INVESTIGADORES
FRONTINI Patricia Maria
congresos y reuniones científicas
Título:
Microestructura y Desempeño de Compuestos de PP/Nanoarcilla Producidos por Técnicas de Inyección No Convencionales
Autor/es:
A. COSTANTINO; V PETTARÍN; J. VIANA; A. PONTES; A. POUSADA; P- FRONTINI
Lugar:
Rosario
Reunión:
Congreso; SAM - CONAMET 2011; 2011
Resumen:
Se ha propuesto que los nanocompuestos de PP/nano-arcilla pueden exhibir mejoras en las propiedades
mecánicas [1] y térmicas [2] y mejor estabilidad dimensional, aún a bajos contenidos de arcilla.
Sin embrago, para obtener dicha mejora es necesaria una buena exfoliación de la arcilla. Esta se
puede llevar a cabo por polimerización in-situ, mezcla en solución o mezclado en fundido. El mezclado
en fundido ofrece muchas ventajas económicas comparado con el resto de las técnicas [1].
El tratamiento termomecánico del polímero fundido durante el moldeo por inyección brinda la posibilidad
de manipular su estructura polimérica y determinar su comportamiento mecánico. Esta
manipulación puede realizarse durante la etapa de enfriamiento por técnicas no convencionales,
como SCORIM (Shear Controlled Orientation in Injection Moulding), en la cuál el polímero que
está solidificándose es sujeto a movimientos de flujo recíprocos dentro de la cavidad de moldeo
extrayendo y retrayendo pistones hidráulicos externos. SCORIM puede mejorar la microestructura
de las piezas inyectadas dando la posibilidad de crear una estructura multicapas altamente orientadas
con potencial mejora en las propiedades mecánicas. Su aplicación en polímeros reforzados, especialmente
en aquellos que contienen partículas en escala nanométrica, es una técnica reciente para
mejorar el comportamiento mecánico de las piezas finales [3].
En el presente trabajo se caracterizaron piezas de PP y PP/nanoarcilla inyectadas a nivel de su microestructura,
propiedades mecánicas y térmicas, evaluando la influencia del refuerzo y de la técnica
de inyección en el comportamiento final de las piezas de PP.
Se produjeron barras de PP/nanoarcilla (3% de nanoarcilla) por mezclado en fundido de PP
(Domolen 1100L) y masterbatch con 50% de nanoarcilla (P-802 Nanocor) comerciales. Las barras
se conformaron por inyección convencional CIM (Conventional Injection Moulding) e inyección
con manipulación del fundido, SCORIM. La influencia de las condiciones de procesamiento de las
piezas procesadas por SCORIM se estudió aplicando un diseño de experimento (DOE) definido por
método Taguchi. Se variaron la temperatura del fundido, el número de veces que los pistones
inyectan (stroke number) y el tiempo de duración de cada inyección producida por los pistones
(stroke time), eligiéndose un arreglo ortogonal L9 de 3 factores con 3 niveles. Además se escogieron
las condiciones del experimento Taguchi con mejor calidad visual y se modificó el porcentaje
de Masterbatch dejando el resto de las variables fijas (6, 10 y 14% de masterbatch).
Las microestructura de las piezas se analizó por microscopía óptica de transmisión bajo luz
polarizada (POM), calorimetría diferencial de barrido (DSC) y difracción de rayos X (DRX). Las
propiedades térmicas se estudiaron por Análisis Termogravimétrico (TGA). Además se estudió el
comportamiento a fractura en condiciones estáticas mediante ensayos de flexión en tres puntos con
entalla aguda (SEN-B) y la aplicación de diversas técnicas de la Mecánica de Fractura.
Se observó la estructura skin-core (piel-corazón) típica de piezas gruesas producidas por inyección
(Fig 1.a). Se encontró que las muestras inyectadas con SCORIM presentan menor porcentaje de
cristalinidad que las muestras inyectadas por CIM. Esto probablemente se deba al mayor espesor de
piel que se observó en estas muestras, debido a la orientación del flujo. También se observó que el
0 1 2 3 4 5 6
0
50
100
150
200
250
300
Carga (N)
Desplazamiento (mm)
porcentaje de cristalinidad parece aumentar con el agregado del MB (Fig 1.b), sugiriendo que el
MB actúa como nucleante en las condiciones de inyección utilizadas. El análisis de XRD confirmó
dicho efecto nucleante. Se observó que aumentando el contenido de arcilla, la intensidad de los picos
de la estructura del PP disminuye, mientras que la intensidad de los picos de la forma cristalina
aumenta. Con respecto a la exfoliación de la arcilla, se observó en todos los compuestos un
pico a 6.65°, indicando que la arcilla se encuentra intercalada con un interespaciado de 13.4 Å.