19.05.2020 by Milena Riedl
Identify Absorción de agua y determinación del contenido de humedad con el análisis termogravimétrico
El agua es una de las principales partes que influyen en nuestro clima. Nuestra atmósfera está llena de agua. Puede que no siempre seamos capaces de verla, pero interactúa con nosotros y con nuestros materiales. Descubra cómo el análisis térmico ayuda a Identify a absorber agua y determinar su contenido.
junto con el Dr. Michael Schöneich, especialista en aplicaciones
El agua es una de las principales partes que influyen en nuestro clima. Nuestra atmósfera está llena de agua. Puede que no siempre seamos capaces de verla, pero interactúa con nosotros y con nuestros materiales.
Uno de los ejemplos más conocidos de humedad en nuestra vida cotidiana puede observarse al sacar una botella de agua del congelador en un caluroso día de verano. Casi inmediatamente, aparecen gotas de agua en la superficie de la botella. Estas gotas de agua son el resultado de la condensación del vapor de agua de la atmósfera.
Estamos rodeados de agua
La humedad no sólo aparece en nuestra vida cotidiana, sino que también influye en los materiales provocando interacciones físicas y químicas.
Una interacción física puede ser la absorción de agua, que provoca la dilatación de los materiales. Si una sustancia o material reacciona con el agua, se forma un nuevo compuesto. El ejemplo más destacado de este tipo de reacción química es la corrosión del acero.
Como resultado, la interacción del agua con los materiales provoca cambios en las propiedades (por ejemplo, reducción de la estabilidad debido a la corrosión) y/o cambios ópticos o de aspecto (por ejemplo, vetas de humedad en piezas moldeadas por inyección).
Práctica: Mediciones TGA en atmósferas húmedas
¿Qué es la termogravimetría?
El análisis termogravimétrico es un método de análisis térmico en el que la masa de una muestra se mide a lo largo del tiempo a medida que cambia la temperatura. Esta medición proporciona información sobre fenómenos físicos, como las Transiciones de faseEl término transición de fase (o cambio de fase) se utiliza más comúnmente para describir las transiciones entre los estados sólido, líquido y gaseoso.transiciones de fase, la absorción y la desorción, así como sobre fenómenos químicos, como 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 y las Reacciones sólido-gasLas reacciones sólido-gas son un tipo de reacción heterogénea en estado sólido que se produce cuando un sólido reactivo se expone a una corriente de gas reactivo. Ejemplos típicos de reacciones sólido-gas son la sorción y la corrosión de los metales.reacciones sólido-gas (por ejemplo, OxidaciónLa oxidación puede describir diferentes procesos en el contexto del análisis térmico.oxidación o reducción).
Un ejemplo en el campo de los polímeros
El objetivo del siguiente análisis era la determinación del cambio de masa del material en una atmósfera húmeda. Por lo tanto, se equipó un STA 449 F3 Jupiter® con ungenerador de humedad que produce un nivel de humedad definido mezclando el flujo de gas húmedo y seco.
El experimento se llevó a cabo en una muestra de lámina de 250-μm de poliamida 6 con un peso de 108,28 mg. La temperatura se mantuvo constante a 40 °C y se realizaron pasos de humedad del 25 % durante el programa de temperatura (curva azul de la figura 3).
En la figura 3, la curva verde representa el cambio de masa. En cada paso de humedad, se produce una respuesta de la muestra a medida que aumenta su masa. La muestra absorbe agua y su contenido de humedad aumenta con el contenido de humedad de la atmósfera circundante.
Además, el proceso de absorción depende del tiempo. Esto significa que existen influencias cinéticas, que también pueden analizarse. El coeficiente de difusión del material puede determinarse con ayuda de la configuración de humedad.
El ejemplo muestra que el TGA como método estándar es útil para identificar las interacciones físicas de los materiales con la humedad. Además, es posible determinar el valor cuantitativo del contenido de absorción de agua.
Una aplicación del campo de la inorgánica
En esta aplicación, se investigó la zeolita con un STA 449 F3 Jupiter®en una atmósfera húmeda. La zeolita es un material de absorción que puede utilizarse para la limpieza de flujos de gas o para la absorción de agua en determinadas salas y zonas.
Para comprobar el rendimiento de la zeolita, se realizaron dos ciclos de absorción/desorción a una temperatura constante de 20 °C y una humedad relativa del 10 %.
En primer lugar, se produce un aumento de masa al aplicar una atmósfera húmeda a la muestra. El material absorbe cierta cantidad de agua que, a su vez, aumenta su masa. En el flujo de gas seco, el material libera agua. El primer ciclo actúa como ciclo de prueba para comprobar la capacidad máxima de absorción.
Los ciclos pueden repetirse varias veces para comprobar la estabilidad cíclica del material. Tras la primera activación, la liberación de agua es ligeramente menor, lo que significa que el material es relativamente estable en su aplicación, con una absorción de agua de alrededor del 26%.
Los dos ejemplos de la identificación de la absorción de agua y la determinación del contenido de agua demuestran que el análisis termogravimétrico es un método adecuado para analizar los efectos de la humedad en un material o sustancia.
En los próximos artículos del blog, se prestará especial atención a la influencia del agua en las propiedades mecánicas y a la determinación de la extensión de los materiales debido a la absorción de agua.