¿Cuál es la problemática?
En un proceso de mejora de la durabilidad de sus piezas poliméricas, un actor industrial recurrió al laboratorio FILAB para evaluar el comportamiento térmico de dos PVC destinados a la fabricación de piezas impresas en 3D.
El cliente solicitó a FILAB en el marco de este proceso de calidad.
Para responder a esta problemática y determinar la energía de activación, el laboratorio FILAB utilizó la ATG como herramienta de simulación y análisis que permite anticipar el envejecimiento de las piezas impresas en PVC.
Contexto del análisis
Procedimiento:
El objetivo de este estudio es determinar la energía de activación, es decir, la energía que hay que aportar para iniciar la descomposición de dos materiales poliméricos de distinta naturaleza química (muestra negra y muestra blanca).
La norma utilizada para realizar este estudio es la ASTM E1641. Esta norma describe un método estandarizado que permite determinar la energía de activación (Ea) de un proceso de descomposición térmica a partir de datos obtenidos mediante análisis termogravimétrico (ATG).
Principio del método:
Se realizan varios análisis ATG de una misma muestra a diferentes velocidades de calentamiento (aquí: 1, 2, 5, 10 °C/min). Para un grado de conversión dado (10 %), se registran las temperaturas características de degradación para cada rampa.
Metodología y técnica implementada
Análisis Termogravimétrico (ATG):
El análisis termogravimétrico (ATG) es una técnica que permite seguir la variación de masa de una muestra sometida a un aumento progresivo de temperatura, en una atmósfera controlada.
En el marco del estudio, se utilizó para observar el comportamiento de degradación térmica de los polímeros ensayados, identificar las temperaturas críticas de pérdida de masa y modelizar la cinética de degradación con el fin de extraer una energía de activación (Ea) asociada al fenómeno.
Se aplica este método a las 2 muestras para compararlas. Para cada muestra se obtienen 4 curvas con rampas de temperatura diferentes.
Conclusión del estudio comparativo
Los 4 análisis realizados con diferentes rampas en las dos muestras de PVC destinadas a la impresión 3D demuestran que, para un mismo grado de conversión del 10 %, los dos materiales analizados presentan energías de activación sensiblemente diferentes:
La muestra negra obtiene un valor de 139,91 kJ/mol, mientras que la muestra blanca obtiene un valor de 206,76 kJ/mol.
Esta diferencia indica que el polímero blanco necesita más energía para iniciar su degradación térmica que el material negro. En otras palabras, es térmicamente más estable y, por tanto, más adecuado para la impresión 3D.
Muestra negra Muestra blanca
