Qué mejoras físico-mecánicas de las mezclas poliméricas se obtienen con el uso de nanorrellenos

En la producción de polímeros reciclados o compuestos con polímeros vírgenes, algunas recetas requieren la adición de un determinado porcentaje de cargas minerales para modificar algunas características.

Entre los más utilizados se encuentran el carbonato de calcio, el talco, la fibra de vidrio y la mica, en forma de polvo, gránulos o fibra, que se dispersan durante la mezcla con el polímero. .

El talco y el carbonato de calcio normalmente se agregan en porcentajes variables del 10 al 50 % para modificar algunas características de los polímeros, como la resistencia mecánica a la compresión, la trabajabilidad, la reducción de ampliación, mejora o reducción de la fluidez o simplemente por motivos económicos.

El uso de cargas minerales en mezclas poliméricas también trae consigo algunos problemas a tener en cuenta, dependiendo de los porcentajes de uso y del tipo de carga.

En general, se puede decir que la densidad de la mezcla de polímeros aumenta, el brillo de los colores disminuye, la fragilidad del producto puede volverse consistente y la el desgaste de las máquinas tiende a aumentar.

Muchas de estas características negativas durante el procesamiento, pero que también repercuten en los productos terminados, pueden resolverse utilizando nanorrellenos.

Estos últimos pueden definirse como una nueva clase de materiales compuestos, que consisten en una matriz de polímero y refuerzos de partículas, que tienen al menos un tamaño nanométrico.

Estos nanorrellenos se pueden definir, a todos los efectos, como nanorrellenos y las tres categorías se clasifican según su estructura:

• nanorrellenos 3D (isodimensionales) definidos como nanopartículas o nanoesferas con un tamaño inferior a 100 nm.

• fibras o tubos con un diámetro inferior a 100 nm. como, por ejemplo, los nanotubos de carbono.

• las nanocapas, caracterizadas por una sola dimensión del orden de los nanómetros, normalmente se presentan en forma de cristalitos inorgánicos estratificados en los que cada capa tiene un espesor de algunos nanómetros, mientras que las otras dos dimensiones pueden alcanzar incluso miles de nanómetros (por ejemplo, nanoarcillas).

La ventaja de los nanorrellenos, entre otras, es la mejor dispersión que los minerales, con mejor adherencia a la matriz y mejor saturación de espacios.

Además, podemos mencionar otra ventaja fundamental en cuanto a la mejora del comportamiento físico y mecánico de la mezcla de polímeros, con un bajo porcentaje de uso.

Mientras que, como decíamos, para modificar las características de las mezclas poliméricas mediante cargas minerales se utilizan porcentajes que oscilan entre el 10 y el 50%, con las nanocargas el porcentaje de el uso es de alrededor del 5-10%.

Este porcentaje reducido conduce a limitar el aumento de la densidad y mejorar la trabajabilidad en comparación con otros sistemas de llenado tradicionales.

Si consideramos una mezcla de polímeros con un 5% de nanorrellenos, podemos decir que las propiedades físico-mecánicas pueden ser superiores, en comparación con el polímero base y también al mismo cargado con una carga mineral.

En particular tendremos:

• mayor resistencia a la abrasión y al impacto

• mayor rigidez

• disminución del valor de expansión térmica

• mayor estabilidad dimensional

• permeabilidad al gas reducida

• mejor resistencia a los solventes

• menor liberación de calor durante la combustión

• facilidad de reciclabilidad

Además, existen ventajas estéticas al usar nanorrellenos, que son comparables al uso del polímero original solo, ya que una mejor distribución en la masa crea una mejor calidad superficial en comparación con el uso de rellenos tradicionales.

En particular podemos mencionar una mejor transparencia óptica, menor rugosidad, mejor brillo del color y mejor estabilidad dimensional del producto a lo largo del tiempo.

Traducción automática. Nos disculpamos por cualquier inexactitud. Artículo original en italiano