Caracterización de polímeros aplicando el método termogravimétrico

La termogravimetría es una técnica que ha sido utilizada para la caracterización de materiales, principalmente de carbón y arcillas. En los últimos años la técnica se ha extendido a otros materiales. Esta técnica en combinación con otros métodos térmicos provee una fuente de información no solamente térmica sino también química. Es importante aclarar que este método no permite conocer la composición química del material en estudio ni tampoco identificar los cambios térmicos que no están asociados con variaciones de masa como la cristalización o la transición vítreaLa termogravimetría se basa en los cambios de masa como resultado de una variación de temperatura o por someter un material a una temperatura establecida durante un periodo definido. Los cambios de masa identificados permiten determinar bajo qué condiciones los materiales se descomponen. Los resultados se expresan gráficamente a través de termograma

Nuevos nanocomposites poliméricos para impresión 3D de sensores conductores/piezorresistivos

[ES] Caracterización de resina comercial, preparacion de nanocomposites resina/CNT y caracterizacion de las muestras para preparar sensores conductores y piezorresistivos por impresion 3D

Nanopartículas magnéticas alargadas (nanoworms) para transporte y liberación controlada de fármacos a través de la barrera hematoencefálica

Trabajo Fin de Grado. Graduado en Biotecnología. Departamento de Bioquímica y Biología Molecular de la Universidad de Zaragoza.-- Alberto Anel (ponente).La nanotecnología es hoy en día una de las áreas de investigación con mayor proyección y numerosas disciplinas científicas se benefician de ella. Entre estas disciplinas una de las más prometedoras es la medicina, dónde la aplicación de la nanotecnología abre nuevos horizontes en el campo de la terapia y el diagnóstico. En este sentido, en el presente trabajo se plantea como objetivo la síntesis de nanoworms o nanocadenas. Esta modalidad de nanomaterial debido a su morfología alargada presenta propiedades anisotrópicas que lo hacen atractivo para una amplia gama de aplicaciones biomédicas, dónde cabe resaltar la liberación controlada de fármacos. Para ello, se ha llevado a cabo la evaluación de dos métodos de síntesis de nanopartículas magnéticas: descomposición térmica y coprecipitación, utilizando distintas condiciones de reacción. Mediante su posterior caracterización, se puedo observar como el método de descomposición térmica bajo determinadas condiciones de reacción permite obtener agregados lineales de hasta 5 nanopartículas, sin embargo, mediante el método de coprecipitación se obtienen agregados con heterogeneidad de tamaños y carentes de una buena tendencia lineal. Todo esto lleva a pensar que una optimización del protocolo de síntesis por descomposición térmica permitirá obtener nanoworms a gran escala con un buen control de la forma y sus propiedades magnéticas.Peer Reviewe

Estudio cinético de la descomposición térmica de plásticos de polietileno tereftalato (PET) reciclado

