Estudio de nanocompuestos basados en polietileno y montmorillonita

Los nanocompuestos poliméricos son una clase de materiales preparados con bajas concentraciones de cargas con dimensiones de escala nanométrica. Entre los minerales más utilizados como carga y de interés comercial se encuentran aquellos basados en arcillas tanto sintéticas como naturales, y dentro d...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor principal: Horst, María Fernanda
Otros Autores: Failla, Marcelo Daniel
Formato: tesis doctoral
Lenguaje:Español
Publicado: 2012
Materias:
Nanocompuestos
Arcilla
Polietileno
Acceso en línea:http://repositoriodigital.uns.edu.ar/handle/123456789/2264
Aporte de:
Repositorio Institucional Universidad Nacional del Sur (UNS) de Universidad Nacional del Sur
id I20-R126123456789-2264
record_format dspace
institution Universidad Nacional del Sur
institution_str I-20
repository_str R-126
collection Repositorio Institucional Universidad Nacional del Sur (UNS)
language Español
orig_language_str_mv spa
topic Nanocompuestos
Arcilla
Polietileno
spellingShingle Nanocompuestos
Arcilla
Polietileno
Horst, María Fernanda
Estudio de nanocompuestos basados en polietileno y montmorillonita
topic_facet Nanocompuestos
Arcilla
Polietileno
author2 Failla, Marcelo Daniel
author_facet Failla, Marcelo Daniel
Horst, María Fernanda
format tesis doctoral
author Horst, María Fernanda
author_sort Horst, María Fernanda
title Estudio de nanocompuestos basados en polietileno y montmorillonita
title_short Estudio de nanocompuestos basados en polietileno y montmorillonita
title_full Estudio de nanocompuestos basados en polietileno y montmorillonita
title_fullStr Estudio de nanocompuestos basados en polietileno y montmorillonita
title_full_unstemmed Estudio de nanocompuestos basados en polietileno y montmorillonita
title_sort estudio de nanocompuestos basados en polietileno y montmorillonita
publishDate 2012
url http://repositoriodigital.uns.edu.ar/handle/123456789/2264
work_keys_str_mv AT horstmariafernanda estudiodenanocompuestosbasadosenpolietilenoymontmorillonita
bdutipo_str Repositorios
_version_ 1764820504616632322
description Los nanocompuestos poliméricos son una clase de materiales preparados con bajas concentraciones de cargas con dimensiones de escala nanométrica. Entre los minerales más utilizados como carga y de interés comercial se encuentran aquellos basados en arcillas tanto sintéticas como naturales, y dentro de esta familia se destaca la montmorillonita (MMT). El objetivo principal de esta Tesis es preparar nanocompues-tos basados en polietileno de alta densidad (PE) y MMT por mezclado en fundido con el propósito de modificar algunas de las propiedades del polímero de manera de mejorar su de-sempeño. Los compuestos se prepararon empleando tres MMTs organofílicas (o-MMT) de manera que dos de ellas comparten la base inorgánica y poseen distinto modificador, y dos tienen el mismo modificador y difieren en la estructura del alumino-silicato. Estas arcillas son: una comercial de Nanocor Inc. (N44) cuyo modificador es un halogenuro de di-metil di-sebo hidrogenado amonio, y dos o-MMTs obtenidas por modifi-cación de una arcilla nacional usando cloruro de octadecila-monio (B18) y cloruro de dimetil di-sebo hidrogenado amonio (B2T). Como agentes compatibilizantes se utilizaron dos polímeros funcionalizados con anhídrido maleico, un polietileno (PEg) y un copolímero de etileno-vinilacetato (EVAg). Estos polímeros fueron sintetizados por procesamiento reactivo a partir del PE y de un copolímero EVA, respectivamente. Los grados de injerto de anhídrido maleico logrados son de 0,17 y 0,67% p/p, respectivamente. Se prepararon compuestos de PE con concentraciones entre 2 y 15% p/p de N44 y relación 2:1 de PEg/o-MMT, así como relaciones 1:1 y 3:1 de compa-tibilizante/o-MMT para 5% p/p de esta arcilla. Los compues-tos con PEg y las arcillas B18 y B2T, y los basados en EVAg y N44 se prepararon con 2, 5 y 8% de arcilla y relación 2:1 del compatibilizante/o-MMT. De todos los compuestos se estudia-ron las características estructurales combinando microscopía electrónica y difracción de rayos-X, la estructura química usando espectroscopia de infrarrojo, las propiedades térmicas mediante calorimetría diferencial de barrido y termogravi-metría, y las propiedades viscoelásticas lineales a través de reometría rotacional y la permeabilidad al oxígeno. Todos los compuestos presentan estructuras de fase con partículas y tactoides de arcilla homogéneamente distribuidos. El sistema PE/PEg/N44 es el que presenta mayor grado de exfoliación y/o delaminación con menor cantidad de partículas micrométricas. Por otro lado, los sistemas basados en PEg/B2T y EVAg/N44 presentan partículas con espaciado basal mayor que las arcillas originales, indicando la formación de compuestos inter-calados y mayor grado de interacción polímero-arcilla. El aná-lisis térmico revela que los nanocompuestos son estables a las temperaturas de procesado y caracterización y que la carga inorgánica prácticamente no afecta el rango de temperatura en la que ocurre la degradación del polietileno, aún cuando en todos los casos ocurre una etapa inicial de degradación asociable al modificador de la arcilla, y al EVAg en el caso de los compuestos basados en este compatibilizante. El estudio reológico, por otra parte, muestra que los compuestos pre-sentan viscosidad dinámica y módulo elástico mayores que los de sus respectivas matrices, sobre todo si se los compara a baja velocidad de deformación y a concentraciones de arcilla mayores al 2% p/p. Esta diferencia se incrementa cuando los materiales se someten a un proceso de añejamiento en esta-do fundido. En particular, en el caso del sistema PE/PEg/N44, que fue estudiado en un rango amplio de concentraciones de arcilla, los resultados señalan que a partir del uso de 9% p/p de o-MMT existe un comportamiento reológico tipo-sólido correspondiente a una estructura percolada. Todos los compuestos presentan permeabilidad al oxígeno menor que la del PE, siendo el sistema basado en la arcilla modificada con octadecilamonio el que presenta permeabilidades más altas, similares a las de sus matrices. En el resto de los compuestos la permeabilidad decrece con el aumento en la concentración de arcilla, siendo el sistema basado en EVAg el que presenta las menores permeabilidades. El valor mínimo lo tiene, por lo tanto, el compuesto con 8% p/p de arcilla, que llega a ser de ~50% de la permeabilidad de la matriz PE/EVAg. Conside-rando la posibilidad de ampliar las aplicaciones del HDPE en áreas en las que se suele requerir buenas propiedades barre-ra, y a la vista de los resultados encontrados para los distin-tos sistemas estudiados en esta tesis, se concluye que el sistema basado en HDPE, EVAg y arcilla modificada con una sal de amonio con dos cadenas alquílicas, resulta el más promisorio ya que presenta una importante mejora en las propiedades barrera al oxígeno a concentraciones relativa-mente bajas de arcilla con propiedades reológicas semejantes a las del PE, con lo que no se perjudicaría el procesamiento del mismo.

Ejemplares similares