Preparation and evaluation of polystyrene (PS) – layered double hydroxide (LDH) ZnAl – organofunctionalized with laurate/palmitate nanocomposites

Preparación y evaluación de nanocompuestos de poliestireno (PS) - hidróxido doble estratificado (LDH) ZnAl - organofuncionalizado con laurato/palmitato

Este trabajo describe la síntesis y caracterización de nanocompuestos de poliestireno (PS) e hidróxido doble estratificado (LDH) formados por cationes ZnAl mediante polimerización in situ. El LDH utilizado en este estudio fue modificado con una mezcla de dos aniones: laurato y palmitato. La caracterización de la estructura y morfología de los nanocompuestos sintetizados se realizó mediante difracción de rayos X (DRX) y microscopía electrónica de transmisión (MET). 

Las caracterizaciones de las propiedades térmicas, mecánicas y de inflamabilidad se llevaron a cabo mediante análisis termogravimétrico (TGA), ensayo de flexión y ensayo de inflamabilidad, respectivamente. Los resultados sugieren que los nanocompuestos presentan en general una morfología intercalada/exfoliada con mejoras en las propiedades térmicas y mecánicas en comparación con el PS puro. Sin embargo, no se observó ninguna mejora significativa en la propiedad de inflamabilidad.

INTRODUCCIÓN

Los nanocompuestos poliméricos son una combinación de una fase polimérica continua (matriz) con otro material (refuerzo), donde al menos una de sus dimensiones se encuentra a escala nanométrica. La síntesis y caracterización de estos materiales ha atraído una atención considerable por parte de la industria y el mundo académico debido a las importantes mejoras en las propiedades mecánicas, térmicas y físicas que se obtienen con una pequeña cantidad de refuerzo, normalmente hasta el 5% en masa, en comparación con los polímeros puros y los compuestos tradicionales.

Entre los distintos tipos de nanocompuestos de matriz polimérica, resultan especialmente interesantes los reforzados con hidróxidos dobles laminares (HDL). Los HDL son compuestos laminares naturales o sintéticos con la fórmula general [MII1-xMIIIx(OH)2][Amx/m.nH2O], donde Am- es un anión m-valente, n es el número de moléculas de agua, y MII y MIII son cationes di- y trivalentes, respectivamente. La estructura de los HDL puede representarse mediante brucita (Mg(OH)2) y su síntesis es relativamente sencilla y barata.

Para sintetizar eficazmente nanocompuestos poliméricos con HDL, suele ser necesario modificar químicamente estos materiales, ya que muchos monómeros o polímeros son hidrófobos, como el estireno y el PS, mientras que los HDL son hidrófilos e incompatibles con la fase orgánica. Esta modificación se produce intercalando los HDL con diferentes tipos de aniones. Es importante señalar que los HDL con la misma composición de cationes y diferentes aniones pueden dar lugar a nanocompuestos con características y propiedades diferentes.