Estudio del comportamiento reológico de suspensiones de mullita-almidón

M. H. TALOU; M. A. CAMERUCCI; R. MORENO BOTELLA

Santiago, Chile

Congreso; 8º Congreso Binacional de Metalurgia y Materiales SAM/CONAMET; 2008

Asociación Argentina de Materiales y Sociedad Chilena de Metalurgia y Materiales

El almidón es uno de los posibles agentes utilizados en el procesamiento de materiales cerámicos porosos por vía coloidal. Actúa, por un lado, como consolidante/ligante de las suspensiones acuosas cerámicas, y por otro, como formador de poros a alta temperatura. Con el fin de desarrollar materiales cerámicos con microestructuras controladas, resulta fundamental la determinación de las condiciones óptimas de preparación de las suspensiones cerámicas de partida a partir de la caracterización y el control de sus propiedades coloidales y reológicas y, además, estudiar el cambio en dichas características por agregado de almidón. En este trabajo se emplearon un polvo de mullita comercial (Baikalox MULSM, Baikowski) con D50 = 1,46 mm; Se = 13,5 m2/g; δpic. = 3,35 g/cm3 y nivel de impurezas < 1% y un almidón comercial de mandioca (Avebe S.A.) con D50 = 13,3 μm; δpic. = 1,49 g/cm3 y 11,47% en peso de contenido de humedad. Se estudió la estabilidad coloidal de suspensiones acuosas de mullita a partir de medidas de potencial zeta (x) en función del pH para diferentes contenidos de dispersante Dolapix CE 64 (0-2,2% en peso). Las condiciones de dispersión fueron optimizadas a partir de la evaluación del comportamiento reológico de suspensiones cerámicas concentradas (40% en volumen), analizando el efecto de diferentes contenidos de dispersante (0,3-2,0% en peso), tiempos de molienda/homogenización (2-24h) y tiempos de estabilización (15 min y 18h). Las medidas de viscosidad se llevaron a cabo en un reómetro rotacional (Haake RS50, Thermo Electron Corp.) con un sensor de configuración de doble cono-plato (DC60/2º, Haake). Se determinaron las curvas de flujo en condiciones de velocidad de deformación controlada (CR) (0 a 1000 s-1 en 300 s, ´plateau´ a 1000 s-1 durante 60 s, y disminución a velocidad de deformación nula en 300 s) y, con el objetivo de realizar una evaluación más rigurosa del comportamiento en la región de bajos esfuerzos de corte, se realizaron también medidas reológicas en condiciones de esfuerzo constante (CS). El efecto del agregado del almidón de mandioca a las suspensiones acuosas estables de mullita se evaluó a partir del estudio del comportamiento reológico de suspensiones cerámicas con agregado de 20% en vol. del almidón de mandioca respecto del contenido de sólidos preparadas en las condiciones de procesamiento seleccionadas a partir de los estudios realizados con el polvo de mullita. El estudio del comportamiento electroforético y reológico de las suspensiones de mullita, considerando la influencia del agregado variable de dispersante, el pH de la suspensión y el tiempo de molienda/homogenización, permitió determinar las condiciones óptimas de preparación de suspensiones acuosas estables de este polvo cerámico y analizar la influencia del agregado de almidón de mandioca en el comportamiento de dicha suspensión con vistas a desarrollar cuerpos porosos de mullita a partir de la consolidación térmica con almidón. Las condiciones experimentales seleccionadas para la suspensión de mullita y de mullita con almidón fueron: 0,45% en peso de Dolapix CE 64 (dispersante); pH de 8,7; 6 h de tiempo de molienda/ homogenización en molino de bolas con 15 min de estabilización cuando se adiciona el almidón. El agregado de 20% en volumen de almidón de mandioca a las suspensiones estables de mullita permitió mejorar las características reológicas de la suspensión original, disminuyendo la viscosidad y el desarrollo de la tixotropía sin afectar el comportamiento ligeramente pseudoplástico que presentó la suspensión de mullita de partida.