Aplicaciones de la espectroscopía infrarroja en la caracterización estructural de polímeros

CARLOS EUGENIO BOSCHETTI

Rosario

Simposio; SIMPOSIO INTERNACIONAL AISLADORES POLIMÉRICOS 2011; 2011

Cigré Argentina

Las transiciones energéticas en la región del espectro electromagnético del infrarrojo (4000-400 cm-1) se relacionan, a nivel molecular, con vibraciones y deformaciones de los enlaces atómicos. La frecuencia de estas transiciones son características del tipo de enlace, siendo independiente del entorno molecular en el que dicho enlace está situado. Por esta razón, los diferentes grupos funcionales de una molécula presentan bandas de absorción en regiones definidas del espectro IR. Este hecho, sumado a la sencillez de la técnica de medición, permite que la espectroscopía IR se considere el método más simple, rápido, y a menudo más confiable para asignar una substancia a una determinada clase de compuestos. Incluso en ciertos casos es posible identificar una substancia desconocida en base a su espectro IR.Un material elastomérico es un compuesto usualmente constituido por un polímero más una serie de agregados que le confieren al material las propiedades específicas; este compuesto puede además estar reticulado o no.La espectroscopía IR se ha utilizado para identificar y estudiar tanto el polímero constituyente del material, como alguno de los componentes, por ejemplo, plastificantes, estabilizantes o agentes de curado; además es posible detectar cambios en la estructura del polímero, de acuerdo a procesos de envejecimiento o deterioro que puede haber sufrido el elastómero, incluyendo determinaciones cualitativas o cuantitativas. Un aspecto importante en las determinaciones por IR es la preparación de muestras; para materiales no reticulados es posible obtener espectros simplemente por disolución de la muestra, o por preparación de un film por compresión. Para compuestos reticulados, a menudo es necesario realizar una pirólisis para identificar el polímero constituyente, o una extracción en solvente para el posterior análisis de algunos agregados al compuesto. También es posible la determinación de características superficiales, como por ejemplo la presencia de componentes provenientes de la degradación del polímero, por análisis mediante reflectancia total atenuada.Como ejemplo de identificación de polímeros, se mostrará los casos de microestructura de caucho estireno-butadieno y de polibutadieno, las composición de polímeros EPDM y la identificación del dieno constituyente, ejemplos de funcionalización de LDPE, e identificación de caucho de siliconas. Algunas aplicaciones cuantitativas del análisis por IR incluyen el grado de cristalinidad en polímeros de etileno, la determinación de acetato de vinilo en goma EVA, el grado de epoxidación de un caucho natural, y características del caucho nitrilo como contenido de acrilonitrilo, insaturación en el nitrilo hidrogenado o cantidad de PVC agregado. En cuanto a los componentes del material elastomérico, se analizará la determinación de plastificantes como ceras, aceites minerales y ftalatos, y la identificación de algunos estabilizantes.