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http://ciqa.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1025/474| Incorporación de nanoarcillas en una matriz de Nylon 6 mediante mezclado mecánico y polimerización in situ: Efecto del método de incorporación sobre el grado de dispersión, morfología y propiedades finales de los nanocompósitos | |
| RIGOBERTO MENDOZA LOPEZ | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución-NoComercial-SinDerivadas | |
| Procesos de Transformación de Plásticos | |
| Los nanocompuestos poliméricos son una clase de materiales relativamente nueva, surgida a
fmales de la década del los 80's del siglo pasado, en los cuales se incorporan partículas
inorgánicas en una matriz polimérica. Dichas partículas presentan dimensiones en el intervalo
nanométrico (1-100 nm) y entre ellas se pueden mencionar algunos óxidos metálicos, diversas
arcillas y nanotubos de carbón, destacando entre éstos como los más analizados para ser
usados como carga inorgánica, las nanoarcillas tales como mica sintética, saponita, hectorita y
principalmente, la montmorillonita.
Actualmente, se tiene una clara evidencia de que los polímeros reforzados con partículas de
tamaño nanométrico adquieren significativas mejorías respecto a los polímeros vírgenes y a
aquellos reforzados con partículas de tamaño micrométrico tales como fibra de vidrio, talco y
carbonato de calcio, entre otras. Adicionalmente, estas mejoras se alcanzan utilizando
concentraciones de nanopartículas del orden del 1 al 5 % en peso, mientras que utilizando
cargas convencionales de tamaño micrométrico usualmente se requiere de una concentración
del 20 al 40% en peso.
Como consecuencia de la combinación de matrices poliméricas —principalmente de polímeros
de ingeniería- con nanopartículas, se obtienen materiales que permiten la elaboración u
obtención de piezas con mejores propiedades de desempeño así como mayor ligereza y en
ocasiones, mejores propiedades estéticas. Esto ha conducido a que los polímeros así
reforzados puedan sustituir a materiales metálicos como materia prima para fabricar
componentes y piezas del sector automotriz, construcción, aeronáutica, entre otros.
Entre los polímeros de ingeniería más utilizados en este tipo de compuestos poliméricos se
puede mencionar a la Poliamida 6 (nylon 6), un polímero termoplástico, el cual ha sido
frecuentemente reforzado con fibra de vidrio y fibra de carbón. Así, una fibra, regularmente de
tamaño micrométrico es incorporada dentro del material, incrementando sus propiedades. La
matriz polimérica y las fibras, la cuales actúan en este caso como materiales reforzantes, son enlazadas fisicamente entre ellas por fuerzas intermoleculares débiles, y rara vez el enlace que se establece es de naturaleza química. Contrariamente, cuando entre el material reforzante dispersado en la matriz polimérica hasta escala molecular (nivel nanométrico) interactúa con la matriz por medio de enlaces fisicos y químicos, entonces las propiedades mecánicas se mejoran significativamente e inclusive pueden aparecer nuevas propiedades no esperadas. Esto último se debe fundamentalmente al incremento en el área superficial específica de contacto entre las nanopartículas y la matriz polimérica. Así, una lámina de silicato de arcilla mineral sin modificar, con dimensiones aproximadas de 1 nm de espesor y 100 nm de ancho, representa una carga con una relación ancho-espesor significativamente grande (1:100), mientras que una fibra de vidrio con 13 pm de diámetro y una longitud de 0.3 mm (3001tm) representa por un lado, una carga con una relación longitud-diámetro de 1:23 y por otro, es 4 x 105 veces el tamaño de una lámina de silicato típica. En otras palabras, si volúmenes iguales de fibra de vidrio y silicato fueran unifonnemente dispersadas, habría aproximadamente 105 veces más silicatos, con una exponencialmente mayor área superficial específica disponible. Respecto al método de incorporación de nanoarcillas en matrices poliméricas, y específicamente en el nylon 6, comúnmente se utiliza el mezclado en fundido —melt mixingutilizando equipo de extrusión con doble tomillo sin embargo, las nanocapas que componen la nanoarcilla son dificiles de dispersar en la mayoría de los polímeros debido a la preferencia de las mismas por acomodarse cara a cara formando aglomerados conocidos como tactoides. En los nanocompuestos polímero/arcilla, al igual que en la mayoría de los nanocompuestos poliméricos, el efecto reforzante de las nanopartículas se debe principalmente a las interacciones entre nanopartículas y la matriz polimérica. Sin embargo, la dispersión de los tactoides en monocapas es influenciada por la incompatibilidad intrínseca entre las láminas de silicato y el polímero. Al respecto, se han hecho modificaciones superficiales en las diferentes nanoarcillas a fin de incrementar dicha compatibilidad incrementando así la dispersión y por ende, el reforzamiento del nylon 6. | |
| 2007 | |
| Trabajo terminal, especialidad | |
| QUÍMICA | |
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