Generalidades
Área: Ciencia de Materiales, Control de Calidad e Investigación
Dirigido a: Personal de la industria y estudiantes con interés en las capacidades de caracterización de materiales poliméricos o materiales compuestos de matriz polimérica.
Instructores: Patricia Cerda, Alberto Toxqui, Alejandro Arizpe, Julio Rivera, Nayely Pineda, Gerardo Silva
Responsables de los Laboratorios de Servicios Generales CIMAV S.C. Subsede Monterrey
Sectores de interés: Automotriz, Aeronáutico, Electrodomésticos, Electrónica, Alimentos, Farmacéutica, Pinturas, Empaques y Embalaje, Impresiones en 3D y Prototipados, Materias Primas de base polimérica, Materiales Compuestos, entre otros sectores afines.
Objetivos
Objetivo general
Los polímeros tienen una amplia gama de aplicaciones que se extienden se desde adhesivos, revestimientos, espumas, empaques y materiales de embalaje hasta fibras textiles e industriales, materiales compuestos, dispositivos electrónicos y dispositivos biomédicos, por mencionar solamente algunos. El objetivo del curso es proporcionar una descripción general de las técnicas especializadas y métodos de prueba para determinar la estructura y las características de los materiales poliméricos. Se dará una visión general de las propiedades de los polímeros que son esenciales para diseñar los productos, llevar a cabo el control de calidad de los productos terminados, identificar las oportunidades de mejora que ofrecen los procesos de manufactura y comprender la estructura y el comportamiento de los materiales.
Objetivos específicos
- Presentar y discutir las técnicas de modificación superficial de polímeros.
- Dar a conocer las propiedades superficiales que se pueden otorgar a los polímeros y las técnicas analíticas que se utilizan para medirlas.
- Desarrollar conocimientos básicos del proceso de preparación de muestras poliméricas para su caracterización.
- Proporcionar información de los principios de técnicas específicas para la caracterización de materiales poliméricos.
- Tener conocimiento sobre la relación entre la estructura sólida del polímero y sus propiedades.
Alcance
Este curso contempla las propiedades superficiales de los polímeros, así como las técnicas experimentales y de caracterización que se utilizan para materiales poliméricos y algunas variantes como los materiales compuestos de matriz polimérica. Las propiedades a evaluar serán específicas para materiales poliméricos como son las propiedades químicas superficiales, estructurales y morfológicas, determinación de peso molecular y permeación de oxígeno.
Contenido del curso
Curso teórico
Tema 1. Conceptos Fundamentales
- Generalidades de las propiedades superficiales de los polímeros
- Humectabilidad
- Rugosidad
- Adhesión
- Biocompatibilidad
Tema 2. Técnicas de modificación superficial de polímeros (incluye reactivos principales, aplicaciones y ventajas)
- Modificación en fase líquida
- Modificación con plasmas
- Modificación con flama
- Modificación con radiación ultravioleta
- Modificación con láser
Tema 3. Técnicas instrumentales para evaluar la modificación superficial
- Ángulo de contacto y energía libre de superficie
- Espectroscopia Fotoelectrónica de Rayos-X (XPS)
- Microscopía Electrónica de Barrido y Espectroscopia Dispersiva de Rayos-X (SEM-EDS)
- Espectroscopia Raman
- Prueba de arranque
- Prueba de pelado (peel test)
Tema 4. Conceptos fundamentales para el Análisis Térmico aplicado a Polímeros
- Generalidades, metodologías de análisis y aplicación de las técnicas
- Análisis térmico diferencial
- Análisis termogravimétrico
- Calorimetría diferencial de barrido
- Análisis dinámico-mecánico
Sesiones prácticas de laboratorio
| Título | Enfoque de la práctica |
|---|---|
| 1. Microscopia Electrónica de Barrido (SEM-EDS) y Espectroscopia Raman | Comprender las variantes de la microscopía electrónica (SEM, por sus siglas en inglés) junto con sus ejemplos de aplicación para materiales poliméricos. Mediante esta práctica se analizarán muestras específicas de polímeros, se obtendrán micrografías y análisis químico semi-cuantitativo. Se realizarán análisis morfológico de muestras poliméricas, utilizando los detectores disponibles. Análisis de composición química de muestras mediante EDS (espectroscopia de energía dispersiva de Rayos-X). En esta sesión práctica se utilizará también la técnica de espectroscopia Raman para el análisis de algunos materiales poliméricos, se dará una introducción a la técnica y su instrumentación. Se revisará la información relevante que otorga la técnica, las limitaciones fundamentales y las configuraciones experimentales en el contexto de los polímeros. |
| 2. Determinación de Permeación y Transmisión de oxígeno y Determinación de Peso Molecular y Polidispersidad de polímeros | En esta sesión práctica se determinará la permeación o transmisión de oxígeno a través de plásticos en forma de película, láminas, papeles o tejidos recubiertos de plástico. Se aplicarán las normas ASTM D3985 y ASTM F1307, así como se interpretarán los resultados obtenidos. En esta sesión práctica también se brindará una explicación detallada del equipo y las metodologías correctas para la preparación de muestras para determinación de peso molecular, referenciado a estándares de poliestireno o polietilenglicol y determinación de la polidispersidad de polímeros usando las normas ASTM D5296 y ASTM D6474. |
| 3. Determinación de tensión superficial y ángulo de contacto | La práctica será dedicada a la medición de ángulo de contacto y cálculo de energías libres superficiales en sólidos y líquidos así como sus contribuciones. Se aplicarán las normas ASTM D5946 y ASTM D7490. En la práctica se realizará la medición ángulo de contacto para conocer las propiedades hidrofóbicas de los materiales. |
| 4. Análisis Térmico | Esta práctica tiene el objetivo de comprender la definición de los análisis térmicos y el principio de medición de la calorimetría diferencial de barrido (DSC). Determinar la temperatura, la entalpía, la entropía de las transiciones de fase, la capacidad calorífica, la fuerza de la relajación de la entalpía por DSC. Considera entender las propiedades de los polímeros evaluadas mediante técnicas de análisis térmico, considerando análisis termogravimétrico (TGA) y Análisis Dinámico Mecánico (DMA), en relación con las estructuras de los polímeros. |
