Análisis de polímeros: cromatografía de permeación en gel

La cromatografía de permeación en gel (GPC) determina varios parámetros importantes. Estos incluyen el peso molecular promedio en número, el peso molecular promedio en peso, el peso molecular promedio en peso Z y la distribución del peso molecular, que es la característica más básica de un polímero. Estos valores son importantes porque afectan muchas de las propiedades físicas características de un polímero. Las sutiles diferencias entre lotes en estos valores medibles dan como resultado diferencias significativas en las propiedades de uso final de un polímero. Algunas de estas propiedades son: resistencia a la tracción, tiempo de relajación del elastómero, fragilidad, vida flexible, resistencia al impacto, tenacidad, capacidad de embutido, adhesión, fuerza adhesiva, tiempo de fraguado, módulos elásticos, viscosidad de la masa fundida, dureza, temperatura de reblandecimiento, resistencia al desgarro, tensión. Resistencia al agrietamiento y coeficiente de fricción.

Comprender la estructura de un polímero es particularmente importante debido a la variedad de resinas disponibles para el mismo propósito, el alto costo de resinas o compuestos específicos y el valor agregado al polímero durante la producción.

La necesidad de caracterizar polímeros es particularmente urgente cuando la aplicación final de un polímero requiere un rendimiento preciso o durabilidad en condiciones difíciles. La cromatografía de permeación en gel (GPC) se ha convertido en una herramienta extremadamente valiosa en la caracterización de materiales en la industria de los polímeros porque satisface estas necesidades mejor que cualquier otra técnica.

La cromatografía de permeación en gel separa las moléculas en solución según su tamaño efectivo en solución. Para preparar una muestra para este análisis, primero se disuelve la resina en un disolvente adecuado. Dentro del cromatógrafo de permeación en gel, se inyecta resina disuelta en una corriente de disolvente que fluye continuamente. La fase móvil fluye a través de millones de partículas duras y muy porosas apretadas entre sí en una columna. Los tamaños de poro de estas partículas están controlados.

El ancho de los picos individuales refleja la distribución del tamaño molecular de una resina determinada y sus componentes. La curva de distribución también se conoce como curva de distribución de pesos moleculares. En conjunto, los picos reflejan la distribución del peso molecular de una muestra. Cuanto más amplia sea la distribución del peso molecular, más anchos serán los picos. Cuanto mayor es el peso molecular promedio, más se desplaza la curva a lo largo del eje del peso molecular.

Por tanto, los perfiles de distribución de pesos moleculares de las dos resinas se pueden comparar fácilmente. Si el perfil de distribución de peso molecular de una resina entrante no coincide adecuadamente con el perfil de la resina de control, es decir, una resina que se sabe que se procesa bien, se reemplaza la resina entrante o se cambian las condiciones de procesamiento para garantizar que la resina se procese adecuadamente.

Se deben cumplir varios requisitos al diseñar instrumentos para cromatografía de permeación en gel. Se necesitan inyectores para introducir la solución de polímero en el sistema de flujo. Las bombas suministran la muestra y el disolvente a través de las columnas y el sistema. Los detectores monitorean y registran la separación. Los accesorios de recolección de datos verifican automáticamente la prueba, registran los resultados y calculan los promedios de peso molecular. El cromatógrafo de permeación en gel contiene varios componentes diferentes que trabajan juntos para proporcionar un rendimiento óptimo del sistema con el mínimo esfuerzo.

La bomba bombea el polímero en solución a través del sistema. Para comparar datos de un análisis con otro, la bomba debe proporcionar los mismos caudales independientemente de las diferencias de viscosidad. El inyector introduce la solución polimérica en la fase móvil. El conjunto de columnas separa eficazmente los componentes de la muestra entre sí. Las columnas de alta eficiencia proporcionan la máxima capacidad de separación y un análisis rápido. El detector monitorea el proceso de separación y responde a los componentes cuando salen de la columna. Los equipos de procesamiento de datos automatizados también proporcionan control total de los sistemas de cromatografía de permeación en gel. Este equipo debe poder ofrecer cálculos especiales para detección de multiplexación, corrección de ensanchamiento de banda, rutinas de calibración especiales y detección de ramificación de polímeros.

Entre los numerosos estudios de prueba, medición, análisis y evaluación que nuestra organización brinda a las empresas, también se encuentran los servicios de análisis de polímeros y cromatografía de permeación en gel.