Reología del polietileno de alta densidad endurecido con polietileno elastomérico

Rheology of High Density Polyethylene Toughened with Elastomeric Polyethylene

En este trabajo se estudiaron las propiedades reológicas del polietileno de alta densidad endurecido con dos grados diferentes de elastómeros metalocénicos basados en poli(etileno-co-octeno). Estos elastómeros eran polímeros comerciales que diferían en peso molecular e índice reológico Dow (DRI). Las mezclas se procesaron en una extrusora monohusillo Wortex (L/D=32), a 230 °C y 50 rpm, utilizando fracciones de masa de EOC en el rango del 5% al 80%. Las propiedades reológicas se evaluaron en experimentos estacionarios y dinámicos a 190 °C y velocidades de cizallamiento en el intervalo de 90 s^-1 a 1500 s^-1 con frecuencias de 10^-1 s^-1 a 10^-2 s^-1. Las mezclas mostraron pseudoplasticidad. Las mezclas mostraron pseudoplasticidad y un comportamiento reológico complejo. El comportamiento reológico complejo se intensificó al aumentar el peso molecular y la proporción de ramificación de cadena larga (DRI) en los elastómeros EOC.

INTRODUCCIÓN

Es esencial conocer el comportamiento viscoelástico de los materiales poliméricos no solo para optimizar las condiciones de procesamiento, sino también para obtener información valiosa sobre el mecanismo de flujo y su impacto en la morfología y las propiedades mecánicas finales. 

Los polietilenos metalocénicos presentan características reológicas especiales. Las ramificaciones de cadena larga, introducidas para facilitar el procesamiento, se representan mediante el índice reológico Dow (DRI). Estas ramificaciones mejoran significativamente las propiedades reológicas, como la resistencia a la fusión y las propiedades de flujo durante la extrusión.

El estudio de las relaciones entre estructura, propiedades y procesamiento de los polietilenos metalocénicos está bien definido por el nuevo parámetro reológico DRI. La relación entre la viscosidad a velocidad de cizallamiento cero (ηo) y el tiempo de relajación (τo), que es característica de una resina sin ramificación de cadena larga, está dada por la Ecuación 1. El parámetro DRI se define como la desviación de la reología convencional que presentan los polietilenos de cadena larga en comparación con otros polímeros metalocénicos. Este parámetro se describe en la Ecuación 2.

Los parámetros ηo y τo se determinan mediante regresiones no lineales de datos experimentales, ajustados numéricamente a la ecuación generalizada de Cross (Ecuación 3).