Estudio Morfológico de Nanocompuestos de Polietileno y Nylon 6 que Contienen Arcilla Nacional

Morphology Study of Polyethylene and Nylon 6 Nanocomposites Containing National Clay

Se prepararon nanocompuestos de polietileno de alta densidad y nailon 6 con arcilla de bentonita nacional mediante la técnica de intercalación en fusión. Se utilizaron diferentes sales de amonio cuaternario para obtener las organoarcillas. Las arcillas sin modificar y modificadas con las sales se incorporaron a las matrices poliméricas y se utilizaron diferentes procedimientos para la modificación de las arcillas: para los nanocompuestos de polietileno, la arcilla se preparó con cuatro sales de amonio cuaternario y para los nanocompuestos de nylon 6 se utilizó un único tipo de sal de amonio cuaternario, cuyo contenido varió en la organofilización de la arcilla. El objetivo de este trabajo fue la obtención de nanocompuestos de polietileno y nylon 6. Se caracterizaron por microscopía electrónica de transmisión (MET) y por difracción de rayos X (DRX). Los resultados indicaron que los sistemas polietileno/organoarcilla presentaban estructuras de nanocompuestos intercalados y/o parcialmente exfoliados. Los sistemas de nailon 6/arcilla orgánica presentaban una morfología exfoliada con partículas de arcilla dispersas en la matriz.

INTRODUCCIÓN

Debido a la gran necesidad de materiales de ingeniería modernos y al hecho de que los polímeros puros no tienen el comportamiento o las propiedades requeridas para ciertas funciones, se empezaron a estudiar los nanocompuestos poliméricos. Recientemente, se ha prestado mucha atención a los nanocompuestos desarrollados con silicatos estratificados, que representan una alternativa a los composites desarrollados con cargas convencionales. La adición de niveles mínimos (<10%) de arcillas organofílicas mejora las propiedades mecánicas, térmicas, de barrera y de estabilidad dimensional de los nanocomposites[2-4]. 

Esta nueva clase de materiales, como define Komarneni (1992)[5] en su exhaustiva revisión del tema, son nanocomposites que contienen más de una fase sólida (amorfa, semicristalina, cristalina o combinaciones de ellas) y que presentan al menos una fase con dimensiones nanométricas. Para obtener arcillas compatibles con matrices poliméricas, deben transformarse en organófilas. Generalmente, esto se realiza mediante la reacción de intercambio iónico de los cationes intercambiables presentes en la superficie y en el espacio interlaminar de los minerales arcillosos, por cationes tensioactivos de tipo alquilamonio primario, secundario, terciario o cuaternario[6,7]. 

Cuando las arcillas organófilas se incorporan al polímero, el carácter reforzante de las partículas de arcilla se debe a restricciones en la movilidad de las cadenas poliméricas en contacto con las partículas de arcilla. Así, la mejora de las propiedades de los nanocompuestos, como resistencia a la tracción, compresión, fractura e incrementos en el módulo de Young, se ha relacionado con la dispersión, el grado de delaminación, el factor de forma de la arcilla y las interacciones interfaciales polímero-arcilla[8].