CARACTERÍSTICAS TRANSITORIAS DEL PROCESO DE AUTONUCLEACIÓN DE POLÍMEROS SEMICRISTALINOS



Documentos relacionados
Capítulo 5. Estudio de la influencia de la relajación sobre el proceso de la cristalización eutéctica

LAS TRANSICIONES TÉRMICAS EN UN MATERIAL POLIMÉRICO ESTÁN ÍNTIMAMENTE LIGADAS A LA ESTRUCTURA

EL ANÁLISIS TÉRMICO CALORIMETRIA DIFERENCIAL DE BARRIDO Y ANÁLISIS TERMOGRAVIMÉTRICO

DEFORMACION DEL ACERO DEFORMACION = CAMBIOS DIMENSIONALES+CAMBIOS ENLA FORMA

Circuito RL, Respuesta a la frecuencia.

No hay resorte que oscile cien años...

Mediante la aplicación de la metodología a los datos disponibles para este estudio, esta

Medias Móviles: Señales para invertir en la Bolsa

MANUAL DE USUARIO DE LA APLICACIÓN DE ACREDITACION DE ACTIVIDADES DE FORMACION CONTINUADA. Perfil Entidad Proveedora

1. CUENTA DE PÉRDIDAS Y GANANCIAS ANALÍTICA

Indicadores para la generación de conocimiento acerca de la evaluación de la calidad de las instituciones educativas

Circuito RC, Respuesta a la frecuencia.

ANÁLISIS TÉRMICO. Consultoría de Calidad y Laboratorio S.L. RPS-Qualitas

SISTEMA DE CONTROL DE LAS VARIABLES OPERACIONALES EN LA POLIMERIZACIÓN DE PROPILENO A ESCALA PILOTO

SÍNTESIS Y PERSPECTIVAS

La presente tesis pretende que los estudiantes observen la teoría de las acciones de control

EFECTO DE LA AGRESIVIDAD ATMOSFÉRICA EN LA TENACIDAD A FRACTURA DE METALES Y ALEACIONES METÁLICAS

Covarianza y coeficiente de correlación

Anexo B. Comunicaciones entre mc y PC

NTE INEN-ISO XX

INFORME. Dirección de Negocio Regulado 1. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA

Comente: Los bancos siempre deberían dar crédito a los proyectos rentables. Falso, hay que evaluar la capacidad de pago.

11.2-DISCUSIÓN Prueba rápida

Tema 17 Deformación y falla de los materiales polímeros.

CONTROL DE DOCUMENTOS

activuspaper Text Mining and BI Abstract

Movimiento a través de una. José San Martín

Tema 3. Medidas de tendencia central Introducción. Contenido

Decisión: Indican puntos en que se toman decisiones: sí o no, o se verifica una actividad del flujo grama.

Metodología básica de gestión de proyectos. Octubre de 2003

CARACTERÍSTICAS DEL ESTADO VÍTREO BAJO LA AMPLIA DENOMINACIÓN GENÉRICA DE VIDRIOS O DE CUERPOS VÍTREOS QUEDA COMPRENDIDA UNA GRAN VARIEDAD

Metodología. del ajuste estacional. Tablero de Indicadores Económicos

Título: Implementación de un servicio de acceso a Internet por correo electrónico. Navegación total.

RESULTADOS CONSULTA CIUDADANA VIRTUAL. Consulta Laboral en Línea

Señal de Referencia: Es el valor que se desea que alcance la señal de salida. SET POINT.

Mercados No tradicionales potencial para los alimentos y bebidas Argentinos-

CAPITULO 4 FLUIDIZACIÓN EMPLEANDO VAPOR SOBRECALENTADO. 4.1 Comparación del proceso de sacado con vapor sobrecalentado y aire.

COMO MEDIR LA EFECTIVIDAD DE LA CONCIENTIZACIÓN

La explicación la haré con un ejemplo de cobro por $ más el I.V.A. $16.00

Contracciones y deformaciones en las piezas de plástico

Dirección de Planificación Universitaria Dirección de Planificación Universitaria Panamá, Rep. de Panamá Panamá, Rep.

