Funcionalización de polietileno de baja densidad con anhídrido maleico en estado fundido

Functionalization of Low-density Polyethylene with Maleic Anhydride in the Molten State

En este estudio, se modificó polietileno de baja densidad (LDPE) con anhídrido maleico (AM) en estado fundido utilizando diferentes concentraciones de peróxido de dycumil (DCP) (0,25, 0,50, 0,75 y 1,0 %). Los materiales obtenidos se caracterizaron por su contenido en gel, valoraciones ácido-base, espectroscopia infrarroja (IR), calorimetría diferencial de barrido (DSC), termogravimetría (TGA), análisis reológico, propiedades mecánicas, dureza y permeabilidad al oxígeno. Los análisis reométricos indicaron que el tiempo óptimo para obtener las mezclas es de unos 7,5 minutos. Los análisis IR mostraron que el AM estaba injertado en la columna vertebral del LDPE. 

El grado de injerto aumentó con el contenido de DCP y el mayor grado de injerto (1,12 ± 0,015 %), lo exhibió la muestra obtenida empleando la mayor cantidad de DCP. La estabilidad térmica de las muestras funcionalizadas fue ligeramente superior a la del LDPE. La cristalinidad de las muestras funcionalizadas fue diferente, en comparación con el LDPE. El comportamiento reológico presentado por las muestras fue pseudoplástico. Las propiedades mecánicas, la dureza y la permeabilidad al oxígeno dependían de la cantidad de DCP y AM injertados en el PEBD.

INTRODUCCIÓN

La naturaleza inerte del polietileno de baja densidad (PEBD), su bajo costo y sus buenas propiedades mecánicas han sido de gran importancia en aplicaciones para empaques. Sin embargo, el PEBD es altamente hidrofóbico. Para ser mezclado con otros polímeros que tengan grupos polares, lo ideal es realizar la modificación química del PEBD con monómeros polares, para obtener así una mezcla compatible  .

La necesidad de mejorar la compatibilidad de las poliolefinas con otros polímeros polares se ha convertido en un tema de interés, especialmente en áreas como recubrimientos, mezclas y composites  . En las últimas décadas, se han realizado investigaciones para funcionalizar poliolefinas usando anhídrido maleico (AM)  .

Existen varios métodos empleados para la funcionalización de poliolefinas con AM: la funcionalización en fundido y en solución  . La funcionalización en fundido, a diferencia del proceso en solución, no requiere grandes cantidades de solventes, lo que lo hace un proceso práctico para la producción a gran escala . El AM es el monómero más utilizado debido a que es un poderoso receptor de electrones  . La reacción de funcionalización se lleva a cabo por radicales libres usando un peróxido como iniciador, debido a su baja volatilidad, buena solubilidad y compatibilidad con las poliolefinas . Las altas temperaturas generan radicales libres por la descomposición térmica del iniciador, lo que genera la abstracción de átomos de hidrógeno de la cadena del polímero y la adición del monómero insaturado (Figura 1).