manual de serigrafia foto polimeros r-0229 muy importante

7/22/2019 Manual de Serigrafia Foto Polimeros R-0229 Muy Importante

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MATERIALES FOTODEGRADABLES

Ma. Elena Ramos Aguiaga, Liliana Cant S., Felipe Avalos B.

Departamento de Investigacin en Polmeros

Facultad de Ciencias Qumicas, Universidad Autnoma de Coahuila.

Saltillo, Coah., Mxico

Tel. (84) 15-70-15, 16-92-13

Fax. (84) 15-95-34

R E S U M E N

Uno de los problemas para la eliminacin de desechos slidos, lo constituyen los

materiales polimricos, principal componente de los productos plsticos para empacado

(botella, botes, bolsas, etc). Estos desechos muestran una resistencia al ataque de los

microorganismos presentes en el suelo, as como al ataque por radiaciones solar y U.V.

El objetivo del trabajo es estudiar las vas de desintegracin por radiacin solar y

biolgica de los plsticos. Para realizar este estudio se formul el polietileno de baja

densidad formulado con diferentes concentraciones de almidn y un fotoactivador

(benzofenona). Estos materiales fueron colocadas en un panel (intemperismo ambiental) yen una cmara de envejecimiento artificial para su evaluacin. Se determinaron los

cambios en sus propiedades fsicas 8tensin-elongacin), Calorimetra Diferencial de

Barrido (DSC), y grado de oxidacin (FTIR).

Los resultados obtenidos muestran una disminucin en sus propiedades fsicas,

incremento en la banda de ndice carbonilo a diferentes tiempos de envejecimiento.

I N T R O D U C C I O N

Actualmente los plsticos han venido a constituir una parte importante en nuestra vidacotidiana debido a la gran versatilidad de aplicaciones, ofreciendo las posibilidades de

substituir en muchos campos a los materiales tradicionales (acero, madera, papel, cartn,

vidrio, metal, etc).

El papel actual de los plsticos en el tema de la contaminacin, es cada vez ms

preocupante, los materiales ligeros ocupan ms volumen y como consecuencia su

resolucin es cada vez ms difcil. Es conveniente evitar el problema de acumulacin de


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desechos plsticos contaminantes en los basureros municipales, ocanos y mares y as

minimizar la contaminacin.

En la actualidad se entiende que IGNORAR los residuos y desechos plsticos, sera como

una serpiente devorando su propia cola, lo cual amenaza su propia supervivencia.

Las soluciones propuestas como alternativas para solucionar este problema son: elrciclaje, incineracin y la degradacin por influencia del medio ambiente, usando plsticos

biodegradables, fotodegradables o fotobiodegradables.

Por lo anterior es necesario la preparacin de materiales plsticos biodegradables y

fotodegradables, los cuales contemplan dos caractersticas fundamentales: la primera es

de que estos plsticos deben de seguir prestando las caractersticas fsicas y mecnicas

que demande un determinado producto y la segunda que presente caractersticas de bio

y/o fotodegradabilidad.

A N T E C E D E N T E S

Originalmente los plasticos fueron hechos para ser resistentes a la degradacin y a las

condiciones ambientales, creando con esto un problema ambiental(1)

. Para solucionar

estos problemas se ha planteado la modificacin o formulacin de dichos materiales

polimricos para obtener polmeros de vida controlada.

En algunos pases se han implementado legislaciones que obligan a la disminucin de la

cantidad de plsticos en los basureros slidos o al uso de materiales con caractersticas

degradables que aseguren su completa eliminacin una vez cumplido su perodo de uso.

Segn legisladores y ecologistas es ncesario implementar algunos slidos adecuados

para resolver el problema de los basureros slidos municipales, la reduccin del material

de plstico ya sea por reciclado y/o incineracin o bien por otras tecnologas que han sido

consideradas de inters y en particular de plsticos degradables(2)

.

