Evaluación Comparativa entre Nanocompuestos de Arcilla Montmorillonita/LLDPE y Hexaniobato de Potasio/LLDPE: Caracterización de las propiedades mecánicas y de transporte

Comparative Evaluation between Montmorillonite Clay/LLDPE and Potassium Hexaniobate/LLDPE Nanocomposites: Characterization of Mechanical and Transport Properties

Se obtuvieron nanocompuestos de polietileno lineal de baja densidad-arcilla montmorillonita y polietileno lineal de baja densidad-niobato organofílico a partir de la dilución de masterbatch con un 20% p/p de cargas en la matriz de LLDPE mediante intercalación en fundido utilizando un extrusor de doble husillo, obteniéndose nanocompuestos con un 1,5% hasta un 10,0% p/p de carga. En este estudio se utilizaron ensayos mecánicos y de permeación de vapor de agua y oxígeno para caracterizar los nanocompuestos. En los ensayos mecánicos se observó un aumento de los valores de módulo y una disminución del valor de tenacidad al aumentar la concentración de arcilla montmorillonita. El comportamiento de los nanocompuestos de LLDPE-niobato organofílico fue similar al de los nanocompuestos de LLDPE-arcilla montmorillonita, pero más blando debido a la estructura de hexaniobato. 

La distribución de la organoarcilla es más homogénea que la del niobato organofílico hasta concentraciones inferiores al 10,0% de relleno utilizando el SEM/ FEG. Se observa una disminución del valor de permeabilidad con el aumento de la concentración de arcilla montmorillonita para los dos gases utilizados. En los nanocompuestos de LLDPE-niobato organofílico se produce una disminución del valor de permeabilidad seguida de un aumento del valor de permeabilidad para ambos gases utilizados, con el aumento de la concentración de niobato organofílico. Además, se observó que la polaridad del gas utilizado es un factor importante en el proceso de difusión a través del nanocompuesto.

INTRODUCCIÓN

El polietileno es uno de los poliolefinas más consumidos en el mundo, siendo ampliamente utilizado debido a su versatilidad en términos de propiedades, aplicaciones y, sobre todo, su bajo costo. En los últimos años, se ha utilizado en aplicaciones de empaque, por lo que es extremadamente importante comprender su morfología, ya que es un punto importante para explicar el proceso de transporte. Debido a la permeabilidad de los poliolefinas a gases como el oxígeno (O2) y el vapor de agua, se buscan mejorar las propiedades de barrera mediante la incorporación de cargas tradicionales como sílice, fibra de vidrio, talco, etc., formando microcompuestos tradicionales. 

El transporte de pequeñas moléculas a través de membranas poliméricas ocurre debido al movimiento aleatorio de moléculas individuales. De esta manera, el proceso de transporte de gas a través del polímero ocurre a través de un fenómeno cuyo mecanismo inicial se debe a la sorción de las moléculas en la superficie del polímero.