Evaluación del envejecimiento de polímeros termoplásticos – revisión del estado del arte

Abstract

Los polímeros termoplásticos están conformados por largas cadenas poliméricas, de unidades repetitivas llamadas monómeros. La columna vertebral de esta cadena se constituye por átomos de carbonos unidos por enlaces covalentes. Se caracterizan principalmente por su capacidad de ser moldeados por calentamiento y reciclables, ya que al aplicar calor sus moléculas obtienen la suficiente energía para poder desplazarse unas sobre otras. A partir de los distintos usos que se le puede dar a los polímeros termoplásticos: bolsas, contenedores, pinturas de aislamiento, entre otros. Es necesario conocer cuál es más adecuado para cada ambiente, debido a que presentan distintas limitaciones y cambios en sus propiedades, al ser afectados por distintos procesos degradativos: radiación UV, energía térmica, agua y humedad, oxigeno, ozono e impurezas metálicas entre otros. Cuando un proceso degradativo genera cambios en las propiedades del polímero durante un periodo más prolongado de tiempo, se habla de envejecimiento. El envejecimiento puede darse como: envejecimiento químico, cuando se generan cambios irreversibles en la estructura del material, como lo es el cambio de la estructura molecular a través de la escisión de la cadena principal perdiendo el efecto estabilizador dado por el entrelazamiento entre cadenas. El envejecimiento físico, que se origina por estados termodinámicamente inestables causados con las condiciones del enfriamiento durante el proceso de fabricación del polímero, causando efectos como la recristalización, que implica un cambio en la estructura de la red ordenada de manera que el grado de cristalización aumenta, para alcanzar un estado termodinámicamente más estable. Y el envejecimiento climático que ocurre debido a los efectos atmosféricos presentes, a la gran cantidad de factores individuales involucrados y a la superposición de estos. La investigación bibliográfica arroja que los principales efectos que genera el envejecimiento climático, sobre las propiedades químicas y mecánicas de los polímeros termoplásticos son: escisión de cadenas, perdida de peso molecular, aumento del porcentaje de cristalinidad, disminución de la temperatura de fusión y reducción del esfuerzo máximo. Para el caso del diseño experimental propuesto para el departamento de Metalurgia y Materiales se selecciona trabajar con dos tipos de materiales polímeros PP y PET, que serán sometidos a degradación en una cámara de envejecimiento acelerado y en una cámara de inmersión, para simular en forma experimental procesos de radiación UV e hidrolisis. Sometiendo luego a estas muestras a ensayos mecánicos de tracción y PM, para poder realizar comparaciones entre el material envejecido y el material virgen. Se propone el Peso o Masa Molecular Critico (Mc), como grado para cuantificar el envejecimiento climático y desde este valor definir que polímeros termoplásticos serán sometidos a nuevos procesos de reciclaje y cuales deben ser descartados a través de procesos alternativos