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A massa molecular é o parâmetro de projeto molecular mais crítico na produção de polímeros e determina muitas propriedades mecânicas, de processamento e de uso final dos produtos poliméricos. O uso da Viscosidade Intrínseca (IV) é uma medida objetiva, direta e precisa da massa molecular do polímero; portanto, constitui o parâmetro mais crítico de controle de qualidade. A Hangzhou Zhongwang Technology Co., Ltd. desenvolveu soluções altamente eficazes de viscometria automática.
Definindo a Viscosidade Intrínseca e sua Relação com a Massa Molecular
Viscosidade intrínseca: trata-se simplesmente da quantidade que um polímero contribui para a viscosidade de uma solução diluída. Utilizando a equação de Mark-Houwink, ela pode ser relacionada diretamente ao peso molecular. Assim, uma viscosidade intrínseca mais elevada implica um comprimento maior da cadeia polimérica, resultando em um peso molecular mais alto; já uma viscosidade intrínseca mais baixa refere-se a um comprimento de cadeia menor, resultando em um peso molecular mais baixo.
Por exemplo, o grau de PET que será utilizado como material para garrafas apresenta valores de viscosidade intrínseca entre 0,73 e 0,86, enquanto o material para fibras exige uma viscosidade intrínseca mais baixa. Essa relação também pode ser aproximadamente linearizada e utilizada como um método simples para obter uma estimativa do peso molecular, em vez de recorrer à análise mais complexa por cromatografia de permeação em gel.
Impacto nas propriedades do material e na processabilidade
O IV também determina as propriedades básicas do material. Polímeros com IV mais elevado apresentam maior resistência à tração, melhor desempenho ao impacto e maior resistência à fissuração por tensão ambiental. Resinas com IV mais elevado também garantem o desempenho necessário em aplicações de PET; especificamente, graus com IV mais alto são essenciais na fabricação de garrafas para refrigerantes, que exigem resistência à ruptura, enquanto graus com IV mais baixo podem ser utilizados em aplicações de fibras têxteis.
Resinas com IV mais elevado tendem a apresentar maior viscosidade no estado fundido e, portanto, estão sujeitas a condições de processamento distintas para extrusão, moldagem por injeção, etc. Os processadores precisam determinar e aplicar os graus adequados de IV para otimizar o processamento e manter a consistência. Fatores como tempo de reação, temperatura e nível de umidade ao longo da polimerização podem provocar alterações no IV, mesmo em graus mínimos, tornando o acompanhamento contínuo do IV uma parte crucial do controle de qualidade e do controle dos processos materiais.
Aplicações de Controle de Qualidade em Toda a Cadeia de Suprimentos
Os ensaios de IV são aplicados em diferentes partes da cadeia de suprimentos de polímeros. Os produtores de resina medem o IV durante a produção do polímero, permitindo-lhes monitorar seu processo para produzir conforme as especificações. Os processadores podem testar as resinas assim que são entregues à instalação, antes do descarregamento, para verificar a qualidade, além de avaliar a qualidade de misturas contendo materiais reciclados/reprocessados.
Após o processamento da parte final, o IV pode ser reavaliado para garantir que o processamento não tenha reduzido o polímero abaixo de sua especificação permitida. Esse monitoramento é crítico para o processo de reciclagem. As operações de reciclagem utilizam o IV como um teste de controle de qualidade para plásticos de entrada e plásticos reciclados. A policondensação em estado sólido (SSP) aumenta o IV do PET reciclado, que pode ter diminuído devido à degradação térmica, e as medições automatizadas de IV permitem que os fabricantes obtenham uma medição exata da recuperação da massa molar, com alta sensibilidade a variações de apenas 0,007 dL/g, o que auxilia na implementação de parâmetros de controle mais rigorosos.
Soluções Modernas de Medição Automatizada de IV
Os viscosímetros manuais de capilar de vidro Ubbelohde, embora forneçam uma medição precisa, podem ser lentos e trabalhosos de usar. Os instrumentos manuais são altamente suscetíveis a variações, pois dependem da técnica de cada operador individual. As vantagens dos viscosímetros automatizados em aplicações industriais de controle de qualidade incluem maior reprodutibilidade, ao automatizar tanto a dissolução do seu PET quanto a própria medição. Maior sensibilidade a pequenas alterações no perfil de distribuição das moléculas que compõem o polímero e compatibilidade direta com amostras provenientes diretamente da extrusora ou do seu estoque de produção, sem necessidade de etapas adicionais.
Automatizar o processo de análise reduz o tempo de análise, diminui a quantidade de solvente utilizada e, principalmente, está projetado para fornecer resultados que permitam a tomada imediata de decisões no âmbito do processo. Os instrumentos apresentam uma reprodutibilidade bem inferior ao valor geralmente aceite de desvio-padrão de 2 % para controle de qualidade. Ao eliminar a manipulação humana de produtos químicos potencialmente perigosos, os sistemas automatizados melhoram a segurança e a saúde dos técnicos.
Resumo
Medir a viscosidade intrínseca (IV) de matérias-primas e produtos finais durante a produção de polímeros é uma medição crítica, rápida e confiável do peso molecular, o que influencia as propriedades do material, seu processamento e o desempenho dos produtos. Instrumentos modernos e automatizados de viscosimetria são altamente eficientes, confiáveis e seguros para uso em produção, em comparação com métodos manuais intensivos. Na Hangzhou Zhongwang Technology Co., Ltd., dedicamo-nos constantemente ao desenvolvimento de produtos inovadores para manipulação de líquidos e medição de viscosidade, destinados ao seu processo de fabricação. Entre em contato conosco para saber como nossos viscosímetros automatizados podem melhorar o controle de qualidade no processo de fabricação de polímeros.