Nanocompuestos poliméricos para polietileno de alta densidad que contienen hidróxidos doblemente laminares intercalados con aniones derivados de colorantes azoicos

Polymer nanocomposites for high density polyethylene containing hydroxides double lamellar intercalated with anions derived from azo dyes

El presente trabajo describe la síntesis y caracterización de hidróxidos dobles estratificados (HDL) de Zn/Al en la relación molar 2:1, que fueron intercalados con iones cloro hidratados y aniones derivados de los colorantes azoicos metil-naranja (AM) y naranja II (AII). Tras su caracterización, los materiales se utilizaron como cargas en polietileno de alta densidad (HDPE) y los nanocompuestos se prepararon por extrusión e inyección, siguiendo la norma ASTM D638-10. Los contenidos de relleno variaron del 0,1 al 2% (incluidas las sales colorantes de sodio) y los nanocompuestos homogéneos se evaluaron en relación con sus propiedades estructurales, térmicas y mecánicas. 

En general, tras la adición de los rellenos sólo hay una pequeña influencia en la temperatura de fusión y cristalización del HDPE. Para los HDL intercalados con el colorante aniónico AM y ambos colorantes sódicos, las propiedades mecánicas presentaron una pequeña influencia en el módulo de Young y la resistencia a la tracción y un aumento del alargamiento en relación con el HDPE puro y se observó un comportamiento inverso para el anión AII, más allá de los HDL que contenían aniones cloro hidratados.

INTRODUCCIÓN

Los materiales nanocompuestos poliméricos se descubrieron en los laboratorios de investigación de Toyota en Japón (Toyota Central Research Development Laboratories - TCRDL) a principios de los años noventa. Al principio, los materiales utilizados como relleno eran minerales arcillosos intercambiadores de cationes 2:1, que se sometían a reacciones de intercambio iónico con cationes de sales de amonio para hacerlos compatibles con polímeros hidrófobos. Desde las primeras descripciones de materiales nanocompuestos poliméricos, se han utilizado muchas fases como relleno, con especial énfasis en los materiales laminares, debido a sus características "sui-generis" obtenidas por apilamiento de laminillas "bidimensionales" a lo largo del eje basal y separables por iones hidratados, que pueden sustituirse fácilmente mediante reacciones de intercambio iónico.

Debido a su disponibilidad y bajo precio, los minerales arcillosos son una buena fuente de cargas funcionales, pero presentan varios inconvenientes, como su alto contenido en contaminantes, su composición química variable, su carácter hidrófilo, su tamaño de cristal variable, etc., que dificultan su utilización en cualquier proceso industrial.