Introducción
Los artículos deportivos y los juguetes para niños o mascotas suelen estar hechos de plásticos flexibles. Algunos ejemplos son los juguetes sensoriales para masticar, las figuritas de acción, los elementos de agarre blando y las pelotas de cualquier tipo. Un polímero habitual es el PVC (policloruro de vinilo), que puede hacerse más blando y flexible añadiendo plastificantes. Estos compuestos no están unidos covalentemente a la cadena polimérica, por lo que pueden evaporarse o eliminarse con la saliva o el sudor. La desgasificación de plastificantes como los ftalatos puede ser perjudicial. En algunos casos, incluso puede reconocerse por un mal olor.
Se sabe que la familia de los ftalatos provoca una serie de riesgos para la salud. Actúan como hormonas, y se ha demostrado que causan daños hepáticos, infertilidad, diabetes, cáncer y mucho más. Por ello, la Unión Europea ha prohibido desde 2007 una serie de ftalatos en productos que están en contacto con alimentos, en juguetes, en artículos para bebés y en suministros médicos.
Comportamiento de descomposición e identificación de plastificantes
El análisis térmico puede ayudar a detectar plastificantes en polímeros. Mediante el análisis TGA-FT-IR es posible analizar productos en cuanto a su contenido de plastificante e identificar el tipo de plastificante utilizado.
En el siguiente caso de uso, la capa superficial de diferentes pelotas de juguete se cortó en trozos de small y se midió con el PERSEUS® TG 209 F1 Libra® según las condiciones de medición de la tabla 1.
La bola núm. 1 presenta varios pasos de pérdida de masa durante la PirólisisLa pirólisis es la descomposición térmica de compuestos orgánicos en una atmósfera inerte.pirólisis (véase la figura 1). Estos pasos de pérdida de masa son el resultado de la evaporación del plastificante u otros aditivos orgánicos y de la PirólisisLa pirólisis es la descomposición térmica de compuestos orgánicos en una atmósfera inerte.pirólisis del polímero en el rango de temperaturas entre 200°C y 500°C. La Reacción de descomposiciónUna reacción de descomposición es una reacción inducida térmicamente de un compuesto químico que forma productos sólidos y/o gaseosos. descomposición de las cargas inorgánicas se detectó entre 500°C y 700°C. Los picos de la curva DTG (tasa de pérdida de masa) representan las temperaturas de las tasas máximas de pérdida de masa. La curva Gram Schmidt muestra las intensidades IR globales y se comporta como una imagen especular de la curva DTG y muestra también intensidades máximas durante los pasos de pérdida de masa. Esto demuestra la interacción de los compuestos evolucionados con el haz IR.
Cuadro 1: Condiciones de medición
| Muestra | Bola no. 1 | Bola nº 2 |
|---|---|---|
| Masa de la muestra | 9.08 mg | 10.38 mg |
| Programa de temperatura | RT a 850°C | |
| Velocidad de calentamiento | 10 K/min | |
| Atmósfera de gas | Nitrógeno | |
| Caudal de gas | 40 ml/min | |
Los datos IR completos se muestran en la figura 2 en un gráfico 3D dependiente de la temperatura y del número de onda. La curva TGA se representa en rojo en la parte posterior y muestra la correlación de la pérdida de masa con el aumento de la intensidad IR. En este ejemplo, sólo se investiga con mayor precisión el primer paso de pérdida de masa. Para un análisis detallado del plastificante contenido, se extrajo un espectro FT-IR 2D y se comparó con bibliotecas en fase gaseosa para identificar los compuestos evolucionados. Se encontró una gran similitud entre el espectro a 266°C y los espectros de la biblioteca de di-n-octilftalato (DOP, azul) y bis(2-etilhexil)ftalato (DEHP, verde). Cabe suponer que se liberó un único compuesto o una mezcla de distintos ftalatos. Sin embargo, esta comparación indica claramente que la bola núm. 1 contiene ftalatos nocivos. Como el siguiente paso de pérdida de masa se solapa ligeramente con la liberación de ftalatos, también se encontró cierta cantidad deCO2 en small mediante FT-IR a 266°C.
Se investigó una segunda bola en las mismas condiciones de medición. En la figura 4 se muestra una comparación de ambas mediciones TGA. Se observa una clara diferencia en el comportamiento de la PirólisisLa pirólisis es la descomposición térmica de compuestos orgánicos en una atmósfera inerte.pirólisis. Sin embargo, también en el caso de la bola nº 2, se detectó el primer paso de pérdida de masa en el intervalo de temperaturas entre 200°C y 280°C, también con un pico en la curva DTG a 266°C. Sólo el FT-IR puede proporcionar información detallada sobre el plastificante contenido.
La comparación de los espectros FT-IR extraídos para las dos muestras de bolas, ambos extraídos a 266°C, muestran un patrón de VibraciónUn proceso mecánico de oscilación se denomina vibración. La vibración es un fenómeno mecánico por el que se producen oscilaciones en torno a un punto de equilibrio. En muchos casos, la vibración es indeseable, ya que desperdicia energía y crea sonidos no deseados. Por ejemplo, los movimientos vibratorios de motores, motores eléctricos o cualquier dispositivo mecánico en funcionamiento suelen ser indeseados. Estas vibraciones pueden deberse a desequilibrios en las piezas giratorias, a una fricción desigual o al engrane de los dientes de los engranajes. Los diseños cuidadosos suelen minimizar las vibraciones no deseadas.vibración completamente diferente, véase la figura 5. La comparación de los espectros a 266°C de la bola nº 2 (azul) con la biblioteca en fase gaseosa ofrece una clara concordancia con el espectro del citrato de tributilo (verde). En el caso del balón nº 2, los plastificantes tóxicos de ftalato se sustituyeron por éster cítrico no tóxico, que también actúa como plastificante.
Resumen
Los procesos de desgasificación y Reacción de descomposiciónUna reacción de descomposición es una reacción inducida térmicamente de un compuesto químico que forma productos sólidos y/o gaseosos. descomposición de los polímeros pueden investigarse mediante análisis térmicos. La termogravimetría indica la liberación de gases ya por debajo de 300°C. Sólo el análisis de gases evolucionados como el FT-IR puede identificar los gases liberados. En este ejemplo, fue posible identificar los diferentes plastificantes utilizados y, por tanto, distinguir entre aditivos tóxicos y no tóxicos. El PERSEUS® TG 209 F1 Libra® es perfectamente adecuado para resolver esta tarea.