El bajo costo que supone obtener pelculas fotodegradables es una de las razones que

explica este contnuo crecimiento, estimndose que el uso de concentrados que llevan los

aditivos fotosensibles no incrementan el valor de la pelcula en ms de un 4%(3)

. Griffin,

quien describi los compuestos de polietileno cargado con almidn en 1973, continua

manteniendo que los plsticos degradables son la nica solucin realista para resolver el

problema de la eliminacin de los plsticos de desecho y de los basureros municipales(4,5)

.

Segn Albertsson(6)

para que se lleve a cabo la biodegradacin inducida por el ataque de

microorganismos es conveniente considerar un plstico que contenga un aditivo orgnico

a base de almidn que sirva de alimento a los microorganismos.

Al aumentar el contenido de almidn es mayor el efecto de degradacin, es decir, que

disminuyen las propiedades mecnicas del polmero(7)

.


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Kubota, H. Takahashi, K.(8, 9)

han observado que la benzofenona influye en la

fotodegradcin del polietileno y que constituye el consumo de radicales libres producido

por la reaccin de Norrish I, ocurriendo formacin de dobles enlaces, lo cual promueve la

formacin de radicales alil y poli enil, los cuales dan lugar a la formacin de dobles

enlaces en la muestra.

P A R T E E X P E R I M EN T A L

1. Formulacin de las pelculas de polietileno.

Las muestras fueron mezcladas con las concentraciones de 25%, 35% y 50% de almidn

y 0.3 benzofenona en un mezclador interno de laboratorio marca HAAKE con unos rotores

tipo roller con una velocidad de 50 rpm y una temperatura de la cmara de 140C.

2. Preparacin de las pelculas.

Las pelculas se elaboraron mediante el mtodo de compresin en una prensa hidrulica

Wabash a una temperatura de 140C por 5 minutos y con una presin de 5 ton.;

posteriormente, la muestra con los moldes es enfriada en otra prensa por circulacin de

agua fra.

3. Preparacin de las muestras.

Las pelculas se prepararon cortando muestras de 5 x 12 cm en direccin mquina, se

midieron su ancho y espesor, posteriormente se lavaron.

4. Colocacin de las muestras.

Las muestras fueron colocadas en el panel (envejecimiento ambiental), y en la cmara

(envejecimiento artificial acelerado) para su monitoreo a diferentes tiempos de exposicin.

5. Evaluacin de las pelculas.

El efecto de la degradacin del material se sigui evaluando el cambio en sus

propiedades mecnicas (tensin-elongacin) aplicando la norma Astar D-882. Tambin

se realizaron evaluaciones en calorimetra diferencial de barrido (DSC) con el objeto de

detectar variaciones en puntos de fusin y/o cristalizacin y de espectroscopa infrarrojapara ver el posible incremento en grupos funcionales especficos que indicaran la

degradacin del material.R E S U L T A D O S

La degradacin de los polmeros, se determina frecuentemente por la prdida de

propiedades mecnicas, las cuales son de gran valor apra la caracterizacin y

seguimiento de envejecimiento de dichos materiales.


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En el presente trabajo se evaluaron las porpiedades mecnicas de resistencia tensil y

elongacin como criterio para determinar el efecto que tuvo la radiacin solar (ultra violeta)

sobre las propiedades originales del polietileno sin aditivos y las formulaciones.

En la figura 1 y 2 se muestran los resultados de envejecimiento natural de los materialescolocados en bastidores durante un perodo de 4 meses. Se observa que despus de 2

meses de exposicin las pelculas formuladas han perdido el 50% de elongacin y el 25%

de resistencia tensil y a los 4 meses han perdido el 100% de la elongacin y el 40% de la

resistencia tensil. Se observa una mayor prdida en propiedades al aumentar la

concentracin de almidn. Asimismo, puede verse que el PE sin aditivos alcanza el 50%

de prdida de elongacin a los 3.7 meses de exposicin.

60

65

70

75

80

85

90

95

100

105

0 30 60 90 120

Tiempo (das)

R.

TensinResidual(%)

PE25PE35

PE50

PE

Figura 1. Prdida de resistencia tensil (envejecimiento natural).

0

20

40

60

80

100

120

0 30 60 90 120

Tiempo (das)

Elong.

