº 1, 2016, pp. 31-41. https://doi.org/10.1515/polyeng-2014-0322
Hernández-Alamilla, M. & Valadez-Gonzalez, A. (2016). Efecto de dos aditivos comerciales potenciadores de la resistencia a la fusión sobre las propiedades térmicas, reológicas y morfológicas de la polilactida. Journal of Polymer Engineering, 36(1), 31-41. https://doi.org/10.1515/polyeng-2014-0322
Hernández-Alamilla, M. and Valadez-Gonzalez, A. (2016) El efecto de dos aditivos comerciales potenciadores de la resistencia a la fusión sobre las propiedades térmicas, reológicas y morfológicas de la polilactida. Journal of Polymer Engineering, Vol. 36 (Issue 1), pp. 31-41. https://doi.org/10.1515/polyeng-2014-0322
Hernández-Alamilla, Montserrat y Valadez-Gonzalez, Alex. “Efecto de dos aditivos comerciales potenciadores de la resistencia a la fusión sobre las propiedades térmicas, reológicas y morfológicas de la polilactida” Journal of Polymer Engineering 36, nº 1 (2016): 31-41. https://doi.org/10.1515/polyeng-2014-0322
Interpretación de la curva Dsc
ResumenEste trabajo trata de la identificación de polímeros por medio de la calorimetría diferencial de barrido (DSC), la termogravimetría (TG) y el análisis térmico simultáneo (STA), que implica la búsqueda en bases de datos asistida por ordenador. Una de las limitaciones generales descritas es la posibilidad de múltiples interpretaciones de una misma señal de medición, lo que a veces dificulta la identificación definitiva. Se demuestra que la incorporación consecutiva, pero también simultánea, de dos tipos de mediciones puede reducir significativamente las interpretaciones múltiples y aumentar así las probabilidades de una identificación correcta. Esto último se ve reforzado por el uso de la base de datos KIMW, recientemente introducida, que contiene curvas DSC de 600 polímeros diferentes disponibles en el mercado (unos 130 tipos de polímeros), incluyendo información sobre nombres comerciales, colores y contenidos de relleno.
La base de datos KIMW contiene una curva de análisis térmico diferencial (ATD) calculada [6,7,8]. Esta última se evalúa a partir de la diferencia entre la curva temperatura-tiempo durante la medición de la muestra y la curva temperatura-tiempo cuando no se mide ninguna muestra. Tanto los instrumentos de TG como los de STA suelen ir acoplados a técnicas de análisis de gases evolucionadas, como la espectrometría de masas (MS) o la espectroscopia de infrarrojos por transformada de Fourier (FT-IR), con el fin de aumentar las posibilidades de caracterización de un material [9]. El sistema de reconocimiento de curvas y base de datos para el análisis térmico, llamado Identify, se lanzó para las mediciones de DSC en polímeros [10,11,12,13]. Recientemente se ha introducido una importante ampliación de Identify que incluye datos de TG, dilatometría (DIL), análisis termomecánico (TMA) y capacidad calorífica específica c
Dsc amorfo vs cristalino
donde, Xc es el porcentaje de cristalinidad, ΔH es la entalpía de fusión de la muestra, y ΔH0 es la del estándar 100% cristalino.141 Sin embargo, la siguiente ecuación sugiere otra forma de calcular el contenido amorfo sin necesidad de preparar una curva de calibración138,142:
donde ΔHfamor es la entalpía de fusión para la fracción amorfa, y ΔHfcry es el calor de fusión en el punto de fusión para el material puramente cristalino.138,142 El contenido amorfo también puede obtenerse a partir de la ecuación138,143
donde TDSC es la fracción amorfa de la muestra, ΔHcr(Tcr) es la entalpía de la temperatura de cristalización, ΔHm0(Tcr) es la entalpía de fusión para la cristalinidad pura a la temperatura de cristalización, y α es el porcentaje del contenido amorfo que no cristaliza como resultado del calentamiento.138,143 El último enfoque para determinar el porcentaje de cristalinidad por DSC es sin preparar estándares de calibración, que incluye restar el calor de cristalización del calor de fusión. El resultado arroja el calor como resultado de la cristalinidad primaria de la muestra, y el porcentaje puede calcularse mediante la siguiente ecuación144,145:
Tn 48 calores de fusión de polímeros ta instruments, new castle, de
Las propiedades físicas de una muestra polimérica, como la densidad, la ductilidad y la resistencia a la fluencia, dependen en gran medida de la cantidad de material cristalino (a menudo denominado porcentaje de cristalinidad) de la muestra. Hay dos métodos principales por los que podemos determinar el porcentaje de cristalinidad de una muestra en la ACM: las mediciones de densidad y la calorimetría diferencial de barrido (DSC). Ambos métodos comparan la muestra desconocida con una muestra totalmente cristalina o amorfa del mismo polímero, y requieren que el usuario tenga algunos datos de referencia. Además, la DSC es una técnica destructiva, lo que significa que la muestra proporcionada debe ser una que no sea necesaria para las pruebas posteriores.
El método más común para determinar el porcentaje de cristalinidad de una muestra consiste en comparar la densidad de la muestra con las densidades totalmente cristalina y totalmente amorfa. La MCL dispone de una herramienta de medición de la densidad de Arquímedes que puede utilizarse junto con una balanza normal para determinar la densidad de una muestra. La figura siguiente muestra la configuración adecuada para el accesorio.