Efecto de diferentes tipos de arcillas y modificadores orgánicos sobre la morfología y las propiedades térmicas de nanocompuestos de PET

Effect of Different Types of Clays and Organic Modifiers on the Morphology and Thermal Properties of PET Nanocomposites

Montmorillonita (MMT), arcillas bentoníticas naturales (AN) y purificadas (AP) modificadas con alquil amonio (A), alquil fosfonio (F) y una mezcla de ambas sales (A y F) se incorporaron (1% p/p) al PET mediante mezcla fundida. Los híbridos así obtenidos se caracterizaron por DRX, TG, DSC y MET. Se obtuvieron nanocompuestos con estructuras intercaladas ordenadas y estructuras intercaladas desordenadas/exfoliadas con las arcillas modificadas con las sales de amonio y la mezcla de sales de amonio y fosfonio, respectivamente. No se obtuvo un nanocompuesto con la adición de 1% p/p de una arcilla modificada con alquilfosfonio en PET. Las organoarcillas ANOA, APOF y MMTOF, al añadirse al PET no sólo provocaron un aumento de su estabilidad térmica, sino que también actuaron como agentes nucleantes heterogéneos, aumentando su temperatura de cristalización. Este resultado es significativo desde el punto de vista industrial, ya que la baja tasa de cristalización del PET dificulta su uso en la preparación de productos inyectados. Además, como el comportamiento de las arcillas bentoníticas suministradas por una industria local fue similar al de la montmorillonita importada, el uso de esta materia prima de menor coste, modificada con tecnología nacional, puede ser una tecnología atractiva para aplicaciones de PET moldeado por inyección, donde el coste es de suma importancia.

INTRODUCCIÓN

La síntesis de nuevos materiales con rendimiento y propiedades optimizadas es un área en constante expansión en la ciencia de materiales. Un avance significativo en esta área ha ocurrido con la síntesis de nanocomposites, donde el orden estructural dentro del material puede ser controlado a escala nanométrica[1].

Uno de los sistemas más prometedores es el híbrido basado en polímeros orgánicos y minerales de arcilla compuestos por silicatos estratificados[2-10]. Entre los diversos silicatos estratificados, las montmorillonitas han sido ampliamente utilizadas en los últimos años como carga para la preparación de nanocomposites poliméricos[11-14]. Además de la montmorillonita, la bentonita también ha sido utilizada e investigada para este propósito[15-17]. Sin embargo, uno de los principales problemas asociados con su uso es la presencia habitual de impurezas no arcillosas como cuarzo, feldespato, yeso, albita, halita, calcita, pirita, carbonatos de sodio y otros[18-19], así como materia orgánica como impureza intrínseca[18,20]. Por lo tanto, el tratamiento de purificación se ha utilizado en las bentonitas como un paso necesario y muy importante para garantizar la reproducibilidad en los resultados[17,19] y así poder ser utilizadas con éxito en la preparación de nanocomposites poliméricos.