El objetivo de la presente investigación fue determinar los parámetros cinéticos de la descomposición térmica de plásticos de polietileno tereftalato (PET) reciclado. Las muestras fueron caracterizadas por espectroscopía infrarroja y analizadas por termogravimetría, con tasas de calentamiento de 5, 10 y 15 grados Celsius min-1, en una atmósfera de nitrógeno. Se emplearon los métodos cinéticos isoconversionales de Friedman, Kissinger-Akahira-Sunose y Flynn–Wall- Ozawa que permiten modelar el mecanismo de reacción durante el craqueo térmico de los residuos de PET. Los resultados indican conformaciones de los grupos oxietileno, carboxilo y éster; que durante el pirólisis del PET, dan como resultado la formación de oligómeros. La degradación térmica del PET reciclado ocurre entre 400 a 470 grados Celsius y con una temperatura máxima de degradación de 427 grados Celsius. Con el modelado cinético de Friedman y de Kissinger-Akahira-Sunose se determinó una energía de activación de 223,34 kJmol-1 y un factor pre exponencial de 1,29 x 10e16 y 2,76 x 10e15 s-1 respectivamente; mientras que, con el modelo cinético de Flynn-Wall-Ozawa se determinó una energía de activación de 249,26 kJmol-1 y factor pre exponencial de 1,46 x 10e19 s-1. Un análisis estadístico de la varianza evidenció con un 95% de confianza que los modelos teóricos se ajustan correctamente al modelo experimental. El estudio cinético evidencia la necesidad de disponer de un modelo cinético adecuado y fundamentado en el ajuste de los datos calculados en función de los datos experimentales, previo a la implementación en un reactor a escala piloto o industrial. Se recomienda realizar una detección de emisiones gaseosas in situ del pirólisis de polietileno tereftalato acoplando a la termobalanza un espectrómetro de masas para identificar y cuantificar los productos generados durante el proceso de degradación térmica.The objective of the present investigation was to determine the kinetic parameters of the thermal decomposition of recycled polyethylene terephthalate (RPT) plastics. The samples were characterized by infrared spectroscopy and analyzed by thermogravimetry, with heating rates of 5, 10 and 15 degrees Celsius min-1, in a nitrogen atmosphere. They were used the isoconversional kinetic methods of Friedman, Kissinger-Akahira-Sunose and Flynn-WallOzawa that allow modeling the reaction mechanism during thermal cracking of RPT waste. The results indicate conformations of the oxyethylene, carboxyl and ester groups; which during the pyrolysis of RPT, result in the formation of oligomers. Thermal degradation of recycled RPT occurs between 400 to 470 degrees Celsius and with a maximum degradation temperature of 427 degrees Celsius. With the kinetic modeling of Friedman and Kissinger-Akahira-Sunose, an activation energy of 223.34 kJmol-1 and a pre-exponential factor of 1.29 x 10e16 and 2.76 x 10e15 s-1 were determined respectively; While, with the Flynn-Wall-Ozawa kinetic model, an activation energy of 249.26 kJmol-1 and a pre-exponential factor of 1.46 x 10e19 s-1 was determined. Statistical analysis of variance showed with 95% confidence that the theoretical models fit the experimental model correctly. The kinetic study shows the need for an adequate kinetic model based on the adjustment of the calculated data based on the experimental data, prior to implementation in a pilot or industrial scale reactor. It is recommended to perform an in situ gaseous emission detection of polyethylene terephthalate pyrolysis by coupling a mass spectrometer to the thermobalance to identify and quantify the products generated during the thermal degradation process

Evaluación de la reacción de descomposición térmica de plásticos de polipropileno reciclado como fuente alternativa de combustibles.

El objetivo de la presente investigación fue evaluar la idoneidad de los residuos plásticos de polipropileno reciclado como fuente alternativa de combustibles. Para la investigación se empleó un analizador termogravimétrico TGA 1 STAR System, en el cual se ensayó muestras entre 11 y 15 miligramos, con un tamaño de partícula aproximado de 1 mm; fueron sometidas a una tasa de calentamiento constante de 30°C min-1, en una atmósfera de nitrógeno. Los resultados muestran una temperatura de degradación térmica que osciló entre 450 °C y 478 °C, tiempo de residencia de 17 minutos para una conversión del 98.83%, energía de activación 189 kJ mol-1, de primer orden de reacción y factor pre-exponencial de 0.1523 s-1. Los parámetros cinéticos fueron evaluados empleando el método de Friedman para la propuesta del modelo. La presencia de resinas combinadas con el polipropileno y aditivos como el 2,4-Di-ter-butil-6-(5-cloro-2H-benzotriazol-2-il) fenol, modifican la cinética de degradación térmica del polipropileno, aunque no de manera significativa respecto a los resultados reportados por otros autores para el polipropileno virgen. Lo que evidencia la necesidad de disponer de un modelo cinético fundamentado en el ajuste de los puntos experimentales, previo a la implementación en un reactor a escala piloto o industrial.The objective of this research work was to evaluate the suitability of recycled polypropylene plastic waste as an alternative fuel source. For this investigation, a TGA 1 STAR System thermogravimetric analyzer was used, in which samples were tested between 11 and 15 milligrams, with a particle size of approximately 1 mm; were subjected to a constant heating rate of 30 ° C min -1, in a nitrogen atmosphere. The results show a temperature of thermal degradation that oscillated between 450 ° C and 478 ° C, the permanence time is 17 minutes for the conversion of 98.83%, an activation energy 189 kJ mol-1, of the first reaction order and a pre-exponential factor of 0.1523 s-1. The kinetic parameters were evaluated using the Friedman method for the model proposal. The presence of resins combined with polypropylene and additives such as 2,4-Di-tert-butyl-6- (5-chloro-2H-benzotriazole-2-yl) phenol, modify the thermal degradation kinetics of polypropylene, although not in a significant way with respect to the results reported by other researchers for virgin polypropylene. This demonstrates the essential requirement to have a kinetic model based on the adjustment of the experimental points, prior to the implementation in a pilot or industrial scale reactor

