Mecanismos de degradación de polímeros oxo-degradables
2014
| Tesista | Florencia Soledad PORTILLO Licenciada en Ciencias Químicas - Universidad de Buenos Aires - Argentina Magíster en Ciencia y Tecnología de Materiales - Instituto Sabato UNSAM/UNSAM - Argentina |
| Directora | Dra. Élida Beatriz HERMIDA, CNEA - Argentina |
| Codirectora | Dra. Oxana YASHCHUCK, UNSAM - Argentina |
| Lugar de realización | Gerencia Materiales - Centro Atómico Constituyentes - CNEA - Argentina |
| Fecha Defensa | 01/07/2014 |
| Jurado | Dr. Javier AMALVY, UNLP, CIC - Argentina Dra. Mariela DEL GROSSO, CNEA, CONICET - Argentina Dra. Patricia EISENBERG, INTI Plásticos, UNSAM - Argentina |
| Código | IS/T 147/14 |
Título completo
Mecanismos de degradación de polímeros oxo-degradables
Resumen
La reciente aparición en el mercado argentino de aditivos oxo-degradables ha motivado el estudio del efecto de los factores abióticos (temperatura y radiación ultravioleta) y bióticos (biodegradación aeróbica) sobre la estructura y el comportamiento mecánico de películas de polietileno, PE, y de polietileno oxo-degradables d2w®, PE+AD.
Tanto el estudio de la deformación a rotura, como el índice de carbonilo dan cuenta de que ambos materiales se degradan al ser sometidos a radiación UV y que el aditivo ejerce un rol benéfico en la degradación y consecuente decaimiento del peso molecular.
Se observó que para una misma dosis, el material más deteriorado es el expuesto a menor irradiancia, destacando la importancia del tiempo de degradación UV. Se determinó para cada material un tiempo característico que, a una dada irradiancia, da cuenta de la dosis crítica, DC, para la cual se produce un decaimiento abrupto de la deformación a rotura. Además se observa que esta DC disminuye apreciablemente al aumentar la temperatura del ensayo de foto-degradación.
En la degradación térmica el PE sin aditivo es más susceptible a la degradación que el PE+AD, que se degrada en forma apreciable sólo para la condición más severa.
Los ensayos de biodegradación mostraron inicialmente una mayor producción de CO2 para el PE+AD, tanto del previamente degradado como del sin tratar. Así mismo se destaca que 2 muestras de PE+AD con claras diferencias en su nivel de degradación abiótica alcanzaran el mismo nivel de biodegradación del 20%. Se observa que si bien el aditivo favoreció la degradación abiótica, esta disminución del peso molecular no es suficiente para alcanzar el máximo nivel de biodegradación del polímero en compost según normas internacionales.
Palabras Clave: Polietileno, oxo-degradable, degradación, degradación UV, termo-degradación.
Tanto el estudio de la deformación a rotura, como el índice de carbonilo dan cuenta de que ambos materiales se degradan al ser sometidos a radiación UV y que el aditivo ejerce un rol benéfico en la degradación y consecuente decaimiento del peso molecular.
Se observó que para una misma dosis, el material más deteriorado es el expuesto a menor irradiancia, destacando la importancia del tiempo de degradación UV. Se determinó para cada material un tiempo característico que, a una dada irradiancia, da cuenta de la dosis crítica, DC, para la cual se produce un decaimiento abrupto de la deformación a rotura. Además se observa que esta DC disminuye apreciablemente al aumentar la temperatura del ensayo de foto-degradación.
En la degradación térmica el PE sin aditivo es más susceptible a la degradación que el PE+AD, que se degrada en forma apreciable sólo para la condición más severa.
Los ensayos de biodegradación mostraron inicialmente una mayor producción de CO2 para el PE+AD, tanto del previamente degradado como del sin tratar. Así mismo se destaca que 2 muestras de PE+AD con claras diferencias en su nivel de degradación abiótica alcanzaran el mismo nivel de biodegradación del 20%. Se observa que si bien el aditivo favoreció la degradación abiótica, esta disminución del peso molecular no es suficiente para alcanzar el máximo nivel de biodegradación del polímero en compost según normas internacionales.
Palabras Clave: Polietileno, oxo-degradable, degradación, degradación UV, termo-degradación.
Complete Title
Degradation mechanisms of oxo-degradable polymers
Abstract
The recent introduction of oxo-degradable additive in the Argentinean market has motivated the study of the effect of abiotic (temperature and UV radiation) and biotic (aerobic biodegradation) factors on the structure and mechanical behavior of films of polyethylene, PE, and oxo-degradable polyethylene d2w ®, PE + AD.
From the study of the strain to failure, as to the carbonyl index, we realize that both materials were degraded when they were exposed to UV radiation and the additive plays a beneficial role in the degradation and subsequent decay in molecular weight.
It was observed that, for the same dose, the most deteriorated material was the exposed to the lowest irradiance, emphasizing the importance of time exposure on UV degradation. It was determined for each material a characteristic time. This time is a proportional factor between the irradiance and the critical dose, DC, associated to a sharp decay on the failure strain. Furthermore we noted that DC decreases significantly to the increasing the temperature of photo-degradation assay.
PE’s thermal degradation without additive is more susceptible to degradation than the PE+AD. The thermal effect was appreciable only when a significant degradation extent for the most severe condition is reached.
Initially biodegradation studies show an increasing production of CO2 for both PE+AD, previously degraded and untreated. Also, it was remarkable that two samples of PE+AD with distinct differences in their abiotic degradation level, reaches the same biodegradation’s level of 20%. It was observed that although the additive increase the abiotic degradation, the molecular weight reduction in compost is not enough to reach the maximum biodegradation level according to international standards.
Keywords: Polyethylene, oxo-degradable, biodegradation, UV-degradation, thermo-degradation.
From the study of the strain to failure, as to the carbonyl index, we realize that both materials were degraded when they were exposed to UV radiation and the additive plays a beneficial role in the degradation and subsequent decay in molecular weight.
It was observed that, for the same dose, the most deteriorated material was the exposed to the lowest irradiance, emphasizing the importance of time exposure on UV degradation. It was determined for each material a characteristic time. This time is a proportional factor between the irradiance and the critical dose, DC, associated to a sharp decay on the failure strain. Furthermore we noted that DC decreases significantly to the increasing the temperature of photo-degradation assay.
PE’s thermal degradation without additive is more susceptible to degradation than the PE+AD. The thermal effect was appreciable only when a significant degradation extent for the most severe condition is reached.
Initially biodegradation studies show an increasing production of CO2 for both PE+AD, previously degraded and untreated. Also, it was remarkable that two samples of PE+AD with distinct differences in their abiotic degradation level, reaches the same biodegradation’s level of 20%. It was observed that although the additive increase the abiotic degradation, the molecular weight reduction in compost is not enough to reach the maximum biodegradation level according to international standards.
Keywords: Polyethylene, oxo-degradable, biodegradation, UV-degradation, thermo-degradation.
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