Os Exercícios Espectroscopia Caracterização

Universidade Estadual da Paraíba - UEPB Centro de Ciência e Tecnologia - CCT Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental - PPGCTA Disciplina: Técnicas de Caracterização de Materiais Professora: Keila Machado de Medeiros Discente: Otaciana Pereira Leite Neta_________ Data: 10/11/2020

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AVALIAÇÃO DE ARTIGO – CROMATOGRAFIA E FTIR

Sobre o artigo que você recebeu ao qual utiliza como as técnicas de caracterizações por Cromatografia e FTIR, responda:

1. Qual o objetivo do estudo?

R:         O objetivo do artigo é estudar a degradação de um polipropileno copolímero não estabilizado, durante a extrusão a diferentes temperaturas (de 180 a 240 °C) e a consequente geração de compostos orgânicos voláteis (VOC).

1. Por que os autores utilizam a técnica de Cromatografia e FTIR?

R:         As técnicas de Cromatografia e FTIR foram utilizadas pelos autores para análises de compostos orgânicos voláteis gerados durante a extrusão, coletados por meio de um condensador de gases, conectado a desgaseificação da extrusora, com o objetivo de toda a degradação do polímero estudado ser acompanhada através das duas técnicas utilizadas (Cromatografia de exclusão por tamanho e FTIR).

1. Quais os materiais estudados?

R:         O material utilizado no estudo foi um polipropileno copolímero aleatório propeno-eteno na forma de pó nascente sem adição de nenhum tipo de estabilizante.

1. Quais condições utilizadas para realizar a Cromatografia e o FTIR?

R:         Cromatografia de exclusão por tamanho: Os autores do artigo utilizaram um cromatógrafo modelo 150 CV (Waters) para a obtenção das curvas de distribuição de massa molar MWD, com detector por índice de refração e três colunas HT (Styragel). Utilizaram 14 padrões de poliestireno da Shodex Standard na faixa de 103-106 Daltons, e amostras virgens e processadas a diferentes temperaturas de extrusão do polipropileno copolímero, solubilizando-as por uma hora à temperatura de 140 °C em 1,2,4 Triclorobenzeno (grau HPLC), com antioxidante Irganox 1010. Posteriormente, cada solução foi filtrada e em seguida 200 μL foi injetada no cromatógrafo SEC operando à temperatura de 135 °C e vazão de 1 mL/min.

FTIR: O equipamento utilizado foi da marca Perkin-Elmer FTIR modelo Spectrum 1000. Para a análise no infravermelho foram preparados filmes de 330 μm de espessura via termoprensagem, utilizando-se um espaçador de latão com o intuito de melhorar a uniformidade e regularidade na espessura do filme. Além disso, foi utilizado 40 segundos de espera para fundir o polímero e mais 10 segundos com uma pressão de 5 toneladas à temperatura de 190 ºC, com o objetivo de reduzir ao máximo a degradação durante a preparação dos filmes. Posteriormente os filmes foram resfriados e analisados no modo de transmissão na faixa de 4000 a 400 cm-1 utilizando uma resolução de 4 cm-1. As soluções contendo produtos voláteis (VOC + CHCl3) foram analisadas por FTIR, via refletância total atenuada (ATR) com cristal de ZnSe, na faixa de 4000 a 620 cm-1 utilizando uma resolução de 4 cm-1.

1. Quais os resultados obtidos com a técnica de Cromatografia e FTIR?

R:         Os resultados obtidos com as análises utilizando a técnica de Cromatografia foram que, analisando-se os resultados, nota-se que a partir do aumento da temperatura de extrusão, houve uma redução nas massas molares no PP e que essa redução foi maior nas médias de ordem superior, ou seja ΔMz > ΔMw > ΔMn. Essa redução nas massas molares médias indica que a degradação termo-mecânica está causando preferencialmente a cisão das cadeias. A redução maior nas médias superiores indica que está havendo uma redução maior e preferencial na concentração das frações do polipropileno com mais alta massa molar. Os autores observaram que, a 220 °C, um quarto das cadeias originais são clivadas e atingindo 75% delas a 240 °C, ou seja, de cada quatro cadeias originais três sofreram uma cisão.

A intensidade do deslocamento das curvas de MWD foi quantificada através da Função de Distribuição de Cisão de Cadeia (CSDF). Amostras processadas a 180 e 200 °C apresentam baixos valores de CSDF, inclusive mostrando valores negativos no primeiro terço da escala de massa molar, no quais, estes valores negativos de CSDF indicam, segundo os autores do artigo, que a degradação apresenta um outro processo concorrente à cisão de cadeia, provavelmente um mecanismo de ramificação e/ou reticulação, similar ao processo de degradação termo-mecânico do HDPE (Polietileno de alta densidade), mas de baixa intensidade. Este último comportamento pode ter sido favorecido pela presença de meros de etileno no copolímero propileno-etileno utilizado. Nos 2/3 seguintes da escala de massa molar, apenas têm-se valores positivos de CSDF, o mesmo acontecendo para as amostras processadas a 220 e 240 °C, indicando que o mecanismo de degradação termo-mecânica nesta faixa de massa molar e temperatura é predominantemente por cisão de cadeia. Por fim todas as curvas de CSDF são crescentes, ou seja, são dependentes da massa molar inicial, quanto maior o comprimento da cadeia maior a chance de formação de emaranhamentos e, por conseguinte maior é a chance das cadeias sofrerem cisão.