TECNICA FTIR PARA CARACTERIZACI N DE POLIMEROS

TECNICA FTIR PARA CARACTERIZACIÓN DE POLIMEROS
INSTITUTO TECNOLOGICO DE CELAYA
INGENIERIA QUIMICA
Guadalupe Rocío Montalvo Becerra

Introducción
La

espectroscopia

espectroscópicas

vibracional

que

encontró

fue

una

de

las

un

uso

extendido,

primeras
en

técnicas

particular

la

espectroscopia de absorción infrarroja (IR) que recibe su nombre de la región
del espectro electromagnéticoimplicada. Hay una segunda forma de
espectroscopia vibracional (Raman) que se sustenta en un fundamento físico
diferente y proporciona información similar y complementaria al IR. La región
-1

IR del espectro electromagnético se encuentra entre 12800-10 cm .
Una de las grandes ventajas de la espectroscopia IR es su versatilidad, ya
que permite estudiar prácticamente cualquier muestra conindependencia del
estado en que se encuentre: líquidos, disoluciones, pastas, polvos, fibras,
films, gases o superficies son algunos ejemplos.

Como primera aproximación, un espectro IR se obtiene al pasar radiación a
través de una muestra y determinar que fracción de esta radiación incidente
ha sido absorbida. La energía particular a la que aparece cada pico en un
espectro guarda relación con la frecuenciade vibración de una parte de la
molécula.

Como en otros procesos de absorción de radiación electromagnética, la
interacción de la radiación infrarroja con la materia provoca en ésta alguna
alteración. En el caso que nos ocupa, esta alteración guarda relación con
cambios en el estado vibracional de las moléculas. El espectro vibracional de
una molécula se considera una propiedad física única ypor tanto
característica de ésta molécula. Así, entre otras aplicaciones, el espectro IR
se puede usar como “huella dactilar” en la identificación de muestras
desconocidas mediante la comparación con espectros de referencia.

Figura 1.- Esquema de un instrumento FTIR

Resumen
El análisis vibracional de los materiales poliméricos a través de las
espectroscopias Raman e Infrarrojo, es un métodoexperimental apropiado
para obtener información sobre parámetros estructurales de los mismos. Así,
además de poderse analizar las especies químicas presentes en el
compuesto, es posible obtener entre otros, datos sobre el estado de orden de
los polímeros (orientación de cadenas, cristalinidad, fases cristalinas, etc.).
La espectroscopia vibracional también permite seguir la evolución de los
anterioresparámetros, al realizar diferentes procesos sobre los materiales,
como

por

ejemplo,

aplicación

de

tensiones,

tratamientos

térmicos,

degradaciones, etc. Los efectos de alguno de estos procesos están
localizados en zonas muy pequeñas de las muestras y es preciso, por

consiguiente, desarrollar técnicas microscópicas acopladas a los métodos
espectroscópicos tradicionales.

Interpretación deespectros IR
El espectro IR de una muestra es una gráfica de la cantidad de energía IR (eje
y) que es absorbida a determinadas frecuencias (eje x) en la región IR del
espectro electromagnético.
La frecuencia que absorben los grupos funcionales corresponden a la
fortaleza del enlace, cuanto más fuerte es el enlace, absorbe a frecuencias
más altas, y viceversa.
Cada grupo funcional absorbe a unadeterminada frecuencia, de manera que
es posible elucidar la estructura química del material con su espectro IR.

Figura 2.- Espectro IR.

Aplicaciones FTIR
1.- ANÁLISIS CUANTITATIVO DE COPOLÍMEROS
Objetivo: Concentración de Estireno en un polímero SBR

SBR: Styrene Butadiene Rubber
(Copolímero de caucho sintético formado por estireno y butadieno

Figura 3.- SBR

-Material polimérico sintético muycomún
-Neumáticos (70 % producción)
-Sus propiedades se ven alteradas por el % de monómero que se emplean en
el proceso de fabricación (estireno y butadieno)
-Si aumenta el porcentaje de estireno: material más duro y menos elástico
-El ratio habitual es de 3:1 butadieno: estireno (25% estireno)
El polímero se coloca directamente sobre el área de muestreo del ATR.
Se aplica una presión constante e...