PHYSICAL CHARACTERIZATION OF DEGRADADED ULTRA-HIGH MOLECULAR WEIGHT POLYETHYLENE (UHMW-PE) AND NYLAMID (CARACTERIZACIÓN FÍSICA DEL POLIETILENO DE ULTRA ALTO PESO MOLECULAR (UHMW-PE) Y DEL NYLAMID DEGRADADOS)

Guillermo Enrique Aguilar Cortes, J. Santos García Miranda, Luis Daniel Aguilera Camacho, María Teresa Hernández Sierra, Karla Judith Moreno Bello

Resumen


Abstract
Ultra-high molecular weight polyethylene (UHMW-PE) is an advanced polymeric material with a wide range of applications. Also, Nylamid is a polymer that has very interesting mechanical properties to work as a substitute for many types of steels. However, the media to which they may be exposed can degrade or age them, affecting the characteristics of the materials. The objective of this work was to analyze the effect of the degradation of UHMW-PE and "mechanic" nylamid on their physical and chemical properties when they are aged in degrading substances. The change in morphology and surface roughness was analyzed as part of their physical properties and the FTIR characteristics as part of their chemical properties. The degradation of the polymers was carried out by immersion in seawater, 1% nitric acid solution, and castor oil. The results showed that there is a significant influence of the degrading medium on the polymer properties. Changes were observed in surface roughness and in the appearance of oil remnants on the surfaces of the materials degraded in castor oil and a visually rougher surface with degradation in seawater. Finally, it was observed the appearance of signals in the FTIR spectrum indicating an aging effect by hydrolysis and oxidation.
Keywords:Degradation, Nylamid, UHMW-PE.

Resumen
El polietileno de ultra alto peso molecular (UHMW-PE), es un material polimérico avanzado con una amplia gama de aplicaciones. Asimismo, el Nylamid es un polímero que posee propiedades mecánicas muy interesantes para trabajar como sustituto de muchos tipos de aceros. Sin embargo, los medios a los que pueden estar expuestos pueden degradarlos o envejecerlos afectando las características de los materiales. El objetivo de este trabajo fue analizar el efecto de la degradación del UHMW-PE y del nylamid “mecanico” en sus propiedades físicas y químicas cuando son envejecidos en sustancias degradantes. Se analizó el cambio en la morfología y rugosidad superficial como parte de sus propiedades físicas y sus características por FTIR como parte de sus propiedades químicas. La degradación de los polímeros se llevó a cabo mediante la inmersión en agua de mar, solución de ácido nítrico al 1%, y aceite de ricino. Los resultados mostraron que hay una influencia significativa del medio degradante sobre las propiedades del polímero. Se observaron cambios a nivel rugosidad superficial y en la aparición de remanentes de aceite en las superficies de los materiales al estar en contacto con el aceite de ricino, y una superficie visualmente más rugosa con la degradación en agua de mar. Finalmente, se observó la aparición de señales en el espectro de FTIR que indican un envejecimiento por hidrolisis y oxidación.
Palabras Clave:Degradación, Nylamid, UHMW-PE.

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Referencias


Coutinho, F. M. B., Mello, I. L. & Santa Maria, L. C. d. (2003). Polietileno: principais tipos, propriedades e aplicações. Polímeros, 13(1), 01–13. https://doi.org/10.1590/s0104-14282003000100005

Silverstein, M. S. & Breuer, O. (1993). Mechanical properties and failure of etched UHMW-PE fibres. Journal of Materials Science, 28(15), 4153–4158. https://doi.org/10.1007/bf00351246

Billmeyer, F. (2004). Ciencia de los polímeros. New York: Reverté.

S. Halim Hamid. (2014). Handbook of polymer degradation. https://doi.org/10.1201/9781482270181.

Hussain, O., Ahmad, B., Saleem, S., Wani, M. F. & Jebran Khan, M. (2019). Effect of counter-face material on the tribological characteristics of UHMW polyethylene under synovial fluid lubrication. Materials Today: Proceedings, 19, 260–263. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.07.205

Petrica, M., Duscher, B., Koch, T. & Archodoulaki, V. M. (2015). Tribological investigations on virgin and accelerated aged PE-UHMW. Tribology International, 87, 151–159. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2015.02.024

Sarita, B. & Senthilvelan, S. Tribol. Int. 137, 193-211 (2019).

Sperling, L. H. (2008). Introduction to Physical Polymer Science. Wiley & Sons, Incorporated, John.

Bergstrom, J. (2003). Prediction of multiaxial mechanical behavior for conventional and highly crosslinked UHMWPE using a hybrid constitutive model. Biomaterials, 24(8), 1365–1380. https://doi.org/10.1016/s0142-9612(02)00514-8

Hernández-Sierra, M. T., Marta, J. E., Aguilera-Camacho, L. D., García-Miranda, J. S., Báez-García, J. E. & Moreno, K. J. (2020). Mechanical and bio-lubricated friction performance of PA6G for gear applications. MRS Advances, 5(59-60), 3055–3064. https://doi.org/10.1557/adv.2020.398

Stuart, B. H. (2004). Infrared Spectroscopy: Fundamentals and Applications. John Wiley & Sons, Ltd. https://doi.org/10.1002/0470011149

Dias, F. G. d. A., Veiga, A. G., Gomes, A. P. A. d. C. P., da Costa, M. F. & Rocco, M. L. M. (2022). Using XPS and FTIR spectroscopies to investigate polyamide 11 degradation on aging flexible risers. Polymer Degradation and Stability, 195, 109787. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2021.109787

Liu, S., Li, Q., Wang, J., Lu, M., Zhang, W., Wang, K., Liu, W. & Wang, M. (2022). Study on the post-irradiation oxidation of polyethylenes using EPR and FTIR technique. Polymer Degradation and Stability, 196, 109846. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2022.109846

Stuart, B. (2004). Infrared spectroscopy: Fundamentals and applications. J. Wiley.






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