NANOCOMPUESTOS DE MATRIZ EPOXI CON ORGANOARCILLAS: PREPARACIÓN Y CARACTERIZACIÓN MORFOLÓGICA, TÉRMICA Y MECÁNICA

ANDRÉS TORRES NICOLINI; VERA ALEJANDRA ALVAREZ; ROMINA OLLIER

Bariloche

Encuentro; XVII Encuentro de superficies y Materiales Nanoestructurados; 2017

CNEA - INN - cites

En los últimos años, los materiales compuestos a basados en redes epoxi se han aplicado en campos tecnológicos de alto desempeño tales como en las industrias aeroespacial, automotriz y energética. En general, estas aplicaciones requieren de materiales con una alta capacidad de barrera además de excelentes propiedades térmicas y mecánicas. Sin embargo, las resinas epoxi tienden a ser frágiles o a absorber humedad y la difusión de las moléculas de agua en el seno del material deteriora sus funciones de barrera y sus propiedades mecánicas [1]. El agregado de nanoarcillas permite mejorar las propiedades de las resinas epoxi, aún cuando se incorporen en bajas cargas. Es bien sabido que el mejoramiento de las propiedades de los nanocompuestos depende fuertemente del nivel de dispersión de la arcilla en la matriz polimérica. Se pueden alcanzar principalmente dos estructuras morfológicas: nanocompuestos con arcillas exfoliadas o intercaladas. Dada la naturaleza hidrofílica de las arcillas, es indispensable modificarlas químicamente para lograr una buena compatibilidad con la matriz epoxi. Esto facilita la intercalación del polímero en las galerías interlaminares de la arcilla, y por lo tanto facilita la formación de una estructura exfoliada. Las reacciones de intercambio catiónico constituyen uno de los tratamientos más simples y versátiles y consisten en reemplazar los cationes interlaminares naturalmente presentes entre las láminas de arcilla por cationes orgánicos, por ejemplo las sales de alquilamonio y alquilfosfinio [2], con cadenas alquílicas de longitudes variables y grupos funcionales de distinta naturaleza. Con el fin de lograr nanocompuestos epoxi/arcilla con estructura altamente exfoliada, en este trabajo se han explorado distintos factores que pueden influir en el grado de exfoliación de las láminas de arcilla, incluyendo la naturaleza de la organoarcilla y su estabilidad térmica (tipo de modificador y modificación química) y el método de procesamiento del material compuesto [3]. Para ello, primero se intercambió una bentonita de origen nacional con sales de alquilfosfonio y alquilamonio y se optimizaron las condiciones de reacción. Luego, se prepararon nanocompuestos basados en una matriz epoxi-amina (obtenida a partir de la polimerización de diglicidiléter de bisfenol A en presencia de trietilentetramina) con diferentes cargas de organobentonitas. Finalmente, se estudiaron las propiedades morfológicas, térmicas, mecánicas y de barrera de los nanocompuestos resultantes a fin de evaluar el efecto de la compatibilidad polímero-arcilla, la carga del nanorefuerzo y el procesamiento del material.