Trabajo de grado - Maestría
Efecto de la adición de copolímeros polares y condiciones de procesamiento en el desarrollo de materiales nanocompuestos con matriz de polipropileno
Fecha
2017Registro en:
instname:Universidad de los Andes
reponame:Repositorio Institucional Séneca
795155-1001
Autor
Castro Landinez, Juan Felipe
Institución
Resumen
El control de las relaciones entre morfología-proceso-propiedad de materiales nanocompuestos, fabricados a partir de poliolefinas y arcillas orgánicamente modificadas resulta de gran importancia para diversas aplicaciones. En esta investigación, se muestra la influencia que tienen las interacciones intermoleculares (IM) entre cuatro copolímeros EVA y EVOH, cada uno, con montmorillonita (MMT), en la morfología, propiedades mecánicas y de barrera al oxígeno de películas con matriz de PP. Las mezclas poliméricas (PP/EVA y PP/EVOH) fueron reforzadas con 3wt% de MMT en un mezclador interno. La caracterización estructural de los materiales se realizó mediante difracción de rayos X, microscopía electrónica de barrido y de transmisión, en donde se muestra una combinación de morfologías intercaladas/exfoliadas para la MMT, con mayores distancias interplanares para los compuestos formados con mayores IM. Además se vio una influencia de la compatibilidad entre los dos polímeros mezclados en las morfologías de los nanocompuestos. Las propiedades mecánicas fueron caracterizadas con ensayos de tensión y la barrera al oxígeno con una prueba de transmisión (OTR). El incremento en módulo de elasticidad y en barrera al oxígeno, con la adición de MMT a las mezclas poliméricas, es más evidente en los materiales que poseen mayores IM y mayor compatibilidad, generando la posibilidad del uso del PP en nuevos escenarios. Los resultados experimentales OTR fueron comparados con modelos teóricos que predicen la permeabilidad para estos sistemas, mostrando que las morfologías y los parámetros geométricos de las arcillas son los factores más influyentes en la barrera al oxígeno. Estos resultados muestran que una mayor exfoliación, la cual brinda un mayor beneficio a las propiedades del material compuesto, puede ser alcanzada aumentado la magnitud y el número de IM entre la MMT y la matriz polimérica, con el uso de copolímeros de carácter polar, los cuales sean compatibles con las poliolefinas. Control on the morphology-processing-properties relationships of polyolefin/organoclay nanocomposites is paramount for food packaging applications. This research reports the influence of the intermolecular interactions (IM) between four copolymers EVA and EVOH each with organically modified montmorillonite (MMT) on the morphology, mechanical, and barrier properties of PP based films. PP/EVA and PP/EVOH blends were reinforced with 3%wt MMT in a double screw internal mixer. The structural characterization was made using X-ray diffraction, scanning electron, and transmission electron microscopy. Results showed a combination of intercalated/exfoliated morphologies for the MMT, with higher interplanar distance increments for the blends with higher content of polar functional groups. Also an effect on the morphologies was observed with the compatibility of the polyolefin and the copolymer. Mechanical properties were characterized with simple tension essay and oxygen permeation by oxygen transmission rate (OTR). Improvement of Young modulus and oxygen permeability, due to the addition of MMT on the polymeric blends, was more evident for higher IM in the composites and greater compatibility. The experimental results of permeability were compared with theoretical models that predict this property on polymer blends and polymer nanocomposites, showing that the morphologies obtained and the geometrical parameters of the clay are the most important factors on the oxygen barrier of these kinds of nanocomposites. The results are relevant because they show that the exfoliated morphology can be obtained by maximizing the magnitude and number of interactions between MMT and polymer with the use of polar character copolymers on the mixture. The higher the amount of interactions, given by the polar functional groups, implies a more exfoliated morphology of the nanocomposites and in consequence a higher improvement on the mechanical and barrier properties of the composite material.--Tomado del Formato de Documento de Grado.