TRABAJO DE POLÍMERO

1) Correlaciones para mezclas de polímeros

Influencia de Elastómeros en las Mezclas de Polietileno de Alta Densidad y Polipropileno

TABLA 2. Correlación de propiedad método.

Modelo de Kerner Modificado

El modelo de Kerner fue propuesto para predecir el comportamiento del módulo de Young de materiales compuestos (en general, formado por una fase dispersa de alto módulo dentro de una matriz de bajo módulo). Este modelo no puede predecir el módulo de Young en el umbral de percolación. Posteriormente, Halpin y Tsai modificaron este modelo y propusieron el modelo inverso, o sea, una fase dispersa de bajo módulo dentro de una fase continúa de alto módulo. Al combinar estos dos modelos, se logra la predicción del módulo en el umbral de percolación. Las ecuaciones de estos dos modelos son:

La ecuación 1 es el modelo de Kerner y la ecuación 2 es el modelo de Kerner inverso. En estas ecuaciones, número 2 es la fiacción de volumen de la fase dispersa; A y Ai son parámetros que consideran la geometría de los dominios de la fase discreta y la razón de Poison de la matriz. Las constantes B y Bj están relacionadas con la razón entre el módulo de la fase dispersa y el módulo de la matriz. El factor Y depende de la fracción de empaquetamiento máxima (1) de la fase dispersa; MI es el módulo de la matriz, ML y Mu son los módulos de la mezcla

en la región en la que la matriz es de bajo y alto módulo, respectivamente. Cada una de las ecuaciones anteriores tiene dos parámetros de ajuste, A, Ψ, y Ai, Ψ?. Al utilizarlas, es posible predecir el comportamiento del módulo de Young de la mezcla en las regiones en las que una fase es dispersa y la otra continua. Sin embargo, estas dos ecuaciones no predicen el módulo de Young en las regiones en las que las dos fases son parcialmente continuas. El valor del módulo se aproxima al promedio del logaritmo de los dos valores teóricos, de acuerdo con la ecuación:

En esta ecuación, ΦU y ΦL, son las fracciones respectivas de los componentes de alto y bajo módulo en la región en la que ambas fases son parcialmente continuas, definidas por:

Φ´m y Φm son, respectivamente, las fracciones de máximo empaquetamiento del

componente de bajo y alto módulo, y Φc es cualquier concentración arbitraria en la región mencionada. Por lo anteriormente expuesto, el módulo de Young de las mezclas de interés puede predecirse para todo el intervalo de concentraciones. La ecuación AI. 1 predice el módulo en la región en la que la matriz es la fase de menor módulo, la ecuación N.2 lo predice en la región en la que la matriz es la fase de mayor módulo y la ecuación AI. 3 predice el módulo en la región de percolación de ambas fases.

RELACIÓN ENTRE MICRODUREZA Y ESTRUCTURA EN POLÍMEROS

CRISTALINIDAD

Para calcular la cristalinidad de un polímero a partir de su densidad se puede razonar del siguiente modo:

Debido a que el empaquetamiento de las cadenas es más compacto en las zonas cristalinas que en las amorfas, la densidad de éstas será menor que la de aquéllas, y, por tanto, la densidad de una muestra de un polímero dado será función de la extensión de la cristalinidad. Considérese una muestra de masa m en la que m gramos están en fase cristalina y m, gramos en fase amorfa.

Evidentemente:

m = mc +m1 (3.1)

Esta ecuación se puede reescribir en función de las respectivas densidades ( p, p , P, ) y volúmenes (V, V , V, ) de la forma:

ρV = ρc Vc +ρ1 V1 (3.2)

Dividiendo por V y definiendo la cristalinidad en volumen, como el cociente entre el volumen de la fase cristalina y el volumen total de la muestra, se tiene:

(3.3)

y despejando de (3.3) resulta:

(3.4)

Si se conocen los valores de las densidades de las fases cristalina y amorfa, esta ecuación (3.4) se puede emplear para calcular la cristalinidad de una muestra, supuesta medida su densidad. De modo similar se podría haber definido la cristalinidad en masa, que se calcularía a través de la expresión:

de donde resulta evidente que:

Estos valores de la cristalinidad también se podrían haber referido a los volúmenes específicos (v, v , v ) quedando:

VISCOSIMETRÍA

La relación entre la viscosidad y el peso molecular medio, M, se establece a través de la ecuación viscosimétrica que, habitualmente, aparece en la forma:

donde K y a son constantes características de cada sistema polímero-disolvente y | n I es la viscosidad intrínseca, que se define como:

donde \n\' es la viscosidad específica calculada como cociente entre tiempos de caída, t , es el tiempo de caída del disolvente

2) Reciclado de Polietileno de Baja Densidad

En este trabajo de laboratorio se ha buscado recuperar el Polietileno de Baja Densidad (PEBD) a nivel laboratorio empleando la Solvolisis como método de recuperación que consiste en descomponer al material empleando un solvente, de acuerdo al trabajo encontrado para sus pruebas experimentales han empleado al tolueno, xileno y una mezcla de ambos solventes, además se ha podido determinar las condiciones óptimas en la cual se recupera la mayor cantidad de PEBD.

Procedimiento

Se realizó primero la recolección de plásticos que pueden contener el PEBD, aquello por lo general se encuentran en las basuras y residuos domésticos.

Se empezó a lavar con agua y jabón debido a que pueden encontrarse restos sólidos.

Para mejorar el área de contacto del material de plástico se empezó a reducir el tamaño mediante cortes, además aquello puede permitir recuperar mayor cantidad de PEBT.

Ahora se añadió los solventes enunciados a diferentes condiciones como temperatura, peso del plástico y volumen del solvente, se colocaron en un matraz.

Vamos a mostrar con respecto al uso del tolueno

Experimento Masa plástico en gramos

Volumen Tolueno en mL

Temperatura en 0C

PEBD recuperado en gramos

1 5 20 80 32 7 20 85 5.53 9 20 90 0

En este cuadro nos damos cuenta que se obtiene mayor recuperación de PEBT cuando se incrementa hasta un valor la temperatura (85 0C) y además se emplea más plástico con PEBD, pero caso contrario ocurrió a la temperatura de 90 0C debido a que el plástico se pudo haber adherido al matraz generando así su degradación y difícil recuperación . La dificultad aquí es que se busca recuperar todo el PEBD por lo cual se llegó a buscar otras condiciones donde se recupere la mayor cantidad de PEBD.

Se va mostrar el siguiente cuadro

Cuadro 1 Prueba experimental con Tolueno

Experimento Masa plástico en gramos

Volumen Tolueno en mL

Tiempo en minutos

PEBD recuperado en gramos

1 7 20 20 5.52 7 25 25 6.03 7 30 27 6.8

En este cuadro nos damos cuenta que mientras mayor es el tiempo de reacción y además se añade más volumen de tolueno se ha llegado a recuperar una gran cantidad de PEBT.

Luego de emplear el tolueno y resulto que no se llega a recuperar en su totalidad el PEBT entonces se empleó el Xileno con lo cual se llegaron a obtener mejores resultados por ejemplo se llegó a recuperar todo el PEBT que había en el plástico. Aquello se muestra en el siguiente cuadro.

Experimento Masa plástico en gramos

Volumen Xileno en mL

Tiempo en minutos

PEBD recuperado en gramos

1 7 30 30 7.02 7 30 30 7.03 7 30 30 7.0

A demás cuando se emplea una mezcla de ambos solventes, se han obtenido resultados con el cual no se requiere mucho xileno para recuperar el PEBD en cambio de tolueno si se emplea una mayor cantidad.

Finalmente se realiza un proceso de secado mediante estufa, previamente se realiza una molienda del material obtenido para mejorar el área de transferencia de calor y así el tiempo de secado sea menor.

Bibliografía

Recuperación de Residuos de Polietileno de Baja Densidad, Aguilar Rosales Maria, Instituto Politécnico Nacional, Año 2007.Relación entre microdurez a y estructura polímeros, Vicente Lorenzo Esteban,1987“Estudio de la Influencia de Elastómeros en las Mezclas de Polietileno de Alta Densidad y Polipropileno” Fernando Hernandez Sánchez 1999

Cuadro 2 Prueba experimental con tolueno

Cuadro 3 Prueba experimental con Xileno