Efectos del agente nucleante nanofibrillar y las condiciones del proceso sobre el comportamiento de cristalización y...

Área de la Ciencia:

• Ciencia e ingeniería de polímeros
• Ciencias de los materiales
• Ingeniería de cristalización

Sus antecedentes:

• Las nanofibras actúan como agentes nucleantes, influyendo en la dinámica de cristalización del polímero.
• La modulación de la morfología y la estructura del cristal mejora el rendimiento mecánico del material.
• El polipropileno isotáctico (iPP) es un polímero ampliamente utilizado cuyas propiedades se pueden mejorar a través de la cristalización controlada.

Objetivo del estudio:

• Investigar los efectos del agente nucleante nanofibrilar 1,3:2,4-di(3,4-dimetilbenzilideno) sorbitol (DMDBS) en la cristalización y las propiedades mecánicas del iPP.
• Para determinar la influencia del contenido de DMDBS, la temperatura de fusión y la velocidad de inyección en el comportamiento de cristalización de iPP.
• Aclarar el mecanismo por el cual el DMDBS mejora el rendimiento mecánico del iPP.

Principales métodos:

• Investigación sistemática del contenido de DMDBS, la temperatura de fusión y la velocidad de inyección.
• Análisis del comportamiento de cristalización de iPP utilizando la nucleación y la dinámica de crecimiento.
• Evaluación de las propiedades mecánicas, incluida la resistencia a la tracción, el módulo elástico y la resistencia al impacto.
• Análisis microscópico de la morfología y estructura de los cristales.

Principales resultados:

• La incorporación de DMDBS aumentó significativamente los núcleos de iPP, redujo el tamaño del cristal y aumentó la temperatura de cristalización en ~ 11 °C.
• La resistencia a la tracción y el módulo elástico de iPP/DMDBS mejoraron en un 15% y un 55%, respectivamente.
• El aumento de la temperatura de fusión disminuyó la cristalinidad y las propiedades mecánicas; el aumento de la velocidad de inyección mejoró la resistencia a la tracción y el módulo elástico.

Conclusiones:

• El DMDBS actúa como un agente nucleante eficaz, reduciendo la barrera energética para la nucleación de iPP mediante la formación de una red nanofibrilar.
• La red nanofibrilar, influenciada por las fuerzas de corte, promueve estructuras cristalinas orientadas, mejorando las propiedades mecánicas.
• Los parámetros de procesamiento como la temperatura de fusión y la velocidad de inyección influyen críticamente en la eficacia del DMDBS en iPP.