Tipos de degradación de polímeros pdf
Paso de propagaciónEste paso puede dividirse en Rabek (1987) seis pasos diferentes:Hay muchos puntos relativos a los pasos de propagación mencionados que son:En general, los procesos generales de degradación fotooxidativa se dan en la Figura 4 Yousif (2012) (Figura 5):Abrir en otra ventanaFigura 5
Etapa de terminaciónLos radicales formados en la degradación de los polímeros pueden terminarse mediante numerosas reacciones de combinación diferentes entre dos radicales poliméricos, en las que se forman productos inactivos:Cuando la presión de oxígeno es alta, la reacción de terminación sigue la reacción (17) casi en su totalidad. A baja presión de oxígeno se producen otras reacciones de terminación en cierta medida. En la degradación de polímeros sólidos, cuando no se puede mantener un contenido de oxígeno suficiente, la reacción (18) se vuelve significativa. Los radicales del polímero pueden acoplarse mutuamente como en la reacción (19) y formar enlaces cruzados con los radicales peroxídicos del polímero (Rabek y Ranby 1975; Ruoko, 2012) (Figuras 3 y y66).Abrir en otra ventanaFigura 6
La reacción mostrada anteriormente tiene un calor de reacción de -121 Kj/mol (endotérmica). Casi el 65% del estireno se utiliza para producir poliestireno.La reacción global que describe la polimerización del estireno se muestra en la Figura 8.Abrir en otra ventanaFigura 8
Oxidación de polímeros
Para comprender mejor la degradación y la estabilidad de los polímeros, es muy importante conocer sus propiedades físicas y químicas. Además, este proceso puede producirse a través de la tensión-agrietamiento, la radiación y una reacción mecánica, fotoquímica, química o térmica. ¡Compruébelo!
Aunque no sean deseables, los procesos de degradación de los polímeros son comunes. Sin embargo, ¿sabe cómo ocurre? Esto puede ocurrir debido a diferentes tipos de reacciones químicas, como la reticulación, la despolimerización, la fisión de enlaces químicos, la oxidación, entre otras.
El inicio de la degradación del plástico ocurre por la ruptura de un enlace covalente (dos átomos que comparten dos electrones), generando radicales libres, que son responsables por la continuidad de la reacción. Una de las formas más presentes en el inicio de esta acción es la fuente externa, como el calor o la radiación solar.
También pueden contribuir a la degradación los agentes agresivos, que modifican el comportamiento físico, provocando un aumento o pérdida de rigidez, cambios de aspecto, etc. En algunos casos, esto ocurre por la disolución de moléculas al inicio de la polimerización o en la ruptura de enlaces.
Degradación y estabilidad de los polímeros
Polímeros naturalesLos polímeros naturales se encuentran abundantemente en la naturaleza en forma de biopolímeros y materia seca de las plantas, como se muestra en la Tabla 2 (Leschine 1995). La constitución de la pared celular de las plantas difiere con la composición de la biomasa lignocelulósica (celulosa, hemicelulosa y lignina), que proporciona resistencia (Premraj y Doble 2005). Las lignocelulosas desempeñan un papel fundamental en el desarrollo de la biomasa vegetal, en la que la celulosa, la hemicelulosa y la lignina son los principales bloques de construcción del polímero natural (Pérez et al. 2002).Tabla 2 Tipos de polímeros de base biológica (Babul et al. 2013; Averous y Pollet 2012)Tabla de tamaño completo
Fig. 1Distribución porcentual de las ventas de polímeros sintéticos (PP polipropileno, HDPE polietileno de alta densidad, PVC cloruro de polivinilo, LLDPE polietileno lineal de baja densidad, LDPE polietileno de baja densidad, PS poliestireno, termoplásticos y otros) en Norteamérica en 2004 (Zheng y Yanful 2005)Imagen a tamaño completo
Normas para la degradación de polímerosLa literatura y la información sobre productos biodegradables están organizadas por el gobierno estadounidense, con la ayuda del Instituto de Productos Biodegradables (BPI). El BPI es una organización que se ocupa del mundo académico, la industria y los organismos gubernamentales que fomentan el reciclaje de materiales poliméricos (biodegradables). La producción del polímero biodegradable implica la adición de almidón y extracto de fibra vegetal. BPI proporciona materia a la ASTM (Sociedad Americana de Pruebas y Materiales) para el montaje de las normas ASTM (ASTM D6400, D6866). Estas son las principales bases de datos de degradación utilizadas para supervisar la industria. El logotipo del producto compostable fue introducido por el USCC (US Composting Council) y el BPI, mostrado en la Fig. 2 (Kolybaba et al. 2003; http://www2.congreso.gob.pe/sicr/cendocbib/con2_uibd.nsf/4EF8A31F2BF5D3480525772A0053CD80/$FILE/Ensayo_biodegradables_pl%C3%A1sticos_by.pdf).Fig. 2Símbolo que representa los polímeros compostables de grado biodegradable (http://www2.congreso.gob.pe/sicr/cendocbib/con2_uibd.nsf/4EF8A31F2BF5D3480525772A0053CD80/$FILE/Ensayo_biodegradables_pl%C3%A1sticos_by.pdf)Imagen a tamaño completo
Degradación de polímeros
La degradación de los polímeros es la reducción de las propiedades físicas de un polímero, como la resistencia, causada por cambios en su composición química. Los polímeros, y en particular los plásticos, están sujetos a la degradación en todas las etapas del ciclo de vida del producto, incluyendo su procesamiento inicial, su uso, su eliminación en el medio ambiente y su reciclaje[1] El ritmo de esta degradación varía significativamente; la biodegradación puede tardar décadas, mientras que algunos procesos industriales pueden descomponer completamente un polímero en horas.
Se han desarrollado tecnologías para inhibir o promover la degradación. Por ejemplo, los estabilizadores de polímeros garantizan que los artículos de plástico se produzcan con las propiedades deseadas, prolongan su vida útil y facilitan su reciclaje. A la inversa, los aditivos biodegradables aceleran la degradación de los residuos plásticos mejorando su biodegradabilidad. Algunas formas de reciclaje de plásticos pueden implicar la degradación completa de un polímero de vuelta a monómeros u otros productos químicos.
En general, los efectos del calor, la luz, el aire y el agua son los factores más importantes en la degradación de los polímeros de plástico. Los principales cambios químicos son la oxidación y la escisión de la cadena, que conducen a una reducción del peso molecular y del grado de polimerización del polímero. Estos cambios afectan a propiedades físicas como la resistencia, la maleabilidad, el índice de fluidez, el aspecto y el color. Los cambios en las propiedades suelen denominarse “envejecimiento”.