Obtención de nanocompuestos de polipropileno, etilen-vinil-alcohol y montmorillonita y evaluación de sus propiedades de barrera al oxígeno y vapor de agua

The aim of this study is to measure the oxygen and water vapor barrier properties of the nanocomposites obtained from the blend of polypropylene, ethylene vinyl alcohol with 32% ethylene and quaternary amine modified montmorillonite. These properties were measured on the basis of the PP / EVOH blend proportion variation at a low and high level. To this end, a co-rotating double-screw extruder was used. The films produced were thermally characterized, their structure was considered and their permeability to oxygen and water vapor was evaluated. It was found that the EVOH in the low level generates a greater degree of crystallinity and the addition of the clay reduces the percentage of crystals in the mixture. Moreover, it was demonstrated by means of the differential scanning calorimetry and X-ray diffraction that no formation of new types of crystals is present, and that the highest crystallinity occurs in the microdomains of polypropylene. Furthermore, a thermogravimetric analysis showed an increase in thermal stability by adding clay to the pure PP and EVOH; however, as the nanocomposites form, a lack of compatibility and lower thermal stability is displayed. With respect to the structure, the exfoliation of the clay in the nanocomposites was achieved. The oxygen transmission rate test did not conform to the norm under which it is governed, thus the effect of the EVOH ratio and the addition of the clay in the oxygen barrier property could not be observed. Conversely, it was found that increased crystallinity through the addition of EVOH improves the water vapor barrier; the low level (10% wt EVOH) has a better barrier than the high one. Also, the addition of the clay improves the water vapor barrier as a result of the increase of the path tortuosity and not by effects of the crystallinity.--Tomado del Formato de Documento de Grado.

El objetivo de este estudio es medir las propiedades de barrera al oxígeno y al vapor de agua de los nanocompuestos obtenidos a partir de la mezcla de polipropileno, etilen-vinil-alcohol con 32% de etileno y montmorillonita modificada con aminas cuaternarias. Estas propiedades se midieron con base a la variación de la proporción de la mezcla PP/EVOH en un nivel bajo y alto. Para tal fin, se utilizó una extrusora doble husillo co-rotante. Las películas producidas fueron caracterizadas térmicamente por medio de un análisis TGA y DSC. Además, se realizó la caracterización de la estructura de los nanocompuestos por medio de la prueba XRD y se evaluó la permeabilidad al oxígeno y vapor de agua a través de las pruebas OTR y WVTR. Así, se evidenció que el EVOH en el nivel bajo genera un mayor grado de cristalinidad y que la adición de la arcilla disminuye el porcentaje de cristales en la mezcla. Adicionalmente, se demostró por medio del DSC y XRD que no se presenta formación de nuevos tipos de cristales, y que la cristalinidad mayor se presenta en los microdominios del polipropileno. Por otra parte, se confirmó un aumento en la estabilidad térmica al adicionar arcilla al PP y EVOH puros; sin embargo, al formarse los nanocompuestos, se exhibe una falta de compatibilidad y menor estabilidad térmica. En cuanto a su estructura, se logró la exfoliación de la arcilla en los nanocompuestos. Finalmente, la técnica OTR no se ajustó a la norma bajo la cual se rige, por lo que no se pudo observar el efecto de la proporción de EVOH ni de la adición de la arcilla en esta propiedad. No obstante, en la permeabilidad al vapor de agua, se encontró que el aumento de la cristalinidad gracias a la adición de EVOH mejora la barrera, el nivel bajo (10% wt) tiene mejor barrera que el alto. Asimismo, la adición de la arcilla mejora la barrera a causa del incremento en la dificultad del paso que deben atravesar las molúculas de agua y no por efectos de la cristalinidad.

Ingeniero Químico

Pregrado