El hinchamiento de la matriz , también conocido como hinchamiento extruido o efecto Barus , es un fenómeno común en el procesamiento de polímeros . El hinchamiento de la matriz ocurre en casos de extrusión de polímeros, en los que una corriente de material polimérico se fuerza a través de una matriz , una herramienta especializada en la fabricación para dar forma o cortar materiales poliméricos. El hinchamiento de la matriz es un caso en el que una corriente de polímero se comprime al entrar en una matriz y es seguida por una recuperación parcial o "hinchamiento" de nuevo a la forma y volumen anteriores del polímero después de salir de la matriz, de ahí el término hinchamiento de la matriz.
El hinchamiento de la matriz es un fenómeno directamente relacionado con la entropía y la relajación del polímero dentro de la corriente de flujo. Inicialmente, una corriente de flujo tiene una tasa constante antes de entrar en la matriz, y los polímeros dentro de la corriente ocupan una conformación aproximadamente esférica, maximizando la entropía. La extrusión a través de la boquilla provoca un aumento en la velocidad de flujo a través de la corriente de flujo de polímero. A medida que el polímero pasa tiempo dentro de la matriz y está sujeto a una tasa de flujo mucho mayor, los polímeros pierden la forma esférica y se vuelven más largos debido al aumento de la tasa de flujo. Los enredos físicos pueden relajarse, si la escala de tiempo del polímero dentro de la matriz es lo suficientemente larga. Cuando la corriente de polímero sale de la boquilla, los entrelazamientos físicos restantes hacen que los polímeros de la corriente de la boquilla recuperen una parte de su forma y volumen esférico anteriores, para volver a la conformación aproximadamente esférica que maximiza la entropía. [1]
El desenredo de las cadenas de polímero es un proceso cinético , por lo que cuanto más larga es la matriz, más tiempo se da para que se desenreden los enredos físicos dentro de la corriente de polímero. Con una matriz más larga y una corriente de flujo de polímero más lenta, se observará un hinchamiento de la matriz menos pronunciado. Esto se debe a que la matriz más larga proporciona un período de tiempo más largo para que el polímero, cuando se somete al aumento de la velocidad de flujo, se desenrede. Este tiempo de relajación característico determina la cantidad de tiempo que el polímero debe pasar dentro de la matriz para minimizar el hinchamiento de la matriz.
Referencias
- ^ Hiemenz, Paul C. y Tim Lodge. Química de polímeros. 2ª ed. Nueva York: CRC, 2007.