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http://ciqa.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1025/154| Estudio de la adhesion interfacial entre películas coextruídas de poliamida 6 y mezclas de polipropileno - polipropileno injertado- con ácido acrílico | |
| SERGIO GABRIEL FLORES GALLARDO | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución-NoComercial-SinDerivadas | |
| Doctorado en tecnología de polímeros | |
| En este tema de tesis se estudió la adhesión interfacial entre películas plásticas de tres capas, fabricadas con poliamida 6 como capa central y una mezcla de polipropileno / polipropileno injertado con ácido acrílico como capas externas. El análisis efectuado pretende esclarecer los mecanismos de adhesión para eventualmente predecir y mejorar el desempeño de las películas de tres capas, con adecuadas propiedades para su uso como empaque de alimentos.
En la elaboración de la película tricapa fue necesario modificar químicamente al polipropileno mediante el injerto de ácido acrílico en su estructura. El polipropileno injertado con ácido acrílico (PPgAA) obtenido se mezcló con polipropileno virgen (PP) para formar la mezcla polipropileno / polipropileno injertado con ácido acrílico, la cuál, junto con la poliamida 6 se utilizaron en el proceso de coextrusión para la elaboración final de la película.
La modificación química del polipropileno se realizó en fundido, vía radicales libres, en los
sistemas por lotes y continuo, utilizando un mezclador interno Brabender PL2000 y un extrusor doble husillo Werner and Pfleiderer ZSK30 respectivamente. En el sistema por lotes
se elaboró una metodología con el objetivo de definir las condiciones para lograr la modificación. La metodología obtenida sugiere concentraciones de iniciador menores al 0.1% en peso y una temperatura de reacción de 180°C.
En el sistema en continuo se propuso un diseño experimental, el cuál se aplicó al proceso de
extrusión reactiva, con la finalidad de obtener un modelo matemático para evaluar el efecto de los parámetros utilizados en este proceso. Encontrando que el desarrollo de la modificación química del polipropileno vía extrusión reactiva, depende fundamentalmente de las variables tiempo y concentración de iniciador. La formación del polipropileno injertado con ácido acrílico elaborado en ambos sistemas se caracterizó por espectroscopia de infrarrojo de transformada de Fourier (FTIR), resonancia magnética nuclear de protón (RMN-'H) y titulación volumétrica.
Las mezclas de polipropileno con diferentes proporciones de polipropileno injertado con ácido acrílico se caracterizaron mediante mediciones de ángulo de contacto, tensión de humectación y trabajo de adhesión así como en su composición química de la superficie mediante espectroscopía infrarroja atenuada de reflexión total (FTIR-ATR) y espectroscopía fotoelectrónica de rayos-x (XPS), logrando establecer así una relación entre el contenido de grupos polares del ácido acrílico del polipropileno modificado en la mezcla, respecto a la tensión superficial y el trabajo de adhesión de las películas. Las mezclas también fueron caracterizadas mediante calorimetría diferencial de barrido, difracción de rayos-X y microscopía óptica de luz polarizada, mostrando que la presencia del polipropileno modificado favorece la formación de cristales-t3 y promueve un cambio morfológico debido a la disminución del tamaño de las esferulítas en la mezcla. Las películas multicapa (bicapa y tricapa) elaboradas por el proceso de laminación y coextrusión, se caracterizaron mediante la resistencia a la delaminación, encontrando que la fuerza de adhesión presenta un marcado incremento al utilizar contenidos de polipropileno 0 modificado iguales o mayores de 50% provocado por una serie de factores como lo son temperatura de laminación, tiempo de contacto, peso molecular del polímero modificado y nivel de grupos polares en la superficie. Estas películas fueron también analizadas respecto a sus propiedades mecánicas de resistencia tensil y elongación, a su estructura multicapa (tricapa) y espesores de capa por microscopía óptica, así como en sus propiedades de barrera al vapor de agua y oxígeno. Las propiedades mecánicas presentaron un notable incremento con la presencia del polímero modificado en la mezcla. Las propiedades de barrera al oxígeno de las películas no .se vieron afectadas, mientras que las de barrera al vapor de agua presentaron una mejoría con respecto a la presencia del polímero modificado, estas observaciones se basaron en una comparación de una película comercial (cinco capas) proporcionada por Film Pack cuya estructura es PP/Adh.fPAJAdhJpp. Las interacciones específicas entre capas se evaluaron analizando las superficies de las películas delaminadas mediante espectroscopía infrarroja (FTIIR-ATR) y microscopia electrónica de barrido (SEM). Para el sistema basado en poliamida 6 se realizó la prueba cualitativa conocida como "Molau", esto con el fin de determinar la posible formación de un copolímero en la interfase entre estas películas. Así mismo se realizaron extracciones Soxhlet analizando el residuo obtenido por análisis térmico (DSC) e infrarrojo (FTJR). Estas pruebas permitieron sugenr que además de la interdifusión polímero-polímero, uno de los factores determinantes en el proceso de adhesión de estas películas son las interacciones químicas mediante enlaces covalentes a través de la reacción de ácido acrílico presente en el polipropileno modificado, con los grupos amino terminales de la poliamida, lo cuál conlieva la formación de un copolímero in situ a través de la interfase. Permitiendo obtener películas de tres capas con buenas propiedades de adhesión, mecánicas y de barrera aceptables para su uso como películas de barrera para empaque. | |
| 2002 | |
| Tesis de doctorado | |
| QUÍMICA | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis de Doctorado |
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