Desarrollo de nuevos filmes basados en nanocompuestos polímero-arcilla

Resumen

Una parte importante de las aplicaciones de los materiales poliméricos se realiza en forma de filmes o de láminas que tienen una amplia aplicación en el sector del envasado y el embalaje. En este sector, la incorporación de la tecnología de los nanocompuestos polímero-arcilla (NCs) ha despertado un gran interés, ya que estos materiales pueden emplearse como una solución innovadora para satisfacer los requisitos que debe cumplir un envase (o embalaje) de última generación, como son la protección, la resistencia mecánica y térmica, el bajo coste, la reciclabiliad y, en muchos casos, la transparencia.El objetivo principal de esta Tesis Doctoral es contribuir al conocimiento y al desarrollo de filmes basados en NCs polímero-arcilla obtenidos a partir de diferentes matrices poliméricas de interés potencial en los sectores del envasado y el embalaje como son el polietileno de baja densidad (LDPE), las poliamidas amorfas (aPAs), y el policarbonato de bisfenol A (PC).Puesto que para lograr elevados niveles de dispersión de las arcillas en NCs basados en matrices poliolefínicas es necesario incorporar compatibilizadores poliméricos, la primera parte de la Tesis se ha centrado en la compatibilización de los NCs de LDPE. Con este fin, se ha optado por la compatibilización con un ionómero de poli(etileno-co-ácido metacrílico) parcialmente neutralizado. En primer lugar, se han seleccionado el ionómero y la arcilla más favorables, y posteriormente se ha estudiado la estructura y las propiedades de los NCs de LDPE compatibilizados con dicho ionómero. A continuación, se han obtenido y caracterizado filmes soplados basados en dichos NCs.En cuanto al desarrollo de los filmes basados en NCs de aPA, con el fin de conseguir una elevada exfoliación de la arcilla, estos se han obtenido empleando una arcilla que incorpora una de las modificaciones orgánicas más favorables para la aPA. Se ha determinado el efecto de la relación de estirado (RE) y del contenido de arcilla en la estructura y en las propiedades de los filmes, así como su capacidad de estirado.Por último, se han desarrollado filmes basados en NCs ternarios obtenidos a partir de la mezcla de PC con un NC de aPA. Estos filmes, gracias a la buena homogeneidad de la mezcla PC/aPA pueden posibilitar la transferencia eficiente de las características mejoradas de la fase dispersa del NC de aPA a la matriz de PC, y por lo tanto la obtención de filmes que combinen las ventajas del mezclado y de la incorporación de la arcilla. Concretamente se ha estudiado el efecto del contenido del NC de aPA en la mezcla y de la RE en la morfología, la nanoestructura y las propiedades de los filmes.Del trabajo realizado puede concluirse que cuando se encuentra altamente dispersa y/o exfoliada, la arcilla, gracias a su estructura laminar, posibilita importantes aumentos de la rigidez y de la estabilidad dimensional de los filmes desarrollados. Estas mejoras, contrariamente a lo que ocurre en filmes reforzados con fibras, se manifiestan en sus dos direcciones preferenciales y permiten un refuerzo bidireccional. Además, la incorporación de la arcilla produce una importante reducción en la permeabilidad al oxígeno, mostrando también su gran adecuacidad para mejorar las propiedades barrera de los filmes desarrollados.