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El peso molecular es el parámetro de diseño molecular más crítico en la producción de polímeros y determina muchas propiedades mecánicas, de procesamiento y de uso final de los productos poliméricos. El uso de la viscosidad intrínseca (IV) es una medida objetiva, directa y precisa del peso molecular de los polímeros; por lo tanto, constituye el parámetro de control de calidad más crítico. Hangzhou Zhongwang Technology Co., Ltd. ha diseñado soluciones altamente eficaces de viscometría automática.
Definición de la viscosidad intrínseca y su relación con el peso molecular
Viscosidad intrínseca: esta es simplemente la cantidad que un polímero contribuye a la viscosidad de una solución diluida. Mediante la ecuación de Mark-Houwink, se puede relacionar directamente con el peso molecular. Por lo tanto, una viscosidad intrínseca más alta implica una longitud mayor de la cadena polimérica, lo que da lugar a un peso molecular más alto; mientras que una viscosidad intrínseca más baja corresponde a una longitud de cadena más corta, lo que resulta en un peso molecular más bajo.
Por ejemplo, el grado de PET que se utilizará como material para botellas tendría valores de viscosidad intrínseca comprendidos entre 0,73 y 0,86, mientras que el material para fibras requiere una viscosidad intrínseca más baja. Esta relación también puede linealizarse aproximadamente y utilizarse como un método sencillo para obtener una medida del peso molecular, en lugar de recurrir al análisis más complejo mediante cromatografía de permeación en gel.
Impacto sobre las propiedades del material y su procesabilidad
El IV también determina las propiedades básicas del material. Un polímero con IV más alto significa mayor resistencia a la tracción, mejor rendimiento ante impactos y mayor resistencia a la fisuración por tensión ambiental. Las resinas con IV más alto también garantizan el rendimiento necesario en aplicaciones de PET; en concreto, los grados con IV más alto son fundamentales en la fabricación de botellas para bebidas gaseosas, que requieren resistencia a la rotura, mientras que los grados con IV bajo pueden utilizarse en aplicaciones de fibras textiles.
Las resinas con IV más alto tienden a tener mayor viscosidad en fundido y, por tanto, están sujetas a condiciones de procesamiento distintas para extrusión, moldeo por inyección, etc. Los procesadores deben determinar y aplicar los grados adecuados de IV para optimizar el procesamiento y mantener la consistencia. Factores como el tiempo de reacción, la temperatura y el nivel de humedad durante la polimerización pueden provocar cambios en el IV, incluso en grados mínimos, lo que convierte el seguimiento continuo del IV en un componente crucial del control de calidad y del control de los procesos del material.
Aplicaciones de control de calidad en toda la cadena de suministro
Las pruebas de viscosidad intrínseca (IV) se aplican en distintas etapas de la cadena de suministro de polímeros. Los productores de resinas miden la IV durante la producción del polímero, lo que les permite supervisar su proceso para fabricar conforme a las especificaciones. Los transformadores pueden ensayar las resinas al recibirlas en la instalación, antes de descargarlas, para verificar su calidad, y también evaluar la calidad de mezclas que contienen material reciclado/regenerado.
Después de procesar la pieza final, se puede volver a comprobar el índice de viscosidad (IV) para asegurar que el procesamiento no haya reducido el polímero por debajo de su especificación permitida. Esta supervisión es fundamental para el proceso de reciclaje. Las operaciones de reciclaje utilizan el IV como prueba de control de calidad para plásticos entrantes y plásticos reciclados. La policondensación en estado sólido (SSP) aumenta el IV del PET reciclado, que podría haber disminuido debido a la degradación térmica; además, las mediciones automatizadas de IV permiten a los fabricantes obtener una medición exacta de la recuperación de la masa molecular (MW), con una alta sensibilidad de tan solo 0,007 dL/g, lo que facilita la implementación de parámetros de control más estrictos.
Soluciones modernas de medición automatizada de IV
Los viscosímetros manuales de capilaridad de vidrio Ubbelohde, aunque ofrecen una medición precisa, pueden ser lentos y laboriosos de usar. Los instrumentos manuales son muy susceptibles a la variabilidad, ya que dependen de la técnica de cada operador individual. Las ventajas de los viscosímetros automatizados en aplicaciones industriales de control de calidad incluyen una mayor reproducibilidad al automatizar la disolución del PET y la propia medición. Una mayor sensibilidad ante pequeños cambios en el perfil de distribución de las moléculas que componen el polímero, y una compatibilidad directa tanto con muestras procedentes directamente de la extrusora como con el stock de producción, sin necesidad de pasos adicionales.
La automatización del proceso de análisis reduce el tiempo de análisis, disminuye la cantidad de disolvente que se utiliza y, lo más importante, está diseñada para ofrecer resultados que permitan la toma de decisiones inmediatas dentro del proceso. Los instrumentos tienen una reproducibilidad muy inferior al valor generalmente aceptado del 2 % de desviación estándar para el control de calidad (QC). Al eliminar la manipulación humana de productos químicos potencialmente peligrosos, los sistemas automatizados mejoran la seguridad y la salud del personal técnico.
RESUMEN
Medir la viscosidad intrínseca (IV) de las materias primas y los productos finales durante la producción de polímeros es una medición crítica, rápida y fiable del peso molecular, lo cual influye en las propiedades del material, su procesamiento y el rendimiento de los productos. Los instrumentos modernos y automatizados de viscosimetría son altamente eficientes, fiables y seguros para su uso en la producción, frente a los métodos manuales intensivos. En Hangzhou Zhongwang Technology Co., Ltd., siempre nos dedicamos al desarrollo de productos innovadores para la manipulación de líquidos y la medición de viscosidad, adaptados a su proceso de fabricación. Póngase en contacto con nosotros para consultar cómo nuestros viscosímetros automatizados pueden mejorar el control de calidad en el proceso de fabricación de polímeros.