Estudio cinético de degradación térmica de poliuretanos mediante análisis termogravimétrico(TGA)

Abstract

[Resumen]En este trabajo se realiza un estudio cinético de la degradación térmica de dos tipos de poliuretanos (poliéster uretano y poliéter uretano), mediante termogravimétría en régimen dinámico, en atmósferas inerte y oxidante. En primer lugar, se estudia la influencia de factores como la velocidad de calentamiento, masa inicial de muestra y naturaleza del crisol. Posteriormente, se realiza una comparación entre diversos métodos cinéticos existentes en la bibliografía: diferenciales (regresión lineal múltiple, Freeman y Carroll), isoconversionales (Ozawa, Kissinger y Friedman) e integración numérica (Runge-Kutta). No se ha encontrado ningún método que claramente pueda reproducir los datos experimentales en detrimento de los otros. Por otra parte, Naya, ha propuesto que una curva descomposición térmica se puede expresar como suma de funciones logísticas. Con el fin de comprobar si existe alguna relación entre los coeficientes de estas funciones y las variables experimentales, cada curva TG se ha ajustado a una suma de cinco logísticas. Se ha observado que la utilización de estas funciones es un método de suavizado que permite una gran aproximación a los datos experimentales, pero no se ha encontrado ninguna relación entre sus coeficientes y las condiciones experimentales. Por último, señalar que se han realizado ensayos isotermos con objeto de complementar los datos de los ensayos dinámicos.

[Resumo]Neste traballo realízase un estudo cinético da degradación térmica de dous tipos de poliuretanos (poliéster uretano e poliéter uretano), mediante termogravimetría en réxime dinámico, en atmosferas inerte e oxidante. En primeiro lugar, estúdase a influencia de factores como a velocidade de quentamento, masa inicial de mostra e natureza do crisol. Posteriormente, realízase unha comparación entre diversos métodos cinéticos existentes na bibliografía: diferenciais (regresión lineal múltiple, Freeman e Carroll), isoconversionais (Ozawa, Kissinger e Friedman) e integración numérica (Runge-Kutta). Non se encontrou ningún método que claramente poida reproducir os datos experimentais en detrimento dos outros. Por outra parte, Naya, propuxo que unha curva descomposición térmica pódese expresar como suma de funcións loxísticas. Co fin de comprobar se existe algunha relación entre os coeficientes destas funcións e as variables experimentais, cada curva TG axustouse a unha suma de cinco loxísticas. Observouse que a utilización destas funcións é un método de suavizado que permite unha grande aproximación aos datos experimentais, pero non se encontrou ningunha relación entre os seus coeficientes e as condicións experimentais. Por último, sinalar que se realizaron ensaios dinámicos.

[Abstract] In this work a kinetic study of thermal degradation of two classes of polyurethanes (polyester urethane and polyether urethane) using dynamic thermogravimetry in inert atmospheres and oxidant was used. First, the influence of some factors like heating rate, initial mass of sample and nature of the crucible was studied. Later, a comparison between diverse kinetic methods was done: differential (multiple lineal regression and Freeman and Carroll) isoconventional (Ozawa, Kissinger and Friedman) and numerical integration (Runge-Kutta). It is found that there is not a method that clearly can be applied to reproduce the experimental data better than others. On the other hand, Naya proposed that a thermal decomposition curve may be expressed as an addition of logistical functions. To check if there is any relation between the coefficients of these logistical equations and the experimental variables, each TG curve has been adjusted to an addition of five logistical functions. It has been observed that the use of this method allows a great approximation between the curve and the experimental data, but there is not any relation between the coefficients of the logistical equations (which fits very well with the TG curves) and the experimental conditions. Finally, isothermal tests were accomplished to complement the dynamic test data.