Estudio de la Nanoestructuración de Dióxido de Titanio y Arcilla en el Copolímero Etileno-Acetato de Vinilo

Abstract

En el presente trabajo se describe el estudio de la nanodispersión de partículas de dióxido de titanio (TiO2) y arcilla organomodificada en el copolímero de etileno acetato de vinilo (EVA) utilizando diferentes proporciones de TiO2:arcilla. Los materiales fueron obtenidos en estado fundido utilizando un extrusor mono-husillo, con un perfil de temperaturas de 85, 100 y 105 °C y a una velocidad de husillo de 40 rpm. Para lograr la dispersión de los componentes TiO2: arcilla se realizaron estudios con tres sistemas diferentes de alimentación al extrusor y con dos tipos de arcillas denominadas comercialmente cloisite 20A y cloisite 30B (etiquetadas en el manuscrito como CA y CB). Además, se realizó un estudio de envejecimiento acelerado de los materiales obtenidos. En la caracterización de los materiales procesados se utilizaron las siguientes técnicas de caracterización: espectroscopia infrarroja por Transformada de Fourier (por sus siglas en inglés FTIR), difracción de rayos-X de ángulo amplio (WAXD), difracción de rayos-X de polvos (por sus siglas en inglés DRX), microscopia electrónica de barrido (por sus siglas en inglés SEM), análisis termogravimétrico (por sus siglas en inglés TGA), calorimetría diferencial de barrido (por sus siglas en inglés DSC). Se determinaron las propiedades mecánicas (tensión-elongación), pruebas de flamabilidad y pruebas de envejecimiento acelerado. Los resultados por WAXD de los sistemas con CA describieron una morfología nanoestructurada intercalada, mientras que en los sistemas con CB se tiene como resultado una morfología nanoestructurada intercalada-exfoliada. Por SEM se observó una buena dispersión de los dos componentes inorgánicos sobre la matriz polimérica. En las curvas de esfuerzo-deformación de las pruebas mecánicas se observaron incrementos del 23% en modulo de Young de los nanocompuestos con respecto a la matriz polimérica. En las pruebas de flamabilidad, las muestras formaron residuos carbonizados sin goteo del material durante la prueba de flama. Además, los materiales fueron auto-extinguibles. Los resultados obtenidos por FTIR a partir del envejecimiento acelerado mostraron degradación del grupo amida (aditivo) que se encuentra en el EVA en todas las relaciones de los componentes inorgánicos. El general, los resultados mostraron una buena dispersión de TiO2: arcilla en el copolímero EVA, lo que resultó en incrementos en diversas propiedades respecto al polímero solo, siendo una consecuencia de la nanoestructuración de los componentes dispersados.