Tutoriales

Tutorial 2: Cómo elegir los límites de temperatura adecuados para mi muestra

Seleccionar el rango de temperatura correcto es uno de los pasos más importantes a la hora de configurar una medición DSC. Si los límites son demasiado estrechos, pueden perderse transiciones importantes. Si son demasiado amplios, la muestra puede descomponerse o contaminar la célula DSC.

Esta guía explica cómo definir las temperaturas inicial y final que garantizan resultados fiables, especialmente para reciclados desconocidos.

1. Reglas generales para establecer los límites de temperatura

✔ Temperatura inicial

Al menos 50 °C por debajo de la primera transición esperada (o 5× la velocidad de calentamiento).

Incluir una retención IsotérmicoLos ensayos a temperatura controlada y constante se denominan isotérmicos.isotérmica de 5 minutos antes de iniciar la rampa de calentamiento.

En el caso de polímeros con temperaturas de transición vítrea muy bajas (por ejemplo, EVA, LDPE), puede ser necesario enfriar muy por debajo de 0 °C.

✔ Temperatura final

Al menos 30 °C por encima de la última transición esperada.

Evitar la Reacción de descomposiciónUna reacción de descomposición es una reacción inducida térmicamente de un compuesto químico que forma productos sólidos y/o gaseosos. descomposición. Deténgase antes de que se produzca una degradación visible, como humo, residuos o una deriva inusual de la línea de base.

💡 Consejo: Si se desconoce la composición (típico de los reciclados), utilice el TGA para comprobar la Estabilidad térmicaUn material es térmicamente estable si no se descompone bajo la influencia de la temperatura. Una forma de determinar la estabilidad térmica de una sustancia es utilizar un TGA (analizador termogravimétrico). estabilidad térmica. Si no se dispone de TGA, comience con un rango más amplio y refínelo en mediciones posteriores.

Según la norma ISO 11357-2:2020, la temperatura de inicio debe estar al menos 50 °C (o 5× velocidad de calentamiento) por debajo de la primera transición, y la temperatura final unos 30 °C (o 5× velocidad de calentamiento) por encima de la última transición.

2. Consideraciones especiales para los reciclados

Las mezclas desconocidas pueden requerir una temperatura inicial amplia (por ejemplo, -40 °C) y una temperatura final por encima del polímero más alto previsto en la mezcla.

El riesgo de Reacción de descomposiciónUna reacción de descomposición es una reacción inducida térmicamente de un compuesto químico que forma productos sólidos y/o gaseosos. descomposición es especialmente relevante para muestras de PVC, PVDC o contaminadas. En tales casos, deténgase pronto (por ejemplo, alrededor de 120 °C) si el objetivo es observar la transición vítrea sin degradación.

Asegúrese de que la temperatura final no sea tan alta que el horno se contamine, especialmente cuando trabaje con reciclados desconocidos.

Funcionar muy por encima de la Reacción de descomposiciónUna reacción de descomposición es una reacción inducida térmicamente de un compuesto químico que forma productos sólidos y/o gaseosos. descomposición puede causar la contaminación del sensor y la deriva de la línea de base y puede requerir limpieza y recalibración. Equilibre siempre la información obtenida con la protección del instrumento.

3. Ejemplos de límites de temperatura buenos y malos

buen ejemplo: Reciclado PET

Inicio 0 °C
Fin: 290 °C

Resultado: Tg clara (~70 °C), CristalizaciónLa cristalización es el proceso físico de endurecimiento durante la formación y el crecimiento de cristales. Durante este proceso se libera calor de cristalización.cristalización en frío y pico de fusión (~250-260 °C).

❌ Mal ejemplo 1: Temperatura final demasiado baja

PET calentado sólo hasta 240 °C. El pico de fusión se corta y Quantify no puede analizar los datos correctamente.

❌ Mal ejemplo 2: Temperatura final demasiado alta

PET calentado a 350 °C. Comienza la Reacción de descomposiciónUna reacción de descomposición es una reacción inducida térmicamente de un compuesto químico que forma productos sólidos y/o gaseosos. descomposición, se produce una desviación de la línea de base y los residuos contaminan el crisol.

Tutorial 4: Consideraciones especiales sobre los materiales reciclados

Los reciclados rara vez son tan limpios y están tan bien definidos como los polímeros vírgenes. Pueden contener mezclas, cargas inorgánicas, impurezas o polímeros que aún no están incluidos en los conjuntos de datos de formación de Quantify. Estos factores pueden complicar las mediciones de DSC y la interpretación de los resultados.

Este tutorial explica las principales limitaciones, los factores de riesgo y cómo interpretar correctamente los resultados de Quantify cuando se trabaja con reciclados.

1. Mezclas y polímeros no soportados

Los reciclados suelen contener mezclas de varios polímeros, como mezclas de PE/PP o materiales multicapa.

Quantify se entrena con un conjunto definido de polímeros vírgenes y mezclas seleccionadas. Los tipos de polímeros que quedan fuera de este conjunto de datos no se pueden reconocer ni cuantificar.

Si se sospecha la existencia de este tipo de mezclas, deberá realizarse la medición DSC. Quantify analizará todos los componentes admitidos y marcará los picos no contabilizados para su posterior investigación mediante Proteus^® Identify .

Información para expertos: Los casos más difíciles: HDPE y LLDPE

Quantify puede detectar contaminaciones de hasta aproximadamente el 1% en muchos sistemas. Sin embargo, cuando los polímeros son estructuralmente muy similares, la separación se hace extremadamente difícil.

