Temperatura de transición vítrea en copolímeros aleatorios

N. Montañés, L. Quiles-Carrillo, D. García-García, J. Ivorra-Martínez, D. Lascano, S. Rojas-Lema, S. Torres-Giner

Introduccion

La temperatura de transición vítrea (Tg) es un parámetro de gran utilidad en el diseño de copolímeros para aplicaciones industriales. La Tg de un polímero se puede determinar mediante muchas técnicas como la calorimetría diferencial de barrido (DSC), análisis termomecánico (TMA), análisis térmico mecánico-dinámico (DMTA), entre otras. Los copolímeros consisten materiales poliméricos basados en la unión química entre dos o más monómeros durante el proceso de polimerización. El término "copolímero" hace referencia, habitualmente a la combinación de dos monómeros. En caso de emplearse 3 monómeros distintos en el proceso de polimerización, el material obtenido se denomina "terpolímero". No obstante, el término "copolímero" se suele usar independientemente del número de co-monómeros.

La expresión de Fox, permite el cálculo de la Tg de un copolímero (o de una mezcla con componentes completamente miscibles) de una forma bastante aproximada, a partir de los valores de Tg de cada uno de los componentes y de las fracciones en peso de los mismos, resultando una herramienta muy útil en el diseño de copolímeros o, incluso, para la estimación de la miscibilidad de mezclas de polímeros.

Objetivos

Al finalizar el estudio con este Laboratorio Virtual, serás capaz de:

1. Calcular la temperatura de transición vítrea de un copolímero aleatorio o una mezcla binaria de polímeros miscibles aplicando la ecuación de Fox.

2. Interpretar la relación entre los valores de Tg de los monómeros (o componentes de la mezcla) y la Tg del copolímero (o mezcla miscible).

3. Evaluar e interpretar la relación entre la Tg del copolímero (o mezcla miscible) en función de la fracción en peso de uno de los monómeros (o polímeros en la mezcla miscible).

Instrucciones

Para aprovechar al máximo este Laboratorio Virtual, es recomendable que sigas los siguientes pasos:

1. En primer lugar, introduce los valores de la Tg de cada uno de los monómeros. Aunque la ecuación de Fox trabaja con temperaturas absolutas, debes introducir los valores en ºC.

2. Introducir la fracción en peso del monómero 1 (w1). Evidentemente, la fracción en peso del otro monómero es w2=1-w1.

3. Pulsa el botón “Calcular/Representar”. Con ello, obtendrás el valor de la Tg del copolímero y, además, podrás visualizar la representación gráfica de la variación de la Tg del copolímero en función de la fracción en peso del monómero 1.

4. Para sacar el máximo provecho de este Laboratorio es conveniente que, inicialmente, lo utilices con los parámetros que se muestran por defecto. A continuación, es recomendable que varíes uno de los parámetros en todo el rango posible, manteniendo el resto constante.

A tener en cuenta.

Los valores de Tg se expresan en ºC (aunque los cálculos se llevan a cabo con temperaturas absolutas). La fracción en peso puede variar en el rango [0,1]. Esta misma expresión puede emplearse para determinar la Tg de una mezcla binaria de dos polímeros miscibles.

© Área de Sistemas de Información y Comunicaciones - 2020