EoW July 2009

artículo técnico

Tiempo [s]

▲ ▲ Figura 1 : Curvas maestras del PVDF – viscosidad compleja a 230ºC

▲ ▲ Figura 2 : Módulo de relajación de muestras de PVDF a 230ºC

Para comprender mejor la relación entre la estructura del PVDF y la post-contracción, se han realizado experimentos de relajación de tensiones. Se puede deducir que un polímero que puede relajar las tensiones rápidamente cuando está fundido tendrá una orientación del polímero más baja y, por consiguiente, una post-contracción inferior. Los experimentos de relajación de tensiones fueron realizados usando un reómetro de deformación controlada ARES-LS, usando una geometría de platos paralelos de 25mm. Se aplicó una deformación escalonada ( step strain ) del 100% a las muestras de PVDF y el decaimiento del módulo fue registrado en función del tiempo. Los resultados de estos experimentos se pueden ver en la Figura 2 . Como se esperaba, las muestras con viscosidad más alta como el K2750-01 y el K3120-50 ofrecen una respuesta a la relajación relativamente baja, mientras que las muestras con viscosidad más baja como el K2500-10 y el K3120-10 ofrecen una respuesta a la relajación rápida. La respuesta a la relajación rápida de estas muestras de viscosidad baja debería dar como resultado una menor alineación del polímero en el producto final. Para los fines de este artículo, se han examinado los tiempos de relajación de cada muestra de PVDF para alcanzar un valor arbitrario de 100Pa. Los valores están ilustrados en la Tabla 2 . Como se puede ver en la Tabla 2 , la respuesta a la relajación del K2500-10 es considerablemente más rápida respecto a cualquier otro producto probado. Este comportamiento puede ser atribuido principalmente a la estructura de este producto. Si se compara el K2500-10 con el K3120-10, se puede notar que la respuesta a la relajación del K2500-10 (distribución aleatoria del copolímero) es significativamente más rápida que la del K3120-10 (distribución no aleatoria del copolímero).

K3120-10 son los materiales con viscosi- dad más baja. En general, el K2500-10 muestra las características reológicas que se consideran adecuadas para una baja post-contracción. Una característica impor- tante observada en la curva maestra del K2500-10 es la presencia de un plateau newtoniano en la zona de corte inferior. Esta característica es coherente con la razón por la que este producto ofrece características de baja post-contracción. Cuando el material fundido es estirado, presenta un estado de corte cero. Los materiales de PVDF que muestran este plateau newtoniano tienden a fluir mejor a gradientes de velocidad de corte ( shear rate ) bajos, permitiendo la relajación de la alineación del polímero después del estiramiento. La presencia de un plateau newtoniano es considerada una característica importante en los productos de PVDF con características de post-contracción bajas. El K3120-10 es una muestra comparable de baja viscosidad, pero es diferente del K2500-10 porque presenta una respuesta no newtoniana a gradientes de velocidad de corte bajos. Se deduce que esta característica reológica permite retrasar la relajación de la orientación molecular después de completar el estirado, dando como resultado una post-contracción más alta. Esto ha sido confirmado mediante experi- mentos de post-contracción realizados después.

aleatorio como el K3120-10, a pesar de que ambos tengan viscosidades similares de 80 s -1 . Se ha podido ver la relación existente entre la estructura del polímero y la post-contracción con numerosos estudios realizados anteriormente. Es posible comprender la relación que existe entre las propiedades reológicas y la post-contracción examinando la viscosidad compleja de estas calidades. Se efectuaron experimentos dinámicos con barrido de frecuencias a 190, 210, 230 y 250°C usando un reómetro de deformación controlada ARES-LS. Se utilizó una geometría de platos paralelos de 25mm con una deformación de un 5%, valor que se encuentra perfectamente dentro del área viscoelástica lineal. La frecuencia fue cambiada de 100rad/s a 0,01rad/s y los módulos de almacenamiento y pérdida, como también la viscosidad compleja de las muestras fueron generadas en función de la frecuencia. Todas las mediciones fueron realizadas bajo la convección forzada de nitrógeno para minimizar la degradación. Además, se aplicó un principio de superposición tiempo-temperatura (TTS) y se generaron curvas maestras. La Figura 1 muestra la superposición de las curvas maestras de la viscosidad de cada muestra de PVDF a una temperatura de referencia de 230°C. El K2750-01 y el K3120-50 son los materiales con viscosidad más alta, mientras que el K2500-10 y el

▼ ▼ Tabla 2 : Relajación de la tensión 230ºC y 100Pa

ID muestra de PVDF

Tiempo (s) a 100 Pa

Viscosidad (pa.s) a 80 s –1

K2500-10 K3120-10 K2500-20 K3120-15 K2750-01 K3120-50

0.65

795 650

2.0 6.8

1460 1230 2290 2390

10.0 220 400

93

EuroWire – Julio de 2009