Introducción
La calorimetría diferencial de barrido (DSC) es un método muy utilizado para determinar el comportamiento térmico de los polímeros. Mediante la Temperaturas y entalpías de fusiónLa entalpía de fusión de una sustancia, también conocida como calor latente, es una medida del aporte de energía, normalmente calor, que es necesario para convertir una sustancia del estado sólido al líquido. El punto de fusión de una sustancia es la temperatura a la que cambia de estado sólido (cristalino) a líquido (fusión isotrópica).temperatura de fusión característica de cada polímero, también se puede obtener información sobre la composición de muestras desconocidas. Junto con los libros de referencia, ahora también se dispone de una base de datos basada en software para el análisis térmico que compara los resultados de las mediciones con los datos de la biblioteca y permite clasificar los resultados en función de las similitudes [1]. De este modo, se pueden obtener valiosas sugerencias para identificar muestras desconocidas incluso con poca experiencia propia [2].
En este trabajo, la base de datos Identify se emplea para reconocer diferentes tipos de polietileno y descartar otras sustancias basándose en una comparación de similitudes.
Materiales y métodos
Para la caracterización se dispuso de cinco tipos de polietileno: PE-LD (baja DensidadLa densidad de masa se define como la relación entre la masa y el volumen. densidad), PE-LLD (baja DensidadLa densidad de masa se define como la relación entre la masa y el volumen. densidad lineal), PE-MD (medium density), PE-HD (alta DensidadLa densidad de masa se define como la relación entre la masa y el volumen. densidad) y PE-UHMW (peso molecular ultraalto). La investigación del comportamiento de fusión se llevó a cabo con el DSC 214 Polyma. Las masas de las muestras estaban comprendidas entre 10,0 mg y 15,0. Los crisoles de aluminio Concavus® se prensaron con tapas perforadas y se calentaron dos veces a 200°C en atmósfera de nitrógeno a velocidades de calentamiento y enfriamiento de 10 K/min.
Resultados y debate
Un método empleado habitualmente en el análisis instrumental consiste en comparar los resultados de las propias mediciones con datos comparativos almacenados en una base de datos. En el caso de los métodos espectroscópicos, como la espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR) o la espectrometría de masas (EM), existen bases de datos que permiten dicha comparación. Hasta hace poco, esta posibilidad no estaba disponible en el análisis térmico. Sólo gracias a la introducción de la base de datos Identify, basada en software, este enfoque se ha abierto camino también en el análisis térmico [1]. Para la identificación de materiales, normalmente se utiliza el segundo calentamiento en las investigaciones de DSC, ya que el primer calentamiento suele solaparse con los parámetros del proceso, las condiciones de almacenamiento o el historial térmico de la muestra. Por otra parte, el segundo calentamiento -tras un enfriamiento lineal controlado- muestra el comportamiento real del material y, por tanto, permite extraer más fácilmente conclusiones sobre la composición del material.
En la figura 1 se muestra una comparación de los segundos calentamientos para cada uno de los distintos tipos de "PE". Además, se ilustra la clasificación de los tipos de PE sugeridos por Identify. Si, por ejemplo, se mide el PE-LD (azul) y se contrasta con los valores comparativos hallados por Identfiy, la muestra puede reconocerse como PE-LD con valores de similitud del 99,08%. Los demás tipos de PE, sin embargo, se clasifican con valores de similitud significativamente inferiores.
Los valores de similitud mostrados en la figura 1 corresponden a la primera línea de la tabla 1. Aquí se resumen todos los resultados de la comparación de bases de datos. La primera columna muestra la sustancia medida y la línea correspondiente a los valores de similitud hallados por Identify con la clasificación correspondiente. La línea bisectriz muestra que el tipo de polietileno correspondiente, con un valor de similitud superior al 98%, se asigna correctamente. Nunca se encuentran valores de similitud de exactamente el 100%, ya que las mediciones que deben analizarse se realizaron en las mismas muestras que las almacenadas en la base de datos de Identify, pero nunca se comparan los datos de medición idénticos. Los valores de la tabla 1 se ilustran gráficamente en la figura 2.
Tabla 1: Resumen de los valores de similitud de todos los tipos de polietileno; en la primera columna figuran las muestras medidas y en las demás, los valores de similitud determinados para cada una.
PE-LD | PE-MD | PE-LLD | PE-HD | PE-UHMW | |
|---|---|---|---|---|---|
| PE-LD | 99.08 | 93.38 | 74.06 | 29.94 | 23.75 |
| PE-MD | 95.31 | 98.06 | 74.80 | 36.23 | 31.44 |
| PE-LLD | 70.50 | 72.52 | 98.29 | 80.47 | 73.96 |
| PE-HD | 31.14 | 37.57 | 76.77 | 99.90 | 95.64 |
| ÜE-UHMW | 23.99 | 28.32 | 69.69 | 94.41 | 99.74 |
Resumen
El método de la calorimetría diferencial de barrido (DSC) es adecuado para detectar el comportamiento de fusión de las muestras de polímeros. Con la ayuda de la base de datos Identify, los resultados de medición determinados pueden compararse con los datos de la biblioteca tanto visualmente como en función de los valores evaluados. Esto también permite una identificación fiable de los diferentes tipos de polietileno. Como ya se ha mostrado en otro lugar, también es posible reconocer la relación de mezcla [2 (a)]. Además, la base de datos Identify puede ampliarse con datos propios y, por tanto, ajustarse a las necesidades individuales.