Tesis doctoral de Edgar Adrián Franco Urquiza
En esta tesis doctoral se prepararon films de materiales nanocompuestos, utilizando como matriz dos copolímeros etileno alcohol vinílico (evoh), mientras que como fase reforzante se emplearon dos arcillas montmorillonita (mmt) modificadas. Los nanocompuestos fueron preparados por intercalación en fundido mediante un proceso planta piloto, y se requirieron tres pasos de extrusión doble-husillo para obtener las concentraciones requeridas. Los films de nanocompuestos se prepararon utilizando una línea de extrusión calandra. la morfología de los nanocompuestos se analizó por difracción de rayos-x (xrd) y microscopía electrónica de transmisión (tem). Mientras que la cuantificación de las partículas se llevó a cabo a través de un análisis de imagen utilizando micrografías tem. Por otra parte, la caracterización estructural se evaluó mediante calorimetría diferencial de barrido (dsc), pudiéndose aplicar el fraccionamiento térmico de autonucleación y recocidos sucesivos (ssa). además, se llevaron a cabo ensayos de autonucleación (sn) para poder determinar la eficiencia nucleante de las arcillas. Las propiedades mecánicas se determinaron mediante ensayos normalizados a tracción, evaluando la zona central y lateral de los films. El comportamiento a fractura de los films se evaluó aplicando el método del trabajo esencial de fractura (ewf), utilizando probetas de doble entallada agudizada (ddent), las cuales fueron ensayadas tanto en la dirección del flujo de fundido (md) como en la dirección transversal al flujo (td). El análisis fractográfico se llevó a cabo a través de microscopía electrónica de barrido (sem), realizándose observaciones tanto de la superficie de fractura como del interior de la zona deformada plásticamente. los resultados se discuten en base a la relación procesado estructura ropiedades, encontrando que un mayor contenido de grupos hidroxilo (oh) residuales en la matriz de evoh pueden llegar a reaccionar durante el proceso de extrusión doble-husillo, generándose ciertas reacciones por extensión de cadenas y entrecruzamiento. la compatibilidad molecular entre el modificador orgánico de la arcilla y la matriz de evoh favoreció la difusión del polímero entre las láminas, creando una morfología de aspecto laminar. En ausencia de compatibilidad, además de no poderse realizar la difusión, las láminas de arcilla se doblaron y enrollaron. Ambas diferencias morfológicas influyeron en el comportamiento mecánico del material. además de la compatibilidad molecular, se analizó la influencia de otros factores tales como el contenido de arcilla y las condiciones de procesado (velocidad y temperatura de extrusión) que afectaron en diversa medida el grado de exfoliación de los nanocompuestos. En este sentido, bajas concentraciones de arcilla promovieron el desarrollo de morfologías exfoliadas-intercaladas, mientras que con altas concentraciones de arcilla se desarrollaron estructuras aglomeradas. Por otra parte, la velocidad de giro de los husillos influyó más en la dispersión de las partículas de arcilla que la temperatura de extrusión. Las estructuras exfoliadas-intercaladas promovieron el aumento de las propiedades mecánicas del evoh; mientras que con una mala dispersión, las partículas de arcilla favorecieron la rotura del material. en varios nanocompuestos se observó una marcada orientación de las partículas de arcilla, lo cual afectó el comportamiento mecánico del evoh. Dependiendo de su disposición dentro de la matriz (ya sea en dirección del flujo md o transversal al flujo td), las partículas de arcilla promovieron una menor o mayor estricción de la sección del ligamento. finalmente, para efectos de termoconformado, los nanocompuestos evoh/montmorillonita con una morfología exfoliada-intercalada no parecen ser una buena opción como material de alta barrera, ya que a altas velocidades de deformación, la matriz de los nanocompuestos presentó diversas microcavitaciones internas.
Datos académicos de la tesis doctoral «Preparacion y caracterizacion de nanocompuestos evoh/montmorillonita«
- Título de la tesis: Preparacion y caracterizacion de nanocompuestos evoh/montmorillonita
- Autor: Edgar Adrián Franco Urquiza
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 04/12/2009
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- María LLuisa Maspoch RulduÁ
- Tribunal
- Presidente del tribunal: Antonio Martínez benasat
- alfonso Jiménez migallón (vocal)
- orlando Santana pérez (vocal)
- María dolores Salvador moya (vocal)