CAPÍTULO III 3. MÉTODOS DE INVESTIGACIÓN. El ámbito de los negocios en la actualidad es un área donde que cada vez más

I Formación Online Introducción a la evaluación. Resultados de la Evaluación. Barcelona, diciembre Subvencionado por:

DE VIDA PARA EL DESARROLLO DE SISTEMAS

La Movilidad socio-ocupacional y las desigualdades de origen en la Argentina.

revista transparencia transparencia y UNIVERSIDADES

CAPITULO 1. INTRODUCCIÓN

COMUNICADO Nro /07/2008. Ref.: Costos promedio de paquetes de productos. Paquetes de productos 1

Fig 4-7 Curva característica de un inversor real

Valorar las empresas en España Las políticas y programas de Diversidad y de conciliación trabajo / familia

Contenidos. INFORME ENCUESTA TELEFÓNICA. Curso

Análisis de medidas conjuntas (conjoint analysis)

Calidad de la Alimentación Zona de Falla

Todo lo que hay que saber sobre la concertación de visitas. La verdad y nada más que la verdad.

Elementos requeridos para crearlos (ejemplo: el compilador)

Evaluación de la capacidad óptima de medida y alcance de la acreditación de un laboratorio de calibración

Software de Control de Visitas ALCANCE TÉCNICO

Línea Base Juan Carlos Bajo Albarracín Qué es una línea base Cómo implantar la Ley 29783: El concepto sistema de gestión en la Ley 29783

Préstamo Tipo Costo Financiero Total (CFT). Préstamos Generales Tasas, Montos y Condiciones de otorgamiento.

3 MERCADO SECUNDARIO DE DEUDA DEL ESTADO

PRUEBA RAPIDA EN EMBARAZADAS (n=62, Junio 2010) NO REACTIVO n=218 REACTIVO INDETERMINADO. Tabla 9: Resultados Prueba rápida

REPORTES DEL EMISOR EVOLUCIÓN SECTORIAL DE LA CUENTA CORRIENTE DE COLOMBIA Y SU FINANCIACIÓN INVESTIGACIÓN E INFORMACIÓN ECONÓMICA

CAPITULO 4 JUSTIFICACION DEL ESTUDIO. En este capítulo se presenta la justificación del estudio, supuestos y limitaciones de

Ahora se realiza el mismo ejercicio, pero se selecciona el período

Mesa de Ayuda Interna

1. INTRODUCCIÓN 1.1 INGENIERÍA

GUÍA PARA SISTEMAS DE RASTREABILIDAD

I.7. Funcionamiento del mercado

Homologación, reconocimiento, certificación y registro de las actividades de la formación permanente del profesorado

INFORME DE ANÁLISIS DE ENCUESTAS DE SATISFACCIÓN DE USUARIOS PERÍODO

Facultad de Economía Claudia Montserrat Martínez Stone CAPITULO IV EVALUACIÓN FINANCIERA

Chile más equitativo. Por Claudio Sapelli (*)

Norma ISO 9001: Sistema de Gestión de la Calidad

Capítulo 6: Conclusiones

SERIES DE TIEMPO INTRODUCCIÓN

Versión final 8 de junio de 2009

Las razones financieras ayudan a determinar las relaciones existentes entre diferentes rubros de los estados financieros

Evolución del Crédito y el Consumo en Uruguay

punto, es que los criterios de evaluación de las medidas antes citadas se ajustan a las medidas señaladas para la toma del indicador VTD.

INFORME TRIMESTRAL DE INGRESOS: Marzo 2008

CONTABILIZACIÓN DE INVERSIONES EN ASOCIADAS. NEC 20 Norma Ecuatoriana de Contabilidad 20

PRÁCTICA NÚMERO 8 EL POLARÍMETRO Y LA ACTIVIDAD ÓPTICA

Evolución de la confianza del consumidor en la República Dominicana,

Completar: Un sistema material homogéneo constituido por un solo componente se llama.

