Analisi materie plastiche

Mi chiedevo se esiste un metodo chimico per l'analisi di materie plastiche sconosciute.

Ho visto metodi empirici di tutti i tipi (lasciar cadere il pezzo per terra e ascoltarne il suono emesso, dargli fuoco e osservare il fumo, masticarlo per saggiarne la durezza e altre perle di scienza dello stesso tipo).

Immagino che con metodi sofisticati quali spettroscopia NMR o XPS sia una cosa certamente possibile, ma mi chiedevo se fosse possibile un'analisi basata su reazioni chimiche che non prevedano l'utilizzo di strumentazione talmente costosa da rendere l'acquisto ingiustificato per un utilizzo sporadico.

L'attrezzaggio di un piccolo tavolo con vetreria e reagenti sarebbe invece compatibile con il budget, come pure l'impegno per l'acquisizione della necessaria manualità specifica.

Più in dettaglio, un primo passo sarebbe quello della distinzione tra ABS (acrilonitrile-butadiene-stirene) e PC (policarbonato), magari con la possibilità di determinare eventuali miscele tra i due polimeri.

Non posso esserti d'aiuto per trovare un metodo "casalingo", però in laboratorio solitamente per la caratterizzazione delle plastiche si usa il DSC (calorimetria differenziale a scansione) o l' FTIR / RAMAN.

Sicuramente più economici $$ di un NMR, anche se comunque fuori dalla portata di noi semplici hobbisti XD

Non sottovalutare chi gli da fuoco per osservare/annusare o "assaggia" per sentirne il gusto, ti garantisco che per quanto non siano il top (precisione ed anche salute) funzionano!

Il DSC è abbastanza in voga nel mondo del riciclo della plastica, anche se sono convinto che pian piano verrà sostituito dal più comodo FTIR...anche perchè con quest'ultimo si riescono ad individuare le tracce degli additivi (vedi l'erucamide per esempio).

Oltre a questi 2 strumenti è anche utile una muffola per individuare eventuali cariche minerali aggiunte (carbonato/ossido di calcio, ossido di titanio e solfato di bario)

Ma che bella indicazione!

Noi attualmente ci occupiamo proprio di controllo della temperatura, pertanto l'idea di costruire uno strumento DSC adatto ad un'analisi qualitativa non ci spaventa per nulla. Ho verificato che la transizione vetrosa per l'ABS è a circa 100 °C, mentre per il PC è a circa 150 °C. Una differenza enorme, dato che attorno a queste temperature siamo in grado di realizzare misure con accuratezza che sfiora il centesimo di grado.

Bene, appena ho un po' di tempo faccio qualche calcolo quantitativo su cosa potrebbe essere necessario.

Riguardo la muffola, questa è una cosa che già facciamo (anche in forma quantitativa) per trovare la carica vetro nel PA.

Grazie.

Mi è sorta una domanda:

se ho un polimero con transizione vetrosa alla temperatura Ta e un secondo differente polimero con transizione vetrosa alla temperatura Tb, una miscela omogenea dei due polimeri come si comporterà?

- Due distinte transizioni alle temperature Ta e Tb?

- Una sola transizione ad una temperatura intermedia tra Ta e Tb?

- Una transizione continua tra Ta e Tb?

- Altro?

Magari qualcuno lo sa per certo senza che mi metta a rovistare nella rete...

Posso immaginare che la temperatura di transizione vetrosa di una miscela di polimeri dipenda ad esempio dalla composizione della miscela, dalla frazione di massa dei due polimeri nella miscela stessa e dalle proprietà termiche dei polimeri coinvolti.

Penso quindi che la miscela avrà una temperatura di transizione vetrosa situata tra le temperature di transizione vetrosa dei polimeri puri costituenti la miscela stessa.

Sono andato per logica, magari sbaglio ma non penso di essere andato molto lontano dalla realtà...

Un saluto

Luigi

Anch'io ero partito con questa convinzione, poi ho cambiato idea.

Prima di tutto bisogna chiarire un dettaglio non da poco: cosa si intende per temperatura di transizione vetrosa.

Se nel caso di polimeri puri la definizione è univoca, nel caso di miscele di più polimeri, non è così: una cosa è l'effetto "meccanico", inteso come il passaggio da un solido rigido a uno plastico, ben altra cosa è il punto di vista "entalpico", ovvero la temperatura (o le temperature) alle quali la miscela mostra assorbimento o cessione di calore. La DSC (calorimetria differenziale a scansione) identifica proprio questi punti, che poi sono i più interessanti, perché misurabili con precisione.

Fatta questa premessa, provo a formulare un'ipotesi: consideriamo due polimeri A e B, con temperature di transizione Ta e rispettivamente Tb. Per semplicità di esposizione, supponiamo tutte le altre caratteristiche dei due polimeri esattamente uguali. Sempre per semplicità, consideriamo una miscela perfettamente omogenea al 50% tra i due.

Dato che l'entalpia di transizione è qualcosa di molto "intimo" alla molecola di polimero, ritengo difficile immaginare che la stessa possa essere modificata dall'interazione con altre molecole con le quali non v'è alcun legame chimico. Ugualmente, la molecola vede la temperatura nello stesso modo, indipendentemente da ciò che la circonda. Pertanto nell'analisi DSC di una miscela mi aspetto di vedere due transizioni distinte alle temperature Ta e Tb, ciascuna di ampiezza pari a un mezzo rispetto all'analisi della stessa quantità di un campione puro di uno o dell'altro polimero.

Ben diversa è la situazione se consideriamo invece il comportamento meccanico della miscela. Abbiamo infatti due polimeri omogeneamente miscelati che, quando T<Ta, sono entrambi rigidi e tale sarà anche il campione; quando T>Tb, sono entrambi plastici e tale sarà anche il campione; quando Ta<T<Tb, abbiamo un polimero plastico A, con all'interno una dispersione di catene rigide del polimero B. L'impressione è che il materiale si comporti ancora in modo plastico, anche se con ridotta (ma di poco) plasticità.

Vorrei avere il tempo per poter sperimentare queste ipotesi...