Residual(%)

PE25

PE35

PE50

PE

Figura 2. Cambio en % elongacin residual (envejecimiento natural).

En las figuras 3 y 4 se observan los resultados de envejecimiento artificial, acelerado en

cmara durante 12 das de exposicin. Se puede ver que despus de 6 das de

exposicin se alcanza un 50% de prdida de elongacin en las pelculas formuladas con

almidn, mientras que la pelcula sin aditivos necesita 9 das de exposicin para alcanzar

el 50% de prdida.


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60

70

80

90

100

0 2 4 6 8 10 12

Tiempo (das)

R.

TensinResidual(%)

PE25

PE35

PE50

PE

Figura 3. Prdida de resistencia tensil (envejecimiento acelerado).

0

20

40

60

80

100

0 2 4 6 8 10 12Tiempo (das)

Elong.

Residual(%)

PE25

PE35

PE50

PE

Figura 4. Cambio en % de elongacin residual (envejecimiento acelerado).

Calorimetra Diferencial de Barrido (DSC)

Con lo que respecta al % de cristalinidad se observa una pequea variacin dada por la

carga de las muestras. en la tabla 1 se encuentran los resultados de % de cristalinidad

donde las variaciones se consideran despreciables, considerando que el polietileno virgen

tiene un 25.66% de cristalinidad.

Tabla 1.- Porciento de cristalinidad de envejecimiento ambiental y acelerado.

% carga Mezcla E Natural E Acelerado

25 21.01% 21.12% 21.38%

35 21.96% 23.11% 22.50%

50 18.22% 21.5 % 19.69%


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Cambios en estructura qumica (IR)

El presente anlisis se llevo a cabo con el fin de obtener informacin sobre los cambios

qumicos causados por la fotodegradacin en envejecimiento natural y acelerado.

El PE degradado sufre una modificacin qumica, ya que se observan cambios en la

regin de los grupos carbonilo en la 1715 cm-1

, confirmandose que la muestra se ha

degradado tanto en envejecimiento acelerado como en envejecimiento natural.

C O N C L U S I O N E S

- Es posible obtener formulaciones para elaborar pelculas de polietileno de baja densidad

con caractersticas fotodegradables a base de almidn, debido al ataque de la radiacin

que ocasiona que se debilite la pelcula.

- Se logr establecer una correlacin que permite predecir el tiempo de vida til a la

intemperie en la regin de Saltillo.

- Estas pelculas podran utilizarse en aplicaciones donde se requiere un perodo corto de

vida provocado por la combinacin de biodegradacin y fotodegradacin.

B I B L I O G R A F I A

1. C. Peinado; F. Catalina. Materiales polmeros degradables; Revista de PlsticosModernos, Nm. 479 (mayo 1996).

2. R. wilder; Envase degradable. Sueo o realidad. Revista Plsticos Modernos. Nm. 404

(febrero 1990).

3. Revista Plsticos Modernos. Nm. 401 p. 770, Noviembre 1989.

4. G.J.L. Griffin. Symp. Degrad. Plast., Jun 10, Washington, D.C. (1987) pp. 47-50.

5. E. Chiellini, F. Cioni. Starch Filled Polyethylene in Composting Environment: Evidence

for polyethylene matrix oxidation; Journal of Environmental Polymer Degradation. Vol. 1,No. 2, 167- 170.

6. Ann Christine Albertsson, Camilla Barenstedt and Sigbritt Karlsson. Degradation of

Enchanced

Environmentally Degradable polyethylene in Biological Aqueous Media: Mechanisms

During the first Stages. Journal of Applied Polymer Science, Vol. 512, 1097-1105

(1994).


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7. Hueta Ortega J.I. Poliolefinas Biodegradables. Plastinoticias. Septiembre 1989.

8. Hitoshi Kubota, Kazuo Takahashi & Yoshitaka Ogiwara; Benzophenone - Sensitized

photodegradation of polyolefins. Influence of benzophenone on Model

Compounds PolymerDegradation and Stability. 33, 115-123 (1991).

9. Kubota H., Takahashi K & Ogiwara Y., Polym. Deg. and Stab., 29, 207 (1990).

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