Cómo analizar el contenido de cenizas en plásticos a través del análisis termogravimétrico (TGA)
Cuando un plástico se quema produce contenido de cenizas, un residuo inorgánico que contiene partes del material que no han sido afectadas por el calor. Estas partes pueden incluir pigmentos, rellenos y refuerzos.
Dependiendo de su composición, el contenido de cenizas puede afectar las características del plástico. Si un plástico contiene relleno, como talco o carbonato de calcio, es probable que su estabilidad térmica y rigidez aumenten. Sin embargo, demasiada cantidad de relleno podría disminuir su resistencia. Al llevar a cabo un análisis del contenido de cenizas es posible comprender qué contiene el material y en consecuencia, como estos componentes podrían afectar sus propiedades en general.
Este conocimiento se puede aplicar en medidas de control de calidad para optimizar plásticos a medida que avanzan en el proceso de desarrollo. Esto no solo podría garantizar que el producto final actúe como se espera, sino que también ayudaría a controlar los costos asociados a la producción de plástico.
El análisis termogravimétrico (TGA) es una técnica utilizada para examinar plásticos a través de su contenido de cenizas. Analiza cambios en la masa del material a medida que la temperatura es alterada, proporcionando así información sobre qué procesos podrían modificarlo. El análisis TGA se puede aplicar al plástico para comprobar la cantidad de peso que pierde al ser sometido a altas temperaturas. A partir de ahí se puede desarrollar una estimación de los niveles de materia inorgánica que contiene.
Procedimiento paso a paso
Preparación De La Muestra
Empieza pesando una muestra pequeña del material plástico en un crisol para TGA previamente tarado. La muestra debería pesar entre 10 y 50mg. Esta pequeña cantidad es suficiente gracias a la sensibilidad y precisión de los instrumentos de análisis TGA. Pesar de forma precisa es crucial para garantizar la fiabilidad de los resultados.
Calentamiento Inicial en una Atmósfera Inerte
Coloca el crisol en el equipo de análisis TGA. Después, programa una rampa de temperatura en una atmósfera inerte, como nitrógeno. La temperatura debería estar programada para aumentar hasta 600-800°C aproximadamente. Este paso piroliza la muestra, eliminando así todos los componentes orgánicos mediante descomposición térmica sin oxidación. La atmósfera inerte previene la combustión, asegurando que solo se descompongan las partes orgánicas y permanezcan los residuos inorgánicos.
Atmósfera Oxidante y Calentamiento Final
Después de la fase de pirólisis, cambia a una atmósfera oxidante (aire u oxígeno). Luego, aumenta la temperatura, normalmente alrededor de 800-1000°C. Este paso oxida completamente cualquier residuo inorgánico restante, convirtiéndolo en ceniza. El entorno oxidante asegura que todos los componentes combustibles se quemen, dejando atrás solo el contenido de cenizas inorgánico.
Continua Medición del Peso
Durante todo el proceso, el análisis TGA mide y registra el peso de la muestra de forma continua. El termograma resultante muestra los cambios de peso en función de la temperatura o el tiempo. El peso estable final, el cual se consigue después del calentamiento en atmósfera oxidante, representa el contenido de cenizas inorgánicas de la muestra de plástico original.
Calcular el Contenido de Cenizas
Para calcular el contenido de cenizas, compara el peso del residuo final con el peso de la muestra inicial. El contenido de cenizas se expresa como un porcentaje usando la siguiente fórmula:
Contenido de cenizas (%) = (Peso del residuo final/Peso de la muestra inicial) x 100
Este porcentaje representa el total de relleno inorgánico o contenido de cenizas presente en el plástico.
Consideraciones Clave del Análisis TGA
Precisión y Replicabilidad
El análisis TGA ofrece una medición rápida y precisa del relleno inorgánico o contenido de cenizas total en plásticos. Sin embargo, para una mayor precisión, es aconsejable realizar múltiples réplicas de la muestra. Este enfoque ayuda a mitigar cualquier variabilidad y asegura que los resultados sean consistentes y fiables.
Inhabilidad para Diferenciar Rellenos Inorgánicos
Una de las limitaciones del análisis TGA es su inhabilidad para distinguir entre distintos tipos de rellenos inorgánicos. Aunque el análisis TGA proporciona el contenido inorgánico total, no es capaz de identificar los tipos de rellenos presentes de forma específica. La examinación visual del residuo de cenizas post-análisis puede ofrecer algunas pistas. Esto se debe a que diferentes rellenos, como las fibras de vidrio o los rellenos de minerales, pueden tener un aspecto distintivo.
Estándares y Protocolos
Adherirse a los protocolos estandarizados es crucial para obtener resultados fiables y reproducibles. El testeo de cenizas mediante análisis TGA sigue algunos estándares como ASTM E1131 and ISO 11358. Estos estándares proporcionan directrices para realizar análisis TGA en plásticos y polímeros. El seguimiento de estos estándares asegura que el análisis TGA sea llevado a cabo bajo condiciones controladas, aportando así consistencia entre diferentes laboratorios y estudios.
Aplica el Análisis TGA a Tus Plásticos con Equipamiento de XRF Scientific
El análisis TGA es una técnica estable para obtener información sobre los materiales inorgánicos que ayudan a componer el plástico. Puede identificar estos componentes examinando su estabilidad térmica y cualquier reducción en el peso total del plástico al someterlo a temperaturas elevadas. Descubre información adicional sobre el análisis TGA leyendo nuestra guía. Cuando estés listo para utilizar las capacidades del análisis TGA al examinar tus plásticos, nosotros, XRF Scientific, te recomendamos que visites nuestra página web para ver nuestros equipos de análisis TGA. Allí encontrarás el xrTGA 1100, un analizador termogravimétrico con gran capacidad de procesamiento gracias a su carrusel que permite sujetar hasta 30 muestras de materiales. También es capaz de proporcionar temperaturas que alcanzan hasta 1100°C para calentar la muestra, además de contar con ciclos de enfriamiento y calentamiento extremadamente rápidos. El equipo adecuado te puede ayudar a llevar a cabo el análisis TGA con facilidad. Aplica el xrTGA 1100 a tu investigación y descubre más sobre las propiedades de tus plásticos.