Obtención y caracterización de un material termoplástico a partir de polivinil alcohol y almidón de fréjol negro (Phaseolus vulgaris) como película de mantillo agrícola

El desarrollo de un material termoplástico a partir de polivinil alcohol (PVA) y almidón de frejol negro (Phaseolus vulgaris) fue el objetivo de esta investigación la cual se desarrolló con un diseño experimental 2e2 donde se obtuvieron cinco formulaciones y se consideraron tres replicas para cada formulación, dando un total de 15 unidades experimentales. Para la obtención del termoplástico se ensayaron formulaciones a nivel de laboratorio con mezclas de PVA, almidón, plastificante y agua. De las formulaciones ensayadas la formulación 4 (F4) que contiene 3% de PVA, 7% de almidón y 3,5% de glicerina y la formulación 5 (F5) con 2% de PVA, 6% de almidón y 3,5% de glicerina fueron los termoplásticos con mejores características para su posterior evaluación. Dichos termoplásticos fueron caracterizados en términos de su comportamiento térmico mediante ensayos de análisis termogravimétrico (TGA) y calorimetría diferencial de barrido (DSC) en donde los resultados obtenidos por TGA revelaron que la temperatura máxima degradación de F4 es 56,5gradosCelsius y para F5 de 62,8 grados Celsius, en el caso del DSC la temperatura de transición vítrea está comprendida entre los 50y 80 grados Celsius para las dos formulaciones. Adicionalmente, se realizaron pruebas mecánicas a los termoplásticos en las que se concluyó que F4 es el más resistente con un esfuerzo máximo de 2,68MPa debido a que la formulación contiene mayor contenido de PVA. Finalmente, se realizaron ensayos de biodegradabilidad en suelo, intemperie y agua en referencias a los resultados los termoplásticos exhiben una buena biodegradabilidad en los 30 días de exposición con un 51,75% de degradación para F4y 53,05% para F5. Se recomienda realizar otros tipos de pruebas para la caracterización del termoplástico como espectroscopia infrarroja, microscopia electrónica de barrido.The objective of this research consisted of the development of a thermoplastic material from polyvinyl alcohol (PVA) and black bean starch (Phaseolus vulgaris) which was developed with an 2e2experimentaldesignwhere five formulations were obtained and three replications were considered for each formulation, giving a total of 15 experimental units. To obtain the thermoplastic, formulations were tested at the laboratory level with mixtures of PVA, starch, plasticizer and water. Of the tested formulations, formulation 4 (F4) containing 3% of PVA, 7% starch and 3.5% glycerin and formulation 5 (F5) with 2% PVA, 6% starch and 3.5% glycerin were the thermoplastics with the best characteristics for subsequent evaluation. Such thermoplastics were characterized in terms of their thermal behavior through thermogravimetric analysis trials(TGA) and Differential Scanning Calorimetry (DSC) where the results obtained by TGA revealed that the degradation maximum temperature of F4 is 56.5 degrees Celsius and for F5 62.8 degrees Celsius; in the case of DSC the glass transition temperature is between 50 and 80 degrees Celsius for both formulations. Additionally, mechanical tests were carried out on thermoplastics in which it was concluded that F4 is the most resistant with a maximum stress of 2.68MPa because the formulation contains a higher content of PVA. Finally, soil biodegradability, weather and water trials were carried out; in reference to the results, the thermoplastics exhibit good biodegradability within 30 days of exposure with 51.75% degradation for F4 and 53.05% for F5. Other types of tests are recommended for the thermoplastic characterization such as infrared spectroscopy, scanning electron microscopy

