(NOTA: Texto Completo en el Formato de Información Complementaria).
En los últimos años se han realizado avances significativos en el desarrollo de nuevos materiales y ha tomado fuerza la investigación en nanocompuestos. Con el fin de mejorar el desempeño, las propiedades mécánicas, térmicas y resistencia al fuego, en el área de los materiales polímeros se buscar dispersar partículas de manera homogénea en una matriz polar, no polar, termofija ó termoplástica ó mezclas de polímeros.
Los nanomaterials que más se emplean para estos propósitos son las partículas de sílica, arcillas de sílica laminadas, nanofibras poliméricas y nanotubos. Uno de los mayores inconvenientes es la dispersión de las nanopartículas inorgánicas en la resina polimérica orgánica generando morfologías de fase separada, intercalada y exfoliada en la estructura del nanocompuesto. Estas dos últimas estructuras mejoran el desempeño en sus propiedades mecánicas y térmicas del material, mientras que con fase separada se obtiene microcompuestos con propiedades similares al material sin modificación y se debe a la dificultad de difusión de las moléculas poliméricas entre los espacios laminares por las fuerzas de atracción elevadas entre láminas que no favorecen su separación.
En los sistemas intercalados, las cadenas poliméricas se intercalan entre las láminas del silicato produciendo una morfología organizada de lámina inorgánicas/polímero/lámina inorgánica. En la morfología exfoliada, las láminas del silicato están completamente y uniformemente dispersas en la matriz polimérica orgánica. Obtener una u otra morfología depende del tratamiento superficial de las nanoparículas y de la técnica específica que se emplee para la dispersión y procesamiento con el material polimérico.
Se debe estudiar varias rutas de procesamiento y de tratamiento superficial para disminuir la atracción entre partículas y aumentar la distancia entre láminas que facilite la entrada del polímero. Una opción es modificar el silicato introduciendo iones con cadenas alquídicas largas que aumenten la distancia entre láminas, otra alternativa es polimerizar luego de introducir los monómeros en la galería laminar ó en el caso de macromoleculas aumentar el esfuerzo de cizallamiento mecánico para forzar la separación de las láminas que son hidrofílicas y que son incompatibles con la matriz polimérica hidrofóbica. También se pueden emplear surfactantes de sales de amonio alquídicas que modifican las arcillas por un proceso de intercambio iónico y que facilitan la compatibilidad con la resina polimérica hidrofóbica.
En los últimos años, el uso de arcillas modificadas como aditivos para la producción de nanocompuestos se incrementó y se ha utilizado en sistemas poliméricos que incluyen resinas epóxicas, poliuretanos, poliimidas, poliésteres, etc. Inclusive desde el año 1990, investigadores de Toyota Motor Company demostraron que la dispersión homogénea de nanocargas entre el 2 y 6 % en peso en materiales de ingeniería mejoraban las propiedades mecánicas, térmicas y de barrera comparado con el polímero sin modificante. Esto se debe a la relación de aspecto y a la elevada resistencia que ofrece este tipo de partículas a escala nanométrica.
Los nanocompuestos epóxicos tienen una importancia significativa debido a su intervalo amplio de aplicaciones y los esfuerzos se han enfocado a solamente trabajar básicamente el nanocompuesto polimérico en la dispersión del silicato laminado en la matriz termofija. Hay muy poca información acerca de la mezcla del nanocompuesto epóxico con materiales termoplásticos ó el refuerzo con fibras sintéticas ó naturales.
Las resinas epóxicas han sido utilizadas en la fabricación de materiales compuestos, en donde actúa como matriz de refuerzo en fibras, cumpliendo con el desempeño en módulos altos y temperaturas altas. |