A ÁLISIS ESTADÍSTICO DE LA DEGRADACIÓ TÉRMICA DEL POLIURETA O RESUME

Definición de vectores

FACULTAD DE CONTADURIA Y CIENCIAS ADMINISTRATIVAS FINANZAS I NORMAS DE INFORMACION FINANCIERA

Consideraciones al precio de un warrant. El precio del warrant: la prima. Factores que afectan al precio de un warrant

Eurowin 8.0 SQL. Manual del módulo TALLAS Y COLORES

Media vs mediana vs moda Cual medida de tendencia central es mas adecuada? MEDIA conveniencias:

Auditorías Energéticas

Generación de funciones lógicas mediante decodificadores binarios con salidas activas a nivel alto

Servicios Educativos Del Estado De Chihuahua Sistema Integral de Presupuestos y Materiales. Indice. Introducción Barra de Herramientas...

1. Construcción de Planes de Acción Sectoriales (PAS)

Tema 7 COSTO ESTÁNDAR

solecméxico Circuitos de disparo 1 CIRCUITOS DE DISPARO SCHMITT - TRIGER

LABORATORIO DE QUÍMICA FACULTAD DE FARMACIA CRISTALIZACIÓN.

ACTUALIDAD SOCIOLABORAL SEPTIEMBRE 2007

trámite, organización, consulta, conservación y disposición final de los documentos

Determinación del calor latente de fusión del hielo

Transcripción:

CARACTERÍSTICAS TRANSITORIAS DEL PROCESO DE AUTONUCLEACIÓN DE POLÍMEROS SEMICRISTALINOS Arnaldo T. Lorenzo *, María Luisa Arnal, Johan J. Sánchez, Alejandro J. Müller Grupo de Polímeros USB, Departamento de Ciencia de los Materiales, Universidad Simón Bolívar, Apartado Postal 89000, Caracas 1080-A, Venezuela. Correo electrónico: alorenzo@usb.ve, amuller@usb.ve RESUMEN Después de analizar el comportamiento de autonucleación en polímeros semicristalinos comerciales, como polipropileno (PP) y policaprolactona (PCL), en función al tiempo de permanencia a temperaturas de autonucleación (T s ) dentro del dominio de autonucleación exclusiva (Dominio II), se encontró mediante la técnica de calorimetría diferencial de barrido (DSC), como esta autonucleación exclusiva es un fenómeno que se caracteriza principalmente por ser transitorio, donde si se trabaja en una escala de tiempo adecuada se obtendrían resultados muy similares a los obtenidos bajo condiciones de ensayo estándar. 1. INTRODUCCIÓN En los últimos años han surgidos diferentes puntos de vista referente a la naturaleza de la nucleación y al crecimiento cristalino desde el estado fundido que ocurre en polímeros semicristalinos. En caso de la nucleación, se ha considerado que es un proceso sumamente complejo, el cual puede llegar a involucrar fenómenos como descomposición espinodal, o puede ser originado a partir de un estado fundido pre-orientado (capas mesomórficas o precursores de cristales, entre otros) [1-3]. Por otro lado, el término memoria cristalina ha sido empleado para describir aquellos casos donde un polímero, aún cuando se encuentra en el estado fundido, conserva una memoria parcial de su estado cristalino anterior, capaz de inducir la autonucleación del polímero cuando vuelve a ser sometido a enfriamiento [1-3]. En el estudio de la autonucleación de polímeros semicristalinos, destaca la técnica o protocolo experimental propuesto por Fillon et al. [4], técnica que se implementa usando un equipo de calorimetría diferencial de barrido (Differential Scanning Calorimetry, DSC). Esta técnica consta de los siguientes pasos: 1) Creación de un estado cristalino estándar mediante un enfriamiento controlado desde el fundido, previo borrado de historia térmica. 181