Líquidos iónicos y nanotubos de carbono de pared múltiple como lubricantes de contactos policarbonato-acero inoxidable

1. Se ha estudiado el comportamiento lubricante para el contacto policarbonatoacero inoxidable de doce líquidos iónicos, formados por un catión orgánico y un anión inorgánico. 2. En estado puro, a temperatura ambiente, los valores más bajos de fricción y desgaste se obtienen para el tetrafluoroborato de 1-hexil, 3-metilimidazolio. 3. La dispersión al 0,5% en peso de nanotubos de carbono de pared múltiple, que obtiene los valores más bajos de fricción y desgaste es la constituida por el tosilato de 1-etil, 3-metilimidazolio. 4. En presencia de líquidos iónicos como lubricantes externos, las tasas de desgaste del policarbonato contra acero inoxidable son despreciables. 5. El coeficiente de fricción originado por la dispersión del tosilato de 1-etil, 3- metilimidazolio y los MWNTs en el contacto policarbonato-acero inoxidable parece no depender de la carga aplicada. 6. Las condiciones, tanto de óptima lubricación como de fallo del lubricante para el tosilato de 1-etil, 3-metilmidazolio mezclado con MWNTs, dependen de la velocidad de deslizamiento. Siendo el fallo a velocidades inferiores a 0,025m/s y dándose las condiciones óptimas por encima de 0,1m/s. 7. La adición del tosilato de 1-etil, -3metilmidazolio a los MWNTs parece purificar la estructura de estos últimos.Escuela Técnica Superior de Ingeniería IndustrialUniversidad Politécnica de Cartagen

Evaluación de la reacción de descomposición térmica de plásticos de polipropileno reciclado como fuente alternativa de combustibles.

El objetivo de la presente investigación fue evaluar la idoneidad de los residuos plásticos de polipropileno reciclado como fuente alternativa de combustibles. Para la investigación se empleó un analizador termogravimétrico TGA 1 STAR System, en el cual se ensayó muestras entre 11 y 15 miligramos, con un tamaño de partícula aproximado de 1 mm; fueron sometidas a una tasa de calentamiento constante de 30°C min-1, en una atmósfera de nitrógeno. Los resultados muestran una temperatura de degradación térmica que osciló entre 450 °C y 478 °C, tiempo de residencia de 17 minutos para una conversión del 98.83%, energía de activación 189 kJ mol-1, de primer orden de reacción y factor pre-exponencial de 0.1523 s-1. Los parámetros cinéticos fueron evaluados empleando el método de Friedman para la propuesta del modelo. La presencia de resinas combinadas con el polipropileno y aditivos como el 2,4-Di-ter-butil-6-(5-cloro-2H-benzotriazol-2-il) fenol, modifican la cinética de degradación térmica del polipropileno, aunque no de manera significativa respecto a los resultados reportados por otros autores para el polipropileno virgen. Lo que evidencia la necesidad de disponer de un modelo cinético fundamentado en el ajuste de los puntos experimentales, previo a la implementación en un reactor a escala piloto o industrial.The objective of this research work was to evaluate the suitability of recycled polypropylene plastic waste as an alternative fuel source. For this investigation, a TGA 1 STAR System thermogravimetric analyzer was used, in which samples were tested between 11 and 15 milligrams, with a particle size of approximately 1 mm; were subjected to a constant heating rate of 30 ° C min -1, in a nitrogen atmosphere. The results show a temperature of thermal degradation that oscillated between 450 ° C and 478 ° C, the permanence time is 17 minutes for the conversion of 98.83%, an activation energy 189 kJ mol-1, of the first reaction order and a pre-exponential factor of 0.1523 s-1. The kinetic parameters were evaluated using the Friedman method for the model proposal. The presence of resins combined with polypropylene and additives such as 2,4-Di-tert-butyl-6- (5-chloro-2H-benzotriazole-2-yl) phenol, modify the thermal degradation kinetics of polypropylene, although not in a significant way with respect to the results reported by other researchers for virgin polypropylene. This demonstrates the essential requirement to have a kinetic model based on the adjustment of the experimental points, prior to the implementation in a pilot or industrial scale reactor

