Nanocompuestos de Poliamida 6 y Organoarcilla: Cristalinidad y Estudio de Propiedades Mecánicas

Nanocomposites of Polyamide 6 and Organoclay: Crystallinity and Study of Mechanical Properties

Se prepararon nanocompuestos de poliamida 6 y arcilla orgánica Claytone 40 mediante la técnica de intercalación en fusión utilizando una cámara de mezcla interna acoplada a rotores de tipo rodillo. Se evaluó el grado de dispersión, la cristalinidad y las propiedades térmicas y mecánicas de la adición de cantidades crecientes de Claytone 40 en la matriz de PA6. Los compuestos se caracterizaron mediante difracción de rayos X (XRD), calorimetría diferencial de barrido (DSC), microscopía electrónica de barrido (SEM) y propiedades mecánicas. Los patrones de difracción y las imágenes de microscopio sugieren la formación de estructuras parcialmente exfoliadas o intercaladas, lo que se asoció a un aumento de los valores de tensión y del módulo elástico. La comparación de los resultados de DSC y DRX de las mezclas reveló cambios en el comportamiento de las estructuras cristalinas, indicando así que la cristalinidad de la PA6 está correlacionada con las propiedades mecánicas.

INTRODUCCIÓN

Los nanocompuestos estratificados de polímeros y silicatos son materiales que representan una alternativa muy ventajosa a los compuestos poliméricos con cargas convencionales. Silicatos como la montmorillonita han sido ampliamente citados en la literatura como rellenos de refuerzo para matrices poliméricas debido a sus características geométricas: dimensiones del orden de un nanómetro, elevada relación de aspecto y área superficial. El uso de estos silicatos (menos del 10%) como fase dispersa en polímeros es suficiente para promover propiedades térmicas, mecánicas, de barrera y de inflamabilidad, así como estabilidad dimensional de los nanocompuestos en comparación con los compuestos convencionales que requieren entre un 30% y un 40% de refuerzo[1-6].

Debido a las características hidrofílicas de la montmorillonita, desarrollar nanocompuestos con polímeros polares, especialmente si se trata la superficie de esta arcilla con iones de alquilamonio para hacerla organofílica, no debería presentar muchas dificultades. Esto aumenta la interacción de la carga con el polímero, mejorando su humectabilidad y facilitando la penetración de moléculas orgánicas entre las capas de arcilla[1-6]. La poliamida 6 (PA6) es un polímero utilizado ampliamente en diversas aplicaciones de ingeniería debido a sus propiedades versátiles como su alto módulo elástico y buena estabilidad dimensional a altas temperaturas, entre otras[7-9]. Según la bibliografía, la PA6 presenta tres estructuras cristalinas (α, γ y β), predominando la forma cristalina α, mientras que menos del 3% de las formas cristalinas corresponden a la disposición γ[8].