Estudio de la dispersión de nanoarcillas organomodificadas y de dióxido de titanio (tio2) en hule natural

Abstract

El presente trabajo describe la obtención y caracterización de nanocompuestos de hule natural/(organoarcilla C30B-dióxido de titanio/Glicerol) (HN/(C30B-TiO2/G)), obtenidos a partir de un nuevo método de mezclado mecánico vía látex y utilizando glicerol como agente dispersante, el cual generó una buena dispersión a los componentes inorgánicos, y a su vez fue miscible con el látex. El contenido de arcilla se mantuvo constante en todos los experimentos y únicamente se varió el contenido de TiO2 (1, 3, 5, 7 y 9 % en peso). Los productos obtenidos fueron caracterizados por diversas técnicas tales como: espectroscopia infrarroja (FTIR), análisis térmico simultáneo (STA), difracción de rayos-X (XRD), microscopía óptica (MO) y microscopía electrónica de barrido (SEM). Los resultados mostraron que la organoarcilla se disgrega mayormente a tamaños micrométricos debido a efectos cortantes provocados por el uso de una propela con geometría especial. Por su parte, el dióxido de titanio fue disgregado a tamaños nanométricos como efecto de interacciones intermoleculares entre el propio TiO2 y la superficie de la arcilla. La morfología observada por SEM confirmó que nanopartículas de TiO2 con dimensiones entre 25 y 35 nm son depositadas sobre la arcilla, formando agregados bien definidos. En análisis térmico mostró un incremento consistente de la temperatura de degradación de las macromoléculas de hule natural en función del contenido de TiO2, debido a la protección térmica que ofrece el dióxido de titanio y las propiedades de barrera dadas por las placas apiladas de la arcilla. Además, el incremento de la temperatura hasta por arriba de los 600 °C mostro la formación de carbonizados con incrementos de peso, en comparación con el hule sin los rellenos inorgánicos y considerando el porcentaje de rellenos agregados. Esto resaltó el comportamiento de barrera a gases y la protección que hacen los componentes inorgánicos a las macromoléculas de hule, ya que provocan que los productos orgánicos provenientes del hule queden atrapados durante el colapso de la arcilla y el TiO2 por efectos de la temperatura. La relación con el comportamiento a la flama es también descrita. De manera complementaria se propusieron mecanismos de dispersión y de distribución de los componentes inorgánicos, además de un modelo estructural y de compatibilización entre los componentes que permiten elucidar el posible comportamiento y la morfología formada para los nanocompuestos. Adicionalmente, se consiguió evitar la degradación bacteriana a través de la coagulación de los compuestos (sistema látex) en exceso de metanol.