Modificación de un nanocompuesto poliacrílico-arcilla mediante un tratamiento por plasma

Resumen El trabajo realizado en esta investigación fue el tratamiento a materiales nano-estructurados con una matriz polimérica y utilizando como nano-relleno una partícula montmorillonita (MMT) de arcilla sódica con superficie totalmente modificada con un plasma con atmósfera de aire, para el estudio de caracterización se utilizó, espectroscopia de Infrarrojo (IR), Cromatografía Líquida de alta Resolución (HPLC), Difracción de rayos X, Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC), Análisis Termogravimétrico (TGA), propiedades mecánicas. La elaboración de estos nano-materiales fue en polimerización en in-situ (en presencia de la partícula) a diferentes concentraciones de partícula de arcilla, como también estos nano-compuestos presentan una característica interesante a pesar de agregarles dicha partícula, conservan una transparencia óptica teniendo un espesor de 2-3mm. El estudio por espectroscopia muestra un interesante estudio sobre el material prístina ya que con el aumento de la exposición al plasma modifica su estructura superficial como local de los nano-compuestos, así mismo el plasma también influye de manera excesiva sobre el material prístina ya que tiende a bajar su peso molecular en comparación con los nano-compuestos que contienen partícula (MMT), por otro lado el estudio de su morfología mediante rayos X, y con la modificación por plasma a diferentes periodos de tiempo, estos materiales presentan diferentes compuestos como son de intercalación y exfoliación. Los estudios térmicos, y mecánicos a la tensión, revelan que al incorporar nano-partículas de las nano-arcillas con una morfología laminar, dado a la morfología del nano-relleno, se produce una reducción en la movilidad de las cadenas de polímero, pero sin embargo la modificación por plasma en atmósfera de aire fue todo lo contrario ya que a tiempos cortos hubo una disminución de transición vítrea (Tg) y con el aumento del tiempo presentó incrementos de la misma. Esto es que, la interacción de las cadenas de polímero al intercalarse con las galerías de los filosilicatos dando lugar al corrimiento de Tg a temperaturas más altas, como también el incremento en módulo de Young en los materiales con nano-partícula y a concentraciones por arriba de un 10% en peso de MMT. Como se pude observar como conclusión de este trabajo de investigación que, la nano-partícula de arcilla refuerza a la matriz polimérica térmicamente como mecánicamente en los tiempos de exposición al plasma y más aún en altas concentraciones. Estos resultados muestran una amplia gama de posibilidades de aplicación en área de recubrimientos como partes automotrices y en una infinidad de aplicaciones de estos materiales obtenidos.

Abstract The work carried out in this investigation was the treatment of nanostructured materials with a polymeric matrix and using as a nano-filler a montmorillonite particle (MMT) of sodium clay with a surface completely modified with a plasma with air atmosphere, for the characterization study was used, Infrared Spectroscopy (IR), High Resolution Liquid Chromatography (HPLC), X-ray Diffraction, Differential Scanning Calorimetry (DSC), Thermogravimetric Analysis (TGA), mechanical properties. The elaboration of these nano-materials was in in-situ polymerization (in the presence of the particle) at different concentrations of clay particle, as also these nano-compounds present an interesting feature even of adding said particle, they conserve an optical transparency having a thickness of 2-3mm. The Spectroscopy study shows an interesting study about the pristine material since with the increase of the exposure to the plasma it modifies its surface structure as local of the nano-compounds, likewise the plasma also influences excessively on the pristine material since it tends to to lower its molecular weight in comparison with the nano-compounds that contain particle (MMT), on the other hand the study of its morphology by means of X-rays, and with the modification by plasma at different periods of time, these materials present different compounds such as of intercalation and exfoliation. Thermal and mechanical stress studies reveal that incorporating nanoparticles from nano-clays with a laminar morphology, given the morphology of the nano-filler, there is a reduction in the mobility of the polymer chains, but nevertheless the modification by plasma in air atmosphere it was the opposite since at short times there was a decrease in glass transition (Tg) and with the increase of time I present increases in it. This is the interaction of the polymer chains when intercalated with the galleries of the phyllosilicates giving rise to the shift of Tg at higher temperatures, as well as the increase in Young's modulus in the materials with nano-particle and at concentrations above 10% by weight of MMT. As it can be observed as a conclusion of this research work, the clay nanoparticle reinforces the polymeric matrix thermally as mechanically in the times of exposure to the plasma and even more in high concentrations. These results show a wide range of possibilities of application in the area of coatings as automotive parts and in an infinity of applications of these obtained materials.