Efecto del uso de nanomateriales tipo hidrotalcita en la estabilidad estructural y resistencia a la flama del poliestireno

Abstract

RESUMEN: Los nanocompositos poliméricos son considerados como la combinación de una matriz polimérica con diferentes tipos de materiales en donde al menos una de sus dimensiones se encuentra en la escala nanométrica. De manera general, podemos establecer que los nanocompositos se obtienen al incorporar en la matriz polimérica nanoestructuras como nanoesferas, nanotubos, nanofibras o nanoláminas. Los nanocompositos obtenidos con el uso de matrices poliméricas y nanoarcillas, requieren de una modificación orgánica de la arcilla, para lograr la dispersión adecuada en la matriz polimérica. Considerando que el espacio interlaminar en los materiales arcillosos es lo suficientemente grande para que se lleve a cabo una dispersión adecuada del material inorgánico modificado en el polímero. De esta forma, se han podido mejorar las propiedades de barrera, mecánicas, estabilidad al calor, a la flama y resistencia oxidativa.

Esta investigación tuvo como propósito sintetizar hidróxidos dobles laminares (HDL) empleando como cationes divalentes Mg y Zn. La modificación estructural se realizó con aniones orgánicos. La incorporación de los HDL modificados a escala nanométrica en una matriz polimérica de poliestireno se llevó a cabo mediante el método de solución mixta, con 5%, 10% y 15% peso de aditivo. La caracterización de los materiales se realizó mediante difracción de rayos-X, espectroscopia de infrarrojo por transformada de Fourier (FTIR), desorción/ionización mediante láser asistida por matriz acoplada a un analizador de tiempo de vuelo, análisis termogravimétrico y reología. Con esto datos se propuso un modelo cinético de descomposición térmica que permitió establecer el comportamiento de los compositos en función de la temperatura, empleando para ello los métodos de Friedmann, Flynn-Wall-Ozawa y Coats-Redfern.

Finalmente, se estableció que la incorporación de los HDT modificados presentaron una dispersión adecuada en la matriz de poliestireno aumentando así su estabilidad térmica. ABSTRACT: Polymeric nanocomposites are considered as the mixture of a polymeric matrix with different types of materials in which, at least one of its dimensions is in the nanoscale. In general, we can establish that nancomposites are obtained by the incorporation of nanostructures into the polymer matrix. The nanocomposite obtained with the use of polymer matrices and nanoclays require an organic modification of the clay, this modification allowed the adequate dispersion in the organic matrix. Whereas the interlayer space in clay materials is large enough for the adequate dispersion of the modified inorganic material into the polymer matrix. In this way, barrier properties, mechanical, heat stability, flame and oxidative resistance have been improved.

This research was intended to synthesize layered double hydroxides (LDHs) using Mg and Zn as divalent cations. The structural modification was made with organic anions. The incorporation of nanoscale modified LDHs into a polystyrene polymer matrix was carried out using the mixed solution method, with 5%, 10% and 15% additive weight. Material characterization was performed by X-ray diffraction, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and thermogravimetric analysis. With this data, a kinetic model of thermal decomposition was proposed and that allowed the behavior of the nanocomposites to be established as function of the temperature, using the methods of Friedmann and Flynn-Wall-Ozawa.

Finally, it was established that the incorporation of the modified LDHs achieved an adequate dispersion into the polystyrene matrix, thus increasing its thermal stability