Introducción
Los reómetros capilares de alta presión son la solución ideal para comprender el comportamiento de los materiales en condiciones reales de procesamiento. También es bien sabido que la temperatura tiene un gran impacto en la viscosidad de los polímeros. Por ello, los reómetros de NETZSCH n miden las propiedades reológicas sensibles a la temperatura, que están relacionadas con las temperaturas de transición y de degradación, así como con la cinética determinada mediante DSC y TGA. Sin embargo, los reómetros capilares aplican tanto temperatura como cizallamiento a la muestra, lo que permite estudiar la degradación en condiciones de proceso completas y prevenir problemas.
Experimental
Se midió la viscosidad de una muestra de PHBH a 170 °C aplicando velocidades de cizallamiento comprendidas entre 100 000 s⁻¹ y 100 s⁻¹. Inmediatamente después de este análisis inicial, se midió la viscosidad desde velocidades de cizallamiento bajas hasta altas sin cambiar la muestra. A continuación, se realizó una nueva medición con una muestra recién sometida a carga. La viscosidad de una muestra de PHBV se midió dos veces a 200 °C en dos ciclos de carga.
PHBV frente a PHBH
El PHBV y el PHBH son biopolímeros biodegradables. Los diferentes comonómeros les confieren distintos niveles de flexibilidad, Cristalinidad / Grado de cristalinidadLa cristalinidad se refiere al grado de orden estructural de un sólido. En un cristal, la disposición de los átomos o moléculas es coherente y repetitiva. Muchos materiales, como la vitrocerámica y algunos polímeros, pueden prepararse de forma que produzcan una mezcla de regiones cristalinas y amorfas.cristalinidad y comportamiento en el procesamiento.
PHBV = poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato)
PHBH = poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxihexanoato)
Resultados
Los valores de viscosidad de cizallamiento son más bajos en la segunda parte de la medición (a medida que aumentan las velocidades de cizallamiento) de la primera NOTA DE APLICACIÓN «Biopolímeros – Reómetro capilar con carga de PHBH» (Figura 1). Esto se debe, muy probablemente, a la Reacción de descomposiciónUna reacción de descomposición es una reacción inducida térmicamente de un compuesto químico que forma productos sólidos y/o gaseosos. descomposición térmica del biopolímero. Además, se observó que, a medida que avanza la medición, el extrudado adquiere un color cada vez más oscuro. Esto también es un indicio de degradación. La segunda medición, realizada con una segunda carga (curva azul), muestra la buena repetibilidad de los resultados siempre que se utilice el mismo procedimiento para la preparación de la muestra, con el fin de lograr tiempos de retención similares en el reómetro capilar a 170 °C.
Los datos brutos (es decir, las curvas de presión) no mostraron ninguna inestabilidad durante la medición (Figura 1).
Los resultados para el PHBV parecen ser repetibles (figura 3). Sin embargo, las curvas de presión muestran que se produce una Reacción de descomposiciónUna reacción de descomposición es una reacción inducida térmicamente de un compuesto químico que forma productos sólidos y/o gaseosos. descomposición durante la medición: a una velocidad de cizallamiento determinada, la presión disminuye en lugar de alcanzar una meseta (figura 4). Cuanto mayor es la velocidad de cizallamiento, más importante se vuelve este efecto. Esto se debe al calentamiento por cizallamiento, que es más pronunciado a velocidades de cizallamiento más altas. Esto provoca un aumento de la temperatura y, en consecuencia, una Reacción de descomposiciónUna reacción de descomposición es una reacción inducida térmicamente de un compuesto químico que forma productos sólidos y/o gaseosos. descomposición más rápida.
Conclusión
La muestra de PHBH sufre degradación a 170 °C, lo cual depende de la duración de la exposición a altas temperaturas, mientras que el PHBV a 200 °C es además sensible al nivel de cizallamiento, lo que provoca autocalentamiento si dicho nivel es elevado.
Solo los reómetros capilares son capaces de analizar la influencia de una alta velocidad de cizallamiento a temperatura de procesamiento en las muestras de polímero.
Agradecimientos
Nos gustaría dar las gracias al Lycée Jean Zay de Thiers (Francia) por facilitarnos las muestras, y a GBCC (Green Business & Consulting Company) por sus comentarios sobre los resultados.