Evaluación de compuestos de polipropileno y Carbonato de calcio para aplicaciones industriales

Abstract

Esta investigación consiste en estudiar las relaciones existentes entre la micro estructura, propiedades y las condiciones del procesado de los materiales compuestos a partir de polipropileno y carbonato de calcio con el fin de mejorar sus propiedades mecánicas. Este estudio presenta una alternativa al uso del carbonato de calcio; específicamente por la relación costo/volumen implicada en el desarrollo de los compuestos a partir de poliolefinas en mezcla con Carbonato de Calcio para la industria de plástico.

El mezclado en fundido mediante extrusión e inyección de carbonato de calcio con polipropileno da como resultado un material compuesto con buenas propiedades mecánicas, al analizar la resistencia a la tracción, módulo de elasticidad, resistencia al impacto. Así mismo las propiedades reológicas, tales como el índice de fluidez, presentan condiciones aceptables para el procesamiento industrial. Lo anterior llevó a planificar, preparar y caracterizar una amplia gama de compuestos con el fin de evaluar tanto las propiedades mecánicas como las reológicas; con el fin de estudiar su viabilidad de producción desde un punto de vista tecnológico. La composición se llevó a cabo mediante un reómetro de torque, disponible en los laboratorios de la FIMCP, que garantiza una dispersión de las fases constituyentes del compuesto. Para la caracterización del compuesto se elaboró probetas de acuerdo a la normativa aplicable, por el proceso de moldeo por inyección. En los compuestos desarrollados se evaluaron sus propiedades mecánicas (resistencia a la tracción, resistencia al impacto); propiedades reológicas (índice de fluidez); propiedades térmicas (análisis termo gravimétrico).

Se siguió un diseño en el cual se preparó mezclas de PP con CaCO3. % PP % CaCO3 MUESTRA 1 100 0 MUESTRA 2 95 5 MUESTRA 3 90 10 MUESTRA 4 80 20 MUESTRA 5 70 30

Para el desarrollo de los ensayos respectivos, se utilizó las siguientes normativas. 1. ASTM D-638 para determinar los valores de Resistencia a la Tracción. 2. ASTM D-256 para determinar los valores de Resistencia al Impacto. 3. ASTM D-1238 para determinar los valores de Índice de Fluidez. Finalmente, se evaluaron los resultados correspondientes para determinar las mejores mezclas de los compuestos resultantes, a través de un estudio comparativo derivado del diseño experimental.

Las probetas se sometieron a ensayos de tensión mecánica para determinar los módulos de Young, deformación mecánica y energía de impacto; ensayos térmicos para determinar la temperatura de transición vítrea, cristalización y porcentaje de pérdida de masa de los diferentes compuestos; y ensayos de índice de fluidez.

Los ensayos mostraron que existen mejoras en sus propiedades mecánicas como en el módulo de elasticidad y esfuerzo de ruptura a medida que se adicione porcentaje de masa de carbonato de calcio en la matriz polimérica. Respecto a las propiedades térmicas existe estabilidad térmica de temperatura vítrea y temperatura de cristalización en todos los compuestos, lo cual es deseable en lo materiales poliméricos. En general, mostró una mejora en las propiedades mecánicas, térmicas y reológicas e incluso mostró desmejoras en las propiedades de resistencia de impacto.