Nuevos nanocomposites poliméricos para impresión 3D de sensores conductores/piezorresistivos

[ES] Caracterización de resina comercial, preparacion de nanocomposites resina/CNT y caracterizacion de las muestras para preparar sensores conductores y piezorresistivos por impresion 3D

Estudio cinético de la descomposición térmica de plásticos de poliestireno (PS) reciclado

El estudio cinético de la degradación isotérmica del polímero poliestireno reciclado se llevó a cabo mediante la evaluación del comportamiento del mismo durante la experimentación en un equipo TGA1 STAR system, de muestras de entre 10-15 miligramos sometidos a las condiciones de temperatura de 25-900 grados centígrados, a tres tasas de calentamiento diferentes de 5, 10 y 15 °C por minuto y en un ambiente inerte de nitrógeno donde se registraron los datos de variación de masa en función de la conversión, indicando las variables de temperatura y conversión el punto máximo de degradación. A través de un análisis comparativo entre los modelos matemáticos isoconversionales de Friedman, KAS y Starink, se estudió la influencia de las tasas de calentamiento y el peso de la muestra mediante la determinación de los parámetros cinéticos (la energía de activación y el factor pre exponencial) y temperaturas características en función del grado de degradación del poliestireno. El poliestireno se caracteriza por tener un mecanismo de reacción que sigue una ruta de escisión aleatoria durante la degradación térmica, y el modelo cinético que mejor se ajustó al tipo de plástico bajo estudio es el modelo de Friedman exhibiendo los valores de 174, 193 y 188 kilojulios por unidad de mol para la energía de activación y 1,34E+12, 4,78E+13, 4,31E+12 por segundo para valores del factor pre exponencial para 5, 10 y 15 grados centígrados por minuto respectivamente. Se han propuesto explicaciones teóricas de la variación de los parámetros térmicos y cinéticos para justificar la elección del modelo cinético adecuado.The kinetic study of the isothermal degradation of the recycled polystyrene polymer was done by evaluating its behavior during experimentation in a TGA1 STAR system, of samples between 10-15 milligrams subjected to the temperature conditions of 25-900 degrees centigrade, at three different heating rates of 5, 10 and 15 degrees centigrade per minute and in an inert nitrogen environment where the mass variation data was recorded as a function of the conversion, the temperature and conversion variables indicating the maximum degradation point. Through a comparative analysis between the isoconversional mathematical models of Friedman, KAS and Starink the influence of the heating rates and the weight of the sample was studied by determining the kinetic parameters (the activation energy and the pre-exponential factor) and characteristic temperatures as a function of the degree of degradation of the polystyrene. Polystyrene is characterized by having a reaction mechanism that follows a random cleavage route during thermal degradation. The kinetic model that best adjusted to the type of plastic under study is the Friedman model exhibiting the values of 174, 193 and 188 kilojoules per unit mole for the activation energy and 1.34E + 12, 4.78E + 13, 4.31E + 12 per second for values of the pre-exponential factor for 5, 10 and 15 degrees centigrade per minute, respectively. Theoretical explanations of the variation of the thermal and kinetic parameters have been proposed to justify the choice of the appropriate kinetic model