Degradación mediante radiación ultravioleta

La acumulación de residuos plásticos en el medio ambiente representa una gran preocupación en la actualidad. Favorecer su degradación es una alternativa para afrontar esta problemática. Cuando un polímero absorbe radiación ultravioleta (UV) pueden iniciarse reacciones foto-oxidativas conduciendo a su degradación. La composición química, peso molecular, presencia de grupos funcionales y aditivos afectan a este proceso (Morlat, 2004; Liu et al., 2014). A lo largo de los años se han estudiado e implementado diversas alternativas para acelerar el proceso de foto-degradación de las poliolefinas. Una es incorporar en la cadena polimérica ciertos grupos funcionales, tales como los grupos carbonilo, que faciliten el proceso de degradación del material. Otro método es la incorporación de agentes pro-oxidantes, como pueden ser los metales de transición, los cuales catalizan las reacciones químicas que tienen lugar en el proceso de degradación del material (Liu et al., 2014). Generalmente las poliolefinas degradables se diseñan para experimentar cambios en su estructura química como resultado de un proceso de oxidación en contacto con el oxígeno del aire, lo que causa la escisión de las moléculas en segmentos más pequeños que luego serían bio-asimilables. En particular, como ya se comentara en el Capítulo 2, el agregado de arcilla no sólo mejoraría ciertas propiedades finales de las poliolefinas, sino que además presentaría el beneficio de reducir su estabilidad térmica y a

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la radiación lumínica. El proceso se produciría por la degradación de los cationes alquilamonio presentes en la MMT organofílica y a la acción catalítica de impurezas de óxidos de hierro presentes en la arcilla. La arcilla ácida y el hierro, en la forma Fe3+, catalizarían la descomposición de hidroperóxidos primarios que se puedan haber formado durante el procesamiento del NC y/o durante la oxidación inducida por la luz, y esta descomposición de hidroperóxidos generaría macroradicales que reaccionarían con el oxígeno, conduciendo a la oxidación y a la escisión de las macromoléculas (Qin et al., 2003, 2005; Morlat-Therias et al., 2005; Bertini et al., 2006; Li et al., 2008; Kumar et al., 2009).

En este trabajo, se seleccionaron algunos de los polímeros y NCs para ser sometidos a degradación acelerada por radiación UV, con el fin de determinar si la presencia de la arcilla contribuye, o no, a la aceleración de la degradación del polímero. Estos fueron sometidos a una serie de ciclos de exposición UV, los cuales intentan recrear de manera acelerada las condiciones ambientales a las que estaría expuesto el material si fuera dispuesto a cielo abierto, es decir, a la intemperie. Para este estudio de utilizaron películas de 10x6 cm, con un promedio de 4 láminas por material, las que fueron elaboradas por moldeo por compresión, con espesores similares a las películas empleadas en los ensayos de permeabilidad.

Los ciclos de degradación acelerada se llevaron a cabo en conformidad con la norma ASTM G154, en una cámara de envejecimiento UV Q-Lab. La Figura 3.17 muestra un

Figura 3.17. Esquema de operación de la cámara de envejecimiento UV.

esquema de funcionamiento de dicha cámara. Se aplicaron un total de 8 ciclos consecutivos de 12 h de duración cada uno. Durante las primeras 8 h de cada ciclo, los materiales son

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expuestos a radiación UVA de 0.83 W/m2 _{de intensidad y 340 nm de longitud de onda, bajo}

una temperatura de 603°C. Durante las siguientes 4 h, las muestras son sometidas a un proceso de condensación a 503°C sin radiación. Al final de cada ciclo se extrajo al menos una probeta de cada material, que se almacenó en una bolsa tipo ziploc en lugar oscuro hasta su posterior análisis mediante FTIR y DSC.

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CAPÍTULO 4