DEGRADACIÓN DE POLÍMEROS

 Se denomina degradación a cualquier cambio no deseado en las propiedades, que ocurre luego de que un material ha sido puesto en servicio.  En el caso de los polímeros sintéticos, es necesario conocer los procesos que llevan a su degradación no solo para establecer y extender su durabilidad, sino también para permitir su destrucción deliberada, transformación o reciclado una vez que finalizo la vida útil del polímero, evitando problemas de contaminación ambiental.

Hay varios ejemplos de los efectos de la degradación de los polímeros. El polietileno (PE) se hace quebradizo cuando se encuentra sometido a temperatura mayor que la ambiente en atmosfera de oxigeno; el policloruro de vinilo (PVC) se colorea despues de periodos prolongados a la intemperie, y el caucho se reblandece y se  hace pegajoso por rotura de las cadenas causada por agentes oxidantes. 

Al hablar de degradación de polímeros nos referiremos a procesos irreversibles que se producen sobre los mismos y que conllevan a la modificación de su estructura química como también de sus propiedades físicas. Debido a la complejidad química de los polímeros, muchos de los mecanismos de degradación involucrados no se conocen en profundidad, sin embargo, a continuación se describirán una serie de aspectos elementales de dichos procesos. Los agentes degradativos se clasifican en químicos y energéticos:

• AGENTES QUÍMICOS: 

 Muchos reactivos químicos atacan a los polímeros entre ellos tenemos al agua, provoca hidrólisis, esta necesita de la participación de ácidos o bases, que actúan como catalizadores, para que la reacción ocurra a tiempos cortos. Es por eso que la susceptibilidad de un polímero frente a la hidrólisis esta influido por la contaminación ambiental. Entre los contaminantes mas difundidos están los óxidos de azufre y de nitrógeno que, disueltos en agua, generan compuestos ácidos que,aunque por si solos no inducen a la degradación de los polímeros, pueden catalizar los procesos de hidrólisis que si producen la degradación de los mismos. Otro agente químico importante es el oxigeno. Todos los materiales poliméricos reaccionan con el, este proceso se denomina autooxidacion,este esta a menudo acompañado de otras reacciones de rotura de la cadena, con lo que se reduce el peso molecular, y esta disminución produce desgaste en las propiedades útiles de los polímeros.

Existe otro mecanismo de degradación químico que esta relacionado con la presencia de hongos o microorganismos que generan una acción depolimerizante, denominada biodegradación. Este tipo de degradación es importante en polímeros de origen natural, puesto que los microorganismos son capaces de hidrolizar los enlaces específicos de las moléculas naturales, pero no suelen atacar a las cadenas de la mayoría de los polímeros sintéticos

• AGENTES ENERGÉTICOS:

Los factores energéticos pueden deberse a la acción de la temperatura (degradación térmica), de la radiación electromagnética (foto-degradación) o de factores mecánicos (degradación mecánica).

1. DEGRADACIÓN TÉRMICA:

La degradación térmica consiste en la rotura de las cadenas del polímero ocasionado por la acción de la temperatura. Una evidencia de ello es que lleva a la producción de compuestos gaseosos que se pone en  manifiesto por la disminución del peso del material. La facilidad de un polímero a ser degradado térmicamente depende de la magnitud de la energía de los enlaces presentes en la molécula. Este proceso esta caracterizado por una serie de indices como la temperatura inicial de degradación  y la temperatura media de descomposición. La primera, es la temperatura a la cual el material pierde el 10% de una propiedad física que interese (resistencia a la tracción, impacto, etc.) mientras que la segunda, es la temperatura a la cual el material pierde el 50% de su peso luego de ser calentado durante 30 minutos.

      2. DEGRADACIÓN FOTOQUÍMICA:

Se denomina “degradacion fotoquimica" al fenómeno a través del cual las cadenas poliédricas se degradan debido a la incidencia sobre ellas de la radiación electromagnética.Y el efecto combinado de ella con otros factores ambientales (presencia de oxigeno,temperatura,humedad, etc.) se la denomina weathering.

En la mayoría de las reacciones químicas ordinarias, las energías requeridas para romper enlaces covalentes simples corresponde a radiación de longitudes de onda de 710 nm a 290 nm. Esto significa que la radiación en la región del ultravioleta cercano (300-400 nm) es suficientemente energética como para romper la mayoría de los enlaces covalentes simples, excepto los muy fuertes como C-H e O-H.

      3. DEGRADACIÓN MECÁNICA:

La degradación mecánica es debida a todas las reacciones químicas que tienen lugar como consecuencia de la aplicación de una tensión al material polimérico. Esta tensión mecánica esta asociada con la maquinaria empleada en la etapa de procesado de estos materiales como ser inyectores o extrusoras; y en la etapa de transformado (molienda, corte, etc.).

Para que ocurra degradación mecánica, la tensión a la que deben estar sometidos los polímeros debe superar un umbral critico determinado por la energía de rotura de los enlaces. Todo depende de si el material puede disipar esa energía en otra forma que no sea romper sus enlaces

UN TIPO ESPECIAL DE DEGRADACIÓN: ENVIRONMENTAL STRESS FAILURE (ESF)

Este fenómeno podría ser traducido como "Fallas generadas por las tensiones y el medio ambiente"; es un proceso que sufren muchos materiales polimericos cuando están tensionados mecánicamente y en presencia de determinados líquidos. Esto da como consecuencia la formación de grietas o fisuras. Los casos mas frecuentes de este fenómeno se produjeron en cañerías de redes de distribución de gas natural fabricadas en polietileno, tema que ha sido de interés practico desde la década del 50, y muchos de los desarrollos posteriores sobre este polímero se basaron en mejorar la resistencia del material a este fenómeno.