analisis de polimeros
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METÓDICA ANÁLISIS POLIMEROS
1. Preparación muestra
2. Separación componentes no poliméricos
3. Ensayos Físicos
4. Análisis Elemental
5. Ensayos Químicos
6. Métodos Espectroscópicos
Análisis Polímeros
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1. 1. PREPARACIÓN MUESTRA SÓLIDAPREPARACIÓN MUESTRA SÓLIDA
Muestra en polvoCorteSerradoTrituración
Molinos especiales muestra molida separa resto muestra
Enfriar muestras con N2 líquido aumentar fragilidad
Análisis Polímeros
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2. SEPARACION COMPONENTES2. SEPARACION COMPONENTES
NATURALEZA POLIMERO
2.1. Disolución/Precipitación
2.2. Extracción Sólido/Líquido
Termoplástico
Termoestable
Análisis Polímeros
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2.1. DISOLUCIÓN/PRECIPITACIÓN
Elección disolvente polímero
Polímero Aditivos orgánicos + Aguas
TurbiaTurbiaTransparente
FiltraciónCentrifugación
+
Precipitante Cargas minerales
Muestra + Disolvente Disolución
polímero
Aditivos org.
Cargas minerales
Análisis Polímeros
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CARACTERÍSTICAS PRECIPITANTE
Miscible disolvente
Disolventeaditivos
No disolventepolímero
Éter etílico
acetona
alcanos
alcoholes
Pruebas miscibilidad tubo ensayo
Análisis Polímeros
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VENTAJAS
Eliminación cptos. inorgánicos
No preparaciónmuestra
Análisiscuantitativo
DESVENTAJAS
Polímeros solubles
Gran volumendisolventes
MÉTODO DISOLUCIÓN/PRECIPITACIÓN
Análisis Polímeros
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2.2 EXTRACCIÓN SÓLIDO/LÍQUIDO
Similar análisis orgánico convencional
a. Ebullición a reflujob. Extracción Sohxlet
No disolvente polímero
Aplicación
Polímeros no solubles
Análisis puntual algún aditivo orgánico
Extracción sólido/líquido
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EXTRACCION SÓLIDO/LÍQUIDO
VENTAJAS
Eliminación aditivos orgánicos
Volumen disolvente pequeño
Separaciónselectiva
DESVENTAJAS
No separa aditivos inorgánicos
Extracción colas bajo PM
Tiempos extracción largos
Análisis Polímeros
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3. ENSAYOS FISICOS
Ensayos Preliminares
EnsayosEspecíficos
Comportamiento al calorComportamiento combustión
SolubilidadEnsayo Beilnstein
Tg, TmDensidad
Absorción agua
Análisis Polímeros
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ENSAYOS PRELIMINARES
COMPORTAMIENTO CALOR: PIRÓLISIS
Observación pH vapores
pH básico
PoliamidasResinas urea/
melamina
pH ácido
Poliacetato viniloAcetato celulosa
pH función mecanismo degradación polímero
pH muy ácido
Policloruro viniloTeflónCaucho clorado
Análisis Polímeros
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ENSAYOS PRELIMINARES
COMPORTAMIENTO LLAMA
Inflamabilidad
Combustión
Autoextinción
Desprendimiento gases
Color llama
Formación gotas
Formación hollín
HinchaReblandeceFundeCarbonizaResiduo
Análisis Polímeros
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CLASIFICACION COMPORTAMIENTO LLAMAGRUPO A
NO ARDE O ARDE CON DIFICULTAD
MANTIENE LA FORMA O CARBONIZA LENTAMENTE
POLIFLUOR
CARBONADOS
DESPRENDE OLOR FORMALDEHIDO
UREA -FORMALDEHIDO
MELAMINA-FORMALDEHIDO
FENOL-FORMALDEHIDO
ENSAYOS PRELIMINARES
Análisis Polímeros
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GRUPO BLLAMA VERDE
OLOR GOMA QUEMADA : POLICLOROPRENO
OLOR ACRE : POLICLORURO VINILO
AUTOEXTINGUIBLE
OLOR ACETICO
CHISPAS DE LA LLAMAACETATO DE CELULOSA
OLOR DULCECENIZA NEGRA POLICLORURO VINILIDENO
ENSAYOS PRELIMINARES
Análisis Polímeros
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GRUPO C
ARDEN CON FACILIDAD
ARDE RÁPIDAMENTE
LLAMA BLANCA
NITRATO CELULOSA
OLOR CERA
FUSIÓN MUESTRA
PE
PP
ENSAYOS PRELIMINARES
Análisis Polímeros
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ENSAYOS PRELIMINARES
PRUEBAS SOLUBILIDAD
XILENO
PE, PP.
