Nanocompuestos basados en mezclas de HDPE/LLDPE - Parte II: Evaluación de las propiedades térmicas, ópticas y de transporte

HDPE/LLDPE Blend-based Nanocomposites – Part II: Evaluation of Thermal, Optical and Transport Properties

Se prepararon nanocompuestos basados en mezclas de polietileno de alta densidad y polietileno lineal de baja densidad (HDPE/LLDPE) en un doble tornillo, utilizando HDPE-g-MA como agente compatibilizador. Los nanocompuestos se caracterizaron mediante propiedades térmicas, ópticas y de transporte. La mezcla HDPE/LLDPE y los nanocompuestos se comportan como una barrera al vapor de agua, pero son permeables al CO2 y al O2. La adición de organoarcilla modificó el grado de cristalinidad de la matriz polimérica de los nanocompuestos. La reducción del coeficiente de permeabilidad de los nanocompuestos se correlacionó con el aumento de la cristalinidad de la matriz polimérica y con el aumento del camino difusional del gas debido al aumento de la tortuosidad relacionado con una buena dispersión de las plaquetas de arcilla en la matriz. Estos efectos también están relacionados con una buena humectabilidad del relleno por la matriz polimérica y fuertes interacciones en la interfaz. Se utilizaron los modelos teóricos de permeabilidad propuestos por Nielsen y Bharadwaj para estimar la relación de aspecto de la organoarcilla en los nanocompuestos, que correlacionan bien con las imágenes observadas mediante microscopía electrónica de transmisión.

INTRODUCCIÓN

Los envases flexibles de poliolefina son ampliamente utilizados en la industria alimentaria debido a su baja permeabilidad al vapor de agua, resultado de la naturaleza hidrófoba de las poliolefinas[1-4]. La formación de nanocompuestos poliméricos con una estructura intercalada y/o exfoliada, donde la arcilla está bien dispersa en la matriz polimérica, suele mejorar significativamente sus propiedades térmicas, mecánicas y de barrera. Esto se logra gracias a la alta área de interacción interfacial posible y a las interacciones adecuadas entre el polímero y la arcilla en estos sistemas[1-7].

Sin embargo, la creación de nanocompuestos de poliolefinas exfoliadas sigue siendo un desafío importante. Debido a la naturaleza hidrófoba de las poliolefinas, las interacciones entre la matriz polimérica y la superficie polar de los silicatos de arcilla son débiles. Por lo tanto, simplemente aplicar cizallamiento a la mezcla en estado fundido rara vez provoca la delaminación de las láminas de arcilla. Se requiere la adición de agentes compatibilizantes para mejorar estas interacciones y facilitar la dispersión efectiva del nanocargamento en la matriz polimérica[8-10].