2) Calentamiento controlado hasta una temperatura de autonucleación seleccionada (T s ) en torno a la temperatura de fusión pico (T m ) mayor de la muestra. 3) Isoterma de 5 minutos a la T s. 4) Enfriamiento controlado a partir de T s 5) Calentamiento posterior hasta registrar la completar fusión de la muestra. Fillon et al. [4], proponen que con este protocolo experimental es posible identificar la existencia de tres dominios: El Dominio I ó de Fusión Total y Nucleación Heterogénea, en donde se logra borrar la memoria cristalina (típicamente T s superiores a la T m del polímero), por lo que al ser enfriado nuevamente se reproduce el comportamiento de cristalización estándar registrado en el paso 1; el Dominio II ó de Autonucleación Exclusiva cuando a la T s se da una fusión parcial y, por lo tanto, según Fillon et al., los fragmentos de cristales remanentes facilitan el proceso de cristalización subsiguiente (usualmente a una T s levemente superior a la T m ), por lo que se observan incrementos en la temperatura de cristalización pico (T c ); y el Dominio III ó de Autonucleación y Recocido en los que a la T s ocurre una fusión parcial y el recocido de ciertas poblaciones cristalinas. Teniendo en cuenta el protocolo experimental antes descrito, en este trabajo se evaluó el efecto del tiempo de permanencia a una cierta temperatura (T s ) sobre el proceso de autonucleación de varios polímeros semicristalinos y se investigó el origen del Dominio II con el objeto de responder la siguiente pregunta: El Dominio II, es realmente creado por fragmentos remanentes de cristales o por memoria cristalina?. 2. PARTE EXPERIMENTAL 2.1. Materiales. Se emplearon como materiales de estudio un polipropileno (PP) comercial, grado inyección (Propilven J400) con un índice de fluidez de 3,0 dg/min (ASTM D1238: 230/2,16), manufacturado por POLIPROPILENOS DE VENEZUELA S.A. PROPILVEN y dos policaprolactonas (PCL) de diferentes pesos moleculares promedios en número (10 y 65 kg/mol) obtenidas de Aldrich Chemicals. En la Tabla 1 se presentan las transiciones térmicas estándar y cristalinidad (X c ) de estos materiales. 2.2. Procedimiento. Se analizó el comportamiento térmico mediante DSC, con un equipo PERKIN-ELMER DSC 7, a una velocidad de barrido de 10 grados/min, aplicando el 182

protocolo experimental propuesto por Fillon el al. [4] pero considerando la aplicación de diferentes tiempos de permanencia a la T s, en donde las T s empleadas fueron aquellas que definen los límites del Dominio II. Tabla 1. Transiciones térmicas estándares de cristalización y fusión y cristalinidad para los materiales evaluados. Material T c (C) T m (C) Cristalinidad (%) PP 111,8 158,9 49 PCL 10 32,8 52,2 56 PCL 65 31,8 58,2 37 3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN El PP presentó un dominio de autonucleación (Dominio II) de sólo 3ºC de ancho (desde 166 a 168ºC) (véase Ref. 3 por más detalles). En la Figura 1 se muestra para el PP como varía la temperatura de cristalización pico (T c ) luego de la aplicación de un tratamiento de autonucleación en el que el paso isotérmico (paso 3 del método de autonucleación) tiene una duración variable desde cero hasta 120 minutos para las dos T s extremas del Dominio II del PP. Se establece que a medida que el tiempo de permanencia a esos valores de T s aumenta, el efecto de autonucleación observado disminuye (corrimiento de T c a menores valores); ya para una T s de 168ºC a valores de tiempo de entre 60 y 120 minutos se obtiene un comportamiento muy similar al comportamiento estándar del material (sin paso previo de autonucleación). Esto permite establecer, de igual forma, que a medida que se aumenta la T s el efecto observado de disminución de la T c ocurre más rápido en el tiempo (166 frente a 168ºC). Por lo tanto, una forma de explicar este fenómeno consiste en que el tiempo de 5 minutos, usualmente utilizando como tiempo de permanencia en el protocolo de autonucleación propuesto por Fillon et al. [4], no es suficiente para eliminar la memoria cristalina ó para lograr la relajación completa de la orientación segmental residual que puede estar presente en el fundido. Este resultado puede ser descrito como un efecto de memoria cuyo origen no fue dilucidado pero que podría estar asociado a la posible existencia de precursores de cristales. 183