THF
Nº alto polímeros termoplásticos
AC. FÓRMICO
Poliamidas
DMF
Poliuretanos
AGUA
Polialcohol vinílico, Poliácido acrílico
Poliacrilamida, Polióxido etileno, et.
ALGUNOS TERMOPLASTICOS NO SE DISUELVEN EN
DISOLVENTES HABITUALES.
SUPERAR LA TEMPERATURA DE FUSION.
Análisis Polímeros
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ENSAYOS PRELIMINARES
ENSAYO BEILSTEIN
Detección cloro
Cobre en contacto material clorado en calientedesprende CuCl2.
Aparición llama muy luminosa color verde
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ENSAYOS ESPECIFICOS
Puntos Transición
Polímerosamorfos
Reblandecen (Tg)Fluyen (Intervalo amplio Tª)
Polímeroscristalinos
Reblandecen (Tg)Fluyen (Intervalo estrecho Tª)
Polímerostermoestables
No fluyen
Se degradan a Tªs > Tª flujo
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ENSAYOS ESPECIFICOS
Medida Densidad
Picnometría
Tubo gradientedensidad
camisa agua
regla
mezcla líquidos
calibradores
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CONTENIDO AGUA
Presencia agua efecto adverso propiedades polímeros
METODO KARL - FISHER
VALORACION AGUA REACTIVO ESPECIAL
Necesidad secado muestras eliminación agua
Algunos casos deseable conocer contenido agua
Disolución metanólica de yodo, dióxido azufre y piridina
Algunos cptos (cetonas y aldehidos) interfieren reactivo
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ANALISIS ELEMENTAL
FUSION CON SODIO
REDUCCION ELEMENTOS ESTADO IONICO
MUESTRA POLIMEROPURA
+ NaCalentamiento
llama lograrfusión
MeOH
Eliminación Na
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ACIDIFICAR CON A. ACETICO + ACETATO DE PLOMO
PRECIPITADO NEGRO (SULFURO PLOMO)
ANALISIS ELEMENTAL
ELEMENTOS IDENTIFICARAZUFRE
FLUOR
ACIDIFICAR CON A. ACETICO + CaCl2 saturada
PRECIPITADO GELATINOSO
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CLORO
ANALISIS ELEMENTAL
ACIDIFICAR CON HNO3 diluido + AgNO3
BROMO
HALOGENOS
PRECIPITADO BLANCO soluble en NH4OH
PRECIPITADO amarillo no muy soluble en NH4OH
YODO PRECIPITADO amarillo insoluble en NH4OH
Análisis Polímeros
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ENSAYOS QUIMICOS
1. Indice ácidez
Polímeros con grupos ácido carboxílico
Nº mg KOH necesario para neutralizar 1 g de material
I. A. = 56.1 V N / MV = volumen KOHN = normalidad KOHM = masa muestra
VALORACION TIPICA, FENOFTALEINA COMO INDICADOR
Análisis Polímeros
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ENSAYOS QUIMICOS
2. Indice saponificación
Polímeros con grupos saponificables (ácidos, ésteres, anhídridos)
Nº mg KOH necesario para reaccionar con grupos saponificables en 1 g de material
I. S. = 56.1(N1V1 -N2V2)/M V1 = volumen KOHV2 = volumen HClN1 = normalidad KOHN2 = normalidad HClM = masa muestra
HIDRÓLISIS MATERIAL PREVIA VALORACION
Análisis Polímeros
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ENSAYOS QUIMICOS
Condiciones hidrólisis en función de la resistencia hidrólisis material
Material a reflujo con KOH etanólica o etilenglicol monoetil éter
Exceso de KOH se valora con HCl
I. S. Depende de:
posición grupos cadena polimérica
impedimentoestérico
cristalinidad
tacticidad
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ENSAYOS QUIMICOS
3. Indice hidroxilo
Información del nº hidroxilos libres (alcohol y fenol)
Acetilación con anhídrido acético en piridinao Anhídrido ftálico (aldehídos, aminas 1ª y 2ª, fenoles)
mg KOH equivalente al anhídrido acético que reaccionan con OH en 1g muestra
I. OH. = 56.1(N1V1 -N2V2)/M
V1 = volumen KOH blancoV2 = volumen KOHN1 = normalidad KOH blancoN2 = normalidad KOHM = masa muestra
Análisis Polímeros
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ENSAYOS QUIMICOS
4. Indice de yodo
Medida del grado de insaturación, adición yodo dobles y triples enlaces
Método Wijs: ICl3 + CH3COOH glacial
Adición disolución acuosa 20% IK y valoración con Na2S2O3
I.I. = 126.9(V N blanco - V N ensayo)
V = V tiosulfatoN = Normalidad tiosulfato
Análisis Polímeros