Metodos de Degradación en Polímeros

MECANISMOS DE DEGRADACIÓN EN POLÍMEROS

Escuela de Ingeniería de Materiales
Facultad de Ingeniería, Universidad del Valle, Cali, Colombia


1. Introducción
La degradación de un polímero son los cambios significativos que experimenta en su estructura química (pérdida de uno o más átomos de carbono en una cadena abierta o en un ciclo) bajo la acción de determinadas condiciones medioambientales,resultando en una pérdida de propiedades del material.

Por lo tanto, un requisito indispensable para que los materiales poliméricos sean considerados degradables es que contengan grupos en la cadena principal que puedan romper fácilmente sus enlaces por la acción de agentes externos de naturaleza física o química.

Como consecuencia de la degradación, en un polímero pueden ocurrir cambios físicoso químicos. Los cambios físicos pueden consistir en la decoloración, pérdida del brillo superficial, formación de grietas, superficie pegajosa, erosión superficial y pérdida de propiedades como la resistencia a la tracción y el alargamiento.

Los cambios químicos consisten en la rotura de cadenas, cambios en los sustituyentes laterales, aparición de reacciones de entrecruzamiento, etc.
Por otraparte, es importante recalcar que cuanto más bajo sea el peso molecular de un polímero la degradación será más rápida y que, para los polímeros con mayor peso molecular, la combinación de grupos funcionales fotosensibles e hidrolizables hace más efectiva la degradación medioambiental.[1]

2. Naturaleza de los materiales poliméricos
La mayoría de los polímeros comerciales son moléculas dehidrocarburos de cadena larga, que contienen miles de átomos de carbono unidos covalentemente a lo largo de la longitud de la cadena. (Algunos polímeros importantes -tales como el nylon - tienen elementos que no contienen carbono tales como nitrógeno u oxígeno en la cadena, y uno - polidimetilsiloxano - no tiene átomos de carbono a lo largo de la cadena). La Figura 1 muestra la composición delpolietileno. Los enlaces covalentes simples de la cadena son muy fuertes y estables, representando la ya conocida estabilidad química de polímeros. También la fácil rotación molecular alrededor de estos enlaces conduce a una flexibilidad sustancial en la cadena.
Figura 1. Representación de una porción de la molécula de polietileno
Existe una alta fuerza de adherencia de carbono a carbono a lo largo de lacadena, pero la unión lateral a las moléculas adyacentes o partes cercanas de la misma molécula es mucho más débil.
Las cargas mecánicas aplicadas a un polímero actúan sobre los enlaces débiles y fuertes de manera simultánea, pero los polímeros son mucho más débiles que los metales y los cerámicos, quienes tienen fuertes lazos en todas las direcciones. Pero si las moléculas en un polímero estánorientadas a lo largo de una dirección común, como en una fibra, el material puede exhibir muy alta resistencia y rigidez en esa dirección. (Esto es cierto por ejemplo en la poliaramida Kevlar.) Tal material es mucho más débil en su dirección transversal, sin embargo un material de este tipo es aniso trópico.
La combinación de fuertes enlaces covalentes individuales y enlaces secundarios más débilesentre las moléculas vecinas de un polímero, produce la capacidad para ser moldeado en formas complejas a relativamente bajas temperaturas de procesamiento. Los polímeros amorfos son aquellos que no forman estructuras cristalinas ordenadas y que puedan ser procesados a temperaturas superiores a su llamada temperatura de transición vítrea (Tg). Por encima de la Tg las moléculas de polímeros amorfosindividuales son libres de pasar por el movimiento a gran escala una sobre otra, proporcionando la movilidad molecular requerida para el moldeo sin la escisión de los enlaces de la cadena principal y la degradación térmica resultante. Algunos polímeros cristalinos deben calentarse por encima de su punto de fusión (Tm) para el moldeo. [1]
3. Clases de materiales poliméricos
Existen polímeros en...