Estudio integral de las relajaciones térmicas del alcohol polivínilico (PVA)

Abstract

In recent years’ polyvinyl alcohol (PVA) has been subject of multiple researches with the purpose of getting a better understanding on its properties, such as the study of its molecular dynamics and its relation with the glass transition temperature (Tg). The molecular dynamics of PVA has been studied by several techniques such as Dielectric Spectroscopy (DS), Dynamic Mechanical Analysis (DMA) and Differential Scanning Calorimetry (DSC). However, all reported studies have been made in temperature intervals lower than 160 °C by assigning different values for Tg of PVA ranging from 35 °C to 190 °C, and in many cases has been mistaken the evaporation of moisture in PVA for the same Tg of PVA. Many of these studies have been made no taking into account the effect of contained moisture or the change in the polymer crystalline fraction because of heating. It is for these reasons that exists a great controversy about the nature of the existent relaxation processes in the PVA which have been assigned both linear behavior associated with secondary relaxations as no-linear behavior such Vogel-Fulcher-Tammann (VFT) associated with glass transition. For that, if there is not an adequate control of moisture and it is not realized an analysis of change in the polymer amorphous fraction, a mistaken detection of the Tg value can be originated causing a non-optimal management for any given application. In this work has been made a detailed analysis about real nature of the relaxation processes that taking place in PVA, in addition it produced evidence of the influence of moisture content and its effect to determine the glass transition temperature Tg carrying out a moisture control through different cycles of Heating-Cooling-Heating (H-C-H) on thin films of PVA that were obtained by the evaporation solvent method.

En los últimos años el alcohol polivinílico PVA ha sido objeto de múltiples investigaciones con el fin obtener un mejor entendimiento acerca de sus propiedades, como el estudio de su dinámica molecular y su relación con la temperatura de transición vítrea Tg. La dinámica molecular del PVA ha sido estudiada por diversas técnicas tales como Espectroscopia Dieléctrica (DS), Análisis Dinámico Mecánico (DMA) y Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC). Sin embargo, en un gran número de estudios reportados, éstos se han hecho a temperaturas menores de 160ºC asignando diversos valores para su Tg que van desde 35ºC hasta 190ºC, sin tomar en cuenta el efecto del contenido de humedad o el cambio en la fracción cristalina del polímero a causa del calentamiento. Es por estas propiedades que existe una controversia acerca de los procesos de relajación existentes en el PVA donde se han asignado tanto comportamientos lineales asociados a relajaciones secundarias o como comportamientos no-lineales tipo Vogel-Fulcher-Tammann (VFT) asociados a la transición vítrea. Por ello si no se tiene un adecuado control de la humedad y no se hace un análisis del cambio en la fracción amorfa, se puede originar un cambio significativo en la detección de la Tg ocasionando un manejo no óptimo para alguna aplicación dada. El presente trabajo propone realizar un estudio sobre la naturaleza real de los procesos de relajación en el PVA, además de poder evidenciar la influencia del contenido de humedad y su efecto sobre la determinación de la temperatura de transición vítrea Tg llevando a cabo un control de la humedad por medio de diferentes ciclos de calentamiento-enfriamiento-calentamiento (H-C-H) sobre películas delgadas de PVA obtenidas por el método de evaporación de solvente.