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Outras técnicas de caracterização de polímeros

Outras técnicas de caracterização de polímeros. Fábio Herbst Florenzano. Algumas técnicas não abordadas na disciplina. Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (HPLC) HPLC/SEC – 2D Espalhamento de Luz Dinâmico SEC com multi-detecção MALDI-TOF FFF Ultracentrifugação

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Outras técnicas de caracterização de polímeros

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Presentation Transcript

  1. Outras técnicas de caracterização de polímeros Fábio Herbst Florenzano

  2. Algumas técnicas não abordadas na disciplina • Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (HPLC) • HPLC/SEC – 2D • Espalhamento de Luz Dinâmico • SEC com multi-detecção • MALDI-TOF • FFF • Ultracentrifugação • Despolimerização (pirólise) • Raios-X • Outras

  3. Cromatografia líquida de alta eficiência - HPLC • Separação baseada na interação do (co)polímero com a fase estacionária. • O volume de eluição será maior quanto maior a afinidade pela fase estacionária (e menor pela fase móvel) • Pode ser usada no modo isocrático ou em gradiente • A interação pode ser por partição (polaridade), afinidade (específica), tamanho, etc. • Útil para diferenciar copolímeros, determinar a presença de aditivos (solúveis na fase móvel), monômeros residuais, conversão, etc. • Detectores: UV/Vis, refratômetro diferencial, fluorescência, eletroquímico, entre outros • Alta sensibilidade

  4. Esquema básico de um cromatógrafo

  5. HPLC de uma blenda

  6. HPLC/SEC – cromatografia 2D • Combina a separação por fatores entálpicos (HPLC) com entrópicos (SEC) • Permite separar, concomitantemente, copolímeros por massa molar e pela composição • Útil, por exemplo, para comparação de materiais com presença de copolímeros (assinatura 2D) • Os resultados são expressos em gráficos que tem no eixo x a massa molar ou volume de eluição da SEC e no eixo y o volume de eluição da cromatografia por interação (HPLC)

  7. Esquema de um cromatógrafo 2D

  8. HPLC/SEC 2-D

  9. Espalhamento de Luz Dinâmico • Determina o raio hidrodinâmico de partículas em solução usando para isso a correlação entre as flutuações no espalhamento de luz de uma solução (polimérica, por exemplo).

  10. Espalhamento de luz dinâmico • Encontra o coeficiente de difusão médio e aplica a equação de Stokes-Einstein:

  11. SEC com multidetecção • A inclusão de diversos detectores permite a determinação da massa molar média de forma absoluta, além de informações sobre o grau de ramificação do polímero, presença de aditivos, entre outras. • Os principais detectores usados são o Índice de Refração Diferencial, Espalhamento de Luz, Viscosímetro e UV/Vis.

  12. SEC com multidetecção

  13. SEC com multidetecção

  14. MALDI-TOF • Maldi significa Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization • A técnica se baseia na incorporação do polímero a uma matriz orgânica fotossensível que absorve energia de um Laser e vaporiza a cadeia polimérica sem clivá-la (na matriz também há íons que garantem carga aos fragmentos) • Os fragmentos são então analisados por um espectrômetro de massa (que usa a tecnologia time-of-flight, TOF) • Resolução isotópica • Desvios na determinação da massa média

  15. MALDI-TOF

  16. Espectro de MALDI-TOF

  17. Field-Flow Fractionation (FFF) • É um tipo de cromatografia, mas não usa colunas • A amostra flui por um tubo chato para forçar um fluxo laminar • Perpendicularmente a esse fluxo é aplicado algum tipo de gradiente (campo), como, por exemplo, um outro fluxo, um gradiente térmico, campo elétrico, entre outros. • O que ocorre está ilustrado nas figuras a seguir

  18. FFF

  19. FFF

  20. ThFFF • Gradiente térmico • Separa tanto por tamanho como por composição (difusibilidade térmica)

  21. Outras • Ultracentrifugação • Degradação térmica e análise dos gases (pirólise/despolimerização) • Raios-X - cristalinidade • Propriedades • Condutividade térmica – Ensaios Padronizados (fio quente, fio quente paralelo) • Condutividade elétrica – Importante para o suo como isolantes – Ensaios padronizados

  22. Algumas fontes de informação interessantes • http://tu-dresden.de/die_tu_dresden/fakultaeten/fakultaet_mathematik_und_naturwissenschaften/fachrichtung_chemie/pcp/lehre/vorlesungen/download/pcp_polymercharakterisierung/Charakterisierung_BSc_eng.pdf (técnicas diversas) • http://www.chem.agilent.com/Library/primers/Public/5990-7196EN.pdf (SEC com multidetecção) • http://www.polymer.de/solutions/copolymer-characterization-and-2d-chromatography/ (cromatografia 2D) • http://www.wyatt.com/theory/theory/understanding-qels-dynamic-light-scattering.html (espalhamento dinâmico) • http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jssc.200600151/pdf (FFF) • http://chemwiki.ucdavis.edu/Analytical_Chemistry/Instrumental_Analysis/Mass_Spectrometry/MALDI-TOF (MALDI-TOF) • Canevarolo – Condutividades térmicas e elétrica, HPLC

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