Short term analytical methods for polymer thermal endurance prediction in different environments

Polymers are a class of materials that can find countless applications is various field due to their low cost, versatility and ease of processing, although, their properties are strongly dependent on both their processing and service environment. During processing (e.g. extrusion) a polymer is subjected to a complex set of environmental conditions, which include high temperature fields, oxidative environment and mechanical shear stress, features that could lead to degradation of the material. During service life, harsh environment like high temperatures and solar irradiation in air atmosphere cause material degradation. This behavior is generally coupled with a mass loss related to the release of decomposition products. Mass variation in different environment can be studied by means of thermogravimetric analysis: a rather recent technique that allow to evaluate in a short time the thermal stability of a substance subjected to different temperatures and environments. The most important result obtainable by an appropriate elaboration of TGA outcome is the thermal endurance, which provides an estimation of the service life of a substance subjected to a constant temperature in a certain atmosphere. In this work the thermal stability of polystyrene (PS) will be studied in inert and oxidative environment, furthermore, an initial evaluation of effect of applied stress will be provided.

I polimeri sono una classe di materiali che trova diverse applicazioni in vari campi grazie alla loro versatilità, semplicità di lavorazione e basso costo, sebbene le loro proprietà siano fortemente dipendenti sia dai metodi di lavorazione che dall’ambiente d’utilizzo. Durante il processo di lavorazione (e.g. estrusione) il materiale polimerico è soggetto ad una complessa serie di condizioni ambientali, che includono alte temperature, ambienti ossidativi e sforzi di taglio meccanici, caratteristiche che possono portare alla prematura degradazione del materiale. Questo comportamento è generalmente associato a una perdita di massa correlata al rilascio dei prodotti di degradazione. La variazione della massa in diversi ambienti può essere studiata per mezzo di un’analisi termogravimetrica (TGA): una tecnica piuttosto recente che permette di valutare in breve tempo la stabilità termica, in termini di perdita di massa, di una sostanza sottoposta a diverse temperature e condizioni ambientali. Il risultato principale ottenibile da un’appropriata elaborazione dei risultati della TGA è la cosiddetta “thermal endurance”, che fornisce una stima della vita di servizio di una sostanza soggetta a condizioni termiche e ambientali costanti. In questo progetto verrà studiata la stabilità termica del polistirene (PS) in ambiente inerte e ossidativo, inoltre, verrà fornita una valutazione iniziale dell’effetto dell’applicazione di uno sforzo di taglio.