Ejemplo: 1% de LLDPE en HDPE

Ambos materiales son polietilenos lineales con un comportamiento de CristalizaciónLa cristalización es el proceso físico de endurecimiento durante la formación y el crecimiento de cristales. Durante este proceso se libera calor de cristalización.cristalización muy similar. Co-cristalizan en una fase cristalina común en lugar de formar dominios de fusión separados.

Como resultado, la curva DSC muestra un único pico de fusión en lugar de dos. El componente menor no tiene una huella térmica distintiva y no puede separarse de forma fiable.

Conclusión: Polímeros muy similares pueden resultar indistinguibles en DSC, incluso con Quantify. En estos casos, se recomiendan técnicas complementarias (por ejemplo, FTIR o HPLC).

Información del experto: Alta variabilidad - PP-H y PP-C

En comparación con los homopolímeros de polipropileno (PP-H), los copolímeros de polipropileno (PP-C) presentan un comportamiento térmico más amplio y complejo. Los comonómeros alteran la 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, desplazan los picos de fusión y CristalizaciónLa cristalización es el proceso físico de endurecimiento durante la formación y el crecimiento de cristales. Durante este proceso se libera calor de cristalización.cristalización y suelen producir transiciones menos definidas.

Además, los grados de PP-C varían mucho (aleatorio, bloque, impacto, mezclas), lo que da lugar a termogramas muy variables que son más difíciles de representar en un único modelo predictivo.

Conclusión: Quantify puede proporcionar información significativa sobre el PP-C, pero para realizar predicciones precisas se necesitan conjuntos de datos de entrenamiento más amplios y representativos que para el PP-H. La precisión seguirá mejorando a medida que se incorporen más datos de PP-C.

2. Muestras con cargas

Las cargas inorgánicas como CaCO₃, talco o fibras de vidrio no producen una huella DSC. Su presencia reduce la fracción de polímero en la muestra y puede distorsionar los resultados de Cuantificar.

Para obtener resultados significativos, determine el contenido de relleno por separado y réstelo del peso de la muestra antes del análisis.

Métodos típicos:

• TGA (análisis termogravimétrico)
• Ensayo de cenizas en horno de mufla

Información del experto: Limitación del modelo

Quantify todavía no integra las cargas en sus predicciones. Por lo tanto, es esencial corregir la masa del polímero. El soporte completo de rellenos forma parte de la hoja de ruta del producto.

3. Impurezas y degradación

Los reciclados pueden contener aditivos, estabilizantes o productos de degradación. Éstos pueden causar picos adicionales, transiciones más amplias o líneas de base ruidosas.

Evalúe siempre cuidadosamente la segunda curva de calentamiento.

Información para expertos: Mecanismos de degradación

La degradación puede influir en el comportamiento de fusión de diferentes maneras:

• Escisión de cadena (térmica u oxidativa):
  → menor peso molecular → menor temperatura y entalpía de fusión
• Policondensación o postcondensación radical (por ejemplo, PET, PA):
  → mayor peso molecular → mayor 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 y, a veces, mayor entalpía

En la práctica, los estudios de reprocesamiento demuestran que estos efectos suelen ser menores que la variabilidad natural entre grados de polímeros. Los datos de entrenamiento de Quantify tienen en cuenta esta variación, por lo que la degradación moderada suele permanecer dentro de la tolerancia del modelo.

💡 Consejo: Si se produce una fuerte degradación, reduzca la temperatura final (véase Tutorial: Cómo elegir los límites de temperatura adecuados para mi muestra) para proteger el crisol y el horno.

4. Flujo de trabajo práctico para reciclados

Cuando se trabaja con reciclados, se aplica el flujo de trabajo estándar de Cuantificar, con atención adicional a los siguientes puntos:

• Homogeneidad de la muestra (gránulos frente a copos)
• Presencia de cargas
• Calidad de la curva del segundo calentamiento
• Picos o anomalías inexplicables

Los componentes no compatibles o las características sospechosas deben analizarse más a fondo utilizando Proteus^® Identify.

(Los pasos de ejecución y carga de la medición se describen en Tutorial: Cómo ejecutar una medición DSC para el análisis Quantify)

5. Polímeros no admitidos

Si la curva DSC contiene transiciones de un polímero no incluido en el conjunto de datos Quantify, el resultado de la cuantificación se verá comprometido y será impreciso.

Proteus^® Identify puede utilizarse para determinar qué polímeros no admitidos están presentes. La cuantificación sólo será posible cuando se incluya ese tipo de polímero en una futura actualización de Quantify.

Información del experto Proteus^® Identify

Proteus^® Identify compara las transiciones térmicas con una biblioteca de referencia. Es la herramienta recomendada para:

• identificar polímeros no compatibles, y
• crear bases de datos de referencia internas para detectar anomalías y desviaciones.

⚠️ Risk Check: Cuando se trabaja con reciclados

• ¿La muestra es homogénea (pellets) o variable (copos)?
• ¿Se han identificado y corregido las cargas?
• ¿Se aplicó el método estándar de cuantificación?
• ¿La segunda curva de calentamiento es limpia e interpretable?
• ¿Son visibles los efectos de la degradación?
• ¿Hay polímeros sin soporte y se han marcado para su seguimiento en Proteus^® Identify ?