Uso de la técnica de birrefringencia en un reómetro multipaso para la diferenciación de grados de poliestireno de uso general

The Use of Birefringence Technique in a Multipass Rheometer for the Differentiation of General Purpose Polystyrene Grades

Los polímeros deben pasar por procesos que transforman las materias primas en un producto final para su consumo, por lo que es crucial entender cómo sus propiedades reológicas afectan a la procesabilidad y a la calidad del producto final. Este estudio tiene como objetivo aplicar la técnica de birrefringencia para diferenciar dos grados de poliestireno de uso general. Se llevaron a cabo experimentos de flujo utilizando un reómetro multipaso y se obtuvieron imágenes de birrefringencia inducida por el flujo y el perfil de presión. Fue posible distinguir entre los diferentes materiales examinando sus patrones de birrefringencia. El flujo de la muestra de mayor peso molecular es más complejo, con mayor birrefringencia y tensión. Estos datos son importantes para la caracterización reológica del material y pueden utilizarse en la validación de modelos constitutivos en dinámica de fluidos computacional.

INTRODUCCIÓN

El conocimiento del comportamiento reológico de polímeros es de vital importancia en las operaciones que transforman las materias primas en productos finales para su consumo. Polímeros como el polietileno, el polipropileno, el policarbonato y el poliestireno se procesan a altas temperaturas y, durante operaciones como la extrusión y el moldeo por inyección, el material se somete a altas velocidades de deformación, lo que provoca la orientación y el alargamiento de las cadenas. Dado que el procesado de polímeros está directamente relacionado con sus propiedades reológicas en estado fundido, es necesario conocer el comportamiento de estos materiales en condiciones prácticas de flujo para poder controlar la estructura final del material.

Para evitar o reducir la necesidad de ensayo y error en los procedimientos, que suponen un alto coste cuando se considera el uso de máquinas de tamaño industrial, se han realizado esfuerzos para comprender mejor cómo afectan las propiedades reológicas de los polímeros a su procesamiento, centrándose gran parte de los esfuerzos en la modelización de flujos de fluidos viscoelásticos y la evaluación de diferentes técnicas experimentales para describir la respuesta no lineal de estos materiales. La modelización requiere resolver una ecuación constitutiva adicional que relaciona la tensión macroscópica con la velocidad de deformación. En las últimas cinco décadas, se ha dedicado un gran esfuerzo al desarrollo de ecuaciones constitutivas para describir adecuadamente los diferentes efectos viscoelásticos que surgen en situaciones reales de flujo en procesos de transformación.