Nanocompuestos de Polipropileno y Arcilla Organofílica: Difracción de Rayos X, Espectroscopía Infrarroja de Absorción con Transformada de Fourier y Permeación de Vapor de Agua

Nanocomposites of Polypropylene and Organophilic Clay: X Ray Diffraction, Absorption Infrared Spectroscopy with Fourier Transform and Water Vapor Permeation

En este trabajo se prepararon nanocompuestos de polipropileno, polipropileno de injerto con anhídrido maleico como compatibilizante y montmorillonita organófila Cloisite 20A con concentraciones de 1,5, 2,5, 5,0 y 7,5% de arcilla. La mezcla se realizó en estado fundido utilizando una extrusora de doble tornillo. Los materiales se caracterizaron por difracción de rayos X, espectroscopia infrarroja con transformada de Fourier y análisis de permeabilidad al vapor de agua. Los resultados de difracción de rayos X y espectroscopia infrarroja de absorción indican la formación de nanocompuestos con estructuras probablemente exfoliadas y/o intercaladas para concentraciones de 1,5 y 2,5% de arcilla, y proporcionaron una marcada disminución de la permeabilidad al agua, corroborando con otros análisis.

INTRODUCCIÓN

La mezcla de polímeros y arcillas organofílicas ha sido ampliamente estudiada en las últimas décadas para la producción de nanocomposites. Los nanocomposites son una clase de materiales compuestos por híbridos orgánicos e inorgánicos, en los cuales la fase inorgánica está dispersa a nivel nanométrico. Esta clase de materiales comenzó a ser estudiada en la década de 1980 por el Laboratorio de Investigación de Toyota con el desarrollo de nanocomposites de poliamida y arcilla[1, 2, 3].

El nanocomposite estudiado en este trabajo se conoce como polímero de silicato (PLS). La fase inorgánica (arcilla) de este nanocomposite está dispersa en forma de capas (lamelas) de aproximadamente unos pocos nanómetros de grosor y cientos de nanómetros de ancho y largo, lo que le confiere un alto factor de forma[1, 4].

La obtención de nanocomposites ha atraído un gran interés por parte de los investigadores[5, 6], ya que los nanocomposites basados en la inserción de nanoentidades, en forma de minerales de arcilla en matrices poliméricas, han logrado generar materiales con altas propiedades mecánicas y de barrera (reducción de la difusión de especies gaseosas, por ejemplo), así como con altas propiedades térmicas, entre otras.

En cuanto a las propiedades de barrera, la reducción en la permeabilidad respecto a la matriz polimérica pura se ha atribuido al alto factor de forma de las capas de minerales de arcilla, que aumentan el recorrido libre que realiza un determinado penetrante en el material, y a la restricción impuesta por la baja movilidad de las cadenas poliméricas entre los espacios lamelares de la arcilla mineral.