Modificaciones plástico
Anuncio
CIATEQ Preparación de Nanocompuestos Poliolefinicos Por Extrusión Dra. Elizabeth Bonilla Blancas Agosto 18 2011 Contenido: • Introducción • Componentes nanopartícula-plástico • Modificaciones plástico • Modificaciones nanopartícula • Extrusión • Propiedades modificadas CIATEQ Introducción Plásticos: • Resistencia mecánica • Ligereza • Procesamiento • Aplicaciones especificas CIATEQ Cargas y aditivos • Modifican propiedades • Reducen costos Carbonato de calcio, fibra de vidrio, talco. Cargas y reforzantes comunes Escala macrométrica y micrométrica. CIATEQ Nanotecnología Es el entendimiento y control de la materia dimensiones aproximadas al intervalo 1-100 nm. en 1 nm =10-9 m Nanocompuestos poliméricos Son materiales híbridos que contienen una fase generalmente inorgánica dispersa en una matriz polimérica, la partícula inorgánica tiene al menos una dimensión en escala nanométrica. CIATEQ Nanocompuestos Poliméricos: CIATEQ Ventajas: Propiedades mejoradas Desventajas • Propiedades mecánicas (resistencia a la • Dificultad de dispersión tensión, rigidez, deformación) • Dificultad de exfoliación • Reforzante • Propiedades de barrera • Sinergia con el aditivo retardante de flama • Estabilidad dimensional • Resistencia química CIATEQ Partículas empleadas • Arcillas (MMT), modificadas químicamente • Nanofibras de carbono (CNFs) • Nanotubos de carbono (multi-pared, diámetro pequeño y una pared) • Nanosilica • Nano-óxido de aluminio • Nano-óxido de titanio CIATEQ Nanopartículas ~1 nm <100 nm Fibras <100 nm CIATEQ Nanotubos de Carbono • Resistencia mecánica ~acero • Conductividad termica ~diamante Propiedad NTC Módulo de Young ~1 TPa Resistencia a la tensión 30 GPa Conductividad T Relación de aspecto CIATEQ ~2000 W/m K ~1000 Comentarios 10-100 x acero ~ 2 x diamante Nanotubos de Carbono 500,000/kg 1 CIATEQ 550/kg 101 250/kg 102 Diámetro (nm) 3,500/kg 103 25/kg 104 Arcillas-aplicaciones Industria Automotriz • Disminución de 3-20 % de pesos (costos) • Mejora apariencia • Facilita el pintado • Incrementa la facilidad de reciclado • Disminuye inflamabilidad CIATEQ Características Estructurales y Morfológicas de Nanocompuestos Polímero-Partícula: • Compatibilidad Polímero Deterioro propiedades • Distribución de partícula Sitios de defecto • Dispersión de la partícula CIATEQ Poliolefinas • PEAD, PEBD, PELBD, PP CH2 H2C H3C CH2 CH2 H2C CH C H2 CIATEQ H2 C C H2 H2 C C H2 CH2 C H2 Poliolefinas • PEAD, PEBD, PELBD, PP CIATEQ Poliolefinas • PEAD, PEBD, PELBD, PP CH2 H2C H2C H2C H3C CH CH CH CH2 H3C CH CH2 H3C CH CH2 H3C CH3 CH3 CH3 CH H2C CIATEQ CH • Modificación química con moléculas orgánicas O O O C CH C CH2 CH CH2 C O CIATEQ C O O Arcillas • Montmorillonita • Bentonita Modificación química con moléculas orgánicas CIATEQ Estructura de nanocompuestos Intercalado + arcilla polímero CIATEQ exfoliado CIATEQ CIATEQ Modificación Química de la Arcilla Naturaleza Hidrofílica RIC Compatibilidad Naturaleza Organofílica CIATEQ Intercalantes • L-lysina monohydroclorada O H2N OH H2N • Ácido amino bencenO sulfonico O S OH • Ácido 11aminoundecanoico NH2 O OH H2N CIATEQ Pasos clave en el desarrollo de materiales nanocompuestos • Preparación de materiales En solución Fundido (procesamiento) • Caracterización de propiedades • Desempeño del material o fabricación de un producto CIATEQ Método en solución: CIATEQ Método en fundido: CIATEQ Extrusión Procesamiento • Perfil de Temperaturas • Velocidad de husillo • Trabajo de motor CIATEQ Modificaciones al proceso: Beneficios: • Polímero injertado a partir de 0.1% de AhM • Concentración de arcilla 0.5 % • Equipo convencional • Disponibilidad comercial CIATEQ Modificaciones al proceso: Plástico-pellet arcilla zona de fundido CIATEQ venteo zona de compuestos Modificaciones al proceso: Monohusillo •Cabezal estático al final del cañón • Ultrasonido CIATEQ Injerto de Grupos Polares: Extrusión Reactiva • Condiciones de proceso • Limpieza de equipo • Seguridad CIATEQ Mejoras obtenidas (ejemplo): Muestra Tensión (MPa) Deformación (%) Módulo de Young (MPa) PEBD 15 223 299 36 11.0 - PEBD/PEg-AhM (0.4%)/0.5 % organobentonita 15% 200% - 200% 40% 20% CIATEQ Tenacidad Rasgado Estabilidad (MPa) (kgf/mm) térmica Mejoras obtenidas (ejemplo): Muestra Tensión (MPa) Deformación (%) Módulo de Young (MPa) Tenacidad (MPa) Resistencia al impacto (Mpa) PP 19 264 51 124 998 PP/PP-gAhM (0.1%)/1 phr arcilla pura - 20% 20% 20% - CIATEQ Mejoras obtenidas (ejemplo): Retardancia a la flama Muestra Contenido de arcilla (%) Tipo de dispersión % Reducción de retardancia la flama PE 5 Intercalado 32 PP 3 Intercalado/exfoliado 34 PS 5.9 exfoliado 46 CIATEQ Mejoras obtenidas (ejemplo): Estabilidad Térmica CIATEQ Aplicaciones Industriales Campo de Aplicación Área/ventajas Automotriz Cubierta de motor, manija de puertas Empaque de alimentos Incrementar vida de anaquel Reducción de desechos sólidos Aeroespacial Ligereza por bajo nivel de incorporación Menor penalización Disminución de permeabilidad Cubiertas de barrera Industria eléctrica y electrónica General CIATEQ Membranas de separación de gases, sensores Impulsores para limpiadores al vacío, cubiertas de equipo electrónico Polímero Copolímeros estireno Copolímeros estireno/butileno Hule etileno/propileno Poliuretano Poli(alcohol vinilico) Epóxica CIATEQ Arcilla Kaolinita Vermiculita Sepiolita MMT MMT, hectorita MMT, hectorita, vermiculita Gracias por su atención! CIATEQ
