Influencia del procesado y del contenido de acetato de vinilo en las propiedades de nanocompuestos de Eva/ montmorillonita organofílica

Influence of Processing and Content of Vinyl Acetate on the Properties of Eva/ Organophilic Montmorillonite Nanocomposites

El copolímero etilvinilacetato (EVA) es una poliolefina utilizada principalmente en películas de envasado, donde su flexibilidad, dureza, elasticidad y transparencia son atributos deseables. Las propiedades mecánicas, térmicas y de barrera del EVA pueden mejorarse mediante la incorporación de cargas inorgánicas. Su polaridad varía en función del contenido de acetato de vinilo, lo que permite obtener nanocompuestos con arcilla modificada orgánicamente, sin necesidad de añadir agentes compatibilizantes. En este trabajo se prepararon nanocompuestos de EVA y montmorillonita organofílica comercial por intercalación en fundido en un reómetro de torque con rotores tipo rodillo, a 150°C durante 10 minutos, monitoreando el torque versus tiempo. Se varió la concentración de acetato de vinilo (19% y 28%), el contenido de arcilla (2% a 5%) y la rotación de los rotores (60 rpm a 100 rpm) para investigar su influencia en las características de los nanocompuestos. 

La estructura de la arcilla, la estabilidad térmica y las propiedades mecánicas y de barrera de los nanocompuestos se evaluaron mediante difracción de rayos X, análisis térmico, ensayos de tracción e índices de transmisión de oxígeno y vapor de agua. A partir de los datos de permeabilidad, se aplicó el modelo de Nielsen para evaluar el grado de exfoliación de la arcilla. Los principales resultados obtenidos a partir del diseño factorial son: (a) el aumento de la polaridad del EVA provocó un aumento de la permeabilidad al oxígeno y al vapor de agua del material, (b) el contenido de arcilla no modificó la estructura arcillosa ni la estabilidad térmica de los nanocompuestos, (c) el aumento de la concentración de arcilla incrementó el módulo elástico, disminuyó el alargamiento a la rotura y redujo significativamente el coeficiente de permeabilidad al oxígeno y al vapor de agua, (d) el factor de rotación no provocó cambios significativos en ninguna de las respuestas evaluadas.

INTRODUCCIÓN

En los últimos años, el campo de aplicación de los polímeros se ha ampliado enormemente, ocupando espacios que antes pertenecían a otros materiales como la cerámica y los metales, lo cual ha despertado un gran interés en la investigación tecnológica y académica. Estas nuevas aplicaciones requieren propiedades que el polímero puro a menudo no posee, y se obtienen mediante modificaciones que pueden lograrse incorporando nanopartículas de cargas inorgánicas como arcilla, carbonato cálcico o nanotubos de carbono, entre otros, dando lugar a una nueva clase de materiales poliméricos, los nanocompuestos. La fase inorgánica más utilizada en la preparación de nanocompuestos es la arcilla montmorillonita natural, cuya relación de aspecto es bastante elevada.