Resumen

La tensión interfacial entre polímeros fundidos es un factor clave que ayuda a predecir la morfología de las mezclas de polímeros. En este trabajo, se evalúan y comparan las teorías de Tomotika y Tjahjadi et al. para medir la tensión interfacial entre polímeros fundidos utilizando el método del hilo de rotura. En particular, ambas teorías se probaron para el par de polímeros PP/PS a una temperatura de 200°C. Los valores medios de tensión interfacial calculados utilizando la teoría de Tomotika y la teoría de Tjahjadi et al. son 5,88 mN/m y 5,66 mN/m, respectivamente.

INTRODUCCIÓN

La morfología de una mezcla de polímeros depende de las propiedades reológicas de sus componentes, las condiciones de procesado y la compatibilidad entre los componentes poliméricos. La tensión interfacial es el parámetro que describe las propiedades termodinámicas y estructurales en la interfaz de una mezcla polimérica y, en consecuencia, la compatibilidad entre sus componentes[1-3].

En este estudio, la tensión interfacial entre dos polímeros se determina monitorizando la evolución de la forma de una fibra larga (método de la fibra rompible) de un polímero fundido insertada en una matriz de un segundo polímero. Se utilizan y evalúan dos teorías diferentes para deducir la tensión interfacial a partir de la inestabilidad de la fibra. Estas dos teorías se presentan a continuación.

Teoría de Tomotika

En el siglo XIX, Lord Rayleigh[4] desarrolló una teoría dinámica para describir las inestabilidades de columnas cilíndricas de fluidos incompresibles sin considerar el efecto del fluido que las rodea. En 1935, S. Tomotika[5,6] amplió la teoría de Lord Rayleigh, teniendo en cuenta la viscosidad del filamento (fibra) y la viscosidad del fluido que rodea al filamento (matriz). En su estudio, Tomotika consideró una columna de fluido newtoniano introducida en una matriz líquida newtoniana e incompresible (figura 1). Debido a los movimientos brownianos, se generan pequeñas distorsiones de longitud de onda, Λ, en la superficie de la fibra. La amplitud de las distorsiones a lo largo de la fibra crece exponencialmente con el tiempo, donde b y a son el diámetro mayor y menor de la fibra, respectivamente, como se ilustra en la figura 1; α0 es la amplitud inicial de las distorsiones sinusoidales; t es el tiempo y q es la tasa de crecimiento de las distorsiones. 

La tasa de crecimiento, q, de las distorsiones es una función de la tensión interfacial, γ, la viscosidad de cizallamiento nula de la matriz, ηm, el radio inicial de la fibra, R0, y la tasa de crecimiento adimensional, Ω(X,λ), como puede verse en la ecuación (2). 

• Materias:Polímeros Morfología Mezclas
• Subjects:Polymers Morphology Mixtures
• Palabras claves:Mezclas de polímeros; Tensión interfacial; Hilo de rotura
• Keywords:Polymer blends; Interfacial tension; Breaking thread