Volumen II - SAM

Congreso SAM/CONAMET 2009 Buenos Aires, 19 al 23 de Octubre de 2009
ESTUDIO DE LAS PROPIEDADES DE COMPUESTOS DE POLIETILENO Y
MONTMORILLONITA
M. Fernanda Horst (a) , Walter Tuckart (b) , Marcelo Failla (a,b) y Lidia Quinzani (a)
(a) Planta Piloto de Ingeniería Química, PLAPIQUI (UNS/CONICET).
(b) Departamento de Ingeniería (UNS)
Camino La Carrindanga km 7- Bahía Blanca, Argentina.
mhorst@plapiqui.edu.ar
RESUMEN
Se prepararon nanocompuestos de polietileno mediante el mezclado en fundido de polietileno (PE),
polietileno modificado con anhídrido maleico (PEg) y montmorillonita comercial (MMT) con el fin de
analizar la relación entre la morfología y las propiedades reológicas y tribológicas de muestras sometidas a
distintas historias termo-mecánicas. Los compuestos estudiados tienen 5% p/p de arcilla y relaciones 1:1,
2:1 y 3:1 de PEg:MMT. Los materiales son caracterizados utilizando difracción de rayos-X, microscopía
electrónica de barrido, calorimetría diferencial de barrido y reometría rotacional. Los coeficientes de
fricción y desgaste se determinaron mediante ensayos tipo pin-on-disk. Los resultados obtenidos hasta el
momento muestran que la presencia de la arcilla en los compuestos produce un incremento en los valores de
los módulos dinámicos respecto de aquellos correspondientes a las matrices, y que dicho incremento se hace
más notable luego de realizar un añejamiento en estado fundido de los materiales. El mayor incremento del
módulo elástico, que ocurre especialmente a bajas frecuencias, lo presenta la mezcla con relación 2:1 de
PEg:MMT. Este efecto, que muestra una tendencia de los compuestos a un comportamiento reológico “tiposólido”
sugiere un aumento de la delaminación con el proceso de añejamiento. El comportamiento en
ensayos de desgaste del compuesto con 5% en peso de arcilla y 15% de PEg es similar al del PE puro pero
mejora marcadamente la resistencia al desgaste de su matriz polimérica, esto es, la mezcla PE/PEg en
relación 80:15.
Palabras clave: Polietileno, nanocompuestos, desgaste, reología.
1. INTRODUCCIÓN
Los nanocompouestos poliméricos son un tipo de materiales que han tenido gran desarrollo en los últimos
años debido a su capacidad de mejorar las propiedades mecánicas, de barrera y desgaste de los compuestos
poliméricos convencionales. Estos compuestos están constituidos por una matriz polimérica y partículas de
sustancias inorgánicas de dimensiones nanométricas, las cuales se encuentran dispersas en la misma [1]. Las
cargas inorgánicas más utilizadas en la actualidad son las arcillas, las cuales presentan una estructura
estratificada.
Uno de los métodos más comúnmente empleados en la preparación de los nanocompuestos es la técnica de
mezclado en fundido, la cual produciría el mezclado y la dispersión simultánea de las láminas de arcilla. Se
obtienen “nanocompuestos exfoliados” cuando se logra la dispersión de las laminillas de arcilla en la matriz
polimérica mientras que los nanocompuestos se denominan “intercalados” cuando macromoléculas sólo se
infiltran entre las láminas de arcilla aumentando su separación. En la práctica no se logra conseguir una
exfoliación completa y coexisten ambas estructuras, exfoliadas e intercaladas, en la matriz polimérica [1].
El uso de arcilla como carga en los nanocompuestos poliméricos requiere de un paso previo de purificación e
intercambio de los cationes inorgánicos superficiales (Na + , Ca 2+ , etc) por otros cationes organofílicos (sales
de alquilamonio). En este paso no sólo se logra incrementar el espaciado interlaminar sino también mejorar
la compatibilidad de la arcilla con el polímero. Además, en el caso de las poliolefinas de baja polaridad como
es el caso del polipropileno (PP) o polietileno (PE) la dispersión de las capas de arcilla es mejorada
empleando un agente compatibilizante como es el polipropileno (PPg) o polietileno modificado con
anhídrido maléico (PEg)[1 a 6].
En el presente trabajo se prepararon compuestos de PE y montmorillonita (MMT) con distintas proporciones
de PEg utilizando la técnica de mezclado en fundido. Los materiales preparados presentan 5% p/p de MMT y
relación PEg/MMT de 3:1, 2:1, 1:1. El estudio incluye la caracterización de la estructura de fases mediante
por SEM, DRX y DSC, y la medición de propiedades reológicas y tribológicas.
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