Preparación de Arcillas Organófilas y Desarrollo de Nanocompuestos con Matrices Poliméricas de Polietileno y Nylon6. Parte 1. Propiedades mecánicas Propiedades mecánicas

Preparation of Organophilic Clays and Development of Nanocomposites with Polyethylene and Nylon6 Polymer Matrices. Part 1: Mechanical Properties

Se utilizaron arcillas bentoníticas de Boa Vista/PB para obtener arcillas organófilas. Las arcillas organófilas se obtuvieron con cuatro tipos de sales cuaternarias de amonio: cloruro de asalquilildimetilbencilamonio (Dodigen), cloruro de estearildimetilamonio (Praepagen), cloruro de cetiltrimetilamonio (Genamin) y bromuro de cetiltrimetilamonio (Bromide). Las arcillas tratadas con sales y las no tratadas se caracterizaron mediante difracción de rayos X (DRX) y espectroscopia infrarroja transformada de Fourier (FTIR). A continuación, las arcillas se incorporaron a matrices poliméricas de polietileno (PE) y Nylon6 (PA6) mediante técnicas de procesado convencionales. Las mezclas se caracterizaron por DRX, microscopía electrónica de barrido (SEM) y propiedades mecánicas. Los resultados obtenidos por FTIR mostraron la presencia de grupos específicos de las sales en la arcilla, mientras que su intercalación entre las capas de arcilla se verificó por DRX. En cuanto a las propiedades mecánicas, las mezclas eran más rígidas que los polímeros puros.

INTRODUCCIÓN

Esmectita es el nombre de un grupo de aluminosilicatos de sodio, magnesio, calcio, hierro, potasio y litio, cuyo principal argilomineral es la montmorillonita. La roca en la que predominan las esmectitas se denomina bentonita. Los minerales arcillosos de este grupo están formados por dos láminas de tetraedros de silicato con una lámina central de octaedros de aluminio, unidos por el oxígeno común a las láminas. En estos silicatos de tres capas, la capacidad de intercambio iónico suele variar entre 70 a 80 meq/100g. Las esmectitas sódicas, es decir, las que contienen sodio como catión interlamelar predominante, son las más utilizadas industrialmente y pueden obtenerse por reacción química a partir de carbonato sódico, ya que en su forma natural no predomina el sodio. Las arcillas esmectíticas o bentoníticas se caracterizan por tener o poder desarrollar propiedades de uso tecnológico. Las arcillas pueden hincharse en presencia de agua o no. Las arcillas esmectíticas que no se hinchan en presencia de agua son generalmente policatiónicas o predominantemente cálcicas. 

Las que se hinchan en presencia de agua tienen sodio como catión interlamelar predominante y tienen la propiedad específica de aumentar el volumen de la arcilla seca hasta veinte veces. Adsorben agua en forma de esferas de cationes y son altamente hidrófilas. Las arcillas organófilas se han obtenido a partir de la adición de sales de amonio cuaternario (con al menos 12 átomos de carbono en su cadena) a dispersiones acuosas de arcillas esmectíticas sódicas.