Endo curva estándard 166 C 0min Flujo de Calor 30min 120min 0min 30min 40 mw 168 C 120min 50 75 100 125 150 175 200 Temperatura (ºC) Figura 1. Curvas calorimétricas de enfriamiento del polipropileno (a 10 grados/minuto) luego de permanecer el tiempo t s indicado a las T s de 166 y 168ºC. La Figura 2 resume las variaciones de las T c para el polipropileno, presentado en la Figura 1, en función al tiempo de permanencia (t s ) a las T s indicadas. Esta figura permite confirmar el carácter transitorio observado para el Dominio II, donde los valores de T c disminuyen de forma exponencial con el aumento del tiempo t s. Estos resultados también demuestran que la autonucleación es un fenómeno transitorio que puede llegar a desaparecer si se deja la muestra el tiempo suficiente a la temperatura T s evaluada. La existencia de fragmentos de cristales es entonces cuestionable (ver ref. [3]). 184

135 131 T s : 168ºC 166ºC T c ( C) 127 123 119 115 111 T c Estándar Recuperación total del comportamiento Estándar 0 30 60 90 120 t s (min) Figura 2. Variación de la temperatura de cristalización pico (T c ) para el PP en función al tiempo de permanencia a las T s de 166 y 168 ºC. Tabla 2. Valores de temperaturas de cristalización pico (T c ) obtenidos luego de aplicar el protocolo autonucleación a las temperaturas T s y tiempos t s indicados. Polímero T s (C) t s (min) 0 5 30 120 PP 166 135,7 130,9 122,7 119,7 168 124,5 118,5 117,0 111,8* PCL 10 54 43,6 34,5-34,0 57 33,3 33,0 32,8* - PCL 65 60 38,9 38,8 36,6 36,5 70 32,3 32,1 31,8* * Valores en negrita indican cuando el material recupera las condiciones estándar reportada en la Tabla 1. En la Tabla 2 se muestra el efecto del tiempo de permanencia t s sobre la temperatura de cristalización pico para todos los materiales evaluados (PP, PCL 10 y PCL 65 ) luego de 185

aplicar el protocolo de autonucleación a las dos temperaturas T s extremas del Dominio II de cada material. Al igual que lo observado y explicado para el polipropileno, para los casos de las policaprolactonas (PCL 10 y PCL 65 ), el Dominio II se extiende hasta temperaturas bien por encima de la T m detectada mediante DSC. Este comportamiento puede ser explicado utilizando los mismo argumentos empleados para el polipropileno, en el sentido de que un tiempo de sólo 5 minutos no es suficiente para eliminar la memoria cristalina del material. Este carácter transitorio observado para el dominio de autonucleación, para estos polímeros comerciales semicristalinos, ha sido corroborado mediante otras técnicas experimentales como microscopía óptica de luz polarizada (MOLP) y, particularmente para el polipropileno, también por ensayos de reología dinámica en fundido (ver ref. [3]). 4. CONCLUSIONES A partir de evidencias experimentales obtenidas por DSC, se estableció que el proceso de autonucleación es un fenómeno transitorio que puede llegar a desaparecer si se deja la muestra el tiempo suficiente a la temperatura T s, dentro del Dominio II que define Fillon et al. Se cuestiona la existencia de fragmentos cristalinos como el origen del Dominio II y se plantea que el mismo puede ser debido a un efecto de memoria cristalina. Agradecimientos. Los autores agradecen al Decanato de Investigación y Desarrollo de la USB por el financiamiento dado a través del Proyecto DID-GID-02. BIBLIOGRAFÍA 1. Sommer J-U, Reiter G (editores.) Polymer Crystallization (Observations, Concepts and Interpretations), Lecture Notes in Physics Series 606. Berlin (Alemania). Springer- Verlag, 2003 2. Allegra G (editor) Interphases and Mesophases in Polymer Crystallization, volúmenes I, II y III, Advances in Polymer Science Series 180, 181 & 191. Berlin (Germany): Springer-Verlag, 2005 3. Lorenzo AT, Arnal ML, Sánchez JJ, Muller A, J. Polym. Sci. B: Polym. Phys., 44(12), 1738 (2006) 4. Fillon B, Wittman JC, Lotz B, Thierry A, J. Polym. Sci. B: Polym. Phys., 31(10), 1383 (1993) 186