Síntesis y caracterización de compuestos de polietileno de alta densidad (hdpe) con zeolita ecuatoriana natural

Abstract

Se realizaron compuestos de HDPE – Zeolitas Ecuatorianas y se estudió la influencia que tuvo las Zeolitas Ecuatorianas en las propiedades térmicas, propiedades de barrera y características de las mismas. La zeolita natural ecuatoriana inicialmente fue una roca compacta la cual fue molida por medio de un molino de discos hasta reducirlo a un tamaño de partícula menor a 3 mm; luego fue molido con un molino de bolas hasta dejarlo en un tamaño de partícula inferior a 38 µm. Este fue el tamaño de partícula utilizado en el estudio. Los pellets cargados al 15% fueron realizados en una extrusora de tornillo simple modificada, se utilizó 15 partes de mineral (molido, secado y a temperatura ambiente) por cada 85 partes de polietileno de alta densidad (para extrusión de films marca hivorex) Se utilizó una extrusora de films para los pellets cargados al 15% de carga mineral y para el resto de compuestos de menor carga, se agregó una cantidad adicional de polietileno puro para bajar la concentración de carga mineral. De esta forma se realizaron films con 0% , 3% y 5% de carga mineral. Se deseó hacer con 7%, 9%, 12%, y 15% pero el material no lo permitió. Para conocer las variaciones en las características térmicas de los films se realizaron análisis termogravimétricos (TGA) y Análisis de Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC) para observar la descomposición térmica que sufren los compuestos; se utilizó una tasa de calentamiento de 10ºC/min desde temperatura ambiente hasta 1000ºC. La zeolita natural ecuatoriana mostro un comportamiento térmicamente estable, el polietileno de alta densidad puro se fundió y degrado a temperaturas de 150ºC y 480ºC respectivamente. Las mezclas mostraron tendencias semejantes a las del polietileno puro en todo el rango de temperatura analizado. Para la caracterización de los films se realizó espectroscopia Infrarroja por transformada de fourier (FTIR) y difracción de rayos X (XRD) para reconocer los elementos o compuestos que forman la zeolita natural ecuatoriana y verificar si a causa de las temperaturas de procesamiento de los films se dio un cambio de fase. En la difractometria, la zeolita natural ecuatoriana mostro un alto contenido de arcilla (montmorilonita) y cuarzo; las mezclas no mostraron ninguna fase diferente la que fue observada en los resultados de sus componentes por separado. En los espectros la superposición de las mezclas presento picos ubicados a 1080 cm-1 lo mismo que represento una interacción Si-O y Al-O, característico de la zeolita clinoptilolita. Además se caracterizó el film mediante pruebas de microscopia electrónica de barrido (SEM) con lo cual se realizó una observación y caracterización superficial, entregando información morfológica del HDPE y el compuesto HDPE - Zeolitas Ecuatorianas. En las fotomicrografías se vio una falta de dispersión del mineral en el interior del polímero. Además también se vio una precipitación de la zeolita, ya que se veía partículas de un tamaño superior al molido. Finalmente se examinó la permeabilidad del film mezclado mediante ensayos de transmisibilidad de O2 y H2O (vapor) a los films con 0%, 3% y 5% de carga mineral, se tuvo como resultado un incremento en la permeabilidad y en la tasa de transmisión tanto de oxigeno como de vapor de agua. El incremento es directamente proporcional al porcentaje de carga mineral pero no se puede realizar mezclas con cargas superiores a 5% ya que no se las puede extruir, además en la mezcla de 5% de zeolita la apariencia física del film no fue satisfactorio por lo que se recomienda utilizar porcentajes de carga mineral inferiores para mejores resultados.