Compuestos de Poliestireno y Arcilla Aniónica Funcionalizada con Cinamato con Características de Absorción UV

Composites of Polystyrene and Cinnamate Functionalized Anionic Clay with UV Absorption Characteristics

Se prepararon compuestos de poliestireno con 1, 3 y 5% en peso de arcilla aniónica funcionalizada con cinamato siguiendo una ruta de intercalación en estado fundido mediante extrusión co-rotacional de doble tornillo seguida de moldeo por inyección con el fin de obtener materiales con propiedades distintas y absorbentes de UV utilizando procesos comúnmente disponibles. Los compuestos se caracterizaron mediante XRD, TEM, TG, DSC, UV-Vis, SAXS y ensayos mecánicos (tracción, impacto, flexión y dureza). La distancia interlamelar de las galerías de arcilla aumentó tras la mezcla fundida como resultado de la intercalación de poliestireno. Se alcanzó un grado moderado de dispersión de la arcilla y los compuestos de poliestireno comprendían fases intercaladas y microtactoides de arcilla. En general, los compuestos presentaron propiedades mecánicas similares a las del poliestireno puro. No obstante, los compuestos de poliestireno eran capaces de absorber la luz ultravioleta, que aumentaba con el incremento del contenido de arcilla, y mostraban un uso potencial como filtro contra esta radiación nociva.

INTRODUCCIÓN

La combinación de polímeros y arcillas laminares a nivel atómico ha dado origen a una importante clase de materiales nanoestructurados conocidos como nanocompuestos poliméricos laminares (PLN)[1]. La preparación eficiente de PLN implica la deslaminación extensa de la arcilla y la dispersión homogénea de las nanoplaquetas de arcilla dentro de la matriz polimérica[2]. Dependiendo de la interacción entre el polímero y la nanocarga, así como del grado de dispersión alcanzado, la morfología del material puede variar desde microcompuestos hasta nanocompuestos con nanocargas intercaladas o exfoliadas[3,4].

En este contexto, el desarrollo efectivo de PLN requiere la optimización de varios parámetros clave: la relación de aspecto de las nanoplaquetas, la dispersión y el empaquetamiento de la nanocarga, así como la adhesión interfacial entre la arcilla y la matriz polimérica[5].

Los hidróxidos dobles laminares (LDH) son arcillas aniónicas sintéticas que se destacan por ser fáciles de preparar y tener un costo relativamente bajo, lo que las convierte en excelentes candidatas como rellenos de refuerzo en PLN. Estos materiales inorgánicos tienen una fórmula general [M^II_1-xM^III_x(OH)₂]^x+(A^n-)_x/n.yH₂O, donde M^II y ^MIII son cationes divalentes (como Mg²⁺, Ca²⁺ o Zn²⁺) y trivalentes (como Al³⁺, Cr³⁺ o Fe³⁺), respectivamente, y A^n- es el anión interlamelar como CO₃²-, NO_3-, o Cl-[6,7].